Система двигателя
Изобретение относится к управлению двигателем, в частности к запуску двигателя внутреннего сгорания. Предложена система двигателя, содержащая источник разрежения, присоединенный к впускному коллектору, систему впрыска топлива, систему принудительной вентиляции картера, содержащую клапан принудительной вентиляции картера (PCV), и контроллер, содержащий команды, чтобы во время проворачивания коленчатого вала двигателя закрывать клапан PCV и приводить в действие источник разрежения для снижения давления во впускном коллекторе и начинать впрыск топлива, когда давление во впускном коллекторе достигает порогового значения. Техническим результатом является повышение стабильности запусков двигателя с использованием топлива с низкой испаряемостью. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее описание изобретения относится, в целом, к управлению двигателем и, в частности, к запуску двигателя внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Альтернативные виды топлива были разработаны для сдерживания растущих цен традиционных видов топлива для снижения зависимости от импортируемого топлива, и для сокращения выработки выбросов, таких как CO2. Например, спиртовые и спиртосодержащие топливные смеси были признаны привлекательными видами топлива, в частности, для автомобильных применений. Однако спиртовые и спиртосодержащие виды топлива являются менее испаряемыми, чем бензин, и по существу могут не испаряться эффективно при типичных температуре и давлении запуска двигателя. Таким образом, запуски двигателя, особенно холодные запуски двигателя, с использованием спиртовых и спиртосодержащих видов топлива могут быть затруднительными. Кроме того, неполное испарение топлива может снижать экономию топлива и ухудшать выбросы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы увидели вышеприведенные проблемы и предложили способ для по меньшей мере частичного решения этих проблем. В одном из вариантов осуществления, способ для двигателя включает этап, на котором, во время проворачивания коленчатого вала двигателя, начинают впрыск топлива, когда давление во впускном коллекторе падает ниже порогового значения, причем пороговое значение основано на испаряемости топлива.
В дополнительных аспектах раскрыто, что пороговое значение снижают по мере того, как уменьшается испаряемость топлива; пороговое значение снижают пропорционально с уменьшением испаряемости топлива; приводят в действие вакуумный насос во время поворачивания коленчатого вала двигателя для снижения давления во впускном коллекторе; открывают клапан в вакуумный резервуар во время проворачивания коленчатого вала для снижения давления во впускном коллекторе; закрывают клапан PCV во время проворачивания коленчатого вала двигателя; закрывают дроссельный клапан и клапан продувки бачка во время проворачивания коленчатого вала двигателя.
В другом аспекте раскрыта система двигателя, содержащая: источник разрежения, присоединенный к впускному коллектору; систему впрыска топлива; систему принудительной вентиляции картера, содержащую клапан PCV; и контроллер, содержащий в себя команды, чтобы: во время проворачивания коленчатого вала двигателя закрывать клапан PCV и приводить в действие источник разрежения для снижения давления во впускном коллекторе и начинать впрыск топлива, когда давление во впускном коллекторе достигает порогового значения, причем упомянутое пороговое значение уменьшают для более низкой испаряемости топлива.
В дополнительных аспектах раскрыто, что источник разрежения является вакуумным насосом; источник разрежения является вакуумным резервуаром; контроллер содержит дополнительные команды для закрывания дроссельного клапана и клапана продувки бачка во время проворачивания коленчатого вала двигателя; контроллер содержит дополнительные команды для останова работы источника разрежения после того, как начинается впрыск топлива; пороговое значение является приблизительно равным испаряемости бензина.
В другом аспекте раскрыт способ управления двигателем, включающий этапы, на которых: если содержание этилового спирта в топливе является равным или находится ниже порогового значения, то проворачивают коленчатый вал двигателя и начинают впрыск топлива после уникальной идентификации положения двигателя; и если содержание этилового спирта в топливе находится выше порогового значения, то проворачивают коленчатый вал двигателя и начинают впрыск топлива на основании давления во впускном коллекторе.
