Способ запуска двигателя (варианты) и система двигателя - RU2667825C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способам и системам для улучшения запуска двигателя. Способ может быть особенно полезен для двигателей, которые эксплуатируются с использованием разных типов топлива.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Может быть желательно, с точки зрения водителя, выполнять пуск двигателя до числа оборотов холостого хода как можно более быстрым после того, как водитель запрашивает запуск двигателя. С другой стороны, пуск двигателя до числа оборотов холостого хода как можно быстрее может повышать выбросы двигателя. Поэтому, может быть желательно обеспечивать пуск двигателя, который дает низкие выбросы, одновременно наряду с не удлинением времени пуска двигателя, с тем чтобы не разочаровывать водителя. Однако впрыск топлива в произвольный цилиндр двигателя или одновременно все цилиндры двигателя временами может давать отчасти желательные результаты запуска двигателя, тем временем, иногда вызывая разочарование результатами запуска двигателя.

Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые недостатки и разработали способ для запуска двигателя, содержащий: выбор цилиндра двигателя для приема первого впрыска топлива во впускной канал двигателя после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан цилиндра и положение двигателя, предоставляющее возможность окончания впрыска топлива в цилиндр за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана цилиндра.

Посредством выбора цилиндра двигателя для первого события впрыска топлива после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан цилиндра и положение двигателя, предоставляющее возможность впрыска топлива в цилиндр за предопределенное число градусов поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана цилиндра, может быть возможным обеспечивать технический результат уменьшения выбросов двигателя и времени проворачивания коленчатого вала двигателя. Например, топливо может впрыскиваться в цилиндр, если впрыск топлива может завершаться достаточно рано, чтобы предоставлять требуемому количеству испаренного топлива и/или жидкого топлива возможность поступать в цилиндр. Иначе, топливо может впрыскиваться в другой цилиндр после того, как двигатель повернулся в положение, где требуемое количество испаренного топлива может поступать в цилиндр.

Согласно одному аспекту изобретения предложен способ запуска двигателя, содержащий этап, на котором: выбирают цилиндр двигателя для приема первого впрыска топлива во впускной канал двигателя после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан цилиндра и положение двигателя, предоставляющее возможность окончания впрыска топлива в цилиндр за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана цилиндра.

Согласно варианту осуществления упомянутого способа цилиндр выбирается, когда двигатель остановлен, и длительность импульса впрыска топлива увеличивается по мере того, как положение находится ближе к закрыванию впускного клапана цилиндра.

Согласно другому варианту осуществления упомянутого способа цилиндр выбирается, когда двигатель является вращающимся.

Согласно другому варианту осуществления упомянутого способа окончание впрыска топлива настраивается в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

Согласно другому варианту осуществления упомянутого способа окончание впрыска топлива настраивается в ответ на температуру двигателя.

Согласно другому варианту осуществления упомянутого способа предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала настраивается в ответ на температуру двигателя.

Согласно другому варианту осуществления упомянутого способа предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала настраивается в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

Согласно другому варианту осуществления упомянутого способа окончание впрыска топлива настраивается на основании момента закрывания впускного клапана цилиндра.

Согласно второму аспекту изобретения предложен способ запуска двигателя, содержащий этапы, на которых: выбирают цилиндр двигателя для приема первого впрыска топлива во впускной канал двигателя после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан упомянутого цилиндра и положение остановки двигателя, находящееся больше, чем за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана упомянутого цилиндра; и впрыскивают топливо в другой цилиндр, причем другой цилиндр принимает первый впрыск топлива во впускной канал двигателя после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан упомянутого цилиндра и положение остановки двигателя, находящееся меньше, чем за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана упомянутого цилиндра.

Согласно варианту осуществления упомянутого способа впрыск топлива в другой цилиндр происходит во время события открытого впускного клапана другого цилиндра.

Согласно другому варианту осуществления упомянутого способа другой цилиндр является первым цилиндром, который должен иметь открытый впускной клапан и положение, чтобы предоставлять возможность окончания впрыска топлива в другой цилиндр за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана другого цилиндра.

Согласно другому варианту осуществления упомянутый способ дополнительно содержит этап, на котором впрыскивают первый впрыск топлива в каждый оставшийся цилиндр двигателя до конца такта выпуска цилиндра в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель, являющееся большим, чем предопределенная величина.

Согласно другому варианту осуществления упомянутый способ дополнительно содержит этап, на котором впрыскивают первый впрыск топлива в каждый из оставшихся цилиндров двигателя последовательно в порядке сгорания у двигателя в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель, являющееся меньшим, чем предопределенная величина.

Согласно другому варианту осуществления упомянутого способа предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана настраивается в ответ на барометрическое давление.

