Система для двигателя - RU154739U1

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель в целом относится к способам и системам для уменьшения запаздывания турбонагнетателя в системе двигателя с наддувом с топливной системой на сжиженном нефтяном газе (LPG).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели с турбонаддувом используют турбонагнетатель для сжатия всасываемого воздуха и повышения выходной мощности двигателя. Турбонагнетатель может использовать турбину с приводом от выхлопных газов для осуществления привода компрессора, который сжимает всасываемый воздух. По мере того, как скорость вращения компрессора повышается, увеличенный наддув выдается в двигатель. В переходных условиях, по приему повышенного требования крутящего момента, может быть задержка реакции турбонагнетателя до того, как скорость вращения турбины и компрессора повышена до требуемой скорости вращения, необходимой для обеспечения запрашиваемого наддува. Эта задержка в реакции турбонагнетателя, называемая запаздыванием турбонагнетателя, может приводить к задержке выдачи запрошенной мощности двигателя. Например, в условиях пуска в ход транспортного средства, таких как при ускорении с холостого хода, минимальный поток выхлопных газов в комбинации с повышенной нагрузкой на компрессор могут давать в результате запаздывание турбонагнетателя. Следовательно, при ускорении со скорости вращения холостого хода, запаздывание турбонагнетателя может понижать восприимчивость транспортного средства к требованию крутящего момента водителя и, таким образом, ослабляя управление движением.

Один из примерных подходов для уменьшения запаздывания турбонагнетателя показан Пэллетом и другими в US 8,355,858 B2 (МПК F02D 28/00, F02D 41/30, опубл. 15.01.2013). В указанном решении, в дополнение к первому впрыску топлива, второй впрыск топлива выполняется после сгорания, в течение того же самого цикла цилиндра. Несгоревшее топливо из второго впрыска топлива подается на выпуск выше по потоку от турбины, тем самым, обеспечивая повышенную теплоту для повышения скорости вращения турбины.

Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили проблемы у такого подхода. Например, выдача несгоревшего жидкого топлива на выпуске создает увеличенное количество сажи и твердых частиц. Дополнительно, тепло выхлопных газов может теряться вследствие переноса тепла в камере сгорания. Как результат, выполнение второго впрыска топлива, как описано Пэллетом, может приводить к ухудшенным экономии топлива и выбросам.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

В одном из примеров, вышеприведенные проблемы могут быть преодолены в системе для двигателя, содержащей

цилиндр двигателя;

топливную форсунку, присоединенную к цилиндру двигателя;

свечу зажигания, присоединенную к цилиндру двигателя, содержащую катушку зажигания;

контроллер с машиночитаемыми командами для впрыска сжиженного нефтяного газа (LPG) в цилиндр двигателя топливной форсункой на такте выпуска события сгорания в цилиндре и зажигания впрыснутого LPG посредством возбуждения искры на катушке зажигания один или более раз для подачи искры в цилиндр двигателя на такте выпуска.

В одном из вариантов предложена система, в которой машиночитаемые команды дополнительно содержат команды для регулировки одного или более параметров искрового зажигания для регулировки энергии зажигания искры.

В одном из вариантов предложена система, в которой один или более параметров искрового зажигания включает в себя время выдерживания катушки зажигания, уровень тока катушки зажигания и частоту возбуждения искры катушки зажигания.

Также предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых осуществляют сжигание первого количества газового топлива на такте сжатия события сгорания в цилиндре с использованием первой энергии зажигания; и сжигание второго количества газового топлива на такте выпуска события сгорания в цилиндре с использованием второй энергии зажигания, вторая энергия зажигания ниже, чем первая энергия зажигания.

В качестве примера, система двигателя может быть выполнена с системой подачи топлива на сжиженном нефтяном газе (LPG), и газовое топливо (например, LPG) может впрыскиваться непосредственно в камеру сгорания. На основании условий работы двигателя, таких как является ли повышение требования крутящего момента большим, чем пороговое значение, второй впрыск топлива с искровым зажиганием может выполняться для сокращения времени, требуемого для повышения скорости вращения турбины до требуемой скорости вращения. Более точно, может выполняться первый обедненный впрыск в такте впуска, сопровождаемый искровым зажиганием на такте сжатия события сгорания в цилиндре. Впоследствии, в течение того же самого события сгорания в цилиндре, второй впрыск топлива может выполняться и сжигаться посредством искрового зажигания на такте выпуска события сгорания в цилиндре. Величина второго впрыска топлива может регулироваться, чтобы поддерживать общее топливно-воздушное соотношение на стехиометрии или слегка обогащенным. Кроме того, энергия зажигания искры, выдаваемая для сгорания, может регулироваться для эффективного и полного сгорания второго впрыска топлива, тем самым, уменьшая паразитные потери. По существу, энергия зажигания искры зажигания, выдаваемой для сгорания второго впрыска топлива, может быть более низкой, чем энергия зажигания искры зажигания, выдаваемой для сгорания первого впрыска топлива. Энергия зажигания может регулироваться посредством регулировки одного или более из времени выдерживания катушки зажигания и/или частоты возбуждения искры зажигания.

Таким образом, дополнительная энергия выхлопных газов может вырабатываться посредством искрового воспламенения второго впрыска топлива. Дополнительная энергия выхлопных газов затем может использоваться для повышения скорости вращения турбины до требуемой скорости вращения. По достижению требуемых скорости вращения турбины и/или абсолютного давления в коллекторе (MAP), двигатель может эксплуатироваться без вторичного впрыска топлива.

Дополнительно, впрыск и воспламенение топлива на такте выпуска события сгорания в цилиндре может сокращать продолжительность времени разгона турбонагнетателя до требуемой скорости вращения и обеспечивать требуемый наддув. Как результат, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться, к тому же, наряду с уменьшением потери тепла в камеру сгорания и формирования твердых частиц. Кроме того, посредством регулировки энергии зажигания для сжигания величины второго впрыска топлива, сгорание может регулироваться, и могут уменьшаться паразитные потери электрической энергии.

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 показывает схематичное изображение многотопливной системы двигателя, выполненной с возможностью работы на жидком топливе и газовом топливе.

Фиг. 2 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерный способ выполнения второго впрыска топлива в переходных условиях.

Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерный способ работы двигателя без второго впрыска топлива.

Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерный способ регулировки искрового зажигания во время второго впрыска топлива.

Фиг. 5 показывает примерные временные характеристики впрыска и установки момента зажигания для событий второго впрыска топлива.

Фиг. 6 изображает примерную операцию второго впрыска топлива, используемую во время холодного запуска и разгона из установившихся условий без наддува.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Настоящее описание относится к системе двигателя, выполненной с возможностью подавать газовое топливо. В одном из неограничивающих примеров, двигатель может быть выполнен в виде системы, проиллюстрированной на фиг. 1, в которой двигатель включает в себя по меньшей мере один цилиндр, систему управления и турбонагнетатель в числе других признаков. Двигатели с турбонаддувом могут испытывать запаздывание турбонагнетателя (то есть, задержку до того, как скорость вращения турбины возрастает до пороговой скорости вращения для обеспечения требуемого выходного крутящего момента). Способ уменьшения запаздывания турбонагнетателя (показанный на фиг. 2) включает в себя сжигание первого количества топлива на такте сжатия события сгорания в цилиндре, а впоследствии, сжигание второго количества топлива на такте выпуска. Впрыск и сжигание второго количества топлива на такте выпуска может указываться ссылкой как вторичный впрыск топлива. Вторичный впрыск топлива и сгорание могут регулироваться на основании условий работы двигателя, в том числе, требования крутящего момента, как описано на фиг. 4. Когда вторичные впрыски топлива не выполняются, двигатель может работать посредством впрыска и сжигания топлива на такте сжатия а не такта выпуска, как изображено на фиг. 3. Примеры временных характеристик вторичного впрыска топлива и событий вторичного впрыска топлива показаны на фиг. 5 и 6 соответственно.

Со ссылкой на фиг. 1, она 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 РР 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 воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный 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, сконфигурированный 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. 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. Кроме того, впускной канал 144 может включать в себя датчик (не показан) давления на входе дросселя (TIP) выше по потоку от дросселя 162 для оценки давления на входе дросселя (TIP). 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 соотношения воздуха выхлопных газов/топлива, 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. Кроме того, устройство 78 снижения токсичности выхлопных газов может содержать датчик температуры (не показан) для выдачи указания температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов. Двигатель 10 может включать в себя систему рециркуляции выхлопных газов (EGR), указанную в целом под 194. Система 194 EGR может включать в себя охладитель 196 EGR, расположенный вдоль трубопровода 198 EGR. Кроме того, система EGR может включать в себя клапан 197 EGR, расположенный вдоль трубопровода 198 EGR, для регулирования количества выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции во впускной коллектор 144.

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 регулирования установки момента открывания и закрывания и/или величины подъема 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 включать в себя электрический привод или кулачковый привод клапана, или их комбинацию. В примере кулачкового привода, 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.

При работе двигателя, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается событию сгорания в цилиндре, содержащему четырехтактный цикл: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 156 закрывается, а впускной клапан 150 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 146, поршень 138 перемещается к дну цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры 14 сгорания. Положение, в котором поршень 138 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 14 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). На такте сжатия, впускной клапан 150 и выпускной клапан 156 закрыты. Поршень 138 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 14 сгорания. Точка, в которой поршень 138 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 14 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания на такте впуска события сгорания в цилиндре. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется на такте сжатия известным средством воспламенения, таким как свеча 192 зажигания, приводя к сгоранию. На такте расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 138 обратно в НМТ. Коленчатый вал 140 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, на такте выпуска, выпускной клапан 156 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 148, и поршень возвращается в ВМТ. Таким образом, одиночное событие сгорания в цилиндре может включать в себя такт впуск, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Следует отметить, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.

