СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системам и способам преодоления перегрева и детонации в двигателях с газовым топливоснабжением.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Альтернативные виды топлива были разработаны, чтобы сдерживать растущие цены на традиционные виды топлива и для снижения выбросов выхлопных газов. Например, природный газ был признан в качестве привлекательного альтернативного топлива. Что касается автомобильных применений, природный газ может сжиматься и храниться в качестве газа в баллонах под высоким давлением. Могут использоваться различные системы двигателя на сжатом природном газе (CNG) с использованием различных технологий для двигателя и технологий впрыска, которые адаптированы под специфичные физические и химические свойства топлива CNG. Например, однотопливные системы двигателя могут быть выполнены с возможностью работать на CNG наряду с тем, что многотопливные системы могут быть выполнены с возможностью работать на CNG и одном или более других видов топлива, таких как бензиновое жидкое топливо или топливо на бензиновой смеси. Системы управления двигателем могут эксплуатировать такие многотопливные системы в различных режимах работы на основании условий работы двигателя.
Однако, двигатели на CNG, в особенности, двигатели, которые были переоборудованы, чтобы работать на CNG, могут испытывать многочисленные эксплуатационные проблемы. CNG обладает предельной воспламеняемостью и узким пределом обогащения по сравнению с бензином и другими традиционными видами топлива. Таким образом, при работе двигателя на CNG на высоких нагрузках, предельная температура двигателя может достигаться до полного сгорания топлива или воздуха, принятого в цилиндр сгорания. Посредством неполного сгорания содержимого цилиндра сгорания, повышается вероятность детонации в двигателе (см. например, US 7,444,987, опубл. 04.11.2008, МПК F02B 7/00). Кроме того, сгорание CNG вырабатывает меньше сажи, чем для эквивалентного бензинового двигателя. Это уменьшает естественную смазку клапанов двигателя, потенциально приводя к проседанию и ухудшению работы клапанов.
В пиковом режиме, работающие с обогащением бензиновые двигатели могут работать на вплоть до 40% обогащения, чтобы уменьшать перегрев. В сравнении, двигатели на NG работают около 10% обогащения в пиковых условиях.
Чтобы противостоять проблемам перегрева, заряд воздуха может ограничиваться посредством дросселирования потока воздуха, либо осуществлением работы с обеднением, но эти решения могут ограничивать максимальную выпускную мощность двигателя. Удельная мощность может повышаться посредством увеличения размера двигателя, но это может не быть возможным для всех платформ или модернизаций. Впрыск воды или других управляющих текучих сред в камеру сгорания может понижать температуры и защищать от детонации в двигателе, но кроме того, может снижать воспламеняемость топливной смеси.
Двигатели на CNG также испытывают повышенный износ клапанов по ряду причин. Природный газ имеет более высокую удельную теплоту, чем бензин, и, таким образом, сгорает на более высокой температуре. Природный газ также имеет значительно меньшую концентрацию углеводородов, чем бензиновые двигатели.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Авторы, поэтому, разработали способ повышения обогащения рабочего топливно-воздушного соотношения (AFR) в двигателях на природном газе, чтобы обеспечивать некоторую защиту клапанов, которая присутствует в бензиновых двигателях.
Авторы в материалах настоящего описания выявили, что вышеприведенные проблемы по меньшей мере частично могут быть преодолены посредством впрыска некоторого количества вторичного топлива с более высоким эксплуатационным пределом обогащения AFR в камеру сгорания или источник газового топлива, AFR, на котором может работать двигатель, может понижаться.
В одном из вариантов предложена система двигателя, содержащая:
источник газового топлива с газовым топливом в нем, присоединенный к одному или более цилиндров двигателя;
систему рециркуляции выхлопных газов (EGR), присоединяющую систему выпуска к системе впуска и содержащую катализатор риформинга; и
впуск для природного газа, присоединяющий источник природного газа с природным газом в нем к системе EGR.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой впуск для природного газа присоединяет источник природного газа к катализатору риформинга или к местоположению в пределах системы EGR выше по потоку от катализатора риформинга.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой катализатор риформинга является катализатором риформинга пара и содержит пластину или подложку с химически активным покрытием.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой химически активное покрытие включает в себя металлооксид, содержащий одно или более из оксида никеля, оксида меди, оксида цинка, оксида марганца, молибдена, оксида хрома, оксида ванадия, оксида титана, оксида железа, оксида кобальта, оксида вольфрама, оксида циркония, оксида алюминия, оксида церия, оксида празеодима, оксида неодима или оксида другого переходного металла.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой пластина или подложка включает в себя одно или более из платины, палладия, родия, рутения, золота, серебра или другого благородного металла.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой система двигателя является системой с турбонаддувом, а система EGR является системой EGR низкого давления.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой газовое топливо является одним или более из сжатого природного газа и метана.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой источник газового топлива включает в себя источник природного газа, а газовое топливо включает в себя природный газ.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой источник природного газа включает в себя метан.
В одном из вариантов предложена система двигателя, содержащая первую систему выпуска, присоединенную к первому ряду цилиндров, и вторую систему выпуска, присоединенную ко второму ряду цилиндров, при этом первая система EGR, присоединенная к первой системе выпуска включает в себя катализатор риформинга.
В одном из вариантов предложена система двигателя, в которой первая система впуска включает в себя первый компрессор, присоединенный к первой турбине, расположенной в пределах первой системы выпуска, а вторая система впуска включает в себя второй компрессор, присоединенный ко второй турбине, расположенной в пределах второй системы выпуска.
2
Добавленное жидкое топливо также привносит более высокое скрытое охлаждение, так как тепловая энергия поглощается в процессе испарения. Жидкое топливо также может действовать в качестве разбавителя для понижения температуры пламени при сгорании. Более богатое AFR также предоставляет возможность для подвергнутой большему опережению установки момента зажигания, не имеющейся в распоряжении в осуществляющих бедное сгорание двигателях на природном газе, которая, в комбинации с более низкой выработкой тепла, также помогает понизить склонность к детонации в двигателе. Кроме того, использование источника вторичного топлива с более высокой концентрацией углеводородов предоставляет возможность для повышенной выработки сажи, которая действует в качестве смазки клапанов, а также барьера для микросварки и теплового барьера, таким образом, ослабляя проседание клапана. С использованием риформинга пара, CNG может подвергаться риформингу, чтобы давать вторичные виды топлива, такие как CO и H, в некоторых вариантах осуществления.
Авторы, кроме того, выявили, что вышеприведенные проблемы, например, по меньшей мере частично могут быть преодолены способом для двигателя с турбонаддувом, включающим в себя этапы, на которых осуществляют в условиях высокой нагрузки, в ответ на повышенную температуру двигателя, после впрыска во впускной канал первого количества первого газового топлива, непосредственный впрыск второго количества второго, жидкого или газового топлива с первыми временными характеристиками, которые зависят от требуемого топливно-воздушного соотношения (AFR). Таким образом, мощность двигателя для двигателя, снабжаемого топливом, главным образом посредством первого, газового топлива, может максимизироваться наряду с одновременным сдерживанием максимальной температуры сгорания и максимального давления сгорания и подавлением детонации в двигателе.
В еще одном примере, способ для двигателя с турбонаддувом может включать в себя этапы, на которых в условиях высокой нагрузки, в ответ на повышенную температуру двигателя, после впрыска во впускной канал первого, газового топлива, непосредственно впрыскивают второе, жидкое топливо с установкой момента, которая находится позже искрового зажигания для сгорания, но при сгорании первого, газового топлива. Таким образом, второе, жидкое топливо, впрыскиваемое между искровым зажиганием и событием верхней мертвой точки, может понижать температуру и давления сгорания независимо от воспламеняемости второго, жидкого топлива. Кроме того, второе, жидкое топливо, впрыскиваемое после искрового зажигания и вслед за событием верхней мертвой точки, может понижать температуры выхлопных газов независимо от воспламеняемости второго, жидкого топлива. Жидкое топливо также привносит более высокое скрытое охлаждение, так как тепловая энергия поглощается в процессе испарения жидкого топлива. Авторы также обнаружили, что высокая концентрация углеводородов некоторых жидких видов топлива (по сравнению с природным газом) увеличивает выработку сажи, которая действует в качестве смазки клапанов, барьера микросварки и теплового барьера для уменьшения износа клапанов.
В еще одном другом примере, способ для двигателя с турбонаддувом, включает в себя этапы, на которых в условиях высокой нагрузки, в ответ на детонацию в двигателе, после впрыска во впускной канал первого, газового топлива, осуществляют непосредственный впрыск второго топлива наряду с сохранением установки момента зажигания. Таким образом, детонация в двигателе у двигателя, снабжаемого топливом, главным образом, посредством газового топлива, может подавляться посредством впрыска второго, жидкого топлива, совпадающего с событиями сгорания, и без повторного осуществления опережения и запаздывания установки момента зажигания в ответ на детонацию в двигателе.
Кроме того, в материалах настоящего описания раскрыты системы для выдачи вторичного топлива в двигатель. Например, вариант осуществления может использовать катализатор риформинга в пределах системы EGR, чтобы снабжать впуск источником газового вторичного топлива с более высоким эксплуатационным пределом обогащения AFR. Другие варианты осуществления могут использовать дополнительные жидкостные топливные баки или газовые баллоны для выдачи вторичного топлива в систему впуска. Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 схематично изображает примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 2 схематично изображает примерный вариант осуществления многоцилиндрового двигателя.
Фиг. 3 изображает примерную высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа работы двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя систему впрыска топлива во впускной канал и вторичную систему непосредственного впрыска топлива, согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 4 изображает примерную блок-схему последовательности операций способа работы системы впрыска топлива во впускной канал и вторичной системы непосредственного впрыска в зависимости от условий работы двигателя.
Фиг. 5 - графическое представление примерной временной диаграммы для работы транспортного средства и работы системы впрыска топлива во впускной канал и вторичной системы непосредственного впрыска согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 6 изображает примерную блок-схему последовательности операций способа работы системы впрыска топлива во впускной канал и вторичной системы непосредственного впрыска в зависимости от воспламеняемости резервной текучей среды.
Фиг. 7 - графическое представление примерной временной диаграммы для работы транспортного средства и работы системы впрыска топлива во впускной канал и вторичной системы непосредственного впрыска согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 8 изображает примерную блок-схему последовательности операций способа регулировки интенсивности вторичного впрыска.
Фиг. 9 изображает примерную блок-схему последовательности операций способа регулировки AFR с использованием вторичного впрыска.
Фиг. 10 схематично изображает примерный вариант осуществления системы обогащения природного газа с использованием риформинга пара.
Фиг. 11 изображает примерную блок-схему последовательности операций способа впрыска дополнительного источника газового топлива.