Согласно третьему аспекту изобретения предложена система двигателя, содержащая: двигатель, включающий в себя цилиндр; топливную форсунку впрыска во впускной канал, расположенную, чтобы подавать топливо в цилиндр; и контроллер, включающий в себя постоянные команды для выбора цилиндра для первого события сгорания в цилиндре после остановки двигателя в ответ на момент окончания тайминга впрыска топлива и момент закрывания впускного клапана.

Согласно варианту осуществления упомянутой системы момент окончания тайминга впрыска топлива основан на содержании спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель.

Согласно другому варианту осуществления упомянутой системы момент окончания тайминга впрыска топлива основан на температуре двигателя.

Согласно другому варианту осуществления упомянутой системы команды выбирают цилиндр дополнительно в ответ на число градусов поворота коленчатого вала между моментом окончания тайминга впрыска топлива и моментом закрывания впускного клапана, являющееся большим, чем пороговое число градусов угла поворота коленчатого вала.

Согласно другому варианту осуществления упомянутая система дополнительно содержит дополнительные команды для настройки порогового числа градусов угла поворота коленчатого вала в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель.

Согласно другому варианту осуществления упомянутая система дополнительно содержит дополнительные команды для настройки порогового числа градусов угла поворота коленчатого вала в ответ на температуру двигателя.

Настоящее описание может давать несколько преимуществ. Например, подход может улучшать устойчивость запуска двигателя посредством снижения вероятности пропусков зажигания в двигателе. В дополнение, подход может улучшать выбросы при запуске двигателя, избегая произвольного топливоснабжения цилиндров двигателя. Кроме того, подход может улучшать восприятие запуска двигателя водителем.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего Подробного описания при рассмотрении в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.

Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Преимущества, описанные в материалах настоящей заявки, будут полнее понятны по прочтению примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящей заявки как Подробное описание, когда воспринимается в одиночку или со ссылкой на чертежи, где:

фиг. 1 - принципиальная схема двигателя;

фиг. 2 и 3 - примерные последовательности запуска двигателя; и

фиг. 4 - блок-схема последовательности операций примерного способа для запуска двигателя.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее описание имеет отношение к запуску двигателя. Способы, описанные в материалах настоящей заявки, могут применяться во время горячих или холодных запусков двигателя. Кроме того, способы и системы, описанные в материалах настоящей заявки, применимы к двигателям, которые работают исключительно на бензине, спирте или смесях бензина и спирта. Фиг. 2 и 3 показывают примерные последовательности запуска двигателя согласно способу, описанному на фиг. 4. Способ по фиг. 4 предусматривает начало впрыска топлива в цилиндр, в то время как открыт впускной клапан цилиндра.

Со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в нем и присоединенным к коленчатому валу 40. Стартерный двигатель 11 может избирательно включаться и вращать коленчатый вал 40 во время запуска двигателя. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. В качестве альтернативы, один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие узлом катушки и якоря клапана с электромеханическим управлением. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана. Установка фаз распределения (например, открывание и закрывание) впускных клапанов может перемещаться относительно положения коленчатого вала 40 с помощью кулачкового устройства 41 индексации. Установка фаз распределения (например, открывание и закрывание) выпускных клапанов может перемещаться относительно положения коленчатого вала 40 с помощью кулачкового устройства 43 индексации.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как впрыск во впускной канал двигателя. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). В дополнение, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который настраивает положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода отработавших газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода отработавших газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, дежурную память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной ступней 132; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться с помощью датчика 93 для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, V-образная конфигурация двигателя.

Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки 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.

Таким образом, система по фиг. 1 предусматривает систему двигателя, содержащую: двигатель, включающий в себя цилиндр; топливную форсунку впрыска во впускной канал, расположенную, чтобы подавать топливо в цилиндр; и контроллер, включающий в себя постоянные команды для выбора цилиндра для первого события сгорания в цилиндре после остановки двигателя в ответ на момент окончания тайминга впрыска топлива и момент закрывания впускного клапана. Система двигателя включает в себя те случаи, когда момент окончания тайминга впрыска топлива основан на содержании спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель. Система двигателя включает в себя те случаи, когда момент окончания тайминга впрыска топлива основан на температуре двигателя. Система двигателя также включает в себя те случаи, когда команды будут выбирать цилиндр дополнительно в ответ на число градусов поворота коленчатого вала между моментом окончания тайминга впрыска топлива и моментом закрывания впускного клапана, являющееся большим, чем пороговое число градусов угла поворота коленчатого вала. Система двигателя дополнительно содержит дополнительные команды для настройки порогового числа градусов угла поворота коленчатого вала в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель. Система двигателя дополнительно содержит дополнительные команды для настройки порогового числа градусов угла поворота коленчатого вала в ответ на температуру двигателя, абсолютное давление в коллекторе (MAP) и частоту вращения коленчатого вала.