В некоторых примерах, двигатель 10 может эксплуатироваться с вторичным впрыском топлива. Более точно, в дополнение к впрыску топлива на такте впуска, как обсуждено выше, топливо также может впрыскиваться и сжигаться (посредством зажигания) на такте выпуска. Впрыск второго количества топлива на такте выпуска может указываться ссылкой как вторичный впрыск топлива. Таким образом, работа двигателя 10 с вторичным впрыском топлива может включать в себя сжигание первого количества топлива на такте сжатия и сжигание второго количества топлива на такте выпуска одного и того же события сгорания в цилиндре. Подробности работы двигателя 10 с вторичным впрыском топлива будут дополнительно конкретизированы на фиг. 2-6.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для воспламенения впрыскиваемого топлива и инициации 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. Система зажигания включает в себя катушку зажигания (не показана), содержащую первичную обмотку и вторичную обмотку. Ток, текущий через первичную обмотку, используется для создания магнитного поля вокруг вторичной обмотки. Когда требуется искра, электрический ток через первичную обмотку прекращается, побуждая магнитное поле вокруг вторичной обмотки исчезать. Изменение магнитного поля индуцирует электрический ток через вторичную обмотку. По существу, вторичная обмотка может содержать в себе большее количество витков провода, чем первичная обмотка. Как результат, при индукции, вторичная обмотка вырабатывает высокое напряжение, которое может подаваться на свечу 192 зажигания, чтобы формировать искру для зажигания. Таким образом, катушка зажигания обеспечивает повышение напряжения у свечи 192 зажигания для зажигания. По существу, энергия зажигания у свечи зажигания может регулироваться посредством регулировки времени выдерживания катушки зажигания. Время выдерживания катушки зажигания является продолжительностью времени протекания тока через первичную обмотку. Поэтому, например, увеличение времени выдерживания катушки зажигания (в материалах настоящего описания может указываться ссылкой как время выдерживания) повышает энергию зажигания искры, а уменьшение времени выдерживания катушки зажигания понижает энергию зажигания искры. В других примерах, регулировка частоты возбуждения искры на катушке зажигания также может регулировать энергию зажигания искры, выдаваемой свечой 192 зажигания. Например, понижение частоты возбуждения искры катушки зажигания может уменьшать количество искр, выдаваемых свечой зажигания. Как результат, энергия зажигания для сгорания может уменьшаться.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован 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. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 первой топливной системой 172, которая может быть топливной системой высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В одном из примеров, как показано на фиг. 1, топливная система 172 может включать в себя топливный бак 182 со сжатым газом и датчик 184 давления топлива для выявления давления топлива в топливном баке 182.

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 из второй топливной системы 173, которая может быть жидкостной топливной системой (например, для бензина, этилового спирта или их комбинации), включающей в себя топливный бак, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В одном из примеров, как показано на фиг. 1, топливная система 173 может включать в себя топливный бак 183 и датчик 185 топлива, например, датчик уровня жидкости, для выявления величины запаса в топливном баке 182. 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 на такте сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. В альтернативном варианте осуществления, топливо из второй топливной системы дополнительно или в качестве альтернативы может подаваться в дополнительную топливную форсунку непосредственного впрыска для впрыска топлива непосредственно в камеру 14 сгорания.

Следует отметить, что одиночный формирователь 168 или 171 может использоваться для обеих систем впрыска топлива, или многочисленные формирователи, например, формирователь 168 для топливной форсунки 166 и формирователь 171 для топливной форсунки 170, могут использоваться, как изображено. Топливная система 172 может быть газовой топливной системой. В одном из примеров, газовое топливо может храниться в топливном баке для жидкого топлива в качестве сжиженного нефтяного газа (LPG). В еще одном примере, газовое топливо может включать в себя CNG, водород, LPG, LNG, и т.д., или их комбинации. Следует принимать во внимание, что газовые виды топлива, в качестве указываемых ссылкой в материалах настоящего описания, являются видами топлива, которые являются газообразными в атмосферных условиях, но могут находиться в жидкой форме, в то время как под высоким давлением (в особенности, выше давления насыщения) в топливной системе. В сравнении, жидкие виды топлива, в качестве указываемых ссылкой в материалах настоящего описания, являются видами топлива, которые являются жидкими в атмосферных условиях. Несмотря на то, что фиг. 1 изображает двухтопливную систему, в некоторых примерах, однотопливные газовые системы могут использоваться для подачи газового топлива, такого как CNG, водород, LPG, LNG, и т.д., или их комбинаций в камеру сгорания непосредственным впрыском.

Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что изображенный вариант осуществления выполнен с возможностью подавать одно топливо посредством непосредственного впрыска, а другого топлива посредством оконного впрыска, кроме того дополнительных вариантах осуществления, система двигателя может включать в себя многочисленные форсунки оконного впрыска, при этом каждое из газового топлива и жидкого топлива, подается в цилиндр посредством оконного впрыска. Подобным образом, в других вариантах осуществления, система двигателя может включать в себя многочисленные форсунки непосредственного впрыска, при этом каждое из газового топлива и жидкого топлива подается в цилиндр посредством непосредственного впрыска.

Подача разных видов топлива может указываться ссылкой в качестве типа топлива, чтобы тип топлива мог меняться посредством впрыска относительно большего или меньшего количества жидкого топлива по сравнению с газовым топливом, или наоборот.

Как представлено выше, в определенных условиях работы двигателя, может возникать запаздывание турбонагнетателя. Например, запаздывание турбонагнетателя может возникать вследствие повышения требования крутящего момента, большего, чем пороговое требование. Повышение требования крутящего момента может определяться на основании возрастании ускорения, большего, чем пороговое ускорение. В одном из примеров, запаздывание турбонагнетателя возникает во время разгона из состояния холостого хода. В еще одном примере, запаздывание турбонагнетателя может происходить во время разгона из установившихся условий без наддува.

В одном из примеров, газовая топливная система 172 непосредственного впрыска (DI) может быть выполнена с возможностью выдавать один или более вторичных впрысков топлива в переходных условиях для уменьшения запаздывания турбонагнетателя и/или улучшения розжига каталитического нейтрализатора. Вторичный впрыск топлива может включать в себя впрыск и воспламенение второго количества топлива (в дополнение к впрыску первого количества топлива на такте впуска и сжиганию первого количества топлива на такте сжатия) на такте выпуска события сгорания в цилиндре. Сжигание вторичных впрысков топлива может инициироваться системой 190 зажигания.

Посредством выполнения вторичного впрыска топлива, дополнительная энергия выхлопных газов (полученная посредством сжигания второго количества топлива) может частично использоваться для уменьшения продолжительности времени приведения турбины к пороговой скорости вращения, тем самым, уменьшая запаздывание турбонагнетателя. Дополнительные подробности об использовании вторичного впрыска топлива для уменьшения запаздывания турбонагнетателя обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 2-6. Дополнительно, в некоторых примерах, когда вторичный впрыск топлива выполняется в условиях холодного запуска, дополнительная энергия выхлопных газов может частично использоваться для уменьшения продолжительности времени приведения температуры устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов (например, температуры трехкомпонентного каталитического нейтрализатора для выхлопных газов или каталитического нейтрализатора выхлопных газов) к пороговой температуре, тем самым, улучшая розжиг каталитического нейтрализатора.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства 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 всасываемого 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 MAP. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Кроме того, контроллер может принимать сигнал скорости вращения турбины (не показан) с датчика скорости вращения турбины (не показан), расположенного в турбине 176. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Следует отметить, 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 выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 120, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала. Дополнительно, установка момента зажигания, то есть, момент времени в течение события сгорания в цилиндре, когда свеча зажигания срабатывает в цилиндре для инициации сгорания, может регулироваться контроллером.

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.

Система по фиг. 1 предусматривает систему для двигателя, содержащую: цилиндр двигателя, топливную форсунку, присоединенную к цилиндру двигателя, свечу зажигания, присоединенную к цилиндру двигателя, свеча зажигания включает в себя катушку зажигания, контроллер с машиночитаемыми командами для впрыска сжиженного нефтяного газа (LPG) в цилиндр двигателя с впрыском топлива на такте выпуска события сгорания в цилиндре и сжигания впрыснутого LPG посредством возбуждения искры на катушке зажигания один или более раз на такте выпуска. Машиночитаемые команды дополнительно включают в себя команды для регулировки одного или более параметров искрового зажигания для регулировки энергии зажигания искры. В одном из примеров, один или более параметров искрового зажигания включает в себя время выдерживания катушки зажигания, уровень тока катушки зажигания и частоту возбуждения искры катушки зажигания.

С обращением к фиг. 2-3, они показывают примерные способы выполнения впрыска топлива во время события сгорания в цилиндре. Более точно, фиг. 2 показывает процедуру 200а для выполнения вторичного впрыска топлива, чтобы уменьшать запаздывание турбонагнетателя и улучшать розжиг каталитического нейтрализатора. Фиг. 3 показывает процедуру 200b для выполнения впрыска топлива без вторичного впрыска топлива. Например, вторичный впрыск топлива может выполняться во время одного или более переходных режимов работы двигателя, таких как разгон из установившихся условий крейсерского движения или холостого хода, и условия холодного запуска. В одном из примеров, контроллер, такой как контроллер 12, показанный на фиг. 1, может выполнять процедуру 200а и процедуру 200b на основании команд, хранимых в нем. На этапе 202, контроллер может оценивать и/или измерять условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, скорость вращения и нагрузку двигателя, массовый расход воздуха, положение дросселя, давление наддува, абсолютное давление в коллекторе, температуру коллектора, температуру хладагента двигателя, барометрическое давление, температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов, положение педали, и т.д.