Фиг. 12 схематично изображает примерный вариант осуществления цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Последующее описание относится к системам и способам принятия мер в ответ на перегрев и детонацию в двигателе у двигателей с газовым топливоснабжением, таких как двигатели, схематично изображенные на фиг. 1 и 2. Системы могут включать в себя газовый топливный бак, присоединенный к топливной форсунке впрыска во впускной канал, и вторичный топливный бак резервуара, присоединенного к топливной форсунке непосредственного впрыска. Контроллер может быть запрограммирован для управления интенсивностью и установкой момента впрыска топлива посредством процедуры управления, такой как процедуры, описанные на фиг. 3, 4, 6 и 8. Установка момента впрыска топлива может устанавливаться, чтобы совпадать с событиями во время цикла сгорания у цилиндра двигателя, как изображено на фиг. 5 и 7. Примерный вариант осуществления системы двигателя с EGR и устройством риформинг-установки показан на фиг. 10. Устройство риформинг-установки может использоваться в соответствии с этим раскрытием для обеспечения источника вторичного газового топлива. Процедура управления для системы, такой как изображенная на фиг. 10, показана на фиг. 11. Кроме того, непосредственный впрыск топлива может управляться, чтобы смещаться на впрыск топлива в области цилиндра двигателя, предрасположенные к детонации, как схематично изображено на фиг. 12.
Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (то есть, камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных каналов 142, 144 и 146. Впускной канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопных газов, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопных газов через вал 180, где устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопных газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания AFR выхлопных газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода выхлопных газов), двухрежимный датчик кислорода или EGO (как изображено), HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий, контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответствующими датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода, либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода, либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может усиливать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для усиления смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливные насосы, направляющую-распределитель для топлива и формирователь 168. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана расположенной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве впрыска топлива во впускной канал (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное отверстие выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 топливной системой 172.
Топливо может подаваться обеими форсунками в цилиндр в течение одиночного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть полного впрыска топлива, который подвергается сгоранию в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из каждой форсунки, может меняться в зависимости от условий работы, таких как описанные ниже. Относительное распределение совокупного впрыскиваемого топлива среди форсунок 166 и 170 может указываться ссылкой как первое соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества топлива для события сгорания через форсунку 170 (впрыска во впускной канал) может быть примером более высокого первого соотношения впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыск большего количества топлива для события сгорания через форсунку 166 (непосредственного впрыска) может быть более низким первым соотношением впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска. Дополнительно, следует принимать во внимание, что впрыскиваемое во впускной канал топливо может подаваться во время события открытого впускного клапана, события закрытого впускного клапана (например, по существу после такта впуска, к примеру, во время такта выпуска), а также во время работы как с открытым, так и закрытым впускным клапаном. Подобным образом, непосредственно впрыскиваемое топливо, например, может подаваться во время такта впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. Кроме того, непосредственно впрыскиваемое топливо может подаваться в качестве одиночного впрыска или множественных впрысков. Таковые могут включать в себя многочисленные впрыски во время такта сжатия, многочисленные впрыски во время такта впуска или комбинацию некоторого количества непосредственных впрысков во время такта сжатия и некоторого количества во время такта впуска. Когда выполняются многочисленные непосредственные впрыски, относительное распределение совокупного непосредственно впрыскиваемого топлива между (непосредственным) впрыском такта впуска и (непосредственным) впрыском такта сжатия может указываться ссылкой как второе соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества непосредственно впрыскиваемого топлива для события сгорания во время такта впуска может быть примером более высокого второго соотношения непосредственного впрыска такта впуска наряду с тем, что впрыск большего количества топлива для события сгорания во время такта сжатия может быть примером более низкого второго соотношения непосредственного впрыска такта сжатия. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска.
По существу, даже для одиночного события сгорания, впрыскиваемое топливо может впрыскиваться с разными временными характеристиками из форсунки впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Таковые включают в себя отличия по размеру, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. Другие отличия включают в себя, но не в качестве ограничения, разные углы факела распыла, разные рабочие температуры, разное нацеливание, разную установку момента впрыска, разные характеристики факела распыла, разные расположения, и т.д. Более того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива среди форсунок 170 и 166, могут достигаться разные эффекты.
Топливная система 172 может включать в себя один топливный бак или многочисленные топливные баки. В вариантах осуществления, где топливная система 172 включает в себя многочисленные топливные баки, топливные баки могут содержать в себе идентичное качество топлива или могут вмещать топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное октановое число, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси и/или их комбинацию и т.д. В одном из примеров, топливо с разным содержанием спиртов могло бы включать в себя бы смеси бензина, этилового спирта, метилового спирта или спиртов, такие как E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) или M85 (которая приблизительно является 85% метилового спирта и 15% бензина). Другие спиртосодержащие виды топлива могли бы быть смесью спирта и воды, смесью спирта, воды и бензина, и т.д. В некоторых примерах, топливная система 172 может включать в себя топливный бак, содержащий в себе жидкое топливо, такое как бензин, а также включает в себя топливный бак, содержащий в себе газовое топливо, такое как CNG. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью впрыскивать топливо из одного и того же топливного бака, из разных топливных баков, из множества одних и тех же топливных баков или из перекрывающегося множества топливных баков.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя процессор 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства 110 в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерная процедура, которая может выполняться контроллером, описана на фиг. 3.
Фиг. 2 показывает схематичное изображение многоцилиндрового двигателя в соответствии с настоящим раскрытием. Как изображено на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя цилиндры 14, присоединенные к впускному каналу 144 и выпускному каналу 148. Впускной канал 144 может включать в себя дроссель 162. Выпускной канал 148 может включать в себя устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов.
Цилиндры 14 могут быть выполнены в виде части головки 201 блока цилиндров. На фиг. 2, показана головка 201 блока цилиндров с 4 цилиндрами в рядной конфигурации. В некоторых примерах, головка 201 блока цилиндров может иметь большее или меньшее количество цилиндров, например, шесть цилиндров. В некоторых примерах, цилиндры могут быть расположены в V-образной конфигурации или другой пригодной конфигурации.
Головка 201 блока цилиндров показана присоединенной к топливной системе 172. Цилиндр 14 показан присоединенным к топливным форсункам 166 и 170. Хотя показан только один цилиндр, присоединенный к топливным форсункам, следует понимать, что все цилиндры 14, заключенные в головке 201 блока цилиндров, также могут быть присоединены к одной или более топливных форсунок. В этом примерном варианте осуществления, топливная форсунка 166 изображена в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска, а топливная форсунка 170 изображена в качестве топливной форсунки впрыска во впускной канал. Каждая топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подавать специфичное количество топлива в конкретный момент времени в цикле двигателя в ответ на команды из контроллера 12. Одна или обе топливных форсунки могут использоваться для подачи сжигаемого топлива в цилиндр 14 во время каждого цикла сгорания. Установка момента и количество впрыска топлива могут регулироваться в зависимости от условий работы двигателя. Регулирование установки момента и количества впрыска топлива будет дополнительно обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 3-9.
Топливная форсунка 170 показана присоединенной к направляющей-распределителю 206 для топлива. Направляющая-распределитель 206 для топлива может быть присоединена к топливной магистрали 221. Топливная магистраль 221 может быть присоединена к топливному баку 240. Топливный насос 241 может быть присоединен к топливному баку 240 и топливной магистрали 221. Направляющая-распределитель 206 для топлива может включать в себя множество датчиков, в том числе, датчик температуры и датчик давления. Подобным образом, топливная магистраль 221 и топливный бак 240 могут включать в себя множество датчиков, в том числе, датчики температуры и давления. Топливный бак 240 также может включать в себя отверстие для дозаправки топливом.
В некоторых вариантах осуществления, топливный бак 240 может содержать в себе газовое топливо, такое как CNG, метан, LPG, газообразный водород, и т.д. В вариантах осуществления, где топливный бак 240 содержит в себе газовое топливо, клапан бака может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от топливного насоса 241. Магистральный клапан может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от клапана бака. Регулятор давления может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от магистрального клапана. Топливная магистраль 221 также может быть присоединена к коалесцирующему фильтру и, кроме того, может включать в себя клапан сброса давления выше по потоку от направляющей-распределителя 206 для топлива.
Топливная форсунка 166 показана присоединенной к направляющей-распределителю 205 для топлива. Направляющая-распределитель 205 для топлива может быть присоединена к топливной магистрали 220. Топливная магистраль 220 может быть присоединена к топливному баку 250. Топливный насос 251 может быть присоединен к топливному баку 250 и топливной магистрали 220. Направляющая-распределитель 205 для топлива может включать в себя множество датчиков, в том числе, датчик температуры и датчик давления. Подобным образом, топливная магистраль 220 и топливный бак 250 могут включать в себя множество датчиков, в том числе, датчики температуры и давления. Топливный бак 250 также может включать в себя отверстие для дозаправки топливом. В некоторых вариантах осуществления, топливный бак 250 может содержать в себе жидкое топливо, такое как бензин, дизельное топливо, этиловый спирт, E85, и т.д. В вариантах осуществления, где топливный бак 250 содержит в себе жидкое топливо, а топливный бак 240 содержит в себе газовое топливо, направляющая-распределитель 205 для топлива может быть выполнена в виде направляющей-распределителя для топлива высокого давления, а направляющая-распределитель 206 для топлива может быть выполнена в виде направляющей-распределителя для топлива низкого давления.
Топливная форсунка 166 также показана присоединенной к питающей магистрали 235. Питающая магистраль 235 может быть присоединена к резервуару 260. Резервуар 260 может включать в себя насос 261. В некоторых вариантах осуществления, насос 261 может быть заменен аспиратором. Питающая магистраль 235 показана присоединенной непосредственно к форсунке 166, но может быть присоединена к направляющей-распределителю 205 для топлива или отдельной камере повышения давления. Питающая магистраль 235 может быть присоединена к отдельной форсунке, которая может быть выполнена в виде форсунки непосредственного впрыска или форсунки впрыска во впускной канал.
2
В некоторых вариантах осуществления, резервуар 260 может быть бачком текучей среды для стеклоочистителя, бачком для хладагента радиатора или другим баком для хранения жидкости. В этих примерах, резервуар 260 может быть присоединен к дополнительным питающим магистралям через дополнительные насосы или аспираторы. Резервуар 260 может содержать в себе текучую среду, такую как этиловый спирт, метиловый спирт и/или раствор этилового спирта/воды или метилового спирта/воды, жидкостную EGR, бензин, и т.д., или может содержать газ, такой как H, CO, газообразную EGR, и т.д. В вариантах осуществления, где резервуар 260 содержит в себе текучую среду, текучая среда может иметь множество разных качеств, в том числе, но не в качестве ограничения включать в себя разное содержание спиртов, разное содержание воды, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси, разные содержания воды, разные пределы воспламеняемости и/или их комбинации, и т.д. В вариантах осуществления, где резервуар 260 содержит в себе газ, клапан бака может быть присоединен к питающей магистрали 235 выше по потоку от топливного насоса 261. Магистральный клапан может быть присоединен к топливной магистрали 235 выше по потоку от клапана бака. Регулятор давления может быть присоединен к топливной магистрали 235 выше по потоку от магистрального клапана. Топливная магистраль 235 также может быть присоединена к коалесцирующему фильтру и, кроме того, может включать в себя клапан сброса давления. Топливная магистраль 235 может быть присоединена к одному или более датчиков давления и/или температуры на связи с контроллером.