Далее, со ссылкой на фиг. 2, показан первый пример моделированной последовательности запуска двигателя. Последовательность по фиг. 2 может быть предусмотрена способом по фиг. 4 в системе по фиг. 1. Вертикальные метки в моменты T1 и T2 времени показывают интересующие моменты времени в течение последовательности.

Фиг. 2 включает в себя четыре графика тактов цилиндра для четырехцилиндрового двигателя, имеющего порядок работы цилиндров 1-3-4-2. Такты цилиндра у цилиндра номер один находятся на графике, который имеет ось Y, помеченную Цилиндр 1 (CYL 1). Подобным образом, такты цилиндра для оставшихся цилиндров 2-4 помечены аналогично. Ось X представляет положение двигателя во время последовательности запуска двигателя. Время, чтобы двигатель проходил через каждый такт меняется в зависимости от числа оборотов двигателя, но интервалы тактов (например, 180 градусов угла поворота коленчатого вала) всегда одинаковы. Таким образом, временные интервалы могут быть более продолжительными для первой пары тактов цилиндра во время проворачивания коленчатого вала двигателя, но время между тактами цилиндра сокращается по мере того, как возрастает число оборотов двигателя. Ось X такта каждого цилиндра помечена, чтобы обозначать существующий такт, в котором находится каждый цилиндр в некоторый момент времени. Например, последовательность начинается с левой стороны фигуры с цилиндра номер один в такте впуска и продолжает движение в правую сторону по фигуре. Одновременно, цилиндр номер три находится в такте выпуска, цилиндр номер четыре находится в такте расширения, а цилиндр номер два находится в такте сжатия.

Установки момента открывания впускного клапана для каждого из четырех цилиндров указаны широкими линиями над каждым тактом цилиндра. Например, линия 200 представляет время открывания впускного клапана для цилиндра номер один. Впускной клапан открывается возле верхней мертвой точки такта впуска и закрывается после нижней мертвой точки такта сжатия. Подобные временные характеристики клапанов показаны для цилиндров 2-4. Установка момента зажигания для каждого цилиндра представлена посредством *, такой как показано на 202. Моменты времени окончания впрыска топлива (EOI) указаны символами, помеченными 203.

Пятый график сверху по фиг. 2 показывает число оборотов двигателя в зависимости от положения двигателя. Ось Y представляет число оборотов двигателя, и число оборотов двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет положение двигателя и положение двигателя является таким же положением двигателя, как показано для графиков 1-4.

Последовательность начинается в момент T0 времени, где двигатель замедляется до нулевого числа оборотов. Двигатель может останавливаться в ответ на запрос водителя или в ответ на автоматическую остановку двигателя, начатую контроллером. Топливо и искра не выдаются в цилиндры двигателя, в то время как число оборотов двигателя снижается до нуля в момент T1 времени. Число оборотов двигателя затухает от момента T0 времени до момента T1 времени, и впускные клапаны соответственных цилиндров продолжают действовать. Положение двигателя может отслеживаться, в то время как число оборотов двигателя подходит к нулю, так что положение двигателя известно во время запуска двигателя.

В момент T1 времени, двигатель становится полностью остановленным и ожидает запроса запуска двигателя. Двигатель может быть остановлен в момент T1 времени на короткий или длинный период времени; однако, длительность времени, когда двигатель остановлен, не отражено на оси X никакого из пяти графиков, поскольку ось X каждого графика основана на положении двигателя. Запрос запуска двигателя может быть инициирован с помощью водителя или контроллера, который автоматически запускает двигатель без выдачи водителем входного сигнала в устройство, которое имеет единственной целью запуск и/или останов двигателя (например, замок зажигания).

По приему запроса запуска двигателя, топливо впрыскивается в цилиндр четыре, в то время как цилиндр номер четыре находится в такте впуска и наряду с тем, что впускной клапан цилиндра номер четыре открыт. В этом примере, топливо впрыскивается во впускной канал цилиндра в момент 203, и впрыск топлива завершается до того, как двигатель начинает вращаться в ответ на запрос запуска двигателя. Двигатель начинает вращаться с помощью стартера после того, как выполнено первое событие впрыска топлива. Топливо, впрыснутое в момент 203, предназначено для первого события сгорания после остановки двигателя. Топливо впрыскивается в цилиндр номер четыре в первый раз после того, как двигатель останавливался в момент T1 времени, так как впускной клапан цилиндра номер четыре открыт, и так как окончание времени впрыска топлива в цилиндр является большим, чем предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до момента закрывания впускного клапана (IVC). Предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала является меньшим, чем число градусов угла поворота коленчатого вала, показанное в момент 204. Предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала, показанное в момент 204, может настраиваться в ответ на температуру, число оборотов двигателя, MAP и количество спирта в топливе, впрыскиваемом в цилиндр.