Затем, на этапе 204, на основании условий работы двигателя, контроллер может определять, является ли повышение требования крутящего момента большим, чем пороговое требование крутящего момента. Пороговое требование крутящего момента может быть основано на повышении запрашиваемого наддува. В некоторых случаях, повышение запрашиваемого наддува может давать в результате задержку подачи запрашиваемого наддува для требования крутящего момента в двигатель (например, запаздывание турбонагнетателя). Таким образом, пороговое требование крутящего момента может быть основано на повышении требования крутящего момента, которое может приводить к задержке выдачи требуемого крутящего момента. Кроме того, пороговое требование крутящего момента может быть ненулевым, и требование крутящего момента может возрастать с повышением скорости вращения двигателя, при котором формируется требование крутящего момента. Например, во время разгона из установившихся условий крейсерского хода или условий холостого хода без наддува может быть резкое повышение требования крутящего момента от водителя транспортного средства. Дополнительно, повышение требования крутящего момента может испытываться в условиях холодного запуска двигателя. Требование крутящего момента может определятся на основании скорости изменения положения педали акселератора или скорости изменения положения дросселя. Например, во время разгона из установившихся условий без наддува или условий холостого хода, может быть быстрое нажатие педали акселератора водителем транспортного средства. Другими словами, может быть нажатие педали акселератора из установившихся условий без наддува или условий холостого хода. Как результат, открывание впускного дросселя может увеличиваться, чтобы давать более количество воздуха во впускной коллектор. Следовательно, повышение скорости изменения положения педали акселератора и/или положения дросселя может указывать повышение требования крутящего момента. В некоторых примерах, если есть нажатие педали акселератора, способ может продолжаться на этапе 208-213, чтобы эксплуатировать двигатель с вторичным впрыском топлива, как дополнительно описано ниже.

На этапе 204, если требование крутящего момента не больше, чем пороговое требование крутящего момента, на этапе 206, контроллер может определять, является ли температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов меньшей, чем пороговая температура. Например, пороговая температура может быть основана на рабочей температуре, на которой каталитический нейтрализатор выхлопных газов уменьшает выбросы в выхлопных газах до уровня ниже порогового уровня. В условиях холодного запуска, каталитический нейтрализатор может не находиться на рабочей температуре. Может занимать некоторую продолжительность времени после холодного запуска, чтобы двигатель прогревался и доводил каталитический нейтрализатор до пороговой температуры. В течение периода прогрева, поскольку каталитический нейтрализатор не является работающим на своей оптимальной температуре, могут быть повышенные выбросы (например, такие как NOx или твердые частицы) из выхлопных газов. Чтобы уменьшать время, требуемого для достижения пороговой температуры каталитического нейтрализатора, может выполняться вторичный впрыск топлива. Поэтому, на этапе 206, если определено, что температура каталитического нейтрализатора меньше, чем рабочая температура процедура может переходить на этапы 208, 211, а впоследствии, на этапе 212, чтобы выполнять вторичный впрыск топлива, как дополнительно обсуждено ниже.

Таким образом, когда вторичный впрыск топлива выполняется в условиях, когда температура каталитического нейтрализатора меньше, чем его оптимальная рабочая температура, например, таких как в условиях холодного запуска, дополнительное тепло из выхлопных газов может частично использоваться для прогрева каталитического нейтрализатора выхлопных газов до его рабочей температуры быстрее, чем когда вторичный впрыск топлива не выполняется. Как результат, пониженные выбросы в выхлопных газах могут достигаться в условиях холодного запуска.

Если, на этапе 206, температура каталитического нейтрализатора не меньше, чем пороговая температура, работа двигателя может продолжаться без вторичного впрыска топлива на этапе 210, как дополнительно конкретизировано на фиг. 3.

Возвращаясь на этап 204, если требование крутящего момента больше чем или равным пороговому требованию крутящего момента, процедура может переходить на этап 208. На этапе 208, процедура включает в себя подачу первого количества топлива в камеру сгорания на такте впуска события сгорания в цилиндре (например, цикла цилиндра). Первое количество топлива может подаваться во время первого впрыска и может быть основано на количестве газового топлива, дающем бедное топливно-воздушное соотношение. Дополнительно, первое количество топлива, создающее бедное топливно-воздушное соотношение, может регулироваться на основании требования крутящего момента и потенциальной потери крутящего момента. Например, во время начальных стадий нажатия педали акселератора из условий холостого хода или установившихся условий без наддува, первое количество может регулироваться, чтобы создавать менее бедное топливно-воздушное соотношение для снижения потери крутящего момента, являющейся результатом сжигания второго количества топлива на такте выпуска, второе количество топлива компенсирует бедное топливно-воздушное соотношение. Во время более поздних стадий нажатия педали акселератора, в то время как формируется больший крутящий момент, первое количество может впрыскиваться для создания более бедного топливно-воздушного соотношения. Как результат, второе количество топлива, впрыскиваемое на такте выпуска, может увеличиваться, чтобы компенсировать более бедное топливно-воздушное соотношение и создавать общее стехиометрическое или слегка обогащенное топливно-воздушное соотношение. Регулировка второго количества топлива дополнительно обсуждена ниже на этапе 212. Регулировка первого количества топлива может выполняться до тех пор, пока скорость вращения турбины не превышает пороговую скорость вращения турбины, или до тех пор, пока давление в коллекторе не превышает пороговое давление, пороговая скорость вращения и пороговое давление основаны на требовании крутящего момента. В некоторых примерах, первое количество топлива может регулироваться до тех пор, пока давление на входе дросселя (TIP) не превышает пороговое давление на входе дросселя, пороговое давление на входе дросселя основано на требовании крутящего момента. В альтернативных вариантах осуществления, первое количество топлива может быть основано на количестве газового топлива, дающем стехиометрическое топливно-воздушное соотношение. Впрыскиваемое топливо может быть газовым топливом, таким как LPG, и топливо может впрыскиваться непосредственно в камеру сгорания системой непосредственного впрыска (DI), как описано на фиг. 1. Например, топливная форсунка непосредственного впрыска, такая как топливная форсунка 166, показанная на фиг. 1, может впрыскивать первое количество LPG в цилиндр двигателя (например, камеру сгорания) на такте впуска события сгорания в цилиндре. Впоследствии, на этапе 211, первое количество впрыснутого топлива может сжигаться посредством искрового зажигания на такте сжатия цикла цилиндра. Например, процедура на этапе 211 может включать в себя искровое воспламенение первого количества топлива свечой зажигания, такой как свеча 192 зажигания, показанная на фиг. 1.

Затем, на этапе 212, вслед за сжиганием первого количества топлива, вторичный впрыск топлива может выполняться на такте выпуска события сгорания в цилиндре. Во время вторичного впрыска топлива, второе количество топлива может подаваться в камеру сгорания через систему DI. То есть, второе количество топлива может подаваться во время второго впрыска топлива, второй впрыск топлива выполняется отдельно от первого впрыска топлива. В одном из примеров, второе количество топлива может быть меньшим, чем первое количество топлива.

Вследствие обедненной работы во время первого впрыска топлива, второе количество топлива может регулироваться, чтобы остаточный кислород после первого сгорания топлива мог потребляться во время сгорания второго количества топлива. По существу, общее топливно-воздушное соотношение события сгорания в цилиндре может поддерживаться на стехиометрии или слегка обогащенным. Второе количество топлива дополнительно может быть основано на скорости вращения турбины относительно пороговой скорости вращения турбины. В одном из примеров, пороговая скорость вращения турбины может быть основана на требовании крутящего момента. Более точно, пороговая скорость вращения турбины может быть скоростью вращения турбины, которая создает запрошенный наддув для требования крутящего момента. По существу, по мере того, как требование крутящего момента возрастает, возрастает пороговая скорость вращения турбины. По мере того, как возрастает разность между скоростью вращения турбины и пороговой скоростью вращения турбины, большее количество топлива может требоваться для события второго впрыска на этапе 212. В еще одном примере, второе количество топлива может быть основано на давлении в коллекторе относительно порогового значения MAP, пороговое значение MAP основано на требовании крутящего момента. Более точно, пороговое MAP может быть минимальным MAP, требуемым для обеспечения требуемого наддува для требования крутящего момента. По мере того, как требование крутящего момента возрастает, возрастает пороговое MAP. Кроме того, по мере того, как возрастает разность между MAP и пороговым MAP, величина второго впрыска топлива во время вторичного впрыска топлива возрастает. В еще одном другом примере, второе количество топлива может быть основано на TIP относительно порогового значения TIP и, по мере того, как возрастает разность между TIP и пороговым TIP, величина второго впрыска топлива во время вторичного впрыска топлива возрастает. Пороговая скорость вращения турбины, пороговое MAP и пороговое TIP могут быть основаны на ускорении транспортного средства.

Кроме того, в еще одном другом примере, второе количество топлива, подаваемое и сжигаемое на такте выпуска, может быть основано на температуре каталитического нейтрализатора выхлопных газов. Например, большее количество топлива может впрыскиваться на такте выпуска, если температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится на большую величину ниже пороговой температуры, чем если температура каталитического нейтрализатора была бы на меньшую величину ниже пороговой температуры.

Впоследствии, на этапе 213, второе впрыснутое количество топлива может сжигаться посредством искрового воспламенения на такте выпуска. Например, процедура на этапе 213 может включать в себя искровое воспламенение второго количества топлива свечой зажигания, такой как свеча 192 зажигания, показанная на фиг. 1. Посредством выполнения вторичного впрыска топлива и сжигания топлива, может формироваться увеличенное количество выхлопных газов, которые могут частично использоваться для раскручивания турбины и доведения скорости вращения турбины до требуемой скорости вращения за меньшую продолжительность времени, чем когда вторичный впрыск топлива не выполняется. Как результат, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться. В некоторых вариантах осуществления, способ на этапе 213 может включать в себя регулировку одного или более параметров искрового зажигания, чтобы регулировать энергию зажигания, используемую для воспламенения второго количества топлива. Например, второе количество топлива может подвергаться искровому воспламенению на этапе 213 с более низкой энергией зажигания, чем при искровом воспламенении первого количества на этапе 211, энергия зажигания основана на условиях нагрузки цилиндра. Дополнительные подробности о регулировке энергии зажигания обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 4.