Установка момента и расходы впрыска топлива у вторичного топлива или разбавителя могут координироваться, чтобы совпадать с событиями, происходящими во время последовательности сгорания. Кроме того, установка момента и расходы непосредственного впрыска вторичного топлива или разбавителя могут определятся в зависимости от условий работы двигателя или в зависимости от состава вторичного топлива или разбавителя. Кроме того, установка момента зажигания и давление наддува могут регулироваться в соответствии с установкой момента и расходами непосредственного впрыска вторичного топлива или разбавителя.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 300 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 300 может выполняться контроллером 12. Способ 300 может начинаться на этапе 305 определением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д. Определение условий работы двигателя может включать в себя определение, является ли двигатель работающим в состоянии высокой нагрузки. В материалах настоящего описания, состояние высокой нагрузки может быть определено в качестве нагрузки, которая больше, чем верхнее пороговое значение, например, 75% максимальной нагрузки, по сравнению с нагрузкой, которая больше, чем нижнее пороговое значение.
На этапе 310, способ может включать в себя определение, является ли двигатель работающим в режиме газового топлива. Что касается транспортных средств, которые работают исключительно на CNG или другом газовом топливе, транспортное средство может предполагаться работающим в режиме газового топлива, например, работающим на первом газовом топливе, которое является одним или более из CNG и метана. Что касается двухтопливных, многотопливных или гибридных двигателей, способ может включать в себя определение текущего коэффициента использования газового топлива. Если двигатель не является работающим в режиме газового топлива, способ 300 может переходить на этап 312. На этапе 312, способ 300 может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Способ 300 затем может заканчиваться. Если двигатель является работающим в режиме газового топлива, или если использование газового топлива находится выше порогового значения, способ 300 может переходить на этап 315.
На этапе 315, способ 300 может включать в себя измерение или оценку качества и количества газового топлива, оставшегося в топливном баке. Количество топлива может измеряться с использованием датчика давления, присоединенного к топливному баку или топливной магистрали, содержащим в себе газовое топливо. Качество газового топлива может включать в себя октановое число, воспламеняемость, чистоту, и т.д., и может измеряться одним или более бортовых датчиков, оцениваться на основании измеренных условий работы двигателя, логически выводиться или определяться при событии дозаправки топливом или оцениваться благодаря другим средствам.
На этапе 320, способ 300 может включать в себя установку профиля впрыска газового топлива в зависимости от условий, измерений или оценок, обсужденных выше. Профиль впрыска топлива может включать в себя количество впрыскиваемого топлива и может включать в себя установку момента впрыска топлива относительно цикла сгорания двигателя. Примерные профили впрыска топлива дополнительно обсуждены ниже и со ссылкой на фиг. 4-8. Профиль впрыска топлива, в свою очередь, может выполняться контроллером, подающим сигналы на топливные форсунки, а кроме того, регулирующим давление газового топлива в направляющей-распределителе для топлива или топливной магистрали посредством регулирования насоса или аспиратора. Профиль впрыска топлива может быть функцией требуемого AFR. Например, количество впрыскиваемого топлива может увеличиваться, чтобы повышать максимальную мощность посредством работы с обогащением, или уменьшаться, чтобы максимизировать экономию топлива посредством работы с обеднением.
На этапе 325, способ 300 может включать в себя измерение или оценку качества и количества вторичного впрыскиваемого вещества. Как обсуждено выше и со ссылкой на фиг. 2, вторичное впрыскиваемое вещество может быть источником вторичного топлива, содержащимся в топливном баке. Например, в двухтопливном транспортном средстве, вторичное впрыскиваемое вещество может быть бензином. Второе жидкое топливо может быть одним или более из раствора метилового спирта и раствора этилового спирта. В некоторых вариантах осуществления, второе впрыскиваемое вещество может быть разбавителем, содержащимся в резервуаре. Например, вторичное впрыскиваемое вещество может быть раствором метилового спирта или текучей средой для стеклоочистителя, содержащейся в бачке с текучей средой для стеклоочистителя. В некоторых примерах, могут иметься в распоряжении многочисленные вторичные впрыскиваемые вещества, например, бензин и раствор метилового спирта. В таких примерах, все возможные вторичные впрыскиваемые вещества могут оцениваться. В качестве альтернативы, если вторичные впрыскиваемые вещества имеют в крайней степени разные свойства, количество и качество одного или более вторичных впрыскиваемых веществ могут оцениваться в зависимости от условий работы двигателя и требуемого эффекта вторичного впрыска.
На этапе 330, способ 300 может включать в себя установку профиля вторичного впрыска в зависимости от условий, измерений или оценок, обсужденных выше. Профиль вторичного впрыска топлива может включать в себя количество впрыскиваемого топлива и/или разбавителя и может включать в себя установку момента вторичного впрыска относительно цикла сгорания двигателя и относительно установки момента первичного впрыска топлива. Примерные профили вторичного впрыска дополнительно обсуждены ниже и со ссылкой на фиг. 4-8. Профиль вторичного впрыска, в свою очередь, может выполняться контроллером, подающим сигналы на топливные форсунки, а кроме того, регулирующим давление топлива или разбавителя в направляющей-распределителе для топлива, топливной магистрали или подающей магистрали посредством регулирования насоса или аспиратора. Например, разбавитель может впрыскиваться для повышения плотности газового заряда, поступающего в камеру сгорания, или для понижения температуры выхлопных газов, выходящих из цилиндра. Разбавитель может впрыскиваться для изменения AFR в камере сгорания. Например, первое впрыскиваемое количество первого газового топлива может вызывать работу двигателя с по существу стехиометрическим AFR, а второе впрыскиваемое количество второго жидкого топлива может повышать AFR до по существу богатого AFR. В еще одном примере, первое количество первого газового топлива может предоставлять возможность работы двигателя с по существу бедным AFR, а второе впрыскиваемое количество второго жидкого топлива может повышать AFR до по существу стехиометрического AFR.
На этапе 335, способ 300 может включать в себя регулировку установки момента зажигания и давления наддува в зависимости от условий двигателя и профилей впрыска газового топлива и вторичного впрыскиваемого вещества. Это может включать в себя осуществление опережения или запаздывания установки момента зажигания и повышение или понижение давления наддува. Регулировка установки момента зажигания и установка давления наддува могут реализовывать справочное отображение для выбора оптимальных установки момента зажигания и давления наддува для текущего набора условий работы.
Профиль впрыска топлива, профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут быть реализованы справочным отображением, где требуемые качества рабочей характеристики двигателя отображаются в профили впрыска и профили установки момента зажигания, и в зависимости от качества и количества имеющихся в распоряжении топлива и вторичного впрыскиваемого вещества. Профиль впрыска топлива, профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут определяться последовательно и в зависимости друг от друга, или могут определяться одновременно, например, посредством справочного отображения. Например, профиль вторичного впрыска может определяться в зависимости от давления наддува. Профиль впрыска топлива, профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут устанавливаться многократно через контур обратной связи, а кроме того, могут непрерывно обновляться в зависимости от скорости транспортного средства, нагрузки двигателя или других условий работы двигателя.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 400 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 400 может выполняться контроллером 12. Способ 400 может быть реализован в качестве подпрограммы еще одного способа, например, способа 300. В частности, способ 400 может быть реализован в транспортном средстве с газовым топливоснабжением, двухтопливным топливоснабжением или многотопливным топливоснабжением, содержащем резервуар вторичного впрыскиваемого вещества, например, системе, изображенной на фиг. 2. Способ 400 может выполняться в качестве части процедуры для подавления детонации в двигателе, процедуры для максимизации удельной мощности или иного управления циклом зажигания двигателя. Способ 400 будет описан в материалах настоящего описания со ссылкой на транспортное средство, содержащее двигатель на CNG с турбонаддувом и резервуар с водой, раствором метилового спирта или раствором этилового спирта, но следует понимать, что способ мог бы быть реализован в других транспортных средствах, не выпуская из объема этого раскрытия.
Способ 400 может начинаться на этапе 405 определением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д. на этапе 410, способ 400 может включать в себя определение, выявлена ли на данный момент детонация в двигателе, или предвосхищают ли условия работы возникновение детонации в двигателе, если не изменяется один или более параметров двигателя. Например, детонация в двигателе может выявляться датчиком детонации. В некоторых примерах, детонация в двигателе может предвосхищаться в зависимости от давления в цилиндре, температуры цилиндра, условий работы двигателя, качества топлива, и т.д.
Если детонация в двигателе не выявлена и не спрогнозирована, способ 400 может переходить на этапе 415. На этапе 415, способ 400 может включать в себя определение, является ли текущее требование крутящего момента или текущее требование мощности в лошадиных силах большим, чем пороговое значение. Пороговые значения могут быть заданными значениями или могут рассчитываться в зависимости от текущих условий работы двигателя. В некоторых примерах, может быть возможным предсказывать или предвосхищать повышение требования крутящего момента или мощности в лошадиных силах, например, бортовая GPS (глобальная система определения местоположения) может считывать приближающийся уклон, который провоцировал бы повышенные крутящий момент или мощность в лошадиных силах для поддержания текущей скорости транспортного средства.
Если текущие требования крутящего момента и мощности в лошадиных силах являются меньшими, чем пороговое значение(я), способ 400 может переходить на этап 420, где способ может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Когда текущий профиль впрыска был поддержан, способ 400 может заканчиваться.
Если текущие требования крутящего момента и/или мощности в лошадиных силах являются большими, чем пороговое значение(я), способ может переходить на этап 425. На этапе 425, способ 400 может включать в себя определение требуемого AFR. Например, повышение требования крутящего момента может указывать, что AFR может повышаться от текущего AFR и смещаться в направлении соотношения богатого сгорания. На этапе 430, способ 400 может включать в себя установку профиля впрыска топлива во впускной канал. Профиль впрыска топлива во впускной канал может включать в себя установку момента и количество газового топлива, которое должно подвергаться впрыску во впускной канал во впускной коллектор.
На этапе 435, способ 400 может включать в себя установку профиль вторичного впрыска для максимизации удельной мощности. Например, удельная мощность может максимизироваться непосредственным впрыском некоторого количество вторичного впрыскиваемого вещества вслед за впрыском газового топлива во впускной канал и до искрового зажигания. Примерные профили впрыска изображены на фиг. 5.