В дополнительных аспектах раскрыто, что этап, на котором начинают впрыск топлива на основании давления во впускном коллекторе дополнительно включает этап, на котором начинают впрыск топлива, когда давление во впускном коллекторе падает ниже порогового значения давления; по мере того как уменьшается содержание этилового спирта в топливе, пороговое значение давления снижают; если содержание этилового спирта в топливе находится выше порогового значения, снижают давление во впускном коллекторе посредством того, что приводят в действие источник разрежения во время проворачивания коленчатого вала двигателя; источник разрежения является вакуумным насосом; источник разрежения является вакуумным резервуаром; если содержание этилового спирта в топливе находится выше порогового значения, закрывают клапан PCV, дроссельный клапан и клапан продувки бачка во время проворачивания коленчатого вала двигателя, и при этом, пороговое значение представляет собой отсутствие содержания этилового спирта в топливе.
Таким образом, во время запуска двигателя, впрыск топлива может задерживаться до тех пор, пока давление во впускном коллекторе не снижается до порогового уровня. Пороговое значение может быть зависящим от испаряемости топлива. Например, топливо E100 (100% этилового спирта) может быть менее испаряемым, чем топливо E85 (приблизительно 85% этилового спирта, 15% бензина). По существу, при впрыске топлива E100 впрыск топлива может задерживаться до тех пор, пока давление во впускном коллекторе не падает ниже порогового значения, которое находится ниже, чем пороговое давление во впускном коллекторе для запуска двигателя на топливе E85. Посредством впрыска топлива после того, как давление во впускном коллекторе падает до порогового значения, зависящего от испаряемости топлива, испарение топлива у топлива с низкой испаряемостью может улучшаться без необходимости удлинения времен проворачивания коленчатого вала.
Давление во впускном коллекторе может снижаться посредством применения источника разрежения к впускному коллектору. В одном из примеров, давление во впускном коллекторе может снижаться посредством вакуумного насоса, присоединенного к впускному коллектору. Насос может приводиться в действие во время проворачивания коленчатого вала для снижения давления на впуске. Чтобы дополнительно повышать разрежение во впускном коллекторе, один или более клапанов, присоединенных к впускному коллектору, могут закрываться для минимизации утечки воздуха в коллектор. Например, система принудительной вентиляции картера может быть модифицирована, чтобы включать в себя клапан PCV с электронным управлением, которому может даваться команда закрываться во время проворачивания коленчатого вала двигателя.
Настоящее описание изобретения может предложить несколько преимуществ. Посредством задержки впрыска топлива до того времени, когда давление во впускном коллекторе не станет ниже порогового значения, запуски двигателя с использованием видов топлива с низкой испаряемостью могут улучшаться, таким образом, повышая практичность использования таких видов топлива. Дополнительно, посредством испарения большей части впрыснутого топлива, меньшее количество топлива может теряться во время работы двигателя и может снижаться необходимость больших или контрольных впрысков топлива при холодном запуске двигателя. По существу, это может давать преимущества экономии топлива, а также пониженное выделения продуктов сгорания с отработавшими газами при холодном запуске.
Работа вакуумного насоса во время запусков двигателя также может давать преимущества, когда используются другие виды топлива, с более высокой испаряемостью, такие как бензин. Например, использование вакуумного насоса для повышения разрежения в коллекторе во время проворачивания коленчатого вала может предоставлять возможность для меньшего расхода топлива и повышенного испарения топлива, снижения выбросов. Дополнительно, в условиях, где есть возможность регулируемого по абсолютному давлению в коллекторе запуска, такого как во время автоматического запуска вслед за остановом, повышенное разрежение на впуске может предусматривать более быстрые, более стабильные запуски независимо от высоты над уровнем моря.
Если электронный вакуумный насос приводится в действие в ожидании запуска двигателя, время проворачивания коленчатого вала двигателя для достижения низкого MAP может сокращаться, таким образом, избегая того, что водитель замечает удлиненное время проворачивания коленчатого вала.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и детали настоящего описания будут очевидны из последующего подробного описания изобретения, взятого отдельно или вместе с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления в упрощенной форме с подборкой концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Оно не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает примерную систему двигателя согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 2 показывает одиночный цилиндр многоцилиндрового двигателя по фиг. 1.
Фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая способ для запуска двигателя согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 4 - примерная диаграмма, показывающая различные рабочие параметры во время запуска двигателя, согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 5 - примерная диаграмма, показывающая различные рабочие параметры во время запуска двигателя, согласно еще одному варианту осуществления настоящего раскрытия.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Виды топлива с низкой испаряемостью, такие содержащие этиловый спирт и этанол-бензиновые смеси, могут не испаряться настолько же эффективно, как бензин, во время типичных условий запуска двигателя. В результате, экономия топлива и выбросы могут ухудшатся, а холодные запуски двигателя могут быть ненадежными. Для повышения испарения топлива с низкой испаряемостью разрежение во впускном коллекторе может увеличиваться во время проворачивания коленчатого вала посредством источника разрежения, такого как вакуумный насос, присоединенного к впускному коллектору. Кроме того, одному или более управляемых клапанов, присоединенных к впускному коллектору, таких как дроссельный клапан или клапан PCV, может даваться команда закрываться, чтобы обеспечивать быстрое создание разрежения впускного коллектора. Разрежение во впускном коллекторе может увеличиваться до порогового уровня, в момент которого может начинаться впрыск топлива. Пороговый уровень разрежения может быть пропорциональным испаряемости впрыснутого топлива. Фиг. 1 и 2 - примерные схемы двигателя, включающие в себя систему впрыска топлива, вакуумный насос, электронный клапан PCV и контроллер для выполнения способа, проиллюстрированного на фиг. 3. Фиг. 4 и 5 - примерные рабочие параметры двигателя во время запуска двигателя.
Фиг. 1 показывает аспекты примерной системы 1 двигателя моторного транспортного средства. Система двигателя включает в себя двигатель 10. Двигатель 10 может быть практически любым двигателем внутреннего сгорания на летучем жидком или газообразном топливе, например двигателем распределенного или прямого впрыска с искровым зажиганием или воспламенением от сжатия. В одном из неограничивающих вариантов осуществления, двигатель может быть выполнен с возможностью потребления спиртового топлива, например этилового спирта.
Впускной коллектор 44 выполнен с возможностью подавать всасываемый воздух или топливовоздушную смесь в одну или более камер сгорания двигателя 10. Камеры сгорания могут быть расположены над заполненным смазкой картером 14 двигателя, в которых поршни возвратно-поступательного хода камер сгорания вращают коленчатый вал. Поршни возвратно-поступательного хода могут быть по существу изолированными от картера двигателя посредством одного или более поршневых колец, которые сдерживают течение топливовоздушной смеси и газообразных продуктов сгорания в картер двигателя. Тем не менее, значительное количество паров топлива может ‘продувать’ поршневые кольца и поступать в картер двигателя со временем. Для снижения ухудшающих характеристики воздействий паров топлива на вязкость смазки двигателя и для снижения выпуска паров в атмосферу картер двигателя может непрерывно или периодически вентилироваться, как дополнительно описано в дальнейшем. В конфигурации, показанной на фиг. 1, клапан 20 последроссельной принудительной вентиляции картера (PCV) управляет доступом вентиляционного воздуха в картер двигателя. Клапан PCV может быть любым постоянным или регулируемым дозирующим клапаном.
Система 1 двигателя включает в себя топливный бак 34, который хранит летучее жидкое топливо, сжигаемое в двигателе 10. Чтобы избежать выделения паров топлива из топливного бака и в атмосферу, топливный бак вентилируется в атмосферу через бачок 136 с адсорбентом. Бачок с адсорбентом может иметь значительную емкость для накопления углеводородных, спиртовых и/или эфирных видов топлива в адсорбированном состоянии; например, он может быть наполнен гранулами активированного угля и/или другим материалом с большой площадью поверхности. Тем не менее, продолжительное поглощение паров топлива рано или поздно будет снижать емкость бачка с адсорбентом для дальнейшего накопления. Поэтому бачок с адсорбентом может периодически подвергаться продувке от адсорбированного топлива, как дополнительно описано в дальнейшем. Для обеспечения вентиляции топливного бака 34 во время дозаправки бачок 136 с адсорбентом присоединен к топливному баку через вентиляционный канал 140 бака для дозаправки. Как показано, клапан 140 является изолирующим клапаном топливного бака, изолирующим топливный бак от бачка накопления паров топлива. Вентиляционный канал бака для дозаправки может быть нормально закрытым клапаном, который удерживается открытым во время дозаправки. Бачок 136 с адсорбентом включает в себя вентиляционную магистраль 141, которая может направлять газы из бачка 136 с адсорбентом в атмосферу при накоплении или улавливании паров топлива из топливного бака 34. Вентиляционная магистраль 27 также может предоставлять свежему воздуху возможность втягиваться в бачок 136 с адсорбентом при продувке накопленных паров топлива из бачка 136 с адсорбентом во впускной коллектор 44 через магистраль 143 продувки и клапан 138 продувки бачка. Запорный клапан клапан бачка также может быть включен в линию 143 продувки для предохранения (наддувочного) давления впускного коллектора от протекания потока газов в линию продувки в обратном направлении. Несмотря на то что этот пример показывает вентиляционную магистраль 141, сообщающуюся со свежим ненагретым воздухом, также могут использоваться различные модификации. Поток воздуха и паров между бачком 136 с адсорбентом и атмосферой может регулироваться посредством приведения в действие электромагнитного клапана 142 вентиляции бачка в вентиляционной магистрали 141.