После сжигания вторичного впрыска топлива, на этапе 214, способ может включать в себя определение, является ли давление в коллекторе (MAP) (например, такое как давление в коллекторе, измеренное датчиком MAP во впускном коллекторе) большим чем или равным пороговому MAP. Например, пороговое MAP может быть основано на требовании крутящего момента. Более точно, пороговое MAP может быть MAP, которое создает требуемый крутящий момент. Дополнительно или в качестве альтернативы, на этапе 214, контроллер может определять, является ли скорость вращения турбины большей чем или равной пороговой скорости вращения. В одном из примеров, скорость вращения турбины может контролироваться датчиком скорости вращения турбины. Например, пороговая скорость вращения турбины может быть основана на требовании крутящего момента. Более точно, пороговая скорость вращения турбины может быть скоростью вращения турбины, которая дает требуемый крутящий момент. По существу, пороговое MAP и пороговая скорость вращения турбины могут возрастать с повышением требования крутящего момента. Если, на этапе 214, удовлетворены любое из условий MAP или скорости вращения турбины, то есть, если MAP достигло или превысило пороговое давление, или если скорость вращения турбины достигла или превысила пороговую скорость вращения, процедура может переходить на этап 216. На этапе 216, контроллер может прекращать вторичный впрыск топлива. Другими словами, впрыск второго количества топлива и искровое зажигание второго количества топлива может прекращаться, и работа двигателя может возобновлять выполнение без вторичного впрыска топлива, что будет дополнительно конкретизировано на фиг. 3. В одном из примеров, вторичный впрыск топлива может прекращаться, когда TIP достигает или превышает пороговое TIP.

Если MAP и/или скорость вращения турбины не достигли или не превысили соответствующие пороговые значения, процедура может переходить на этапе 218, чтобы определять, является ли температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов меньшей, чем пороговая температура. Если температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов меньше, чем пороговая температура, работа двигателя может продолжаться с вторичным впрыском топлива на этапе 224. В одном из примеров, вторичный впрыск топлива может включать в себя искровое воспламенение первого количества и второго количества в течение некоторого количества событий сгорания, количество событий сгорания основано на одном или более из скорости вращения турбины, давления в коллекторе и температуры каталитического нейтрализатора. Например, если скорость вращения турбины, давление в коллекторе и/или температура каталитического нейтрализатора находятся ниже своих соответствующих пороговых значений или ниже своих соответствующих пороговых значений на большую величину, вторичный впрыск топлива может продолжаться в течение большего количества событий сгорания в цилиндре, чем если бы они находились ниже своих соответствующих пороговых значений на меньшую величину.

Если температура каталитического нейтрализатора достигла или превысила пороговую температуру, затем, на этапе 220, способ может включать в себя определение, является ли активность каталитического нейтрализатора меньшей, чем пороговый уровень. Если активность каталитического нейтрализатора меньше, чем пороговый уровень, вторичный впрыск топлива может прекращаться. Например, пороговый уровень может быть основан на уровне выбросов NOx. В одном из примеров, каталитический нейтрализатор выхлопных газов может окисляться, понижая свою способность восстанавливать NOx. Следовательно, уровни выбросов NOx могут повышаться. В еще одном примере, ухудшение эффективности каталитического нейтрализатора может быть основано на моделированном накоплении кислорода и контроле расположенного ниже по потоку (после каталитического нейтрализатора) датчика кислорода. Поэтому, по определению пониженной каталитической активности, вторичный впрыск топлива может завершаться для предотвращения дальнейшего окисления каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Если, на этапе 220, определено, что активность каталитического нейтрализатора не находится ниже порогового уровня, работа двигателя может продолжать с вторичным впрыском топлива. Таким образом, вторичный впрыск топлива может выполняться, когда повышение требования крутящего момента превышает пороговое значение, посредством сжигания первого и второго количеств топлива в течение одного или более событий/циклов сгорания до тех пор, пока не достигнуты требуемые скорость вращения турбины, давление MAP или давление TIP, для уменьшения запаздывания турбонагнетателя. В одном из примеров, топливо может впрыскиваться в цилиндр на такте выпуска, когда скорость вращения турбины находится на пороговую величину ниже пороговой скорости вращения турбины, пороговая скорость вращения турбины основана на требовании крутящего момента. Однако, активность каталитического нейтрализатора может контролироваться во время вторичного впрыска топлива, а по выявлению ухудшенной каталитической активности, вторичный впрыск топлива может прекращаться. Дополнительно, вторичный впрыск топлива может выполняться, когда температура каталитического нейтрализатора меньше, чем пороговая температура, чтобы сокращать продолжительность времени периода прогрева каталитического нейтрализатора до пороговой температуры.

В одном из примеров, газовое топлива может впрыскиваться в цилиндр на такте выпуска. Газовое топливо может храниться в топливном баке для жидкого топлива в качестве сжиженного нефтяного газа (LPG). В качестве альтернативы, газовое топливо может включать в себя CNG, водород, LPG, LNG, и т.д., или их комбинации. Таким образом, способ выполнения вторичного впрыска топлива может включать в себя, во время повышения требования крутящего момента, большего, чем пороговое значение, искровое воспламенение первого количества газового топлива на такте сжатия события сгорания в цилиндре; и искровое воспламенение второго количества газового топлива на такте выпуска события сгорания в цилиндре, второе количество меньше, чем первое количество. Повышение требования крутящего момента может указываться увеличением положения педали, а пороговое значение может быть основано на повышении запрашиваемого наддува. В одном из примеров, газовое топливо, используемое для вторичного впрыска топлива, хранится в топливном баке для жидкого топлива в качестве сжиженного нефтяного газа (LPG).

Во время вторичного впрыска топлива, первое количество может быть основано на количестве газового топлива, создающем бедное топливно-воздушное соотношение, а второе количество может быть основано на бедном топливно-воздушном соотношении и одном или более из скорости вращения турбины относительно пороговой скорости вращения турбины, давлении в коллекторе относительно порогового давления в коллекторе или давлении на входе дросселя относительно порогового давления на входе дросселя. Кроме того, вторичный впрыск топлива может включать в себя искровое воспламенение второго количества на более низкой энергии зажигания, чем первого количества, и регулировку энергии зажигания второго количества посредством регулировки одного или более из времени выдерживания, тока, частоты возбуждения искры и установки момента свечи зажигания. Кроме того еще, вторичный впрыск топлива может включать в себя продолжение искрового воспламенения первого количества и второго количества в течение некоторого количества событий сгорания, количество событий сгорания основано на одном или более из скорости вращения турбины относительно пороговой скорости вращения турбины и давления в коллекторе относительно порогового давления в коллекторе, пороговая скорость вращения турбины и пороговое давление в коллекторе основаны на повышении требования крутящего момента.

Вторичный впрыск топлива может завершаться посредством прекращения впрыска и искрового воспламенения второго количества газового топлива, когда скорость вращения турбины возрастает выше пороговой скорости вращения турбины, пороговая скорость вращения турбины основана на требовании крутящего момента, и/или когда давление в коллекторе возрастает выше порогового давления в коллекторе. В еще одном примере, вторичный впрыск топлива может завершаться посредством прекращения впрыска и искрового воспламенения второго количества газового топлива, когда давление на входе дросселя возрастает выше порогового давления на входе дросселя. В еще одном примере, вторичный впрыск топлива может завершаться посредством прекращения впрыска и искрового воспламенения второго количества газового топлива, когда каталитическая активность каталитического нейтрализатора выхлопных газов убывает ниже порогового уровня. В одном из примеров, вторичный впрыск топлива может выполняться во время разгона из условий холостого хода или установившихся условий крейсерского хода. В еще одном примере, вторичный впрыск топлива может происходить, когда нагрузка двигателя возрастает больше, чем на пороговое значение, к примеру, во время подъема вверх по склону. В еще одном другом примере, вторичные впрыски топлива могут выполняться в условиях холодного запуска для уменьшения запаздывания турбонагнетателя и для сокращения времени, требуемого, чтобы каталитический нейтрализатор достигал своей рабочей температуры.

Кроме того, в еще одном примере, вторичные впрыски топлива с газовым топливом, как обсужденные выше, могут выполняться в условиях положительного перекрытия клапанов, когда выдается воздух для продувки. Например, в системе двигателя с турбонаддувом, когда требование крутящего момента превышает пороговое требование крутящего момента, подвергнутый наддуву всасываемый воздух может выгоняться из впускного коллектора ниже по потоку от компрессора в выпускной коллектор выше по потоку от турбины. Продувка может обеспечиваться посредством временной регулировки регулируемой установки фаз кулачкового распределения для обеспечения положительного перекрытия клапанов. В течение периода положительного перекрытия, подвергнутый наддуву воздух, засасываемый через цилиндры, может давать дополнительный массовый расход и энтальпию на выпуске, тем самым, давая турбине возможность раскручиваться быстрее для удовлетворения требования крутящего момента. Выполнение вторичных впрысков топлива в условиях продувки может дополнительно давать добавочную энергию выхлопных газов для уменьшения запаздывания турбонагнетателя.

Когда вторичные впрыски топлива выполняются в условиях продувки, величина вторичного впрыска топлива может регулироваться, чтобы общее топливно-воздушное соотношение было богатым. Например, величина вторичного впрыска топлива в условиях продувки может быть основана на продолжительности времени положительного перекрытия клапанов. По мере того, как возрастает продолжительность времени перекрытия клапанов, большее количество воздуха может использоваться для продувки. Следовательно, большее количество топлива может впрыскиваться во время вторичного впрыска топлива, чтобы выдавать достаточное количество топлива для сжигания величины вторичного впрыска топлива и уменьшать количество воздуха, достигающего каталитического нейтрализатора выхлопных газов. Таким образом, выполнение вторичного впрыска топлива посредством впрыска газового топлива на такте выпуска и искрового воспламенения вторично впрыскиваемого топлива, когда требование крутящего момента возрастает сверх порогового значения, может давать дополнительную энергию выхлопных газов для повышения скорости вращения турбины до требуемой скорости вращения. Следовательно, время, требуемое, чтобы турбина достигала требуемой скорости вращения, может сокращаться. Другими словами, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться. Кроме того, вторичный впрыск топлива может использоваться для сокращения продолжительности времени, чтобы каталитический нейтрализатор достигал рабочей температуры, то есть, для улучшения розжига каталитического нейтрализатора.

Вместе взятое, вторичный впрыск топлива может использоваться для уменьшения запаздывания турбонагнетателя и сокращения времени, требуемого для розжига каталитического нейтрализатора. Посредством использования газового топлива для вторичного впрыска топлива, выработка сажи и твердых частиц может уменьшаться. Посредством сжигания величины вторичного впрыска топлива, тепло может не упускаться в цилиндр, и дополнительное тепло, выработанное вторичным сгоранием топлива, может эффективно использоваться для уменьшения запаздывания турбонагнетателя и улучшения розжига каталитического нейтрализатора.

С обращением к фиг. 3, она показывает примерную процедуру 200b для работы двигателя без событий вторичного впрыска топлива. Например, когда требование крутящего момента не больше, чем пороговое значение, и/или когда каталитический нейтрализатор находится на пороговой температуре, впрыск топлива на такте выпуска может не требоваться, как определено на фиг. 2.

На этапе 224, контроллер может оценивать и/или измерять условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, скорость вращения и нагрузку двигателя, массовый расход воздуха, положение дросселя, давление наддува, абсолютное давление в коллекторе, температуру коллектора, температуру хладагента двигателя, барометрическое давление, температуру каталитического нейтрализатор выхлопных газов.

По определению условий работы двигателя на этапе 226, топливно-воздушная смесь может подаваться в камеру сгорания на такте впуска события сгорания в цилиндре (например, цикла цилиндра). Впрыскиваемое количество топлива может определяться на основании условий работы двигателя, например, таких как скорость вращения и нагрузка двигателя. Дополнительно, количество топлива, впрыскиваемое на этапе 226, может быть основано на богатом или стехиометрическом топливно-воздушном соотношении. В еще одном примере, количество топлива, впрыскиваемого на этапе 226, может быть основано на богатом или бедном топливно-воздушном соотношении. Затем, на этапе 228, сжигание топлива в камере сгорания может инициироваться искровым зажиганием на такте сжатия. В заключение, на этапе 230, сжигаемая топливно-воздушная смесь может выпускаться в выпускной коллектор на такте выпуска. Вторичный впрыск топлива может выполняться на такте выпуска.

С обращением к фиг. 4, процедура 300 показывает примерный способ регулировки искрового зажигания при работе двигателя с вторичным впрыском топлива. Например, энергия зажигания, установка момента зажигания и количество выходов искры могут регулироваться, чтобы выдавать искру для сжигания вторичного впрыска топлива на такте выпуска, чтобы вторичное сгорание топлива могло регулироваться, и могли понижаться паразитные потери тепла. Вторичный впрыск топлива может выполняться, как описано на фиг. 2. В одном из примеров, контроллер, такой как контроллер 12, показанный на фиг. 1, может выполнять процедуру 300 на основании команд, хранимых в нем.

На этапе 302, условия работы двигателя могут измеряться и/или оцениваться. Условия работы двигателя, могут включать в себя, но не в качестве ограничения, скорость вращения и нагрузку двигателя, массовый расход воздуха, положение дросселя, давление наддува, абсолютное давление в коллекторе, температуру коллектора, температуру хладагента двигателя, барометрическое давление, температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов, и т.д. На основании определенных условий работы двигателя, на этапе 306, контроллер может определять, удовлетворены ли условия вторичного впрыска топлива. Другими словами, контроллер может определять, требуется ли вторичный впрыск топлива. Например, как обсуждено на фиг.2, вторичный впрыск топлива может выполняться, если требование крутящего момента больше, чем пороговое значение, и/или является ли температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов меньшей, чем рабочая пороговая температура. В одном из примеров, вторичный впрыск топлива может выполняться в условиях холодного запуска двигателя для уменьшения запаздывания турбонагнетателя и/или для повышения температуры каталитического нейтрализатора до пороговой температуры для оптимального функционирования каталитического нейтрализатора. В еще одном примере, вторичный впрыск топлива может выполняться во время разгона из установившихся условий крейсерского хода и/или условий холостого хода без наддува для уменьшения запаздывания турбонагнетателя, когда требование крутящего момента больше, чем пороговое значение.

Если, на этапе 306, вторичные впрыски топлива не удовлетворены, процедура может переходить на этап 304 для работы двигателя без вторичного впрыска топлива, как обсуждено на фиг. 3. То есть, двигатель может работать без впрыска второго количества топлива на такте выпуска цикла сгорания в цилиндре. Однако, если, на этапе 306, удовлетворены условия вторичного впрыска топлива, процедура переходит на этап 308.

На этапе 308, первое количество газового топлива может подаваться в камеру сгорания на такте впуска события сгорания в цилиндре и, на этапе 310, первое количество топлива может сжигаться на такте сжатия события сгорания в цилиндре. Первое количество может быть основано на количестве газового топлива, дающем бедное топливно-воздушное соотношение. Дополнительно, первое количество топливо может быть основано на требовании крутящего момента. В еще одном примере, первое количество топлива может быть основано на количестве газового топлива, дающем стехиометрическое топливно-воздушное соотношение. Сгорание первого количества топлива может инициироваться искрой, имеющей первую энергию зажигания. По существу, первая энергия зажигания искры может регулироваться для выдачи энергии на такте сжатия, чтобы инициировать сгорание. Например, первая энергия зажигания может регулироваться на основании условий нагрузки цилиндра. По существу, поскольку условия нагрузки цилиндра могут быть основаны на условиях работы двигателя, первая энергия зажигания может регулироваться на основании условий скорости вращения и нагрузки двигателя (например, таких как требование крутящего момента). Кроме того, энергия зажигания, требуемая для пробоя искрового промежутка свечи зажигания, может быть функцией давления в цилиндре. По существу, давление в цилиндре может быть более высоким на такте сжатия около верхней мертвой точки (ВМТ), чем в течение других промежутков времени в цикле сгорания в цилиндре. Следовательно, более высокая энергия зажигания может требоваться для инициирования сгорания первого количества топлива на такте сжатия.

Дополнительно, установка момента зажигания может регулироваться в направлении экономии топлива и ради крутящего момента. То есть, установка момента зажигания может регулироваться с минимальным опережением искрового зажигания для наилучшего крутящего момента (MBT). В некоторых примерах, установка момента зажигания может регулироваться на основании предела детонации.

Вслед за сжиганием первого количества топлива, на этапе 312, может выполняться вторичный впрыск топлива, во время которого второе количество газового топлива может подаваться в течение такта выпуска события сгорания в цилиндре. В одном из примеров, второе количество топлива может быть основано на количестве топлива, которое завершает сжигание избыточного кислорода, являющегося результатом воспламенения первого количества топлива, и приводит к одному или более из стехиометрического или слегка обогащенного топливно-воздушного соотношения. В еще одном примере, второе количество топлива, дополнительно или в качестве альтернативы, может быть основано на повышении требования крутящего момента, причем, второе количество топлива возрастает с повышением требования крутящего момента.

В одном из примеров, одиночный вторичный впрыск топлива может выполняться во время каждого такта выпуск в промежутке между следующими один за другим событиям сгорания в цилиндре. В еще одном примере, более чем один вторичный впрыск топлива может выполняться во время каждого такта выпуск в промежутке между следующими один за другим событиям сгорания в цилиндре. Количество вторичных впрысков топлива может определяться на основании величины второго впрыска топлива (то есть, общего количества топлива, требуемого для вторичного впрыска). В одном из примеров, второе количество топлива может быть основано на скорости вращения турбины и топливно-воздушном соотношении первого впрыска топлива. Как обсуждено выше, второе количество топлива может регулироваться, чтобы общее топливно-воздушное соотношение могло поддерживаться на стехиометрии или слегка обогащенным.

Впоследствии, на этапе 314, параметры искрового зажигания могут регулироваться, чтобы выдавать искру с требуемой энергией зажигания для сжигания второго количества топлива. Например, второе количество топлива может подвергаться сгоранию (например, сжигаться) на такте выпуска посредством воспламенения второго количества топлива искрой, имеющей вторую энергию зажигания. Как обсуждено выше, энергия зажигания может быть основана на условиях нагрузки цилиндра. По существу, вторая энергия зажигания может быть основана на требовании крутящего момента и может возрастать с повышением требования крутящего момента. Например, на основании требования крутящего момента, может регулироваться второе количество топлива (то есть, величина вторичного впрыска топлива). Чтобы выдавать требуемую искру для сгорания, вторая энергия зажигания может регулироваться на основании величины второго впрыска топлива. В одном из примеров, вторая энергия зажигания может быть основана на логически выведенном давлении в цилиндре, которое может быть функцией заряда воздуха, температуры заряда воздуха, установки момента зажигания и событий установки фаз клапанного распределения. Поскольку давления в цилиндре могут быть более низкими на такте выпуска, чем на такте сжатия, вторая энергия зажигания для вторичного сгорания топлива, происходящего на такте выпуска, может быть более низкой, чем первая энергия зажигания для первого сгорания топлива. Кроме того, вторая энергия зажигания для сжигания второго количества топлива может быть основана на установке момента зажигания искры для второго сгорания топлива. Другими словами, вторая энергия впрыска может быть основана на том, когда в течение такта выпуска воспламеняется второе количество топлива. Например, вторая энергия зажигания может быть более высокой, когда второй впрыск топлива воспламеняется раньше в течение такта выпуска, чем когда второй впрыск топлива воспламеняется во время более поздних стадий такта выпуска. Таким образом, потери крутящего момента, обусловленные зажиганием вторичного впрыска, могут уменьшаться.

В некоторых примерах, установка момента зажигания может регулироваться, чтобы совпадать с окончанием впрыска топлива для второго впрыска топлива. В этом случае, энергия зажигания может быть основана на временных характеристиках подачи второго впрыска топлива. Например, вторая энергия зажигания может быть более высокой, когда второй впрыск топлива (например, впрыскивается) подается раньше на такте выпуска, чем когда второй впрыск топлива подается позже на такте выпуска. Кроме того, временные характеристики второго впрыска топлива и установка момента зажигания второго впрыска топлива могут быть основаны на требовании крутящего момента и потенциальной потере крутящего момента. Например, чтобы уменьшать отрицательный крутящий момент или потерю крутящего момента, такие как во время начальных стадий события нажатия педали акселератора (когда требование крутящего момента больше, чем пороговое требование крутящего момента), второй впрыск топлива может выполняться позже в течение такта выпуска, и искра может выдаваться после второго впрыска топлива (или искра может совпадать с окончанием второго впрыска топлива). Следовательно, более низкая энергия зажигания может требоваться для сжигания второго впрыска топлива во время более поздней фазы такта выпуска. Подобным образом, когда вторые впрыск и зажигание топлива выполняется во время ранней фазы такта выпуска, может требоваться более высокая энергия зажигания.