В момент T2 времени, происходит окончание второго впрыска топлива, выполняемого после остановки двигателя. Топливо впрыскивается во впускной канал цилиндра номер два. Таким образом, двигатель запускается посредством последовательной выдачи топлива в каждый цилиндр согласно порядку работы цилиндров двигателя. Второй впрыск топлива и последующие впрыски топлива в другие цилиндры происходят в течение времени, когда впускные клапаны цилиндров, принимающих топливо, закрыты. Посредством впрыска топлива во впускные каналы цилиндров, в то время как впускные клапаны цилиндра, принимающего топливо, закрыты (например, во время такта выпуска цилиндра) после первого впрыска на открытый клапан, впрыснутое топливо может иметь большее время для испарения, и смешивание воздуха и топлива может улучшаться, поскольку скорость смеси через впускной клапан в течение открывания впускного клапана может быть высокой. Следовательно, увеличение числа оборотов и выбросы двигателя могут улучшаться. Двигатель вращается на числе оборотов проворачивания коленчатого вала в момент T2 времени.

В момент T3 времени, первый впрыск топлива на 203 воспламеняется искрой, и двигатель начинает разгоняться. Впрыск топлива для второго события сгорания цилиндра номер четыре после остановки двигателя происходит в течение времени закрытого впускного клапана цилиндра номер четыре. Таким образом, цилиндр номер четыре переходит с впрыска на открытый клапан на впрыск на закрытый клапан. Впрыск на открытый клапан может сокращать время запуска двигателя, а впрыск на закрытый клапан может улучшать выбросы двигателя. Впрыск в каждый из других цилиндров является последовательным впрыском топлива на закрытый клапан согласно порядку работы цилиндров двигателя после момента T3 времени.

Таким образом, если двигатель останавливается в положении, где топливо может впрыскиваться в цилиндр, имеющий открытый впускной клапан, и впрыск топлива для первого события сгорания может быть прекращен до того, как двигатель находится в пределах предопределенного числа градусов угла поворота коленчатого вала до IVC цилиндра, принимающего топливо, топливо впрыскивается в цилиндр, который находится за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до IVC. Посредством впрыска топлива на открытый клапан, время запуска двигателя может сокращаться, и впрыска топлива на открытый впускной клапан, который происходит за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала от IVC, предоставляет впрыснутому топливу возможность испаряться, тем самым, уменьшая вероятность пропусков зажигания в двигателе.

Далее, со ссылкой на фиг. 3, предусмотрена вторая примерная последовательность запуска двигателя. Последовательность запуска двигателя на фиг. 3 подобна последовательности запуска на фиг. 2. Кроме того, графики по фиг. 3 подобны графикам по фиг. 2. Поэтому, описание отдельных графиков по фиг. 3 опущено ради краткости, и описание на фиг. 2 применяется к фиг. 3 кроме тех случаев, как указанные ниже. Последовательность по фиг. 3 также может выполняться способом по фиг. 4 в системе по фиг. 1.

В момент T10 времени, двигатель является замедляющимся до нулевого числа оборотов. Двигатель замедляется в ответ на запрос остановить двигатель. Искра и топливо, подаваемые в цилиндры двигателя, выводятся из работы, в то время как двигатель замедляется. Двигатель полностью останавливается в момент T11 времени.

В момент T11 двигатель останавливается до тех пор, пока не произведен запрос на запуск двигателя. Время остановки двигателя может быть длинной или короткой продолжительностью. В некоторых примерах, двигатель автоматически запускается без ввода в действие замка зажигания водителем. Двигатель остановлен в положении, где длительность 304 открывания впускного клапана до IVC является меньшей, чем пороговая длительность. Другими словами, число градусов угла поворота коленчатого вала между положением остановки двигателя и IVC для цилиндра номер четыре является меньшим, чем пороговое число градусов угла поворота коленчатого вала. Другие цилиндры двигателя не имеют открытого впускного клапана в момент T11 времени.

Запрос запуска двигателя принимается после того, как двигатель был остановлен, и двигатель начинает вращаться с помощью стартера двигателя. Топливо не впрыскивается во впускной канал цилиндра номер четыре, так как двигатель был остановлен за меньшее, чем предопределенное, число градусов угла поворота коленчатого вала до IVC цилиндра номер четыре. Если бы топливо должно было впрыскиваться во впускной канал цилиндра номер четыре, в то время как впускной клапан был открыт, двигатель мог бы пропускать зажигание, так как меньшее, чем требуемое, количество впрыснутого топливо могло поступить в цилиндр, так как EOI находился бы за меньше, чем предопределенное, число градусов угла поворота коленчатого вала до IVC. Поэтому, впрыск топлива во впускной канал цилиндра номер четыре избегается для первого события сгорания после остановки двигателя.