Конфигурация, проиллюстрированная на фиг. 1, гарантирует, что, во время дозаправки, воздух из топливного бака 34, теперь лишенный паров топлива, может вентилироваться атмосферным давлением. Во время других условий, например во время проверки целостности системы, вентиляционный канал 140 бака для дозаправки и/или другие клапаны систем могут закрываться, так чтобы можно было определить, может ли изолированная часть системы 1 двигателя удерживать давление или разрежение. В некоторых вариантах осуществления, дроссель 62, клапан 20 PCV, клапан 138 продувки бачка, вентиляционный канал 140 бака, клапан 142 вентиляции бачка и другие исполнительные механизмы могут быть исполнительными механизмами с электронным управлением, функционально соединенными к контроллеру 12 для содействия такой диагностике и другим особенностям работы двигателя. В примерном варианте осуществления настоящего раскрытия, дросселю 62, клапану 20 PCV и клапану 138 продувки бачка может даваться команда закрываться контроллером 12 во время проворачивания коленчатого вала двигателя, чтобы содействовать формированию разрежения во впускном коллекторе, которое будет описано подробнее в материалах настоящей заявки. Контроллер 12 может быть любой электронной системой управления системы двигателя или транспортного средства, в котором установлена система двигателя. Соответственно, электронная система управления может быть выполнена с возможностью принимать решения по управлению, приводить в действие клапаны, и т.д. на основании по меньшей мере частично входных сигналов из одного или более датчиков в пределах системы двигателя. Дополнительная информация касательно контроллера 12 будет представлена ниже со ссылкой на фиг. 2.
Продолжая по фиг. 1, клапан 20 PCV показан в магистрали 76, которая соединяет впускной коллектор 44 и картер двигателя через маслоотделитель 146 защиты впуска. В одном из вариантов осуществления, направление потока вентиляционного воздуха через картер двигателя зависит от относительных значений давления воздуха в коллекторе (MAP) и барометрического давления (BP). В условиях без наддува или с минимальным наддувом (например, когда BP > MAP) и когда клапан 20 PCV открыт, воздух поступает в картер двигателя через магистраль 78 и выпускается из картера двигателя во впускной коллектор 44 через магистраль 76. В некоторых вариантах осуществления, второй маслоотделитель 148 может присутствовать между картером 14 двигателя и магистралью 78.
Система 1 двигателя дополнительно может включать в себя насос 24, присоединенный к впускному коллектору. Насос 24 может быть вакуумным насосом, используемым для тормозной системы и/или другого вспомогательного оборудования и систем. В некоторых вариантах осуществления, насос 24 может использоваться во время запуска двигателя, чтобы создавать разрежение во впускном коллекторе, как будет подробнее описано ниже.