В одном из примеров, вторая энергия зажигания может быть основана на первой энергии зажигания того же самого события сгорания в цилиндре. В еще одном примере, вторая энергия зажигания может быть основана на первой энергии зажигания предыдущего события сгорания в цилиндре. Например, вторая энергия зажигания может быть более низкой, чем первая энергия зажигания, на постоянный процент. В одном из примеров, вторая энергия зажигания может быть на 10% ниже, чем первая энергия зажигания. В еще одном примере, вторая энергия зажигания может быть на 30% ниже, чем первая энергия зажигания. Постоянный процент может быть основан на средних пиковых давлениях в цилиндре для двигателя. В некоторых примерах, постоянный процент может быть основан на времени, требуемом для перезарядки для возбуждения искры (то есть, зажигания второго впрыска топлива) на такте выпуска. Таким образом, в одном из примеров, вторая энергия зажигания у искры для сжигания второго количества топлива (на такте выпуска) может быть основана на условиях работы двигателя, в том числе, скорости вращения и нагрузке двигателя, установке момента зажигания и втором количестве топлива. В еще одном примере, вторая энергия зажигания может быть основана на первой энергии зажигания у искры для сжигания первого количества топлива (на такте сжатия). Более точно, вторая энергия зажигания может быть на постоянный процент ниже, чем первая энергия зажигания.

Как показано на этапе 316, энергия зажигания для сжигания второго количества топлива может регулироваться посредством регулировки времени выдерживания катушки зажигания. В одном из примеров, более низкая энергия зажигания может использоваться по сравнению с энергией зажигания, используемой на такте сжатия. Энергия зажигания может понижаться посредством уменьшения времени выдерживания катушки зажигания. То есть, напряжение, приложенное к катушке зажигания, может поддерживаться на существенно более короткой продолжительности времени во время вторичного впрыска топлива. Это снижает первичный ток, которым заряжается катушка, тем самым, уменьшая ее индуктивную энергию.

В одном из примеров, во время многочисленных вторичных впрысков топлива, каждый вторичный впрыск топлива может воспламеняться искрой более низкой энергии зажигания. Например, во время одиночного цикла сгорания в цилиндре, содержащего многочисленные впрыски топлива, первый вторичный впрыск топлива может воспламеняться первой энергией вторичного впрыска топлива, а второй последующий вторичный впрыск топлива может воспламеняться второй энергией вторичного впрыска топлива. Вторая энергия вторичного впрыска топлива может быть более низкой, чем первая энергия вторичного впрыска топлива.

В некоторых примерах, когда более чем один вторичный впрыск топлива может требоваться на каждый цикл сгорания в цилиндре, искра может выдаваться во время каждого вторичного впрыска топлива для вторичного сгорания топлива. Вследствие более низких потребностей энергии зажигания для вторичного впрыска топлива, могут использоваться более короткие времена выдерживания, что дает достаточное время для повторного выдерживания и разряда на более низкой энергии зажигания для следующих друг за другом вторичных впрысков топлива.

Кроме того, как показано на этапе 318, регулировка энергии зажигания дополнительно или в качестве альтернативы может включать в себя регулировку количества возбуждений искры катушки зажигания для каждого события вторичного сгорания топлива. Например, количество возбуждений искры катушки зажигания может уменьшаться для понижения энергии зажигания. То есть, более низкая частота возбуждения искры может использоваться для уменьшения количества искр, выдаваемых катушкой зажигания за событие вторичного сгорания топлива. Посредством использования более коротких времен выдерживания и/или более низкой частоты возбуждения искры во время вторичного впрыска топлива, потери электрической энергии и паразитные потери могут уменьшаться.

В одном из примерных вариантов осуществления, системы зажигания могут содержать цепи зажигания с двумя катушками, где многочисленные катушки на каждый цилиндр могут управляться, чтобы выдавать искру в течение продолжительности времени вторичного впрыска топлива. Например, искра большой продолжительности времени может подаваться во время второго впрыска топлива, чтобы величина второго впрыска топлива оставалась воспламеняемой. Выдача искры большой продолжительности времени может выполняться с повторным возбуждением искры или системой, имеющей две катушки с выходом на одну и ту же свечу. Одна катушка может иметь малую продолжительность времени с высокой пиковой вторичной выходной мощностью, а другая катушка может иметь большую продолжительность времени с более низкой пиковой вторичной выходной мощностью. Во время второго впрыска топлива, катушка большей продолжительности времени может разряжаться. Другими словами, высокая вторичная выходная мощность малой продолжительности времени и более низкие вторичные выходные мощности большой продолжительности времени могут использоваться, чтобы стратегически выдавать искру для сжигания первого количества топлива и второго количества топлива.

Затем, на этапе 320, контроллер может продолжать выполнять вторичный впрыск топлива и регулировать искру, как обсуждено выше, до тех пор, пока скорость вращения турбины не возрастает выше пороговой скорости вращения. В одном из примеров, регулировка вторичного впрыска топлива и искры может выполняться до тех пор, пока давление в коллекторе не возрастает выше порогового давления в коллекторе. В еще одном примере, регулировка вторичного впрыска топлива и искры может прекращаться, когда каталитическая активность каталитического нейтрализатора выхлопных газов убывает ниже пороговой активности.

Таким образом, вторичный впрыск топлива может регулироваться посредством регулировки величины впрыска, частоты впрыска и энергии зажигания, чтобы сжигать количество топлива вторичного впрыска и выдавать тепловую энергию выхлопных газов для снижения запаздывания турбонагнетателя и/или уменьшения продолжительности времени, для розжига каталитического нейтрализатора. Посредством сжигания вторичного впрыска топлива от искрового зажигания, уменьшается зависимость от тепла камеры сгорания в течение сгорания, которое может теряться в цилиндр. Кроме того, посредством использования более коротких времен выдерживания и/или посредством понижения частоты возбуждения искры на катушке для уменьшения энергии зажигания, могут снижаться потери электрической энергии.

В одном из примеров, способ по фиг. 4 предусматривает способ двигателя, содержащий впрыск сжиженного нефтяного газа (LPG) в цилиндр на такте выпуска между следующими друг за другом событиями сгорания в цилиндре; и сжигание впрыснутого LPG посредством возбуждения искры на катушке зажигания много раз на такте выпуска, каждое возбуждение искры имеет более низкую энергию зажигания. В одном из примеров, количество LPG может впрыскиваться посредством одного впрыска, количество основано на одном или более из требования крутящего момента или температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов. В еще одном примере, количество LPG может впрыскиваться посредством многочисленных впрысков и возбуждения искры на катушке зажигания один или более раз для каждого из многочисленных впрысков. Энергия зажигания последующих возбуждений искры может понижаться посредством уменьшения времени выдерживания катушки зажигания, уменьшения частоты возбуждения искры и понижения уровня тока катушки зажигания.

Способ дополнительно включает в себя впрыск LPG в цилиндр на такте выпуска, когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится ниже пороговой температуры и/или впрыск LPG в цилиндр на такте выпуска, когда скорость вращения турбины находится на пороговую величину ниже пороговой скорости вращения турбины, пороговая скорость вращения турбины основана на требовании крутящего момента.

Впрыск LPG на такте выпуска может прекращаться, когда температура каталитического нейтрализатора возрастает до или выше пороговой температуры. В еще одном примере, впрыск LPG на такте выпуска может прекращаться, когда скорость вращения турбины возрастает до или выше пороговой скорости вращения турбины. В еще одном другом примере, впрыск LPG на такте выпуска может прекращаться, когда давление в коллекторе возрастает до или выше порогового давления в коллекторе, пороговое давление в коллекторе основано на требовании крутящего момента. В еще одном другом примере, впрыск LPG на такте выпуска может прекращаться, когда каталитическая активность каталитического нейтрализатора выхлопных газов убывает ниже порогового уровня.

Далее, с обращением к фиг. 5, многомерная характеристика 400 изображает примерные временные характеристики впрыска топлива и вторичного впрыска топлива, которые могут использоваться для уменьшения запаздывания турбонагнетателя и/или для улучшения розжига каталитического нейтрализатора. Запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться посредством уменьшения времени, требуемого для доведения скорости вращения турбины вплоть до требуемой скорости вращения, а розжиг каталитического нейтрализатора может улучшаться посредством уменьшения времени, требуемого для повышения температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов до пороговой температуры. Более точно, многомерная характеристика 400 изображает установку фаз распределения впускных клапанов на графике 402, установку фаз распределения выпускных клапанов на графике 404, положение поршня на графике 406, примерный профиль впрыска топлива, используемый во время впрыска топлива, и впрыски топлива за одиночное событие сгорания в цилиндре на графике 407 (в том числе, полосы 408, 409 и 412 впрыска топлива относительно искр, указанных под 414, 416 и 418 соответственно) и примерный профиль энергии зажигания на графике 420 для искр 414, 416 и 418.

Как обсуждено на фиг. 1, при работе двигателя, каждый цилиндр в двигателе типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, рабочий такт (или расширения) и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан закрыт (график 404, пунктирная линия), а впускной клапан открыт (график 402, сплошная линия). Топливно-воздушная смесь вводится в цилиндр через впускной коллектор, и поршень цилиндра перемещается в нижнюю часть цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры сгорания (график 406). На такте сжатия, впускной клапан и выпускной клапан закрыты. Поршень (график 406) перемещается по направлению к головке блока цилиндров, чтобы сжимать топливно-воздушную смесь внутри цилиндра.

Во время впрыска, первое количество топлива может вводиться в камеру сгорания в течение такта впуска (показанного под 408). Впрыснутое топливо может воспламеняться свечой зажигания на такте сжатия (искрой, показанной под 414), приводя к сгоранию. На такте расширения, расширяющиеся газы толкают поршень обратно к НМТ. Коленчатый вал, присоединенный к поршню, преобразовывает перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, на такте выпуска, выпускной клапан открывается (график 404), чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор, и поршень возвращается в ВМТ.

При работе двигателя с вторичным впрыском топлива, второе количество топлива (показанное под 410) может вводиться в камеру сгорания в течение такта выпуска. Как показано на фиг. 5, количество топлива, впрыскиваемого во время первого впрыска топлива, может быть большим, чем количество топлива, впрыскиваемого во время второго впрыска топлива (то есть, во время вторичного впрыска топлива). Кроме того, величина впрыска топлива во время второго впрыска топлива в течение такта выпуска может быть основана на скорости вращения турбины относительно пороговой скорости вращения турбины, которая может создавать запрошенный крутящий момент. Дополнительно, величина впрыска топлива во время второго впрыска топлива может быть основана на воздухе, имеющемся в распоряжении от первого впрыска топлива для реагирования с вторым впрыском топлива, сгорания и выделения тепла.

В некоторых примерах, как изображено на фиг. 5, более чем один вторичный впрыск топлива может выполняться (как изображено двумя вторичными впрысками топлива, показанными под 410 и 412). Другими словами, второе количество топлива может подаваться двумя аликвотами или двумя вторичными впрысками топлива. Количество вторичных впрысков топлива на каждый цикл цилиндра может определяться на основании определенной величины второго впрыска топлива. В одном из примеров, количество вторичных впрысков топлива на каждый цикл цилиндра может быть основано на скорости вращения двигателя, поскольку взаимодействие газообмена с движением внутри цилиндра может делать необходимыми многочисленные вторичные впрыски, по мере того, как пламя движется дальше и в выпуск, и новый кислород становится имеющимся в распоряжении через впуск. Как обсуждено выше, величина второго впрыска топлива может быть основана на требовании крутящего момента и количестве добавочных выхлопных газов, необходимом для повышения скорости вращения турбины до требуемого уровня (например, порогового уровня, основанного на требовании крутящего момента). В одном из примеров, величина первого вторичного впрыска топлива (показанная на этапе 410) может быть большей, чем величина второго впрыска топлива (показанного на этапе 412). В еще одном примере, величина первого и второго впрысков топлива может быть по существу равной. Кроме того, энергия зажигания (график 420), требуемая для сжигания первого количества топлива на такте сжатия, может быть большей, чем энергия зажигания, требуемая для сжигания второго количества топлива на такте выпуска. Как обсуждено на фиг. 4, энергия зажигания, требуемая во время соответствующих тактов сжатия и выпуска, может определяться в зависимости от давления в цилиндре. Как обсуждено выше, давления в цилиндре могут быть более высокими на такте сжатия, чем на такте выпуска. Поэтому, более высокая (например, большей величины) энергия зажигания может требоваться, чтобы инициировать сгорание первого количества топлива на такте сжатия, по сравнению с энергией зажигания, требуемой для инициирования сгорания второго количества топлива во время вторичного впрыска топлива в такте выпуска. Кроме того, во время многочисленных вторичных впрысков топлива в такте выпуска, сгорание последующих вторичных впрысков топлива может инициироваться с использованием более низкой энергии зажигания. Как описано выше, энергия зажигания для вторичных впрысков топлива может быть основана на одном или более из величины вторичного впрыска топлива (например, количества впрыскиваемого топлива), давления в цилиндре, установки момента зажигания, временных характеристик впрыска топлива, энергии зажигания первого впрыска топлива и имеющихся в распоряжении времен выдерживания. Например, энергия зажигания искры (показанная на этапе 416) для сжигания первой величины вторичного впрыска топлива может быть большей, чем энергия зажигания искры (показанная на этапе 418) для второй величины вторичного впрыска топлива. Установки момента зажигания также могут быть основаны на временных характеристиках впрыска.

Кроме того, временные характеристики второго впрыска топлива (то есть, вторичного впрыска топлива) могут регулироваться на основании требования крутящего момента и потенциальной потери крутящего момента. Например, во время начальных стадий события нажатия педали акселератора (таких как из установившихся условий холостого хода или без наддува), когда формируется повышенное требование крутящего момента, временные характеристики подачи второго впрыска топлива могут регулироваться на более позднюю фазу такта выпуска, чтобы уменьшать отрицательный крутящий момент. Постепенно, по мере того, как вырабатывается больший крутящий момент, временные характеристики подачи второго впрыска топлива могут регулироваться на более раннюю фазу такта выпуска.

Установка момента зажигания для инициирования сгорания впрыска топлива и вторичного впрыска топлива может регулироваться для эффективного сгорания топлива, формирования крутящего момента и уменьшения потери крутящего момента. Например, установка момента зажигания для сжигания первого количества топлива может регулироваться на MBT. В качестве альтернативы, установка момента зажигания для первого количества топлива может регулироваться на основании предела детонации.

Во время вторичного впрыска топлива, установка момента зажигания может регулироваться, так что искра подается, чтобы совпадать с окончанием впрыска. В одном из примеров, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию, если тепло требуется в турбонагнетателе или системе последующей очистки выхлопных газов. В еще одном примере, искра может выдаваться во время впрыска. Например, искра может выдаваться после 30% вторичного впрыска топлива, сопровождаемых повторным возбуждением искры после окончания впрыска.

Таким образом, временные характеристики подачи вторичного впрыска топлива и установка момента зажигания, и энергия для сжигания вторичного впрыска топлива могут регулироваться, тем самым, выдавая дополнительную энергию выхлопных газов, которая может использоваться по меньшей мере частично для уменьшения запаздывания турбонагнетателя, когда повышение требования крутящего момента больше, чем пороговое значение, и/или для уменьшения продолжительности времени для розжига каталитического нейтрализатора, когда температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов находятся ниже пороговой температуры.

Обращаясь к фиг. 6, график 500 показывает примерные события вторичного впрыска топлива могут выполняться во время разгона из установившихся условия и условий холодного запуска. Более точно, положение педали акселератора показано на графике 502, требование крутящего момента показано на графике 503, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов показана на графике 504 с пороговой рабочей температурой для каталитического нейтрализатора выхлопных газов, показанной на графике 506, требуемое (то есть, пороговое) MAP, основанное на требовании крутящего момента, показано на графике 508, фактическое изменение MAP при работе двигателя с вторичным впрыском топлива показано на графике 512, фактическое изменение MAP при работе двигателя без вторичного впрыска топлива показано на графике 510, топливно-воздушное соотношение (AFR) во время первого впрыска топлива в такте впуска показано на графике 516 относительно стехиометрии (указанной на этапе 514), общее AFR сгорания показано на графике 518 относительно стехиометрии (указанной на этапе 520), выбросы NOx в качестве показателя каталитической активности показаны на графике 522 относительно порогового уровня выбросов, указанного под 524, и активность вторичного впрыска топлива показана на графике 526. В одном из примеров, выбросы NOx могут оцениваться на основании датчика NOx, расположенного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов. В еще одном примере, когда датчик NOX отсутствует, выбросы через каталитический нейтрализатор могут контролироваться посредством сравнения коэффициентов переключения между UEGO перед каталитическим нейтрализатором (расположенным выше по потоку от каталитического нейтрализатора) и HEGO после каталитического нейтрализатора (расположенным ниже по потоку от каталитического нейтрализатора). График 500 начерчен в зависимости от времени по оси x.

До t1, транспортное средство, в котором установлен двигатель, может быть разгоняющимся из условий холодного запуска. Соответственно, повышение ускорения показано в качестве увеличения положения педали (график 502). Вследствие условий холодного запуска, каталитический нейтрализатор может быть работающим на температуре, более низкой, чем пороговая температура (график 504). Кроме того, вследствие разгона из условий холодного запуска, повышение требования крутящего момента может находиться выше порогового повышения требования крутящего момента (график 503, пороговое значение не указано). Пороговое повышение требования крутящего момента может быть основано на повышении запрашиваемого наддува, которое дает в результате запаздывание турбонагнетателя. Следовательно, чтобы сокращать время, требуемое для удовлетворения требования крутящего момента и повышения температуры каталитического нейтрализатора, может выполняться вторичный впрыск топлива (график 526). Другими словами, вторичный впрыск топлива может выполняться, чтобы быстрее повышать скорость вращения турбины, и тем самым, уменьшать запаздывание турбонагнетателя. Энергия выхлопных газов от вторичного впрыска топлива может дополнительно использоваться для сокращения времени, требуемого, чтобы каталитический нейтрализатор выхлопных газов достигал пороговой рабочей температуры. При работе двигателя с вторичным впрыском топлива, первый впрыск топлива может выполняться, давая в результате бедное топливно-воздушное соотношение (график 516), а второй впрыск топлива может выполняться (то есть, вторичный впрыск топлива) с вторым количеством топлива, регулируемым чтобы общее AFR находилось на стехиометрии или было слегка обогащенным (график 518). Избыточный кислород, обусловленный обедненной работой во время первого впрыска топлива, может использоваться для сжигания вторичных впрысков топлива. Кроме того, MAP и выбросы NOx могут контролироваться во время вторичных впрысков топлива. До t1, действующее MAP (график 512) может быть более низким, чем требуемое MAP (график 508), а выбросы NOx могут быть ниже, чем пороговый уровень 524 выбросов (график 522). Вторичный впрыск топлива может выполняться до тех пор, пока MAP не достигает порогового давления, пороговое давление основано на уровне наддува, создающем требование крутящего момента. В некоторых примерах, скорость вращения турбины может контролироваться (не показана) дополнительно или в качестве альтернативы относительно пороговой скорости вращения турбины, пороговая скорость вращения турбины основан на скорости вращения турбины, создающей наддув для требования крутящего момента. В t1, и между t1 и t2, вторичный впрыск топлива может продолжать подаваться, так чтобы энергия вторичного сгорания топлива могла использоваться для приведения действующего MAP к пороговому MAP (например, требуемому MAP). Дополнительно, энергия выхлопных газов от вторичного впрыска топлива может использоваться для повышения температуры каталитического нейтрализатора до пороговой температуры. В некоторых примерах, несгоревшее топливо от вторичного впрыска топлива может взаимодействовать с кислородом в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, давая в результате сгорание в каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов, которое может вносить дополнительный вклад в направлении улучшения розжига каталитического нейтрализатора.