В момент T12 времени, первый впрыск топлива после остановки двигателя заканчивается. Топливо впрыскивается на открытый клапан цилиндра номер два, поскольку цилиндр номер два является первым цилиндром двигателя, где EOI возможен, в то время как впускной клапан цилиндра, принимающего топливо, открыт, и где EOI находится за большее, чем предопределенное, число градусов поворота угла коленчатого вала от IVC цилиндра, принимающего топливо. Второй впрыск топлива после остановки двигателя выполняется в цилиндр номер один в течение времени, когда впускной клапан цилиндра номер один закрыт. Топливо последовательно впрыскивается в другие цилиндры на основании порядка сгорания в двигателе, в то время как впускные клапаны цилиндров, принимающих топливо, закрыты.

В момент T13, искра подается в цилиндр номер два, и первое количество впрыснутого топлива после остановки двигателя сжигается. Искра инициирует событие сгорания, и число оборотов двигателя разгоняется с числа оборотов проворачивания коленчатого вала в ответ на сгорание в цилиндре номер два. Двигатель увеличивает число оборотов до числа оборотов холостого хода после первого события сгорания.

Таким образом, если двигатель останавливается в положении, где EOI для цилиндра, имеющего открытый впускной клапан, находится или находилось бы за меньшее, чем предопределенное, число градусов угла поворота коленчатого вала до IVC, топливо впрыскивается на впускной клапан цилиндра, следующий в порядке работы цилиндров двигателя. Топливо впрыскивается в момент времени, где EOI для цилиндра, принимающего топливо, находится за большее, чем предопределенное, число градусов угла поворота коленчатого вала до IVC наряду с тем, что впускной клапан цилиндра, принимающего топливо, открыт. Таким образом, можно впрыскивать топливо в цилиндр, имеющий открытый впускной клапан, до EOI, которое находится меньше чем за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала от IVC.

Далее, со ссылкой на фиг. 4, показан способ для запуска остановленного двигателя. Способ по фиг. 4 может применяться к системе по фиг. 1. Способ по фиг. 4 может предусматривать рабочие последовательности, показанные на фиг. 2 и 3. Дополнительно, способ по фиг. 4 может храниться в качестве исполняемых команд в памяти контроллера, как показано на фиг. 1.

На этапе 402, способ 400 оценивает, запрошен или нет запуск двигателя. Запуск двигателя может запрашиваться посредством приведения в действие водителем замка или кнопки зажигания. В качестве альтернативы, запуск двигателя может запрашиваться контроллером, который автоматически перезапускает двигатель в ответ на условия эксплуатации транспортного средства. Если способ 400 определяет, что присутствует запрос запуска двигателя, способ 400 переходит на этап 404. Иначе, способ 400 переходит на выход.

На этапе 404, способ 400 определяет содержание спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель с помощью форсунки впрыска во впускной канал. Содержание спирта топлива может определяться с помощью датчика топлива или датчика кислорода отработавших газов и количества топлива, впрыснутого в двигатель. В некоторых примерах, содержание спирта впрыскиваемого топлива может определяться до того, как двигатель остановлен. Определенное содержание спирта может сохраняться в памяти, откуда оно может извлекаться во время запуска двигателя. Способ 400 переходит на этап 406 после того, как определено содержание спирта топлива.

На этапе 406, способ 400 определяет температуру двигателя. Температура двигателя может определяться по температуре охлаждающей жидкости двигателя или по температуре головки блока цилиндров двигателя. Температура двигателя дает указание в отношении того, будет или нет впрыскиваемое топливо испаряться в требуемой степени во впускном канале цилиндра двигателя во время запуска двигателя. Способ 400 переходит на этап 408 после того, как определена температура двигателя.

На этапе 408, способ 400 определяет требуемое EOI на основании температуры двигателя, MAP и содержания спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель. EOI определяется по температуре двигателя, MAP и содержанию спирта впрыскиваемого топлива, так как температура двигателя, MAP и содержание спирта топлива оказывают влияние на заряд воздуха и испарение топлива, тем самым, оказывая влияние на требуемую массу топлива и количество топлива, которое может поступать в цилиндр до IVC.