Усилитель 74 тормозов, включающий в себя резервуар усилителя тормозов, может быть присоединен к впускному коллектору 44 через запорный клапан 73. Запорный клапан 73 предоставляет воздуху возможность втекать во впускной коллектор 44 из усилителя 74 тормозов и ограничивает поток воздуха в усилитель 74 тормозов из впускного коллектора 44. Запорный клапан 73 обеспечивает быстрый сброс давления в резервуаре, когда давление в резервуаре (например, усилителя 74 тормозов) является относительно высоким, а давление во впускном коллекторе является низким. Дополнительно или в качестве альтернативы, вакуумный насос 24 может избирательно приводиться в действие посредством сигнала управления из контроллера 12, чтобы подавать разрежение в усилитель 74 тормозов. Запорный клапан 69 предоставляет воздуху возможность втекать в вакуумный насос 24 из усилителя 74 тормозов и ограничивает поток воздуха в усилитель 74 тормозов из вакуумного насоса 24. Клапан 79, расположенный в магистрали 77, может открываться, для того чтобы создавать разрежение во впускном коллекторе посредством вакуумного насоса 24. Усилитель 74 тормозов может включать в себя внутренний вакуумный резервуар, и он может усиливать силу, обеспечиваемую ступней водителя через тормозную педаль на главный цилиндр для применения тормозов транспортного средства (не показаны).
Фиг. 2 - принципиальная схема, показывающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44, в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как распределенный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, включенный в дроссель 62, конфигурацией, которая обычно указывается как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут приводиться в действие в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может периодически перенастраиваться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливо/воздушного соотношения.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включая воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.
Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предугадываются, но конкретно не перечислены.
Как описано выше, фиг. 2 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, у которого каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания, и т.д.
С обращением к фиг. 3, изображена блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ 300 для запуска двигателя. Способ 300 может выполняться согласно командам, хранимым в памяти контроллера 12, в ответ на обратную связь с одного или более датчиков. На 302, определяется испаряемость топлива, которая может использоваться для эксплуатации двигателя. Испаряемость топлива может определяться во время предыдущей работы двигателя, и испаряемость сохраняется в памяти контроллера. В некоторых вариантах осуществления, таких как системы двигателя, которые включают в себя множество топливных баков, выполненных с возможностью хранить разные виды топлива, испаряемость топлива может определяться во время работы двигателя. В качестве альтернативы или дополнительно, испаряемость топлива может определяться вслед за событием дозаправки. В одном из вариантов осуществления, испаряемость топлива может определяться количеством этилового спирта, присутствующего в топливе. В одном из примеров, состав топлива может определяться на основании предыдущей работы двигателя. В еще одном примере, состав топлива может определяться на основании события заливки топливного бака. В качестве альтернативы, состав топлива может определяться на основании выходного сигнала датчика состава топлива, такого как датчик содержания спирта в топливе.
На 304 определяется, происходит ли событие включения ключа зажигания. Если нет, способ 300 возвращается, чтобы продолжать определение, произошло ли событие включения ключа зажигания. Если да, способ 300 переходит на 306, чтобы определять, находится ли испаряемость топлива, предварительно определенная и сохраненная в памяти контроллера, ниже порогового значения TV испаряемости. Пороговое значение испаряемости топлива может быть подходящей испаряемостью, ниже которой топливо может не испаряться в достаточной мере при текущих условиях эксплуатации. Пороговое значение испаряемости может быть постоянным пороговым значением, которое не изменяется независимо от условий эксплуатации, или оно может быть переменным пороговым значением, которое изменяется на основании условий эксплуатации, которые оказывают воздействие на испарение топлива, таких как температура двигателя и/или температура воздуха.
В одном из неограничивающих примеров, пороговое значение испаряемости может быть приблизительно равным испаряемости бензина, например, в пределах диапазона испаряемости бензина, такого как 10%. Бензин может иметь испаряемость, выраженную в показателях давления паров, которая находится в диапазоне 7,0-15,0 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от состава, обусловленного временем года и/или географии. Пороговое значение испаряемости, например, может быть установлено на испаряемость в пределах этого диапазона или может устанавливаться на самое низкое значение в этом диапазоне. Так как этиловый спирт имеет более низкую испаряемость, чем бензин (например, 2,0 фунтов на квадратный дюйм), его присутствие в топливе может снижать испаряемость топлива до уровня ниже порогового значения испаряемости. Испаряемость топлива может выражаться в показателях, таких как температура, при которой испаряется определенная доля топлива.
Если испаряемость топлива не находится ниже порогового значения, способ 300 переходит на 308, чтобы проворачивать коленчатый вал двигателя с использованием стартерного электродвигателя и начинать впрыск топлива после уникальной идентификации положения двигателя. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, «уникальная идентификация положения двигателя» включает в себя не только определение положения коленчатого вала, но также определение такта цикла двигателя, в котором является работающим каждый цилиндр (например, положения распределительного вала). При действии таким образом впрыск топлива может начинаться с последовательного впрыска топлива в каждый цилиндр с требуемой установкой момента впрыска (например, во время такта впуска), указываемого как последовательный впрыск топлива.