В t2, действующее MAP может достигать порогового MAP и, следовательно, вторичный впрыск топлива может завершаться (например, прекращаться), а работа двигателя может продолжаться на впрыске топлива без вторичного впрыска топлива. Если вторичный впрыск топлива не используется, когда повышение требования крутящего момента больше, чем пороговое значение, время, требуемое, чтобы турбина достигала требуемой скорости вращения, может быть более длительным, а следовательно время, требуемое, чтобы MAP достигало требуемого MAP, может быть более длительным (смотрите график 510, где время, требуемое для действующего MAP, продолжается за пределами t2 для примера, где вторичный впрыск не используется). Таким образом, посредством выполнения вторичных впрысков топлива, время, требуемое для выдачи требуемого водителем крутящего момента, может сокращаться. Другими словами, посредством выполнения вторичных впрысков топлива, может уменьшаться запаздывание турбонагнетателя.

Между t2 и t3, двигатель может работать в установившихся условиях, во время которых повышение требования крутящего момента может быть меньшим, чем пороговое значение. Кроме того, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов может находиться выше пороговой температуры 506. Следовательно, вторичный впрыск топлива может не выполняться. Взамен, впрыск топлива может происходить на такте сжатия, а не на такте выпуска. Общее AFR может поддерживаться близко к стехиометрии. В других примерах, AFR может регулироваться выше или ниже стехиометрии на основании условий работы двигателя. Между t3 и t4, ускорение может уменьшаться (например, вследствие отпускания педали акселератора), и может понижаться нагрузка двигателя. Как результат, требование крутящего момента может быть более низким, чем пороговое значение, и двигатель может работать в условиях без наддува. Кроме того, температура каталитического нейтрализатора может находиться выше пороговой рабочей температуры 506. Следовательно, вторичный впрыск топлива может не выполняться.

Кроме того, между t4 и t5, двигатель может работать в установившихся условиях без наддува. По существу, требование крутящего момента может не возрастать, и каталитический нейтрализатор может быть работающим на или выше пороговой температуры 506. Следовательно, двигатель может работать без вторичного впрыска топлива.

Затем, в t5, вследствие изменения работы транспортного средства, такой как запрошенный водителем разгон, может быть повышение требования крутящего момента, большее, чем пороговое значение. Следовательно, наддув может требоваться для удовлетворения требования крутящего момента. Чтобы сокращать время, требуемое для раскручивания турбины до требуемой скорости вращения и уменьшать запаздывание турбонагнетателя, может выполняться вторичный впрыск топлива (график 526). Как обсуждено в материалах настоящего описания, при работе двигателя с вторичным впрыском топлива, первое количество топлива, дающее в результате бедное топливно-воздушное соотношение (например, топливно-воздушное соотношение, более бедное, чем стехиометрия), может подаваться на такте впуска, и первое количество топлива может сжигаться на такте сжатия. Впоследствии, может выполняться вторичный впрыск топлива, во время которого второе количество топлива может подаваться и сжигаться на такте выпуска. Второе количество топлива может регулироваться, чтобы общее AFR находилось на стехиометрии или было слегка обогащенным. Энергия выхлопных газов от вторичного сгорания топлива может частично использоваться для раскручивания турбины и приведения турбины на требуемую скорость вращения в более быстром темпе. В t6, действующее MAP может достигать требуемого MAP, а выбросы NOx могут возрастать выше порогового значения. Например, каталитическая активность может убывать в результате повышенного окисления каталитического нейтрализатора, вызывающего пониженное восстановление NOx в выхлопных газах. Повышенное окисление каталитического нейтрализатора выхлопных газов может происходить вследствие бедного топливно-воздушного соотношения во время сгорания первого количества топлива, когда выполняется вторичный послевпрыск топлива. По достижению требуемого MAP, вторичный впрыск топлива может завершаться.

Необходимо отметить, что, когда двигатель работает с вторичным впрыском топлива, время, требуемое для достижения требуемого MAP (график 512), меньше, чем время, требуемое, если бы двигатель эксплуатировался без вторичного впрыска топлива (график 510). Между t6 и t7 и за пределами t7, повышение требования крутящего момента может не быть большим, чем пороговое значение, а каталитический нейтрализатор выхлопных газов может находиться на или выше рабочей температуры. Поэтому, вторичный впрыск топлива может не выполняться.

Таким образом, вторичный впрыск топлива может выполняться согласно способу двигателя, содержащему впрыск и (впоследствии) воспламенение первого количества сжиженного нефтяного газа (LPG) с первой энергией зажигания на такте сжатия события сгорания в цилиндре, даже когда повышение требования крутящего момента меньше, чем пороговое значение; и во время повышения требования крутящего момента, большего, чем пороговое значение, впрыск и (впоследствии) воспламенение второго количества LPG с второй энергией зажигания на такте выпуска события сгорания в цилиндре. Второе количество LPG меньше, чем первое количество LPG, и вторая энергия зажигания меньше, чем первая энергия зажигания. Во время повышения требования крутящего момента, большего, чем пороговое значение, первое количество основано на количестве LPG, дающем в результате бедное топливно-воздушное соотношение, а второе количество основано на количестве LPG, которое завершает сжигание избыточного кислорода, являющегося результатом воспламенения первого количества LPG, и дает в результате одно или более из стехиометрического или слегка обогащенного топливно-воздушного соотношения. Второе количество дополнительно основано на повышении требования крутящего момента, второе количество возрастает с повышением требования крутящего момента. Способ дополнительно может включать в себя впрыск и последующее воспламенение второго количества LPG на такте выпуска, когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится ниже пороговой температуры.

В еще одном примере, вторичный впрыск топлива может выполняться согласно способу двигателя, содержащему сжигание первого количества газового топлива на такте сжатия события сгорания в цилиндре с использованием первой энергии зажигания и сжигание второго количества газового топлива на такте выпуска события сгорания в цилиндре с использованием второй энергии зажигания, вторая энергия зажигания ниже, чем первая энергия зажигания. Газовое топливо хранится в топливном баке для жидкого топлива в качестве сжиженного нефтяного газа (LPG). Первое количество основано на количестве топлива, дающем в результате бедное топливно-воздушное соотношение, а второе количество основано на скорости вращения турбины относительно пороговой скорости вращения турбины и бедном топливно-воздушном соотношении, пороговая скорость вращения турбины основана на повышении требования крутящего момента. Когда второе количество топлива сжигается во время холодного запуска, второе количество основано на температуре каталитического нейтрализатора относительно пороговой температуры во время холодного запуска. Способ дополнительно может включать в себя сжигание второго количества в ответ на повышение требования крутящего момента, большее, чем пороговое значение.

Кроме того, вторая энергия зажигания основана на одном или более из установки момента зажигания для второго количества (например, установки опережения зажигания для второго количества), второго количества и повышения требования крутящего момента, и вторая энергия зажигания возрастает с возрастанием повышения требования крутящего момента. Дополнительно, один или более параметров зажигания, в том числе, время выдерживания, уровень тока и частота возбуждения искры катушки зажигания, регулируются для получения второй энергии зажигания.

В еще одном другом примере, вторичный впрыск топлива может выполняться на основании способа двигателя, содержащего во время первого состояния, воспламенение первого количества сжиженного нефтяного газа (LPG) на такте сжатия события сгорания в цилиндре и воспламенение второго количества топлива на такте выпуска события сгорания в цилиндре; и во время второго состояния, при котором повышение требования крутящего момента находится ниже порогового значения, воспламенение третьего количества топлива на такте сжатия события сгорания в цилиндре и не впрыскивание никакого топлива на такте выпуска события сгорания в цилиндре, первое количество больше, чем второе количество. Кроме того, первое состояние может включать в себя одно или более из повышения требования крутящего момента, являющегося большим, чем пороговое значение, и температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов, находящейся ниже, чем пороговая температура. Способ дополнительно может содержать, во время воспламенения второго количества топлива, регулировку одного или более параметров искрового зажигания на основании требуемой энергии зажигания, требуемая энергия зажигания основана на повышении требования крутящего момента.

Таким образом, выполнение вторично впрыска топлива в переходных условиях может сокращать продолжительность времени для разгона турбонагнетателя до требуемой скорости вращения и выдачи требуемого наддува. Дополнительно, выполнение вторичного впрыска топлива в условиях холодного запуска может сокращать продолжительность времени, чтобы каталитический нейтрализатор выхлопных газов прогревался до пороговой рабочей температуры. Посредством искрового зажигания топлива во время вторичного впрыска топлива, может уменьшаться потеря тепла в камеру сгорания. Кроме того, посредством использования топлива, такого как LPG, которое впрыскивается в газовой форме, может уменьшаться формирование сажи и твердых частиц. Таким образом, посредством впрыска и сжигания второго количества топлива на такте выпуска события сгорания в двигателе в ответ на запаздывание турбонагнетателя и/или температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов, достигается технический результат, тем самым, уменьшая запаздывание турбонагнетателя и улучшая розжиг каталитического нейтрализатора.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.

Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего 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.

Реферат

1. Система для двигателя, содержащая:цилиндр двигателя;топливную форсунку, присоединенную к цилиндру двигателя;свечу зажигания, присоединенную к цилиндру двигателя, содержащую катушку зажигания;контроллер с машиночитаемыми командами для впрыска сжиженного нефтяного газа (LPG) в цилиндр двигателя топливной форсункой на такте выпуска события сгорания в цилиндре и зажигания впрыснутого LPG посредством возбуждения искры на катушке зажигания один или более раз для подачи искры в цилиндр двигателя на такте выпуска.2. Система по п. 1, в которой машиночитаемые команды дополнительно содержат команды для регулировки одного или более параметров искрового зажигания для регулировки энергии зажигания искры.3. Система по п. 2, в которой один или более параметров искрового зажигания включает в себя время выдерживания катушки зажигания, уровень тока катушки зажигания и частоту возбуждения искры катушки зажигания.

Формула

3. Система по п. 2, в которой один или более параметров искрового зажигания включает в себя время выдерживания катушки зажигания, уровень тока катушки зажигания и частоту возбуждения искры катушки зажигания.