7
2
1
3
5
Фиг. 5 изображает примерные графики временной зависимости для профилей впрыска топлива во впускной канал и вторичного впрыска относительно цикла сгорания в двигателе. Кривая 510 представляет положение поршня для одного из цилиндров, испытывающего четырехтактный цикл двигателя, в том числе, такты впуска, сжатия, рабочий и зажигания. График может рассматриваться образующим бесконечный цикл. В этом примере, выпускной клапан открывается в момент t времени и закрывается в момент t времени. Впускной клапан открывается в момент t времени и закрывается в момент t времени. Искровое зажигание происходит в момент t времени. Искровое зажигание показано в качестве происходящего на несколько градусов раньше достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ, TDC), но может подвергаться опережению или запаздыванию в зависимости от условий работы двигателя.
0
1
4
График 501 временной зависимости показан для установки профиля впрыска, чтобы максимизировать удельную мощность, как описано выше со ссылкой на фиг. 4. График 501 временной зависимости включает в себя профиль A впрыска и профиль B впрыска. Профиль A впрыска является профилем впрыска во впускной канал для впрыска CNG во впускной канал. Профиль B впрыска является профилем непосредственного впрыска для непосредственного впрыска вторичного впрыскиваемого вещества, такого как вода или раствор метилового спирта. Прямоугольник 520 представляет впрыск CNG во впускной канал. В этом примере, впрыск CNG во впускной канал начинается в некоторый момент времени (t) в течение такта впуска, но до открывания впускного клапана в t. Прямоугольник 525 представляет непосредственный впрыск раствора метилового спирта. В этом примере, непосредственный впрыск раствора метилового спирта происходит в момент времени (t) в течение такта сжатия, но до искрового зажигания. Таким образом, CNG может впрыскиваться во впускной канал на стехиометрии или богатом AFR. Таким образом, впрыск раствора метилового спирта до искрового зажигания может повышать действующее AFR и предоставлять возможность более богатого сгорания, чем для CNG в одиночку. Богатое сгорание CNG/раствора метилового спирта может предоставлять возможность, чтобы удельная мощность двигателя максимизировалась в ответ на повышенную потребность в крутящем моменте или мощности в лошадиных силах.
В материалах настоящего описания, работа двигателя на AFR стехиометрии (или стехиометрическом) может указывать на AFR, которые являются по существу стехиометрическими со временем. Например, двигатель может работать в пределах 5% от стехиометрического соотношения и и считаться стехиометрическим, или AFR может колебаться в пределах 5% выше и ниже стехиометрического AFR и считаться стехиометрическим в целях этого раскрытия.
Работа двигателя на богатом AFR может указывать ссылкой на AFR, которые богаче, чем, стехиометрические AFR, как описано выше. Двигатель может колебаться между двумя богатыми AFR со временем и считаться работающим на по существу богатом AFR, пока нет отклонений на бедное AFR.
Подобным образом, работа двигателя на бедном AFR может указывать ссылкой на AFR, которое беднее, чем стехиометрические AFR, как описано выше. Двигатель может колебаться между двумя бедными AFR со временем и считаться работающим на по существу бедном AFR, пока нет отклонений на богатое AFR.
Возвращаясь на фиг. 4, если детонация в двигателе выявлена или спрогнозирована на этапе 410, способ 400 может переходить на этап 450. На этапе 450, способ 400 может включать в себя определение, является ли текущее требование крутящего момента или текущее требование мощности в лошадиных силах большим, чем пороговое значение. Как описано выше, пороговые значения могут быть заданными значениями или могут рассчитываться в зависимости от текущих условий работы двигателя. В некоторых примерах, может быть возможным предсказывать или предвосхищать повышение требования крутящего момента или мощности в лошадиных силах.
Если определено, что текущие требования крутящего момента и/или мощности в лошадиных силах являются большими, чем пороговое значение(я), способ может переходить на этап 455. На этапе 455, способ 400 может включать в себя определение требуемого AFR. Например, если двигатель является работающим с детонацией или близок к тому, чтобы работать с детонацией, и запрошено низкое требование крутящего момента, может требоваться бедное AFR. На этапе 460, способ 400 может включать в себя установку профиля впрыска топлива во впускной канал. Профиль впрыска топлива во впускной канал может включать в себя установку момента и количество газового топлива, которое должно подвергаться впрыску во впускной канал во впускной коллектор.
На этапе 465, способ 400 может включать в себя установку профиль вторичного впрыска для достижения стехиометрического AFR. Например, раствор метилового спирта может впрыскиваться вслед за зажиганием и во время рабочего такта для повышения AFR внутри цилиндра.
0
1
6
Примерный впрыск топлива для вышеприведенного состояния изображен графиком 502 временной зависимости на фиг. 5. График 502 временной зависимости включает в себя профиль C впрыска и профиль D впрыска. Профиль C впрыска является профилем впрыска во впускной канал для впрыска CNG во впускной канал. Профиль D впрыска является профилем непосредственного впрыска для непосредственного впрыска вторичного впрыскиваемого вещества, такого как вода или раствор метилового спирта. Прямоугольник 530 представляет впрыск CNG во впускной канал. В этом примере, впрыск CNG во впускной канал начинается в некоторый момент времени (t) в течение такта впуска, но до открывания впускного клапана в t. В этом примере, прямоугольник 530 представляет количество CNG, которое давало бы в результате AFR бедного сгорания. Прямоугольник 535 представляет непосредственный впрыск раствора метилового спирта. В этом примере, непосредственный впрыск раствора метилового спирта происходит в момент времени (t) в течение рабочего такта вслед за искровым зажиганием. Таким образом, CNG может впрыскиваться во впускной канал на бедном AFR, чтобы избегать детонацию в двигателе, и раствор метилового спирта может непосредственно впрыскиваться для регулирования AFR, чтобы было по существу стехиометрическим при сгорании.
Возвращаясь на фиг. 4, на этапе 450, если определено, что текущие требования крутящего момента и/или мощности в лошадиных силах являются большими, чем пороговое значение(я), способ может переходить на этап 475. На этапе 475, способ 400 может включать в себя определение требуемого AFR. Например, если двигатель является работающим с детонацией или близок к тому, чтобы работать с детонацией, и запрошено высокое требование крутящего момента, может требоваться богатое AFR. На этапе 480, способ 400 может включать в себя установку профиля впрыска топлива во впускной канал. Профиль впрыска топлива во впускной канал может включать в себя установку момента и количество газового топлива, которое должно подвергаться впрыску во впускной канал во впускной коллектор.
На этапе 485, способ 400 может включать в себя установку профиль вторичного впрыска для понижения температуры сгорания. Например, раствор метилового спирта может впрыскиваться вслед за сгоранием и во время такта выпуска, чтобы понижать температуру выхлопных газов, выпускающих из цилиндра.
0
1
4
Примерный впрыск топлива для вышеприведенного состояния изображен графиком 503 временной зависимости на фиг. 5. График 503 временной зависимости включает в себя профиль E впрыска и профиль F впрыска. Профиль E впрыска является профилем впрыска во впускной канал для впрыска CNG во впускной канал. Профиль F впрыска является профилем непосредственного впрыска для непосредственного впрыска вторичного впрыскиваемого вещества, такого как вода или раствор метилового спирта. Прямоугольник 540 представляет впрыск CNG во впускной канал. В этом примере, впрыск CNG во впускной канал начинается в некоторый момент времени (t) в течение такта впуска, но до открывания впускного клапана в t. В этом примере, прямоугольник 540 представляет количество CNG, которое давало бы в результате стехиометрическое AFR или богатого сгорания. Прямоугольник 545 представляет непосредственный впрыск раствора метилового спирта. В этом примере, непосредственный впрыск раствора метилового спирта происходит в момент времени (t) в течение такта выпуска, но до открывания выпускного клапана. Таким образом, CNG может подвергаться впрыску во впускной канал на стехиометрии или богатом AFR, чтобы максимизировать мощность двигателя, и раствор метилового спирта может непосредственно впрыскиваться для охлаждения температуры цилиндра сгорания и сопутствующих выхлопных газов, выпускающих из цилиндра сгорания, тем самым, подавляя детонацию в двигателе. В некоторых примерах, непосредственный впрыск раствора метилового спирта может перекрываться с открыванием выпускного клапана или может начинаться вслед за открыванием выпускного клапана. Многочисленные впрыски топлива раствора метилового спирта могут происходить во время цикла двигателя. Например, первый впрыск может происходить в момент t4 времени, сопровождаемый вторым впрыском в момент t7 времени. Таким образом, удельная мощность двигателя может максимизироваться наряду с поддержанием температуры двигателя ниже порогового значения и, к тому же, наряду с подавлением детонации в двигателе.
Возвращаясь на фиг. 4, когда профиль впрыска во впускной канал и профиль вторичного впрыска были установлены, способ 400 может переходить на этап 490. На этапе 490, способ 400 может включать в себя регулировку установки момента зажигания и/или регулировку давления наддува.
Профиль впрыска во впускной канал, профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут быть реализованы справочным отображением, где требуемые качества рабочей характеристики двигателя отображаются в профили впрыска и профили установки момента зажигания, и в зависимости от качества и количества имеющихся в распоряжении топлива и вторичного впрыскиваемого вещества. Профиль впрыска топлива, профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут определяться последовательно и в зависимости друг от друга, или могут определяться одновременно, например, посредством справочного отображения. Например, профиль вторичного впрыска может определяться в зависимости от давления наддува. Профиль впрыска топлива, профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут устанавливаться многократно через контур обратной связи, а кроме того, могут непрерывно обновляться в зависимости от скорости транспортного средства, нагрузки двигателя, требуемого AFR, детонации в двигателе или других условий работы двигателя.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 600 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 600 может выполняться контроллером 12. Способ 600 может быть реализован в качестве подпрограммы еще одного способа, например, способа 300. В частности, способ 600 может быть реализован в транспортном средстве с газовым топливоснабжением, двухтопливном топливоснабжением или многотопливном топливоснабжением, содержащем резервуар вторичного впрыскиваемого вещества, например, системе, изображенной на фиг. 2. Способ 600 может выполняться в качестве части процедуры для подавления детонации в двигателе, процедуры для максимизации удельной мощности или иного управления циклом зажигания двигателя. Способ 600 будет описан в материалах настоящего описания со ссылкой на транспортное средство, содержащее двигатель на CNG с турбонаддувом и резервуар, который может удерживать одно из множества вторичных впрыскиваемых веществ с отличающимися свойствами, но следует понимать, что способ мог бы быть реализован в других транспортных средствах, не выпуская из объема этого раскрытия.
Способ 600 может начинаться на этапе 610 определением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д.
На этапе 620, способ 600 может включать в себя определение, является ли температура двигателя большей, чем пороговое значение. Пороговое значение может быть заданной температурой или может определяться в зависимости от условий работы двигателя. В некоторых вариантах осуществления, температура выхлопных газов может сравниваться с пороговым значением в дополнение к или взамен температуры двигателя. Если температура двигателя находится ниже порогового значения, способ 600 может переходить на этап 630. На этапе 630, способ 600 может включать в себя поддержание текущего профиля впрыска. Когда текущий профиль впрыска был поддержан, способ 600 может заканчиваться.
Если температура двигателя находится выше порогового значения, способ 600 может переходить на этап 640. На этапе 640, способ 600 может включать в себя измерение или оценку качества и количества резервной текучей среды. Как обсуждено выше и со ссылкой на фиг. 2 и 3, вторичное впрыскиваемое вещество может быть источником вторичного топлива, содержащимся в топливном баке. Например, в двухтопливном транспортном средстве, вторичное впрыскиваемое вещество может быть бензином. В еще одном примере, второе впрыскиваемое вещество может быть разбавителем, содержащимся в резервуаре. Например, вторичное впрыскиваемое вещество может быть раствором метилового спирта, содержащимся в бачке с текучей средой для омывателя ветрового стекла. В некоторых примерах, могут иметься в распоряжении многочисленные вторичные впрыскиваемые вещества, например, бензин и раствор метилового спирта. В таких примерах, все возможные вторичные впрыскиваемые вещества могут оцениваться. В качестве альтернативы, если вторичные впрыскиваемые вещества имеют в крайней степени разные свойства, количество и качество одного или более вторичных впрыскиваемых веществ могут оцениваться в зависимости от условий работы двигателя и требуемого эффекта вторичного впрыска.
На этапе 650, способ 600 может включать в себя сравнение воспламеняемости резервной текучей среды с пороговым значением. Если резервная текучая среда имеет воспламеняемость ниже порогового значения, способ 600 может переходить на этап 660. На этапе 660, способ 600 может включать в себя регулировку профиля впрыска для впрыска некоторого количества резервной текучей среды на 10% времени горения. Другими словами, вторичное впрыскиваемое вещество с низкой воспламеняемостью может впрыскиваться в заданный момент времени вслед за искровым зажиганием.
Если резервная текучая среда имеет воспламеняемость выше порогового значения, способ 600 может переходить на этап 670. На этапе 670, способ 600 может включать в себя регулировку профиля впрыска для впрыска некоторого количества резервной текучей среды до искрового зажигания. Другими словами, вторичное впрыскиваемое вещество с высокой воспламеняемостью может впрыскиваться в заданный момент времени до искрового зажигания.
Когда профиль впрыска был настроен в зависимости от воспламеняемости вторичного впрыскиваемого вещества, способ 600 может переходить на этап 680. На этапе 680, способ 600 может включать в себя регулировку установки момента зажигания и/или регулировку давления наддува.
Профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут быть реализованы справочным отображением, где требуемые качества рабочей характеристики двигателя отображаются в профили впрыска и профили установки момента зажигания, и в зависимости от качества и количества имеющихся в распоряжении топлива и вторичного впрыскиваемого вещества. Профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут определяться последовательно и в зависимости друг от друга, или могут определяться одновременно, например, посредством справочного отображения. Профиль вторичного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут устанавливаться многократно через контур обратной связи, а кроме того, могут непрерывно обновляться в зависимости от скорости транспортного средства, нагрузки двигателя, требуемого AFR, детонации в двигателе или других условий работы двигателя.
Например, установка момента вторичного впрыска может регулироваться в зависимости от давления наддува. Что касается вторичного впрыскиваемого вещества с относительно низкой воспламеняемостью, установка момента вторичного впрыска вслед за искровым зажиганием может быть обратно пропорциональными давлению наддува. Другими словами, при высоком давлении наддува, установка момента может регулироваться, чтобы быть ближе к искровому зажиганию, чем для более низкого давления наддува, где установка момента впрыска может быть дальше от искрового зажигания.
7
2
1
3
5
Фиг. 7 изображает примерный график 700 временной зависимости для профилей впрыска топлива во впускной канал и вторичного впрыска относительно цикла сгорания в двигателе. Кривая 710 представляет положение поршня для одного из цилиндров, испытывающего четырехтактный цикл двигателя, в том числе, такты впуска, сжатия, рабочий и зажигания. График может рассматриваться образующим бесконечный цикл. В этом примере, выпускной клапан открывается в момент t времени и закрывается в момент t времени. Впускной клапан открывается в момент t времени и закрывается в момент t времени. Искровое зажигание происходит в момент t времени. Искровое зажигание показано в качестве происходящего на несколько градусов раньше достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ, TDC), но может подвергаться опережению или запаздыванию в зависимости от условий работы двигателя.
0
1
6
6
График 701 впрыска показан для установки профиля впрыска для вторичного впрыска с низкой воспламеняемостью, как описано выше со ссылкой на фиг. 6. График 701 временной зависимости включает в себя профиль A впрыска и профиль B впрыска. Профиль A впрыска является профилем впрыска во впускной канал для впрыска во впускной канал CNG. Профиль B впрыска является профилем непосредственного впрыска для непосредственного впрыска вторичного впрыскиваемого вещества низкой воспламеняемостью, такого как вода или раствор метилового спирта. Прямоугольник 720 представляет впрыск CNG во впускной канал. В этом примере, впрыск CNG во впускной канал начинается в некоторый момент времени (t) в течение такта впуска, но до открывания впускного клапана в t. Прямоугольник 725 представляет непосредственный впрыск раствора метилового спирта. В этом примере, непосредственный впрыск раствора метилового спирта происходит в момент времени (t) в течение рабочего такта вслед за искровым зажиганием и после 10% времени горения. Таким образом, впрыск раствора метилового спирта вслед за искровым зажиганием может повышать действующее AFR и предоставлять возможность более богатого сгорания, чем для CNG в одиночку. Посредством впрыска раствора метилового спирта в момент t времени, плохая воспламеняемость раствора метилового спирта не оказывает влияния на создание центра горения. Работа по расширению, выполняемая событием сгорания, может увеличиваться, и температура выхлопных газов может снижаться. В некоторых примерах, установка момента впрыска может задерживаться пропорционально уменьшению воспламеняемости жидкого топлива или разбавителя наряду с тем, что момент времени впрыска находится после формирования центра горения. Установка момента впрыска раствора метилового спирта может происходить между искровым зажиганием и ВМТ. Таким образом, богатое сгорание CNG/раствора метилового спирта может предоставлять возможность, чтобы удельная мощность двигателя максимизировалась в ответ на повышенную потребность в крутящем моменте или мощности в лошадиных силах, к тому же, наряду с подавлением детонации в двигателе посредством понижения максимальной температуры сгорания.
2
0
1
4
График 702 впрыска показан для установки профиля впрыска для вторичного впрыска с высокой воспламеняемостью, как описано выше со ссылкой на фиг. 6. График 702 временной зависимости включает в себя профиль C впрыска и профиль D впрыска. Профиль C впрыска является профилем впрыска во впускной канал для впрыска во впускной канал CNG. Профиль D впрыска является профилем непосредственного впрыска для непосредственного впрыска вторичного впрыскиваемого вещества с высокой воспламеняемостью, такого как H, CO или бензин. Прямоугольник 730 представляет впрыск CNG во впускной канал. В этом примере, впрыск CNG во впускной канал начинается в некоторый момент времени (t) в течение такта впуска, но до открывания впускного клапана в t. Прямоугольник 735 представляет непосредственный впрыск бензина. В этом примере, непосредственный впрыск бензина происходит в момент времени (t) в течение такта сжатия до искрового зажигания. Таким образом, впрыск бензина до искрового зажигания может повышать действующее AFR и предоставлять возможность более богатого сгорания, чем для CNG в одиночку. Богатое сгорание CNG/бензина может предоставлять возможность, чтобы удельная мощность двигателя максимизировалась в ответ на повышенную потребность в крутящем моменте или мощности в лошадиных силах, к тому же, наряду с подавлением детонации в двигателе посредством понижения максимальной температуры сгорания.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 800 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 800 может выполняться контроллером 12. Способ 800 может быть реализован в качестве подпрограммы еще одного способа, например, способа 300. В частности, способ 800 может быть реализован в транспортном средстве с газовым топливоснабжением, двухтопливном топливоснабжением или многотопливном топливоснабжением, содержащем резервуар вторичного впрыскиваемого вещества, например, системе, изображенной на фиг. 2. Способ 800 может выполняться в качестве части процедуры для подавления детонации в двигателе, процедуры для максимизации удельной мощности или иного управления циклом зажигания двигателя. Способ 800 будет описан в материалах настоящего описания со ссылкой на транспортное средство, содержащее двигатель на CNG с турбонаддувом и резервуар, который может удерживать раствор метилового спирта или этилового спирта, но следует понимать, что способ мог бы быть реализован в других транспортных средствах, не выходя из объема этого раскрытия.
Способ 800 может начинаться на этапе 805 определением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д.
На этапе 810, способ 800 может включать в себя измерение или оценку количества спирта вторичного впрыскиваемого вещества, удерживаемого в резервном баке. Например, процентное содержание спирта может измеряться в зависимости от давления паров и объема текучей среды в резервном баке или может оцениваться на сновании качеств готового продукта, такого как текучая среда для стеклоочистителя.
На этапе 815, способ 800 может включать в себя определение значения для AFR, которое достижимо при впрыске вторичного впрыскиваемого вещества, в зависимости от процентного содержания спирта вторичного впрыскиваемого вещества. Это значение может указываться ссылкой как AFR_add_capability. Вторичное впрыскиваемое вещество может использоваться для предоставления возможности сгорания с более богатым AFR, чем с CNG в одиночку. Профиль сгорания и максимальное AFR для CNG + впрыскиваемое вещество может определяться в зависимости от процентного содержания спирта вторичного впрыскиваемого вещества. Например, 100% метилового спирта имеет очень широкий интервал AFR, тогда как 20% метилового спирта имеет более узкий интервал AFR.
На этапе 820, способ 800 может включать в себя измерение температуры клапана в цилиндре. Это может включать в себя измерение температуры клапана или седла клапана, или оценку температуры клапана на основании условий двигателя, таких как температура выхлопных газов. Температура клапана может измеряться или оцениваться для впускного клапана, выпускного клапана или обоих. Температура клапана может измеряться или оцениваться для каждого клапана многоцилиндрового двигателя, или может измеряться или оцениваться для двигателя в целом.
На этапе 825, способ 800 может включать в себя определение, является ли температура клапана, измеренная или оцененная на этапе 820, большей, чем пороговое значение. Пороговое значение может быть заданным или может рассчитываться в зависимости от текущих условий работы двигателя. Если температура клапана не находится выше порогового значения, способ 800 может переходить на этап 830. На этапе 830, способ 800 может включать в себя поддержание минимальной интенсивности резервного впрыска. Минимальная интенсивность резервного впрыска может быть функцией качестве резервной текучей среды, например, процентного содержания спирта резервной текучей среды. Минимальная интенсивность резервного впрыска может устанавливаться в минимальную интенсивность, способную вырабатывать минимальное количество сажи во время цикла сгорания, чтобы действовала в качестве смазки выпускного клапана.
Если температура клапана находится выше порогового значения, способ 800 может переходить на этап 840. На этапе 840, способ 800 может включать в себя определение требуемой температуры охлаждения в зависимости от температуры клапана. Требуемая температура охлаждения в материалах настоящего описания может указываться ссылкой как cooling_temp_des и может быть температурой, требуемой для поддержания температуры клапана на определенном значении ниже пороговой температуры, в зависимости от текущих условий работы двигателя.
На этапе 845, способ 800 может включать в себя определение требуемого AFR. Требуемое AFR в материалах настоящего описания может указываться ссылкой как AFR_des и может быть функцией AFR_add_capabilty, cooling_temp_des и других условий работы двигателя. Значение AFR_des может быть установлено в качестве AFR, способного добиваться обогащенного сгорания и более низкой температуры сгорания.
На этапе 850, способ 800 может включать в себя определение интенсивности вторичного впрыска, необходимой для достижения AFR_des, в зависимости от условий работы двигателя. Интенсивность вторичного впрыска в материалах настоящего описания может указываться ссылкой как mass_rate_fluid_des и может быть функцией процентного содержания спирта резервной текучей среды, AFR_add_capability, cooling_temp_des, скорости вращения двигателя, нагрузки двигателя и других условий работы двигателя.
На этапе 855, способ 800 может включать в себя регулировку интенсивности резервного впрыска, чтобы интенсивность была функцией от mass_rate_fluid_des. Интенсивность впрыска может регулироваться бесконечно или указываться командой для регулировки до тех пор, пока температура клапана не снизилась ниже порогового значения.
Когда профиль впрыска был настроен в зависимости от воспламеняемости вторичного впрыскиваемого вещества, способ 800 может переходить на этап 860. На этапе 860, способ 800 может включать в себя регулировку установки момента зажигания и/или регулировку давления наддува.
Профиль резервного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут быть реализованы справочным отображением, где требуемые качества рабочей характеристики двигателя отображаются в профили впрыска и профили установки момента зажигания, и в зависимости от качества и количества имеющихся в распоряжении топлива и резервного впрыскиваемого вещества. Профиль резервного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут определяться последовательно и в зависимости друг от друга, или могут определяться одновременно, например, посредством справочного отображения. Например, профиль вторичного впрыска может определяться в зависимости от давления наддува. Профиль резервного впрыска, установка момента зажигания и давление наддува могут устанавливаться многократно через контур обратной связи, а кроме того, могут непрерывно обновляться в зависимости от скорости транспортного средства, нагрузки двигателя, требуемого AFR, детонации в двигателе или других условий работы двигателя.
Фиг. 9 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 900 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 900 может выполняться контроллером 12. Способ 900 может быть реализован в качестве подпрограммы еще одного способа, например, способа 300. В частности, способ 900 может быть реализован в транспортном средстве с газовым топливоснабжением, двухтопливном топливоснабжением или многотопливном топливоснабжением, содержащем резервуар вторичного впрыскиваемого вещества, например, системе, изображенной на фиг. 2. Способ 900 может выполняться в качестве части процедуры для ослабления проседания клапана.
Износ клапана и проседание седла клапана является ухудшением характеристик клапанов двигателя со временем и при работе. Высокие температуры и повторяющиеся открывание и закрывание клапанов могут ухудшать границу раздела между клапаном и седлом клапана, приводя к неправильной посадке клапана. Износ клапана резче выражен в выпускных клапанах, которые испытывают наивысшее поглощение тепла из выхлопных газов.
В двигателях на природном газе, износ клапана повышается вследствие более высокой удельной теплоты природного газа по сравнению с жидким углеводородным топливом. Двигатели на CNG также испытывают относительно полное сгорание, вызывая низкую скорость выработки сажи, чтобы обеспечивать смазку, тепловую изоляцию или микросварку выпускного клапана. Пониженное содержание углеводородов и полнота сгорания в двигателях на природном газе также вносят вклад в недостаток выработки защитной сажи.
Двигатели, модифицированные для работы с топливоснабжением природным газом, особенно восприимчивы к износу клапанов, так как они могут не быть предназначенными для выдерживания повышенной температуры работы на CNG. Существующее ранее способы смазки также могут быть неэффективными для работы на CNG. Кроме того, частично сгоревшие углеводороды могут создавать сажу для изоляции и смазки клапанов и седел клапанов двигателя. Таким образом, защитные преимущества варианта осуществления комбинируются, когда жидкое топливо используется в качестве вторичного впрыскиваемого вещества.
Способ 900 будет описан в материалах настоящего описания со ссылкой на транспортное средство, содержащее двигатель на CNG с турбонаддувом и резервуар, который может удерживать раствор метилового спирта или этилового спирта, но следует понимать, что способ мог бы быть реализован в других транспортных средствах, не выпуская из объема этого раскрытия. Способ 900 может начинаться на этапе 862 определением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д. Условия работы также могут включать в себя текущее AFR и текущее значение отношения NG ко вторичному впрыскиваемому веществу (Gas_Split), впрыскиваемых в двигатель. Масса воздуха, введенного в цилиндры двигателя, также может определяться и будет указываться ссылкой ниже как Air_Mass.
На этапе 864, способ 900 может включать в себя измерение или оценку температуры клапана двигателя. Температура клапана (Valve_Temp) может измеряться непосредственно, с использованием датчика температуры, расположенного на или около клапана. Она также может логически выводиться из других условий работы, таких как нагрузка, скорость вращения двигателя, или выходного сигнала датчика температуры в другой части системы двигателя, такой как система выпуска.
На этапе 866, требуемое AFR может определяться на основании текущей температуры клапана. AFR может определяться, чтобы поддерживать температуру клапана в пределах требуемого рабочего диапазона. Этот диапазон может соответствовать температуре двигателя, которая вносит вклад в проседание клапана или детонацию в двигателе.
В других вариантах осуществления (не показанных), способ может заканчиваться после этапа 864, если температура клапана не находится выше порогового значения. Вторичное впрыскиваемое вещество, таким образом, может добавляться, когда температура клапана находится на или около порогового значения перегрева.
На этапе 868 может определяться, находится ли требуемое AFR выше порогового значения. Это пороговое значение может соответствовать требуемому AFR, которое определялось при последнем повторении способа. Другими словами, если требуемое обогащение AFR повышается, пороговое значение удовлетворено, если требуемое обогащение AFR остается прежним или снижается, пороговое значение не удовлетворено. Пороговое значение также может соответствовать AFR, достижимому посредством исключительно природного газа, или посредством отношения природного газа и вторичного впрыскиваемого вещества, которое впрыскивается на данный момент. Если требуемое AFR не достижимо с текущим имеющимся в распоряжении отношением природного газа ко вторичному впрыскиваемому веществу топлива, пороговое значение удовлетворено. Текущее AFR может быть одним из условий работы, измеренных на этапе 862.
Если пороговое значение удовлетворено, отношение Gas_Split может повышаться на этапе 870, если пороговое значение не удовлетворено, Gas_Split может понижаться. Отметим, что способ 900 может инициироваться во время работы двигателя или операции запуска двигателя и может циклически выполняться на всем протяжении работы двигателя. Первое повторение способа 900 может использовать заданное значение для Gas_Split, чтобы, когда способ достигает этапов 870 и 872, Gas_Split может повышаться или понижаться от этого заданного значения Gas_Split. Заданное значение может быть нулевым. Кроме того, это заданное значение может определяться системой управления до этапа 870 и может быть функцией требуемого AFR, найденного на этапе 866.
На этапе 874, может определяться масса вторичного впрыскиваемого вещества. Вторичное впрыскиваемое вещество может быть газом. Масса, которая должна впрыскиваться, может быть пропорциональной отношению Gas_Split, определенным на этапе 870 или 872, а также Air_Mass, определенной на этапе 862, и может быть обратно пропорциональной требуемому обогащению AFR. На этапе 876, может определяться количество CNG, которое должно впрыскиваться в двигатель. Это может быть пропорционально разности между отношением разделения газов и таким же, как Air_Mass, и может быть обратно пропорционально требуемому AFR. Способ 900 затем может повторяться.
Вторичное впрыскиваемое вещество может использоваться для предоставления возможности сгорания с более богатым AFR, чем с CNG в одиночку. Профиль сгорания и максимальное AFR для CNG + впрыскиваемое вещество может определяться в зависимости от процентного содержания спирта вторичного впрыскиваемого вещества. Например, 100% метилового спирта имеет очень широкий интервал AFR, тогда как 20% метилового спирта имеет более узкий интервал AFR. Более богатое AFR и, соответственно, более холодный режим работы двигателя могут помогать ослаблять износ клапана.
В некоторых вариантах осуществления, двигатель может иметь бак для природного газа и бензобак. В переоборудованных двигателях, предназначенных для становления двигателей надежными на природном газе, бензобак и система подачи могут быть адаптированы для впрыска бензина в переоборудованный двигатель. В вариантах осуществления, требуемое AFR может определяться в ответ на условия работы и требования нагрузки, а также температуру клапана двигателя. Температура клапана двигателя может измеряться непосредственно или определяться на основании информации, полученной системой управления, такой как нагрузка и скорость вращения двигателя. В некоторых вариантах осуществления, AFR может быть функцией температуры клапана, а не требуемого крутящего момента, скорости вращения двигателя или нагрузки двигателя. AFR может достигаться посредством координирования количества природного газа, бензина и воздуха, вводимых в цилиндр. В некоторых вариантах осуществления, координированное AFR может максимизировать эффективность использование топлива, минимизируя количество бензина, подаваемого в двигатель, для данного AFR. Другие варианты осуществления могут использовать переменные соотношения природного газа и бензина, например, для достижения усиленной выработки сажи или ослабленной детонации в двигателе.
Требуемое AFR может определяться в ответ на температуру клапана и/или седла клапана. Температура клапана может быть функцией нагрузки и скорости вращения двигателя или может измеряться одним или более датчиков в пределах системы двигателя или выпуска.
Фиг. 10 показывает схематичное изображение многоцилиндрового двигателя в соответствии с настоящим раскрытием. В этом варианте осуществления, вторичное впрыскиваемое вещество может включать в себя источник высоко воспламеняемого топлива, такой как окись углерода и/или водород. Двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя цилиндры 14, присоединенные к впускному каналу 144, и спаренные выпускные каналы 148 и 149. Впускной канал 144 может включать в себя дроссель 162. Выпускной канал 148 может включать в себя устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов.
Цилиндры 14 могут быть выполнены в виде части головки 201 блока цилиндров. На фиг. 10, показана головка 201 блока цилиндров с двумя рядами по четыре цилиндра соответственно. Ряды цилиндров расположены вдоль двух рядов головки блока цилиндров в V-образной конфигурации. В некоторых примерах, головка 201 блока цилиндров может иметь большее или меньшее количество цилиндров, например, шесть цилиндров. В некоторых примерах, цилиндры могут быть расположены в рядной или другой пригодной конфигурации.
Головка 201 блока цилиндров присоединена к топливной системе. Цилиндр 14 показан присоединенным к топливным форсункам 166. В этом примерном варианте осуществления, топливная форсунка 166 изображена в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска. Каждая топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подавать специфичное количество топлива в конкретный момент времени в цикле двигателя в ответ на команды из контроллера 12. Топливная форсунка может использоваться для подачи сжигаемого топлива в цилиндр 14 во время каждого цикла сгорания. Установка момента и количество впрыска топлива могут регулироваться в зависимости от условий работы двигателя, как обсуждено ранее.
Топливная форсунка 166 может быть присоединена к направляющей-распределителю для топлива, которая может быть присоединена к топливной магистрали. Топливная магистраль может быть присоединена к топливному баку. В некоторых вариантах осуществления, топливный бак может содержать в себе газовое топливо, такое как CNG, метан, LPG, газообразный водород, и т.д.
Впускной канал 144 может иметь воздушный фильтр 161, расположенный в нем. Дроссель 162 может регулировать поток воздуха в двигатель. Впускной канал может разветвляться на два отдельных канала и может быть присоединен к дросселю 162, и/или каждый может иметь соответствующие дроссели, расположенные в них.
Каждый впускной канал может быть присоединен к компрессору, который может сжимать всасываемый воздух. Каждый компрессор может принимать мощность из турбины 147, расположенной в пределах выпускных каналов 148. Некоторые варианты осуществления могут иметь один впускной канал и один или более компрессоров, которые принимают мощность из одной или более турбин.
Дополнительный дроссель может быть расположен ниже по потоку от компрессора 123 для регулирования потока сжатого воздуха в двигатель. Одна или более ветвей впускного канала 144 могут быть присоединены к охладителю наддувочного воздуха (CAC). В других вариантах осуществления, каждая ветвь может иметь соответствующий охладитель наддувочного воздуха. Ветви впускного канала могут сходиться выше по потоку от CAC, или они оба могут быть расположены в отдельных впусках CAC. В качестве альтернативы, каждая ветвь может иметь соответствующий отдельный CAC.
Охладитель наддувочного воздуха может быть присоединен через один или более каналов к впускному коллектору двигателя для подачи в цилиндры 14. Клапан 129 может быть присоединен между цилиндрами для регулирования потока воздуха в двигатель. Цилиндры 14 могут эксплуатироваться посредством использования любого из вышеуказанных способов.
Выхлопные газы могут выходить из цилиндров 14 через выпускной клапан, присоединенный к цилиндру, и в выпускной коллектор. В показанной двухрядной конфигурации цилиндров, первый ряд цилиндров может быть присоединен к первой стороне выпускного коллектора, а второй ряд цилиндров может быть присоединен ко второй стороне выпускного коллектора 149. Первая и вторая сторона выпускного коллектора 149 могут быть отдельными или могут ответвляться ниже по потоку от выпускного коллектора 149.
Первая сторона выпускного коллектора 149 может быть присоединена к каналу 131 риформинга. Датчик 122 может быть расположен внутри выпускного канала и может сообщать температуру, давление, окись углерода, влажность, кислород, и т.д. посредством контроллера. Датчик 122 также может использоваться с контроллером для определения массы воздуха через двигатель. Турбина 147 может быть присоединена к каналу 131 риформинг-установки. Турбина 147 моет выдавать мощность в компрессор 124 для турбонаддува двигателя. Клапан 135 может управлять потоком выхлопных газов в турбину.
Ниже по потоку от турбины 147, выпускной канал может разветвляться на два или более трактов. Первый тракт может быть присоединен к устройству 178 снижения токсичности выхлопных газов, такому как каталитический нейтрализатор, который может быть непосредственно или опосредованно присоединен к глушителю или выхлопной трубе. Вторая ветвь может быть присоединена к катализатору 179 риформинга. Катализатор 179 риформинга может иметь впуск для подачи CNG через инжекционную трубку 181. Инжекционная трубка 181 может быть присоединена к баку, который содержит в себе некоторое количество CNG, которое может быть или может не быть таким же, как в баке, который выдает CNG в двигатель для сгорания. Бак также может быть присоединен к баку с иным углеводородным топливом в нем. Она дополнительно может быть присоединена к направляющей-распределителю для топлива, выдающей CNG в двигатель 10. Другими словами, инжекционная трубка 181 может присоединять катализатор 179 риформинга к источнику первого газового топлива, который выдает топливо в двигатель 10. Инжекционная трубка 179, в качестве альтернативы, может присоединять катализатор 179 риформинга к источнику третьего газового топлива, который может быть или может не быть предусмотрен с некоторой целью кроме выдачи газового топлива в катализатор 179 риформинга.
Катализатор 179 риформинга может быть присоединен к охладителю 185 EGR через клапан 183, который может приводиться в действие системой управления, чтобы допускать некоторое количество подвергнутых риформингу выхлопных газов в систему впуска через охладитель 185 EGR. Один или более датчиков 122, расположенных внутри канала риформинг-установки Канал 131 риформинг-установки может располагаться во впускном канале 144. Это является вариантом осуществления низкого давления, в котором канал риформинг-установки присоединен к выпускному каналу ниже по потоку от турбины 147 и помещен во впускной канал 144 выше по потоку от компрессора.
В альтернативных вариантах осуществления высокого давления, канал риформинг-установки может присоединяться к выпускному каналу выше по потоку от турбины и/или ниже по потоку от компрессора. В дополнительных вариантах осуществления, канал риформинг-установки может быть воплощен в качестве форсунки впрыска во впускной канал или форсунки непосредственного впрыска. В этих вариантах осуществления, канал риформинг-установки может быть присоединен непосредственно к двигателю 10 или цилиндрам 14 через инжекционный клапан.
Отметим, что эта система может использоваться в комбинации с любыми из вышеуказанных раскрытых способов и систем. Подвергнутые риформингу выхлопные газы, выходящие из катализатора 179 риформинга, должны подразумеваться источником вторичного впрыскиваемого вещества и/или вторичного топлива. Таким образом, в примере, канал 131 риформинг-установки может подразумеваться вариантом осуществления топливного бака, содержащего в себе газовое топливо. Таким образом, впрыск подвергнутых риформингу выхлопных газов может управляться способом 300 или 900 процедуры
Система 133 EGR низкого давления может быть присоединена ко второй стороне выпускного коллектора 149 через второй выпускной канал 148. Выпускной канал 148 может включать в себя клапан 135 для дозирования количества выхлопных газов, поступающих в турбину 147. Турбина 147 может быть присоединена к и механизирована компрессором 123. Тракт EGR может ответвляться от выпускного канала выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов, которое может быть присоединено к глушителю или выхлопной трубе. Система 133 EGR также может быть присоединена к охладителю EGR и одному или более клапанов для регулирования потока EGR в систему впуска. Система EGR может быть присоединена к системе впуска выше по потоку от компрессора 123. В системе EGR высокого давления, система 133 EGR может быть присоединена к выпускному каналу выше по потоку или ниже по потоку от турбины 147 и выше по потоку или ниже по потоку от компрессора 123. Выпускной канал и/или система EGR могут включать в себя один или более датчиков на связи с системой управления, которая может измерять влажность, температуру, давление, окись углерода, кислород, и т.д.
Другие варианты осуществления могут не включать в себя систему EGR. Кроме того дополнительные варианты осуществления могут присоединять канал 131 риформинга непосредственно в тракт EGR, чтобы выхлопные газы, которые отведены в канал риформинга, принимались из некоторого количества выхлопных газов, которые иначе рециркулировались бы посредством EGR. В кроме того дополнительной системе, канал риформинга может иметь впуск, присоединенный к выпускному каналу, и выпуск, присоединенный к системе EGR. Выпуск может быть расположен выше по потоку от охладителя EGR.
Установка момента и расходы впрыска топлива у вторичного впрыскиваемого вещества могут координироваться, чтобы совпадать с событиями, происходящими во время последовательности сгорания. Отметим, что вторичное впрыскиваемое вещество может быть разбавителем или вторичным топливом. Кроме того, установка момента и расходы непосредственного впрыска вторичного впрыскиваемого вещества могут определятся в зависимости от условий работы двигателя или в зависимости от состава вторичного впрыскиваемого вещества. Кроме того, установка момента зажигания и давление наддува могут регулироваться в соответствии с установкой момента и расходами непосредственного впрыска вторичного впрыскиваемого вещества.
4
2
2
Катализатор 179 риформинга может быть выполнен в виде катализатора риформинга пара. Некоторые полезные варианты осуществления могут использовать катализатор с карбидом кальция. На высоких температурах, катализатор риформинга пара может катализировать риформинг-преобразование метана (CH) и пара (HO) в окись углерода и газообразный водород. Оба из которых имеют более высокий диапазон AFR и интенсивность выработки сажи, чем метан. Когда метан обогащен CO и H, рабочий предел обогащения AFR может возрастать. Это предоставляет возможность обогащать и охлаждать сгорание. Эта крайне горючая смесь может указываться ссылкой как синтетический газ и может создаваться внутри катализатора риформинга пара на температурах между 700-1100°C (1300-2000°F).
Пар может выдаваться посредством раскаленных выхлопных газов, которые имеют тенденцию быть богатыми водяным паром. Дополнительный пар может добавляться с использованием воды или текучей среды для стеклоочистителя для повышенной выработки пара. Метан может выдаваться посредством CNG для работы двигателя в двигателях на CNG.
Катализатор 179 риформинга пара может включать в себя монолитную подложку или опорную пластину с высокой площадью поверхности, расположенную в нем. Подложка или опорная пластина могут быть покрыты химически активным покрытием, которое может содержать в себе металлооксид. Поэтому, газы CNG и EGR, проходящие через катализатор 179 риформинга, могут входить в контакт с металлооксидным покрытием. Металлооксид может включать в себя оксид переходного металла, такой как оксида никеля, оксида меди, оксида цинка, оксида марганца, молибден, оксид хрома, оксид ванадия, оксид титана, оксид железа, оксид кобальта, оксид вольфрама, оксид циркония, оксид алюминия, оксид церия, оксид празеодима или оксид неодима. В некоторых вариантах осуществления, подложка или пластина дополнительно может включать в себя мелкодисперсный благородный металл, такой как платина, палладий, родий, рутений, золото или серебро, на подложке или опорной пластине. В некоторых полезных вариантах осуществления, катализатор риформинга может быть катализатором с карбидом кальция.
2
2
2
Выхлопные газы могут поддерживаться на заданном обогащении или проценте H/CO, который может быть благоприятным для усиления риформинга пара. Выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции в канал риформинга, могут поддерживаться около обогащения 10% или на стехиометрии. Выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции в тракт риформинга, также могут поддерживаться на концентрации H/CO в 12%. Двигатель может работать на уровне обогащения заряда воздуха в условиях риформинга, чтобы выдавать выхлопные газы с требуемым обогащением. Кроме того, клапан, предоставляющий выхлопным газам возможность поступать в систему риформинга, может открываться, когда выхлопные газы находятся в пределах диапазона обогащения или H/CO. Это может определяться одним или более датчиков кислорода, окиси углерода, влажности или температуры.
Кроме того, выхлопные газы могут проходить через систему риформинга, когда двигатель работает в пределах температурного диапазона. Это может определяться датчиками температуры в пределах двигателя или выпускного коллектора. Клапаны, присоединяющие канал риформинга к выпускному каналу, могут открываться, когда двигатель находится на заданном пороговом минимальном значении температуры. Этим минимальным значением может быть 700°C внутри системы выпуска и 400°C внутри канала риформинга. Кроме того, датчики температуры могут быть расположены внутри канала риформинга. Канал риформинга может отсоединяться от системы выпуска, когда температура достигает порогового максимального значения температуры. Таковое может быть максимальным значение в пределах канала риформинга, внутри двигателя или внутри выпускного коллектора. Этим максимальным значением может быть 1100°C внутри системы выпуска и 700°C внутри канала риформинга.
Фиг. 11 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую способ 1000 в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 1000 может выполняться контроллером 12. Способ 1000 может быть реализован в качестве подпрограммы еще одного способа, например, способа 300. В частности, способ 1000 может быть реализован в транспортном средстве с газовым топливоснабжением, двухтопливном топливоснабжением или многотопливном топливоснабжением, содержащем резервуар вторичного впрыскиваемого вещества, например, системе, изображенной на фиг. 2. Способ 1000 может выполняться в качестве части процедуры для ослабления проседания клапана или детонации в двигателе.
2
2
4
2
2
Способ 1000 также может быть реализован в системе двигателя, такой как изображенная на фиг. 10. Кроме того, способ 1000 может использоваться в любой системе, в которой рабочие пределы AFR повышаются добавлением источника вторичного топлива, который создается в зависимости от количества источника первого газового топлива, такого как CNG. Неограничивающий пример совместимой системы может включать в себя устройство риформинг-установки, которая осуществляет риформинг CNG во вторичное впрыскиваемое вещество посредством реакции, которая включает в себя один или более дополнительных реагентов или катализаторов. Например, способ 1000 может управлять количеством CNG, вводимого в катализатор риформинга пара в пределах системы EGR с количеством EGR в ней. Катализатор риформинга пара дополнительно может включать в себя некоторое количество металлооксида. Описание, приведенное ниже, может упоминать систему, включающую в себя катализатор риформинга, использующий впрыск CNG в качестве источника первого газового топлива. CNG может реагировать с некоторым количеством газа EGR для формирования вторичного впрыскиваемого вещества. Конкретнее, CNG может включать в себя метан, EGR может содержать в себе некоторое количество HO, а вторичное впрыскиваемое вещество может быть комбинацией H и CO, называемой синтетическим газом. Реакция может быть изображена следующим уравнением: CH+HO→CO+3H
Способ 1000 может начинаться определением условий работы двигателя. На этапе 880, условия работы двигателя могут измеряться, оцениваться или логически выводиться, и могут включать в себя различные условия транспортного средства, такие как скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, температура двигателя, температура выхлопных газов, уровень наддува, MAP, MAF, требование крутящего момента, требование мощности в лошадиных силах, и т.д. Условия работы также могут включать в себя текущее AFR и текущее количество вторичного топлива/впрыскиваемого вещества, впрыскиваемых в двигатель. Они дополнительно могут включать в себя текущее количество CNG, вводимого в источник вторичного топлива (то есть, катализатор риформинга) (CNG_Mass), величину дополнительного AFR, обеспечиваемого вторичным топливом (AFR_From_H2CO), и текущее процентное отношение вторичного топлива к EGR, добавляемым в систему впуска.
На этапе 882, способ 1000 может включать в себя измерение или оценку температуры клапана двигателя. Температура клапана (Valve_Temp) может измеряться непосредственно, с использованием датчика температуры, расположенного на или около клапана. Она также может логически выводиться из других условий работы, таких как нагрузка, скорость вращения двигателя, или выходного сигнала датчика температуры в другой части системы двигателя, такой как система выпуска.
На этапе 884, требуемое AFR может определяться на основании текущей температуры клапана. AFR может определяться, чтобы поддерживать температуру двигателя или клапана в пределах требуемого рабочего диапазона. Этот диапазон может соответствовать температуре двигателя, которая, например, вносит вклад в проседание клапана или детонацию в двигателе.
В других вариантах осуществления (не показанных), способ может заканчиваться после этапа 882, если температура клапана или двигателя не находится выше порогового значения. Вторичное топливо, таким образом, может добавляться, когда система находится на или около порогового значения перегрева.
2
На этапе 886, определяется величина дополнительного AFR, требуемого от добавления вторичного впрыскиваемого вещества. Вторичное впрыскиваемое вещество также может указывать ссылкой на топливо и, например, может включать в себя H и CO. Отметим, что, в целях этого раскрытия, вторичное топливо и вторичное впрыскиваемое вещество могут указывать ссылкой на одно и то же вещество и/или могут использоваться взаимозаменяемо. Величина дополнительного AFR, требуемого добавлением вторичного впрыскиваемого вещества, может быть текущим AFR минус требуемое AFR. Отметим, что текущее AFR может достигаться с использованием некоторого количества вторичного впрыскиваемого вещества, таким образом, текущее AFR не обязательно может опираться на величину AFR достигаемую исключительно от сгорания CNG.
2
2
2
2
2
Дополнительное AFR, требуемое от H и CO, затем может сравниваться с пороговым значением. Если AFR от H и CO обнаруживается находящимся выше порогового значения, то процент H и CO на массу EGR, подвергнут рециркуляции на впуск, может повышаться. Другими словами, если текущее AFR находится выше, чем требуемое AFR, то двигатель является работающим с большим обеднением, чем требуется, таким образом, процент H и CO может повышаться для работы с большим обогащением. В качестве альтернативы если текущее AFR меньше, чем требуемое AFR, то двигатель является работающим с большим обогащением, чем требуется, и процент H и CO, подаваемых в двигатель, может снижаться. В некоторых вариантах осуществления, пороговое значение, поэтому, может быть нулевым.
2
2
В некоторых вариантах осуществления, если AFR от H и CO находится ниже порогового значения, процент H и CO может снижаться до нуля, чтобы CNG не впрыскивалось в риформинг-установку. Это может быть полезным, чтобы работать с максимальным коэффициентом полезного действия, когда необходимо охлаждение клапанов или ослабление детонации в двигателе.
В кроме того других вариантах осуществления, дополнительное AFR, требуемое посредством вторичного впрыскиваемого вещества, может рассчитываться в зависимости от текущего AFR и требуемого AFR, и может не быть обусловлено пороговым значением или преимущественным дополнительным требуемым AFR. Процент вторичного впрыскиваемого вещества на массу EGR может рассчитываться подобным образом в зависимости от дополнительного требуемого AFR; поэтому, он может не повышаться и не понижаться от преимущественного значения, но взамен, рассчитываться независимо при каждом повторении способа 1000.
2
2
2
Масса CNG, подаваемого в устройство риформинга может определяться на этапе 894, чтобы добиваться процента H и CO, определенного на этапе 890 или 892. Масса CNG, которая должна впрыскиваться в риформинг-установку, может быть функцией определенного процента H и CO, массы EGR, подаваемой в систему впуска, скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. Масса H и CO, вырабатываемых устройством риформинга, является зависящей от массы CNG, введенного в устройство риформинга. на этапе 896 масса CNG, определенная на этапе 894, может вводиться в устройство риформинга. Последовательность операций может повторяться в течение продолжительности времени работы двигателя. CNG, подаваемый в риформинг-установку может быть источником первого газового топлива, который также выдает CNG в двигатель для сгорания. В альтернативных вариантах осуществления может быть источник третьего газового топлива, который может быть предусмотрен с целью предоставления источника третьего газового топлива для катализатора риформинга.
Фиг. 12 показывает схематичное изображение цилиндра 14 сгорания в соответствии с настоящим раскрытием. Как описано выше и со ссылкой на фиг. 1 и 2, цилиндр 14 содержит стенки 136 камеры, охлаждающую гильзу 118, впускной клапан 150, который расположен между цилиндром 14 и впускными каналами 144, выпускной клапан 156, который расположен между цилиндром 14 и выпускным коллектором 149, поршень 138, который может быть присоединен к коленчатому валу 140, и свечу 192 зажигания. В этом примере, цилиндр 14 показан присоединенным к топливной форсунке 166 непосредственного впрыска и вторичную форсунку 966 непосредственного впрыска. Цилиндр 14 также может быть присоединен к топливной форсунке 170 впрыска во впускной канал (не показана).
Камера сгорания цилиндра 14 может быть расслоена на две зоны, краевую зону 901 и внутреннюю зону 902. Краевая зона 901 может включать в себя области камеры сгорания, наиболее вероятные для становления краевой зоной сгорания, и таким образом, области камеры сгорания, наиболее вероятные для подвергания детонации в двигателе. Вторичная форсунка 966 непосредственного впрыска может быть выполнена с возможностью впрыска разбавителя в области камеры сгорания, наиболее вероятные для становления концевой зоной горения. Таким образом, вторичное впрыскиваемое вещество может эффективно нацеливаться в части цилиндра, где наиболее вероятно должна происходить детонация.
Вторичная форсунка 966 непосредственного впрыска может быть выполнена с возможностью впрыскивать текучую среду в зависимости от положения поршня в цикле сгорания, например, с впрыском в конце сгорания. Форсунка 966 может впрыскивать большие капли по сравнению с тонко распыленными каплями, впрыскиваемыми форсункой 166 непосредственного впрыска. Таким образом, потоки впрыска, выходящие из форсунки 966, могут проникать дальше в концевую область 901 цилиндра 14, где концевая область 901 расположена ниже в камере сгорания, чем область 902. В некоторых вариантах осуществления, форсунка 966 может быть радиально нацеленной форсункой. Непосредственная форсунка 166 может быть выполнена с возможностью впрыскивать топливо во внутреннюю область 902. Непосредственный впрыск количества жидкого топлива может содержать впрыск жидкого топлива с разными временными характеристиками в ответ на спрогнозированное местоположение концевой зоны горения. Дополнительно, впрыск жидкости может содержать впрыскивание жидкого топлива с радиально нацеленной форсункой в разные местоположения цилиндра в ответ на спрогнозированное местоположение концевой зоны горения. Таким образом, может создаваться впрыск топлива послойного типа.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.