Положение коленчатого вала может определяться по датчику положения коленчатого вала (такому как датчик 118), который может указывать, что двигатель находится в одном из двух возможных положений. В таком случае положение двигателя может выбираться из двух вариантов выбора на основании идентификации положения двигателя посредством одного или более показаний датчика распределительного вала. Например, расположение неравномерно расположенных зубов на зубчатом колесе распределительного вала может идентифицироваться по показаниям датчика положения распределительного вала, чтобы уникально идентифицировать положение. Дополнительно или в качестве альтернативы, положение двигателя и положение распределительного вала могут сохраняться при выключении, а затем предполагаться оставшимися по существу постоянными во время выключения, так чтобы положение двигателя и положение распределительного вала были известны при запуске двигателя, даже до того, как обнаружены фронты датчика зубчатого колеса распределительного вала. В таких вариантах осуществления, впрыск топлива может начинаться с проворачиванием коленчатого вала двигателя. Дополнительно, управляемые клапаны, присоединенные к впускному коллектору, могут устанавливаться в свои положения по умолчанию для запуска двигателя. После начала впрыска топлива способ 300 осуществляет выход.
Возвращаясь на 306, если испаряемость топлива находится ниже, чем пороговое значение испаряемости, способ 300 переходит на 310, чтобы проворачивать коленчатый вал двигателя с помощью стартерного электродвигателя. На 312, один или более клапанов, присоединенных к впускному коллектору, могут закрываться, для того чтобы предотвращать утечку воздуха во впускной коллектор. Например, клапану PCV, дроссельному клапану и/или клапану продувки бачка может даваться команда закрываться. В некоторых вариантах осуществления, эти клапаны могут управляться командой в закрытое положение по умолчанию во время выключения предыдущей работы двигателя, и по существу уже могут быть в закрытом положении в начале проворачивания коленчатого вала двигателя. Клапаны PCV типично включают в себя положение по умолчанию, являющееся открытым до максимальной эффективной площади проходного сечения. Таким образом, положение клапана PCV по умолчанию может регулироваться, чтобы быть в закрытом положении. На 314, давление во впускном коллекторе снижается. Давление во впускном коллекторе может снижаться посредством приведения в действие вакуумного насоса, присоединенного к впускному коллектору, и/или применения вакуумного резервуара к впускному коллектору, и/или посредством другого пригодного механизма для снижения давления во впускном коллекторе. Источник разрежения может активироваться в ответ на стартерный электродвигатель, проворачивающий коленчатый вал двигателя. В других вариантах осуществления, источник разрежения может приводиться в действие до события включения ключа зажигания, так что впускной коллектор уже находится под давлением ниже давления окружающей среды даже до того, как начинается проворачивание коленчатого вала. Например, источник разрежения может приводиться в действие в ответ на открывание водителем транспортного средства двери транспортного средства или вставку ключа в замок зажигания, и т.д. Кроме того, в других вариантах осуществления, разрежение может прикладываться к впускному коллектору после того, как начинается проворачивание коленчатого вала, например спустя предопределенное время или количество оборотов двигателя, либо когда достигается предопределенное число оборотов двигателя, для того чтобы наиболее эффективно применять имеющееся в распоряжении разрежение (например, из вакуумного резервуара). Дополнительно, посредством приведения в действие источника разрежения, целевое MAP может достигаться перед впрыском, улучшая изменчивость «MAP на первом впрыске» вследствие таких вещей, как регулируемые величины пополнения разрежения в усилителе тормозов и способность к изменению синхронизации двигателя.