В одном из примеров, EOI определяется опытным путем посредством выполнения запусков двигателя, где EOI настраивается в ответ на содержание спирта топлива и температуру охлаждающей жидкости двигателя. Число градусов угла поворота коленчатого вала между EOI и IVC цилиндра, принимающего топливо, увеличивается по мере того, как возрастает содержание спирта впрыскиваемого топлива, поскольку спирт может не испаряться так же хорошо, как бензин. К тому же, длительность импульса впрыска может увеличиваться по мере того, как возрастает доля спирта. В некоторых случаях, промежуток от EOI до IVC увеличивается, и одновременно увеличивается длительность импульса впрыска по мере того, как возрастает доля спирта. В других случаях, меняется только EOI или длительность импульса. С другой стороны, число градусов угла поворота коленчатого вала между EOI и IVC цилиндра, принимающего топливо, уменьшается по мере того, как убывает содержание спирта топлива. Подобным образом, число градусов угла поворота коленчатого вала между EOI и IVC цилиндра, принимающего топливо, увеличивается, и длительность импульса впрыска топлива может увеличиваться по мере того, как снижается температура двигателя, поскольку топливо может не испаряться, для данной доли спирта, так же хорошо, как требуется, на более низких температурах двигателя. Число градусов угла поворота коленчатого вала между EOI и IVC, и длительность импульса впрыска цилиндра, принимающего топливо, уменьшается по мере того, как температура двигателя возрастает, поскольку топливо может хорошо испаряться при более высоких температурах двигателя. В одном из примеров, базовые EOI и длительность импульса топлива для первого цилиндра, принимающего топливо, после остановки двигателя находятся за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до IVC. Базовые EOI и длительность импульса основаны на впрыске бензина в двигатель при 20°C. Температура охлаждающей жидкости двигателя и содержание спирта топлива индексируют таблицы, которые выдают слагаемые или множители, которые модифицируют базовые EOI и длительность импульса топлива. Базовые EOI и значение длительности импульса настраиваются, и способ 400 переходит на этап 410.

На этапе 410, способ 400 настраивает EOI и длительность импульса топлива (по мере того, как IVC воздействует на захваченный заряд воздуха) на основании положения поршня относительно IVC для цилиндра, принимающего первый впрыск топлива после остановки двигателя. В некоторых примерах, IVC может настраиваться на разные положения относительно положения коленчатого вала во время запуска двигателя на основании температуры двигателя, содержания спирта впрыскиваемого топлива и других условий. Следовательно, положение IVC относительно положения поршня двигателя может меняться. Положение поршня при остановке двигателя относительно верхней мертвой точки такта впуска и IVC или, в качестве альтернативы, относительно нижней мертвой точки такта впуска и IVC, может быть основой для дальнейшей настройки EOI и длительности импульса топлива. Например, если IVC подвергнуто запаздыванию (например, смещено ближе к ВМТ) позже, чем нижняя мертвая точка такта впуска, где поршень начинает сжимание содержимого цилиндра, EOI скорее может придерживаться предопределенного числа градусов поворота коленчатого вала до нижней мертвой точки такта впуска, нежели относительно IVC. С другой стороны, если IVC подвергнуто опережению (например, смещено ближе к НМТ), EOI может подвергаться опережению на такое же или другое число градусов. Осуществление опережения EOI относительно IVC, то есть, увеличение разнесения по углу поворота коленчатого вала между EOI и IVC, может предоставлять топливу возможность полностью испаряться до IVC. Если IVC подвергнуто запаздыванию от нижней мертвой точки такта впуска, EOI может подвергаться запаздыванию дополнительно, так как промежуток по углу поворота коленчатого вала от EOI до IVC увеличится для постоянной установки момента EOI. Если IVC подвергнуто опережению от нижней мертвой точки такта впуска, EOI может подвергаться опережению на сходное число градусов, чтобы поддерживать аналогичный промежуток от EOI до IVC. В некоторых двигателях или камерах сгорания на числе оборотов проворачивания коленчатого вала двигателя, промежуток от EOI до BDC может определять долю впрыска на открытый клапан у впрыскиваемого топлива к топливу, перенесенному из впускного канала в цилиндр, в качестве функции ECT и типа топлива во время перезапуска при останове/пуске. В других двигателях, промежуток от EOI до IVC может быть преобладающим в большей степени. В одном из примеров, настройки в отношении EOI определяются опытным путем и сохраняются в памяти в таблицах и функциях. Таблицы и/или функции индексируются с использованием IVC в градусах угла поворота коленчатого вала. Таблицы выводят слагаемое или множитель, которые добавляются к или умножают установку момента EOI. Таким образом, установка момента EOI настраивается на основании IVC и положения поршня при IVC. Способ 400 переходит на этап 412 после того, как настроено EOI.

На этапе 412, способ 400 оценивает, требуется или нет вращение двигателя для определения положения двигателя. Если положение двигателя известно до проворачивания коленчатого вала двигателя, ответом является нет, и способ 400 переходит на этап 416. Иначе, ответом является да, и способ 400 переходит на этап 414.

На этапе 414, способ 400 начинает вращение двигателя с помощью стартерного электродвигателя или электродвигателя, который может выдавать крутящий момент в привод на ведущие колеса транспортного средства. Датчики положения двигателя выдают сигналы, по которым положение двигателя может определяться по мере того, как вращается двигатель. Например, положение двигателя может определяться с датчиков положения коленчатого вала и распределительного вала. Способ 400 переходит на этап 416 после того, как определено положение двигателя.

На этапе 416, способ 400 выбирает первый цилиндр двигателя, имеющий открытый впускной клапан, где закрывание впускного клапана (IVC) находится через большее, чем пороговое, число градусов угла поворота коленчатого вала после окончания впрыска топлива (EOI). Пороговое число градусов угла поворота коленчатого вала может настраиваться на содержание спирта во впрыскиваемом топливе и температуру двигателя. В одном из примеров, пороговое значение является базовым значением, которое находится на предопределенном числе градусов угла поворота коленчатого вала между EOI и IVC. Таблицы и/или функции индексируются с использованием концентрации спирта впрыскиваемого топлива и температуры двигателя. Таблицы и/или функции выводят слагаемые или множители, которые прибавляются к или умножаются на базовое значение, чтобы давать настроенное пороговое значение. В одном из примеров, пороговое значение повышается по мере того, как возрастает содержание спирта впрыскиваемого топлива, так что большее число градусов угла поворота коленчатого вала находится между EOI и IVC. Пороговое значение понижается по мере того, как возрастает содержание спирта впрыскиваемого топлива. Пороговое значение понижается по мере того, как температура двигателя возрастает. Пороговое значение повышается по мере того, как возрастает температура двигателя.

В некоторых примерах, пороговое значение также может настраиваться, чтобы учитывать барометрическое давление, число оборотов проворачивания коленчатого вала двигателя и влажность окружающей среды. Например, если барометрическое давление понижается, пороговое значение может снижаться, поскольку впрыскиваемое топливо может легче испаряться. Если барометрическое давление повышается, пороговое значение может повышаться, поскольку впрыскиваемое топливо не может испаряться настолько же легко. Если число оборотов проворачивания коленчатого вала двигателя возрастает выше базового числа оборотов проворачивания коленчатого вала, пороговое значение может возрастать, поскольку более быстрое число оборотов проворачивания коленчатого вала двигателя может давать меньшее время, чтобы испарялось впрыснутое топливо. Если влажность окружающей среды повышается выше базовой влажности, пороговое значение может повышаться, поскольку впрыскиваемое топливо не может испаряться настолько же легко.

Таки образом, дополнительное время может предоставляться, чтобы топливо испарялось из впускного канала цилиндра для первого события впрыска топлива после остановки двигателя, так что могут избегаться пропуски зажигания в двигателе. Способ 400 переходит на этап 418 после того, как выбран первый цилиндр для приема впрыскиваемого впрыском во впускной канал топлива после остановки двигателя.

На этапе 418, способ 400 оценивает, должно или нет топливо впрыскиваться, в то время как двигатель вращается. В одном из примеров, ответом является да, и способ 400 переходит на этап 430, когда положение двигателя может не устанавливаться, пока двигатель не вращается. Если положение двигателя может быть установлено до того, как двигатель вращается, ответом является нет, и способ 400 переходит на этап 420.

На этапе 420, способ 400 впрыскивает топливо во впускной канал цилиндра, выбранного на этапе 416. Топливо впрыскивается посредством выдачи топлива под давление на топливную форсунку и открывания топливной форсунки с помощью электрического сигнала. Способ 400 переходит на этап 422 после того, как впрыснуто топливо.

На этапе 422, способ 400 вращает двигатель. Двигатель может вращаться с помощью стартера или с помощью электродвигателя, который может подводить крутящий момент для приведения в движение транспортного средства. Способ 400 переходит на 434 после того, как двигатель начинает вращаться.

На этапе 430, способ 400 вращает двигатель, как описано на этапе 422. Способ 400 переходит на этап 432 после того, как двигатель начинает вращаться.

На этапе 432, способ 400 впрыскивает топливо, как описано на 420. Способ 400 переходит на этап 434 после того, как двигатель начинает вращаться.

На этапе 434, способ 400 оценивает, является или нет содержание спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель, большим, чем пороговая величина. Если так, способ 400 переходит на этап 440. Иначе, ответом является нет, и способ 400 переходит на этап 436.