На 316 определяется, находится ли давление во впускном коллекторе ниже порогового значения TP давления. Пороговое значение давления может быть основано на определенной испаряемости топлива. Например, виды топлива с более низкой испаряемостью (такие как E100) могут иметь более низкие пороговые значения давления, чем виды топлива с более высокой испаряемостью (такие как E10). В некоторых вариантах осуществления, пороговое значение давления может регулироваться на основании рабочих параметров. В одном из примеров, пороговое значение давления для данной испаряемости топлива может увеличиваться по мере того, как возрастает температура окружающей среды и/или двигателя. Давление во впускном коллекторе может определяться одним или более датчиками во впускном коллекторе. В еще одном варианте осуществления, давление во впускном коллекторе, например, может оцениваться на основании времени после того, как был запущен вакуумный насос, и/или на основании количества оборотов двигателя после того, как началось проворачивание коленчатого вала.
Если давление во впускном коллекторе не находится ниже порогового значения давления, способ 300 возвращается, чтобы продолжать снижать давление во впускном коллекторе. Если давление находится ниже порогового значения, способ 300 переходит на 318, чтобы начинать впрыск топлива. На 320, управляемым клапанам, присоединенным к впускному коллектору, может быть предоставлена возможность открываться в зависимости от условий эксплуатации, и/или может перекрываться источник разрежения. Источник разрежения может перекрываться, как только начинается впрыск топлива, или он может перекрываться после того, как было достигнуто пороговое число оборотов двигателя, или через пороговое количество циклов двигателя, и т.д. По перекрытии источника разрежения способ 300 осуществляет выход.
Таким образом, способ 300 по фиг. 3 предусматривает способ для двигателя, содержащий, если содержание этилового спирта в топливе является равным или находится ниже порогового значения, то проворачивание коленчатого вал двигателя и начинание впрыска топлива после уникальной идентификации положения двигателя, и если содержание этилового спирта в топливе находится выше порогового значения, то проворачивание коленчатого вала двигателя и начинание впрыска топлива на основании давления во впускном коллекторе. В некоторых вариантах осуществления, пороговое содержание этилового спирта в топливе может быть отсутствием содержания этилового спирта в топливе. В других вариантах осуществления, пороговое содержание этилового спирта в топливе может быть относительно низким количеством этилового спирта, таким как 10%.
Таким образом, когда содержание этилового спирта в топливе находится ниже порогового значения, например, когда испаряемость топлива высока, впрыск топлива может начинаться после уникальной идентификации положения двигателя. Во время запуска двигателя при этих параметрах начало впрыска топлива не основано на давлении во впускном коллекторе, но начинается, как только определено положение двигателя, даже если давление на впуске находится выше порогового значения давления. При действии таким образом быстрые запуски двигателя могут достигаться без использования энергии для приведения в действие вакуумного насоса. Однако, когда содержание этилового спирта в топливе находится выше порогового значения, начало впрыска топлива основано на давлении во впускном коллекторе и начинается, как только давление на впуске достигает порогового значения. Посредством использования вакуумного насоса для быстрого снижения давления во впускном коллекторе стабильность запусков двигателя на топливе с низкой испаряемостью может улучшаться без продления проворачивания коленчатого вала двигателя.
Как пояснено ранее, пороговое значение испаряемости/ пороговое значение содержания этилового спирта в топливе и/или пороговое значение давления для начала впрыска топлива могут меняться на основании рабочих параметров. Например, во время запуска двигателя, когда температура двигателя является высокой, пороговое значение давления может повышаться. Вследствие более высокой температуры двигателя топливо, даже топливо с низкой испаряемостью, может испаряться при более высоком давлении. В еще одном примере, пороговое значение испаряемости может изменяться на основании температуры двигателя. Если температура двигателя настолько низка, что даже топливо с относительно высокой испаряемостью, такое как не содержащий присадок бензин, может не испаряться эффективно, пороговое значение испаряемости может изменяться, так что впрыск топлива может начинаться, как только давление во впускном коллекторе падает ниже порогового значения.
В других вариантах осуществления, основанное на давлении во впускном коллекторе начало впрыска топлива может использоваться даже с видами топлива с высокой испаряемостью, такими как не содержащий присадок бензин. Например, вакуумный насос может приводиться в действие и/или управляемые клапаны закрываться наряду с выполнением основанного на MAP запуска, такого как автоматический останов вслед за выключением холостого хода.
Фиг. 4 и 5 - примерные диаграммы, иллюстрирующие различные рабочие параметры двигателя во время запуска двигателя. Фиг. 4 показывает рабочие параметры во время запуска двигателя, при котором впрыск топлива начинается на основании положения двигателя (а не давления во впускном коллекторе), а фиг. 5 показывает рабочие параметры во время запуска двигателя, при котором впрыск топлива начинается на основании давления во впускном коллекторе. Со ссылкой на фиг. 4, число оборотов двигателя изображено на диаграмме 410, давление во впускном коллекторе изображено на диаграмме 420, работа впрыска топлива изображена на диаграмме 430 и работа вакуумного насоса изображена на диаграмме 440. Каждая диаграмма изображает время по оси x и соответственный рабочий параметр по оси y.
Момент t0 времени указывает событие включения ключа зажигания. До t0 двигатель не является работающим. По существу, число оборотов двигателя является нулевым, давление во впускном коллекторе имеет значение давления окружающей среды и не происходит никакого впрыска топлива. Вслед за событием включения ключа зажигания стартерный электродвигатель проворачивает коленчатый вал двигателя, заставляя число оборотов двигателя увеличиваться, и, в результате, давление во впускном коллекторе начинает снижаться. Впрыск топлива начинается в момент t1 времени. Впрыск топлива может начинаться, как только уникально идентифицировано положение двигателя. Вслед за началом впрыска топлива двигатель может начинать сгорание, число оборотов двигателя возрастает, а давление во впускном коллекторе снижается. К тому же на диаграмме 420 показано пороговое значение TP давления. Пороговое значение давления, изображенное на диаграмме 420, может быть пороговым значением давления, которое устанавливалось бы для топлива с низкой испаряемостью, такого как E100. Так как впрыск топлива начинается на основании положения двигателя, а не давления во впускном коллекторе, впрыск топлива начинается, даже если давление во впускном коллекторе находится выше порогового значения. Более того, как изображено на диаграмме 440, вакуумный насос не приводится в действие во время запуска двигателя, в то время как впрыск топлива основан на положении двигателя, а не на давлении во впускном коллекторе.
Фиг. 5 показывает рабочие параметры, подобные фиг. 4, с числом оборотов двигателя, изображенным на диаграмме 540, давлением во впускном коллекторе, изображенным на диаграмме 520, работой впрыска топлива, изображенной на диаграмме 530, и работой вакуумного насоса, изображенной на диаграмме 540. В отличие от варианта осуществления, обсужденного выше со ссылкой на фиг. 4, вариант осуществления по фиг. 5 начинает впрыск топлива на основании давления во впускном коллекторе. Вслед за событием включения ключа зажигания в t0 впрыск топлива задерживается, в то время как снижается давление во впускном коллекторе вследствие работы вакуумного насоса, которое, в варианте осуществления, изображенном на фиг. 5, начинается при событии включения ключа зажигания в момент t0 времени. Как только давление во впускном коллекторе достигает порогового значения давления в момент t1 времени, начинается впрыск топлива, и вакуумный насос отключается. В результате, в варианте осуществления по п. 5 впрыск топлива начинается при более низком давлении во впускном коллекторе, чем давление во впускном коллекторе в начале впрыска топлива по варианту осуществления фиг. 4.
Следует отметить, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути и что эти конкретные 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 изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения в частности указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новых и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке.
Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия изобретения.
1. Система двигателя, содержащая:
источник разрежения, присоединенный к впускному коллектору;
систему впрыска топлива;
систему принудительной вентиляции картера, содержащую клапан принудительной вентиляции картера (PCV); и
контроллер, содержащий команды, чтобы:
во время проворачивания коленчатого вала двигателя закрывать клапан PCV и приводить в действие источник разрежения для снижения давления во впускном коллекторе, и
начинать впрыск топлива, когда давление во впускном коллекторе достигает порогового значения, причем упомянутое пороговое значение уменьшается для более низкой испаряемости топлива.
2. Система по п. 1, в которой источник разрежения является вакуумным насосом.
3. Система по п. 1, в которой источник разрежения является вакуумным резервуаром.
4. Система по п. 1, в которой контроллер содержит дополнительные команды для закрывания дроссельного клапана и клапана продувки бачка во время проворачивания коленчатого вала двигателя.
5. Система по п. 1, в которой контроллер содержит дополнительные команды для останова работы источника разрежения после того, как начинается впрыск топлива.
6. Система по п. 1, в которой пороговое значение является приблизительно равным испаряемости бензина.