На этапе 436, способ 400 впрыскивает топливо в каждый цилиндр двигателя после того, как топливо впрыснуто в первый цилиндр после остановки двигателя. Топливо впрыскивается в каждый цилиндр последовательно, согласно порядку работы цилиндров двигателя, и как показано на фиг. 2 и 3. Топливо впрыскивается в цилиндры, когда впускные клапаны цилиндров, принимающих топливо, закрыты (например, во время такта выпуска цилиндра). Таким образом, топливо впрыскивается в двигатель на открытый впускной клапан для первого события сгорания, а затем, последующие впрыски топлива происходят во время закрытых впускных клапанов. Способ 400 переходит на выход после того, как начат последовательный впрыск топлива.

На этапе 440, способ 400 впрыскивает топливо во все цилиндры двигателя до окончания первого такта выпуска первого цилиндра, принимающего топлива. В некоторых примерах, топливо впрыскивается во все цилиндры одновременно. Посредством впрыска топлива во все цилиндры до конца первого такта выпуска первого цилиндра, принимающего топливо, может быть возможным улучшить испарение топлива для оставшихся цилиндров двигателя. Топливо может впрыскиваться во все цилиндры по мере того, как возрастает концентрация спирта впрыскиваемого топлива, так что спиртовые виды топлива имеют большее время для испарения до ввода в цилиндры двигателя. После одновременного впрыска топлива во все цилиндры за исключением первого цилиндра, принимающего топливо, топливо последовательно впрыскивается в цилиндры. Способ 400 переходит на выход после того, как топливо впрыснуто во все цилиндры.

Таким образом, способ по фиг. 4 предусматривает способ для запуска двигателя, содержащий: выбор цилиндра двигателя для приема первого впрыска топлива во впускной канал двигателя после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан цилиндра и положение двигателя, предоставляющее возможность окончания впрыска топлива в цилиндр за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана цилиндра. Способ включает в себя те случаи, когда цилиндр выбирается, когда двигатель остановлен, и где длительность импульса впрыска топлива увеличивается по мере того, как положение находится ближе к закрыванию впускного клапана цилиндра. Способ включает в себя те случаи, когда цилиндр выбирается, когда двигатель является вращающимся. Способ включает в себя те случаи, когда окончание впрыска топлива настраивается в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

В некотором примере, способ включает в себя те случаи, когда окончание впрыска топлива настраивается в ответ на температуру двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала настраивается в ответ на температуру двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала настраивается в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Способ также включает в себя те случаи, когда окончание впрыска топлива настраивается на основании момента закрывания впускного клапана цилиндра.

В еще одном примере, способ по фиг. 4 предусматривает способ для запуска двигателя, содержащий: выбор цилиндра двигателя для приема первого впрыска топлива во впускной канал двигателя после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан цилиндра и положение остановки двигателя, находящееся больше, чем за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана цилиндра; и впрыск топлива в другой цилиндр, другой цилиндр принимает первый впрыск топлива во впускной канал двигателя после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан цилиндра и положение остановки двигателя, находящееся меньше, чем за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана цилиндра.

В некоторых примерах, способ включает в себя те случаи, когда впрыск топлива в другой цилиндр происходит во время события открытого впускного клапана другого цилиндра. Способ также включает в себя те случаи, когда другой цилиндр является первым цилиндром для получения открытого впускного клапана и положения, чтобы предоставлять возможность окончания впрыска топлива в другой цилиндр за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана другого цилиндра. Способ дополнительно содержит впрыск первого впрыска топлива в каждый оставшийся цилиндр двигателя до конца такта выпуска цилиндра в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель, являющееся большим, чем предопределенная величина. Способ дополнительно содержит впрыск первого впрыска топлива в каждый из оставшихся цилиндров двигателя последовательно в порядке сгорания у двигателя в ответ на содержание спирта топлива, впрыскиваемого в двигатель, являющееся меньшим, чем предопределенная величина. Способ включает в себя те случаи, когда предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана настраивается в ответ на барометрическое давление.

Как будет приниматься во внимание рядовым специалистом в данной области техники, способ, описанный на фиг. 4, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции, способы и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.

Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, силовые передачи с полностью электрическим или частично электрическим приводом могли бы выгодно использовать настоящее описание. Кроме того, система и способы, описанные в материалах настоящей заявки, могут выгодно использоваться с различными конфигурациями двигателя, не ограниченными конфигурациями двигателя I4, V6, V8, V10, V12 и I6.

Реферат

Изобретение относится к способу и системе для улучшения запуска двигателя. В одном из примеров, способ выбирает первый цилиндр двигателя для приема первого впрыска топлива во впускной канал двигателя после остановки двигателя в ответ на являющийся открытым впускной клапан цилиндра и положение двигателя, предоставляющее возможность окончания впрыска топлива в цилиндр за предопределенное число градусов угла поворота коленчатого вала до закрывания впускного клапана цилиндра. Техническим результатом является улучшение устойчивости запуска двигателя. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула