RU2631753C2 - Система двигателя, моторное транспортное средство и способ работы двигателя - Google Patents

Система двигателя, моторное транспортное средство и способ работы двигателя Download PDF

Info

Publication number
RU2631753C2
RU2631753C2 RU2013123001A RU2013123001A RU2631753C2 RU 2631753 C2 RU2631753 C2 RU 2631753C2 RU 2013123001 A RU2013123001 A RU 2013123001A RU 2013123001 A RU2013123001 A RU 2013123001A RU 2631753 C2 RU2631753 C2 RU 2631753C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
cylinder
tip
heating
temperature
Prior art date
Application number
RU2013123001A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013123001A (ru
Inventor
Дэвид СКИПП
Грэхэм ХОАР
Оливер БЕРКЕМАЕЙР
Николас Дэшвуд КРИСП
Original Assignee
ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи filed Critical ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Publication of RU2013123001A publication Critical patent/RU2013123001A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2631753C2 publication Critical patent/RU2631753C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3005—Details not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • F02M53/04—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166—Selection of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1893—Details of valve member ends not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F02M69/042—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
    • F02M69/045—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/02—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by cutting out a part of engine cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/06—Fuel-injection apparatus having means for preventing coking, e.g. of fuel injector discharge orifices or valve needles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9038—Coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • F02M53/04—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means
    • F02M53/06—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means with fuel-heating means, e.g. for vaporising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/06—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves being furnished at seated ends with pintle or plug shaped extensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
    • F02P5/151—Digital data processing using one central computing unit with means for compensating the variation of the characteristics of the engine or of a sensor, e.g. by ageing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

Изобретение относится к двигателям с непосредственным впрыском и, в частности, к работе такого двигателя некоторым образом для минимизации выделений твердых частиц с отработавшими газами из двигателя. Система (5) двигателя содержит двигатель (20) с непосредственным впрыском и электронный контроллер (40). Двигатель (20) содержит некоторое количество цилиндров (11, 12, 13), каждый из которых содержит камеру (30) сгорания, в каждую из которых выступает участок наконечника топливной форсунки (60). Наконечник топливной форсунки покрыт каталитическим материалом. Контроллер (40) выполнен для управления работой двигателя (20) в нагревательном режиме работы, если требуется нагрев участка наконечника топливной форсунки (60). Посредством нагрева участка наконечника топливной форсунки (60) удаляется нагар, который скапливался бы на нем в ином случае. Предложены различные способы для нагрева наконечника топливной форсунки (60), включающие в себя этапы, на которых обеспечивают работу двигателя (20) на сокращенном количестве цилиндров (11, 12, 13) и изменяют один или оба из установки момента впрыска топлива и количества впрыскиваемого топлива и установки момента зажигания, чтобы повышать температуру сгорания. Технический результат: создание системы двигателя с непосредственным впрыском и способа работы такой системы двигателя, который предусматривает эффективное использование такого каталитического материала при всех рабочих нагрузках. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к двигателям с непосредственным впрыском и, в частности, к работе такого двигателя некоторым образом для минимизации выделений твердых частиц с отработавшими газами из двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Различные правительственные и международные нормы продолжают действовать или подвергаются изысканиям для минимизации образования твердых частиц. Для бензинового непосредственного впрыска (GDI) особенно важно получать очень точную конфигурацию факела распыла, для того чтобы минимизировать выработку твердых частиц.
Одна из проблем непосредственного впрыска и GDI, в частности, состоит в том, что отложения нарастают на участке наконечника каждой топливной форсунки вследствие подвергания ее воздействию процесса сгорания.
Для того чтобы получать требуемые точные конфигурации факела распыла, должны производиться топливные форсунки с очень детализированными конструкциями, такими как острые кромки, и таковые подвергаются нарастанию отложений нагара на участке наконечника топливной форсунки, вызывая повышенную выработку сажи. Отложения нагара обычно имеют углеродную природу и формируются побочными продуктами процесса сгорания.
В дополнение, так как отложения нагара являются пористыми по своей природе, топливо может впитываться в отложения нагара, а затем позже сжигается в процессе сгорания, давая в результате образование сажи.
Для того чтобы уменьшать или устранять такое образование нагара, например, из публикации JP-A-59041662 японского патента, известно, что следует предусматривать каталитическое покрытие на участке наконечника форсунки у топливной форсунки, чтобы способствовать уменьшению нарастания и/или удалению отложений нагара.
Изобретатели выявили, что в нормальных рабочих условиях, когда двигатель под нагрузкой, такое каталитическое покрытие является действенным в уменьшении нарастания нагара и в облегчении удаления таких отложений во время работы двигателя.
Однако является проблемой, что каталитический материал не очень эффективен на легких нагрузках или в условиях повторяющихся останова/запуска, при которых может формироваться нагар вследствие относительно низкой температуры участка наконечника топливной форсунки в таких условиях.
Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить систему двигателя с непосредственным впрыском и способ работы такой системы двигателя, который предусматривает эффективное использование такого каталитического материала при всех рабочих нагрузках.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту изобретения, предложена система двигателя, содержащая двигатель с непосредственным впрыском, содержащий цилиндр, в котором поршень поддерживается с возможностью скольжения для формирования, в комбинации с головкой блока цилиндров, камеры сгорания, топливную форсунку для цилиндра, содержащую покрытый каталитическим материалом участок наконечника, который выступает в камеру сгорания, и электронный контроллер для управления работой двигателя, при этом электронный контроллер выполнен с возможностью управления работой двигателя в нагревательном режиме работы, если требуется нагрев наконечника топливной форсунки.
Если нагрев участка наконечника форсунки не требуется, электронный контроллер может быть выполнен с возможностью управления работой двигателя в нормальном режиме работы.
Нагрев наконечника топливной форсунки может требоваться, если температура покрытого каталитическим материалом участка наконечника ниже температуры розжига каталитического материала.
Нагрев наконечника топливной форсунки может требоваться, если температура участка покрытого каталитическим материалом наконечника ниже температуры розжига каталитического материала, и требуется удаление нагара наконечника форсунки.
Работа двигателя в нагревательном режиме также может включать в себя повышение температуры сгорания посредством использования электронного контроллера, чтобы регулировать по меньшей мере одно из установки момента впрыска топлива и количества впрыскиваемого топлива в камеру сгорания.
Двигатель может быть многоцилиндровым двигателем. В этом случае работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя этап использования электронного контроллера для выведения из работы по меньшей мере одного из цилиндров двигателя, чтобы повышать нагрузку на каждый еще работающий цилиндр.
Цилиндры двигателя могут быть выведены из работы в заданном последовательном порядке.
Каждый выведенный из работы цилиндр может быть выполнен с возможностью прокачивания воздуха, когда он выведен из работы.
Работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя приведение в действие по меньшей мере одного цилиндра, обогащенного по стехиометрии, и по меньшей мере одного цилиндра, обедненного по стехиометрии, чтобы содействовать повышенной температуре сгорания и окислительной среде в по меньшей мере одном, приводимом в действие обедненном цилиндре.
Работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя приведение в действие по меньшей мере одного цилиндра, обедненного по стехиометрии, и по меньшей мере одного цилиндра, более обедненного, чем по меньшей мере один обедненный по стехиометрии работающий цилиндр, чтобы содействовать повышенной температуре сгорания в по меньшей мере одном, приводимом в действие более обедненном цилиндре.
Двигатель может быть двигателем с искровым зажиганием, а работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя повышение температуры сгорания посредством использования электронного контроллера для регулирования установки момента зажигания на одну из подвергнутой запаздыванию или опережению относительно нормального положения установки момента.
Согласно второму аспекту изобретения, предложено моторное транспортное средство, содержащее систему двигателя, сконструированную в соответствии с упомянутым первым аспектом изобретения.
Согласно третьему аспекту изобретения, предложен способ работы двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском, каждый цилиндр двигателя содержит топливную форсунку с покрытым каталитическим материалом участком наконечника, который подвергается воздействию продуктов сгорания, при этом способ включает в себя этап, на котором обеспечивают работу двигателя в нагревательном режиме работы, если требуется нагрев наконечника топливной форсунки.
Если нагрев участка наконечника топливной форсунки не требуется, способ может включать в себя этап, на котором обеспечивают работу двигателя в нормальном режиме работы.
Нагрев наконечника топливной форсунки может требоваться, если температура покрытого каталитическим материалом участка наконечника ниже температуры розжига каталитического материала.
Нагрев наконечника топливной форсунки может требоваться, если температура покрытого каталитическим материалом участка наконечника ниже температуры розжига каталитического материала, и требуется удаление нагара наконечника форсунки.
Работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя регулирование по меньшей мере одного из установки момента впрыска топлива и количества топлива, впрыскиваемого в каждый работающий цилиндр.
Двигатель может быть многоцилиндровым двигателем. В этом случае работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя вывод из работы по меньшей мере одного из цилиндров двигателя, чтобы увеличить нагрузку на еще работающие цилиндры.
Цилиндры двигателя могут выводить из работы в заданном последовательном порядке.
Каждый выведенный из работы цилиндр может быть выполнен с возможностью прокачивания воздуха, когда он выведен из работы.
Работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя приведение в действие по меньшей мере одного цилиндра, обогащенного по стехиометрии, и по меньшей мере одного цилиндра, обедненного по стехиометрии, чтобы содействовать повышенной температуре сгорания и окислительной среде в по меньшей мере одном, приводимом в действие обедненном цилиндре.
Работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя приведение в действие по меньшей мере одного цилиндра, обедненного по стехиометрии, и по меньшей мере одного цилиндра, более обедненного, чем по меньшей мере один, обедненный по стехиометрии работающий цилиндр, чтобы содействовать повышенной температуре сгорания в по меньшей мере одном, приводимом в действие более обедненном цилиндре.
Двигатель может быть двигателем с искровым зажиганием, а работа двигателя в нагревательном режиме может включать в себя регулирование установки момента зажигания на одну из подвергнутой запаздыванию или подвергнутой опережению относительно нормального положения установки момента для каждого работающего цилиндра.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее изобретение в качестве примера будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - структурная схема, показывающая систему двигателя согласно первому аспекту изобретения;
фиг.2A - схематичное поперечное сечение цилиндра рядного трехцилиндрового двигателя с непосредственным впрыском, образующего часть системы двигателя согласно первому аспекту изобретения;
фиг.2B - увеличенное поперечное сечение участка наконечника топливной форсунки, используемой в двигателе, показанном на фиг.1;
фиг.3 - высокоуровневая блок-схема последовательности операций способа работы двигателя с непосредственным впрыском в соответствии со вторым аспектом изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С конкретной ссылкой на фиг.1, 2A и 2B показано моторное транспортное средство 1, содержащее систему 5 двигателя, содержащую трехцилиндровый двигатель 20 внутреннего сгорания с поршнями возвратно-поступательного хода непосредственного впрыска, устройство 21 последующей очистки отработавших газов для двигателя 20, электронный контроллер 40, устройство ввода требования водителя в виде педали 15 акселератора и связанного датчика 16 положения педали акселератора.
Следует принимать во внимание, что электронный контроллер 40 может содержать несколько взаимосвязанных электронных контроллеров, блоков управления или электронных процессоров, таких как контроллер зажигания, контроллер впрыска топлива и контроллер силовой передачи, и показан в качестве единого блока исключительно в целях иллюстрации.
Система 5 двигателя также включает в себя датчик 18 температуры для выдачи выходного сигнала, указывающего температуру отработавших газов, поступающих в устройство 21 последующей очистки, и датчик 31 скорости вращения двигателя, связанный с зубчатым венцом на маховике 9 двигателя 20.
Следует принимать во внимание, что другие средства для измерения скорости вращения двигателя могли бы использоваться, и что изобретение не ограничено использованием зубчатого венца и датчика скорости вращения двигателя. Кроме того, следует принимать во внимание, что температура отработавших газов могла бы моделироваться и не обязательно должна измеряться.
Двигатель 20, в этом случае, содержит три цилиндра 11, 12 и 13, скомпонованных в ряд, есть два наружных цилиндра 11, 13 и центральный цилиндр 12, помещенный между двумя наружными цилиндрами 11, 13.
Выпускной коллектор 6 направляет отработавшие газы, покидающие двигатель 20, через выпускной трубопровод 7 в устройство 21 последующей очистки, и выхлопная труба 8 проводит отработавшие газы из устройства 21 последующей очистки в атмосферу, как указано стрелкой «E». Следует принимать во внимание, что устройство 20 последующей очистки может быть любого известного типа, пригодного для уменьшения выбросов из двигателя 20, и что может быть более чем один тип устройства последующей очистки отработавших газов, присоединенного к выпускному трубопроводу 7. Также следует принимать во внимание, что одно или более устройств для снижения шума выхлопа может быть встроено в трубопровод 8 ниже по потоку от устройства или устройств 21 последующей очистки.
Впускной коллектор 17 направляет воздух из атмосферы в двигатель 20. В некоторых случаях воздух, поступающий во впускной коллектор 17, может иметь повышенное давление, если турбонагнетатель или другая разновидность нагнетателя всасываемого воздуха установлена на двигатель 20.
Положение педали 15 акселератора считывается датчиком 16 положения педали акселератора, и выходной сигнал с датчика 16 подается в качестве входного сигнала в электронный контроллер 40, где он обрабатывается, чтобы давать показание водительского требования крутящего момента двигателя.
Выходной сигнал с датчика 41 скорости вращения двигателя используется электронным контроллером 40 в качестве показания текущей скорости вращения двигателя.
Фиг.2A - поперечное сечение одного из цилиндров 11 или 12 или 13 двигателя 20, подробнее иллюстрирующее конструкцию двигателя 20.
Двигатель 20 включает в себя блок 22 цилиндров двигателя, содержащий, в этом случае, три отверстия 24 в блоке цилиндров, определяющих цилиндры 11, 12, 13. Каждый цилиндр 11, 12, 13 имеет соответственную камеру 30 сгорания, и каждая камера 30 сгорания определена головкой 28 блока цилиндров двигателя 20, соответственным отверстием 24 в блоке цилиндров и соответственным поршнем 10.
Каждый поршень 10 с возможностью скольжения поддерживается соответственным отверстием 24 в блоке цилиндров вдоль продольной оси 42 соответственного цилиндра 11, 12 и 13. Каждый поршень 10 расположен для возвратно-поступательного перемещения внутри своего соответственного отверстия 24 в блоке цилиндров и присоединен традиционным образом к коленчатому валу (не показан) шатуном (не показан). Каждый поршень 10 включает в себя куполообразную верхнюю часть, содержащую чашечную выемку 14 для сгорания, сформированную в нем, чтобы давать требуемое формирование облака топливовоздушной смеси.
Головка 28 блока цилиндров включает в себя различные выпускные окна 46 и впускные окна 48 для впуска и выпуска газов из трех цилиндров 11, 12 и 13. В раскрытом варианте осуществления каждый цилиндр 11, 12 и 13 включает в себя два впускных окна 48 и два выпускных окна 46 (только одно из каждых показано на фиг.2A). Рядовыми специалистами в данной области техники будет приниматься во внимание, что альтернативные конфигурации могли бы иметь другое количество впускных окон и выпускных окон.
Каждая камера 30 сгорания включает в себя впускной клапан 50 для каждого впускного окна 48 и выпускной клапан 52 для каждого выпускного окна 46. Каждый впускной клапан 50 избирательно присоединяет соответственную камеру 30 сгорания к связанному впускному коллектору 17 (не показан на фиг.2A). Подобным образом каждый выпускной клапан 52 избирательно присоединяет соответственную камеру 30 сгорания к связанному выпускному коллектору 6 (не показан на фиг.2A).
Следует принимать во внимание, что впускной коллектор 17 и/или выпускной коллектор 6 могут быть сформированы за одно с головкой 28 блока цилиндров или могут быть отдельными компонентами в зависимости от конкретного применения.
Впускные клапаны 50 и выпускные клапаны 52 двигателя 20, например, могут приводиться в действие с использованием любого количества известных стратегий, в том числе традиционной компоновки распределительных валов, компоновок регулируемой установки фаз распределительного вала и/или регулируемого подъема, либо с использованием электромагнитных клапанных исполнительных механизмов.
Каждая камера 30 сгорания также включает в себя источник зажигания, который, в данном случае, находится в форме соответственной свечи 62 зажигания, которая продолжается через свод соответственного цилиндра 11, 12 и 13.
Каждая камера 30 сгорания дополнительно включает в себя связанную топливную форсунку 60, установленную в головке 28 блока цилиндров. Каждая топливная форсунка 60 имеет участок 61 наконечника, которая расположена внутри соответственной камеры 30 сгорания и которая в употреблении подвергается воздействию продуктов сгорания. В случае топливной форсунки 60 с боковой установкой, как показано, продольная ось каждой топливной форсунки 60 расположена под углом относительно продольной оси 42 цилиндра соответственного цилиндра 11, 12 и 13, и этот угол будет зависеть от конкретного применения и реализации. Следует принимать во внимание, что топливная форсунка 60 не обязательно должна быть с боковой установкой и могла бы быть с верхней установкой, с тем чтобы осуществлять распыление вниз, вместо боковой установки, и что изобретение не ограничено никакими конкретными положением или ориентацией топливной форсунки.
Каждый участок 61 наконечника включает в себя по меньшей мере один раскрыв, отверстие или сопло, через которые в употреблении топливо впрыскивается в соответственную камеру 30 сгорания. В этом случае каждый участок 61 наконечника имеет восемь раскрывов 64, которые, когда приведены в действие, создают восемь конусообразных факелов распыла топлива в соответственную камеру 30 сгорания. Следует принимать во внимание, что изобретение не ограничено использованием с многодырочной конфигурацией форсунки, и что другие конфигурации форсунки, например, такие как конфигурация открывающегося наружу клапана, такая как форсунка, показанная в опубликованной заявке EP-A-1854995 на европейский патент, также извлекали бы пользу посредством использования этого изобретения.
Каждый участок 61 наконечника имеет каталитическое покрытие 65, нанесенное на нее, чтобы минимизировать нарастание основанных на углероде отложений, часто указываемых ссылкой как нагар на участке 61 наконечника. В этом случае каталитическое покрытие 65 наносится только на торцевую поверхность участка 61 наконечника, но в других вариантах осуществления могли бы использоваться другие компоновки покрытия.
Во время работы, в ответ на один или более соответствующих сигналов впрыска топлива, вырабатываемых контроллером 40 двигателя, каждая топливная форсунка 60 распыляет топливо по существу одновременно через свои восемь раскрывов 64 непосредственно в соответственную камеру 30 сгорания, чтобы создавать требуемую конфигурацию факела распыла.
Поэтому система 5 двигателя, в этом случае, содержит трехцилиндровый двигатель 30 непосредственного впрыска, содержащий три цилиндра 11, 12 и 13, в каждом из которых соответственный поршень поддерживается с возможностью скольжения, чтобы формировать, в комбинации с головкой 28 блока цилиндров, камеру 30 сгорания. Каждый цилиндр 11, 12, 13 имеет соответственную топливную форсунку 60, содержащую покрытый каталитическим материалом участок 61 наконечника, который продолжается через стенку 22 цилиндра соответственного цилиндра 11, 12 и 13, с тем чтобы выступать в камеру 30 сгорания.
Электронный контроллер 40 выполнен с возможностью управления работой двигателя 20 и может обеспечивать работу двигателя 20 в по меньшей мере нормальном режиме работы и нагревательном режиме работы.
В нормальном режиме работы двигатель 20 приводится в действие, с тем чтобы удовлетворять требования крутящего момента, созданные водителем, как указано положением педали 15 акселератора. Когда эксплуатируется в нормальном режиме работы, установка момента и количество впрыскиваемого топлива являются требуемыми для удовлетворения запрошенного требования крутящего момента эффективным образом, не вырабатывая высоких уровней выделения продуктов сгорания с отработавшими газами. Подобным образом установка опережения зажигания устанавливается в нормальное положение, с тем чтобы давать эффективное сгорание внутри соответственных камер 30 сгорания двигателя 20.
Когда двигатель 20 является работающим в условиях низкой нагрузки, таких как холостой ход в транспортном потоке, или транспортное средство 1 является перемещающимся на низкой скорости, требующей очень небольшого выходного крутящего момента, или подвергается повторным частым остановам и пускам, температура участков 61 наконечника топливной форсунки соответственных топливных форсунок 60 будет иметь тенденцию падать до температуры, сходной с температурой окружающего материала двигателя 20, которая типично находится приблизительно на 100°C. Так как каталитический материал, которым покрыт участок 61 наконечника форсунки, эффективно работает только выше температуры розжига, которая, в этом случае, имеет значение 200°C, работа ниже этой температуры розжига будет создавать небольшой или никакого полезного каталитического эффекта, тем самым, предоставляя возможность происходить образованию нагара. Следует принимать во внимание, что истинная температура розжига будет зависеть от состава каталитического материала, и что 200°C даны только в качестве примера.
Электронный контроллер 40, поэтому, работоспособен для определения, требуется ли нагрев наконечника 61 топливной форсунки, и если нагрев требуется, эксплуатировать двигатель 20 в нагревательном режиме работы.
Электронный контроллер 40 может определять, требуется ли нагрев, используя непосредственное измерение температуры и сравнивая измеренную температуру с нижним предельным значением температуры, например, таким как 200°C. В этом случае датчику температуры было бы необходимо располагаться на каждой из топливных форсунок 60, а выходной сигнал соответственных датчиков температуры принимался бы электронным контроллером 40 и сравнивался бы нижним пределом температуры, как обсуждено выше. Следует принимать во внимание, что температура участков 61 наконечника не обязательно должна измеряться фактически, было бы возможным измерять температуру поблизости от участков 61 наконечника, а затем использовать экспериментально созданные преобразования, которые могли бы храниться в справочной таблице в электронном контроллере 40 или могли бы быть в форме исполняемого уравнения для осуществления преобразования из измеренной температуры в температуру участка наконечника.
В качестве дополнительного варианта выбора температура могла бы моделироваться на основании различных датчиков двигателя, таких как температура хладагента двигателя, температура головки блока цилиндров, скорость вращения двигателя, нагрузка и установка опережения зажигания двигателя, которые могли бы давать оценки для температуры сгорания и/или температуры отработавших газов, из которых могло бы выводиться, когда требуется нагрев участков наконечника.
В качестве альтернативы непосредственному измерению температуры или моделированной температуре температура участков 61 наконечника могла бы логически выводиться из рабочего цикла двигателя 20. То есть скорость вращения двигателя 20 и требование крутящего момента от педали акселератора или другие переменные сгорания, такие как заряд воздуха, установка момента зажигания, температура всасываемого воздуха и установка фаз кулачкового распределения, могли бы использоваться для определения, когда условия работы двигателя таковы, что нагрев наконечников 61 форсунок вероятно должен потребоваться, для того чтобы каталитический материал эффективно работал.
В дополнение к вышеприведенному, планирование нагревательного режима может быть основано не только на температуре участков 61 наконечника, но также на модели обрастания. То есть может иметь место, что нагревательный режим не используется каждый раз, когда температура участков 61 наконечника измерена или оценена ниже температуры розжига, может быть, что нагревательный режим применяется, только когда температура участков 61 наконечника измерена или оценена ниже температуры розжига, и нарастание нагара, спрогнозированное по модели обрастания, оценивается, вероятно, оказывающим значительное и неблагоприятное влияние на конфигурацию факела распыла топлива.
Всякий раз, когда нагрев участков 61 наконечника форсунки не требуется, электронный контроллер 40 выполнен с возможностью управления работой двигателя 20 в нормальном режиме работы, обсужденном выше.
Несколько режимов могут использоваться для повышения температуры участков 61 наконечника.
В первом подходе работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя повышение температуры сгорания посредством использования электронного контроллера 40 для регулирования установки момента зажигания в одну из подвергнутой запаздыванию и подвергнутой опережению относительно нормальному положению установки момента. Первый подход, поэтому, основан на регулировании зажигания вдали от оптимальной установки момента для наилучшего крутящего момента. Это регулирование оказывает влияние на массовый расход воздуха и топлива через двигатель 20 и температуру газов во время процесса сгорания.
Использование запаздывания зажигания увеличивает массовый расход и может увеличивать полную энергию, расходуемую в камере сгорания, однако запаздывание зажигания будет иметь тенденцию понижать пиковую температуру и пиковое давление. Предельные уровни запаздывания зажигания могут подвергаться содействию впрыском некоторой части топлива, синхронизированным с событием искрового зажигания, чтобы порождать стабильное воспламенение.
Использование опережения зажигания, то есть установки опережения зажигания, которая подвергнута опережению в большей степени, чем установка момента для наилучшего крутящего момента, будет увеличивать массовый расход и повышать температуру и давление сгорания. Таким образом, опережение зажигания вероятнее должно способствовать быстрому повышению разогрева на участках 61 наконечника форсунки, в то время как большая часть потерянной энергии расходуется внутри камеры сгорания, тогда как при запаздывании зажигания избыточная энергия имеет тенденцию выбрасываться из камеры 30 сгорания и будет повышать температуру отработавших газов, втекающих в устройство(а) 21 последующей очистки. Поэтому запаздывание зажигания может быть полезным, если двигатель 20 запускается из холодного состояния, а опережение зажигания могло бы быть более благотворным, если бы двигатель 20 был работающим в течение некоторого времени, и устройство(а) 21 последующей очистки действуют эффективно.
Если используются большие уровни опережения зажигания, то стабильность сгорания и выбросы питающих газов могут улучшаться посредством регулирования некоторой части события впрыска топлива в согласии с событием зажигания.
Работа двигателя в нагревательном режиме также могла бы включать в себя повышение температуры сгорания посредством использования электронного контроллера 40, чтобы регулировать по меньшей мере одно из установки момента впрыска топлива и количества впрыскиваемого топлива в каждую камеру 30 сгорания.
Например, посредством приведения в действие одного цилиндра обедненным, в то время как другие приводятся в действие обогащенными для компенсации. Это сохраняло бы стехиометрическую работу на выпуске (хорошую для последующей очистки), но повышало бы температуру в цилиндре, в котором происходит удаление нагара. Следует принимать во внимание, что работа цилиндра, слегка обедненного, будет повышать температуру сгорания в таком цилиндре и создавать окислительную среду. В случае одноцилиндрового двигателя цилиндр мог бы подвергаться модуляции между обеднением и обогащением из условия, чтобы усредненные по времени отработавшие газы были стехиометрическими. Это сохраняло бы стехиометрическую работу на выпуске (хорошую для последующей очистки), но повышало бы температуру в цилиндре, в котором происходит удаление нагара. Такая технология, однако, требовала бы компенсации крутящего момента для избежания помпажа. Компенсация крутящего момента могла бы достигаться на двигателе с искровым зажиганием посредством регулирования установки момента зажигания.
Во втором подходе, который применим только к двигателям, содержащим более чем один цилиндр, таким как многоцилиндровые двигатели, нагрев участков 61 наконечника топливной форсунки может достигаться избирательным выведением из работы одного или более цилиндров двигателя 20. Поэтому, в этом случае, работа двигателя 20 в нагревательном режиме включает в себя использование электронного контроллера 40 для выведения из работы по меньшей мере одного из цилиндров 11, 12 и 13 двигателя 20, с тем чтобы повышать нагрузку на каждый цилиндр 11, 12 и 13, пока еще работающий.
Цилиндры 11, 12 и 13 двигателя 20 выводятся из работы в заданном последовательном порядке, который зависит от порядка работы цилиндров 11, 12, 13, с тем чтобы минимизировать колебания крутящего момента. Следует принимать во внимание, что в двигателях, содержащих более чем два цилиндра, более чем один цилиндр мог бы одновременно выводиться из работы, с тем чтобы дополнительно повышать нагрузку на цилиндры, остающиеся в действии.
В случае трехцилиндрового двигателя 20, предусмотренного в материалах настоящей заявки в качестве примера, цилиндры 11, 12, 13 выводятся из работы по одному за раз в порядке 11, 12, 13; 11, 12, 13 и т.д. Выведенный из работы цилиндр может оставаться выведенным из работы в течение заданного количества циклов двигателя 20 или может оставаться выведенным из работы до тех пор, пока каталитические покрытия 65 на соответствующих участках 61 наконечника топливной форсунки работающих цилиндров не были разогреты в достаточной мере, чтобы активизировать их.
Следует принимать во внимание, что, когда выведенный из работы цилиндр 11, 12, 13 повторно вводится в работу, быстрый нагрев будет иметь благотворное влияние на ослабление или удаление отложений нагара, которые накопились на соответствующих участках 61 наконечника топливной форсунки. Охлаждение, связанное с событием выведения из работы, также может обладать положительным влиянием на ослабление отложений нагара.
Предпочтительно каждый выведенный из работы цилиндр 11, 12, 13 выполнен с возможностью прокачивания воздуха, когда он выведен из работы, что может достигаться просто неподачей топлива в соответственный выведенный из работы цилиндр 11, 12, 13.
Следует принимать во внимание, что использование регулирования зажигания также могло бы применяться к невыведенным из работы цилиндрам 11, 12, 13. Так что, например, цилиндры, пока еще работающие, могли бы приводиться в действие с использованием подвергнутой опережению или подвергнутой запаздыванию регулирования установки опережения зажигания.
Далее, в частности со ссылкой на фиг.3, показан способ 100, используемый электронным контроллером 40 для управления работой двигателя 20.
Способ 100 начинается на этапе 110, который является событием рабочего состояния двигателя для транспортного средства 1. То есть способ начинается, когда двигатель 20 является работающим.
Способ 100 затем продвигается на этап 120, где определяется, требуется ли нагрев наконечников 61 форсунки. Как обсуждено выше, это может быть основано на измерении или моделировании температуры или может выводиться из рабочего цикла двигателя 20.
Если определено, что нагрев не требуется, то способ 100 продвигается на этап 135, где нормальный режим работы двигателя используется для управления работой двигателя 20. То есть установка опережения зажигания и подача топлива являются теми, которые требуются для удовлетворения запрошенной потребности крутящего момента эффективным образом и с низкими выбросами.
Способ затем продвигается с этапа 135 на этап 140, где определяется, является ли двигатель 20 пока еще работающим. Если двигатель 20 не является работающим, то способ заканчивается на этапе 200, но иначе он возвращается на этап 120, чтобы повторно проверять, требуется ли нагрев.
Возвращаясь на этап 120, если нагрев требуется, то способ 100 продвигается на этап 130, где электронный контроллер 40 эксплуатирует двигатель 20 в нагревательном режиме работы. В нагревательном режиме работы, как обсуждено выше, различные технологии применяются для повышения температуры участков 61 наконечника топливной форсунки с их текущей температуры до температуры, где каталитическое покрытие 65, нанесенное на каждый из участков 61 наконечника топливной форсунки, активизируется для содействия удалению нагара с участков 61 наконечника топливной форсунки.
Как упомянуто ранее, планирование нагревательного режима может быть основано не только на температуре участков 61 наконечника, но также на модели обрастания. В таком случае этап 120 способа был бы заменен этапом, на котором комбинации температуры и заданного уровня обрастания из модели обрастания было бы необходимо присутствовать, чтобы начинался нагревательный режим.
Например, этап 120 мог бы принимать форму:
- Если Ttip<Tlight-off AND A>Alimit, то войти в нагревательный режим;
Иначе использовать нормальный режим,
где Ttip=измеренная или оценочная температура наконечника форсунки;
Tlight-off=температура розжига каталитического материала;
A=оценочное ускорение из модели нарастания; и
Alimit=уровень обрастания, выше которого может ожидаться значительное неблагоприятное влияние на конфигурацию факела распыла.
В качестве, кроме того, дополнительных альтернативных вариантов этап 120 мог бы быть замещен комбинацией температуры наконечника форсунки и временем после того, как происходило последнее событие удаления нагара, или время могло бы быть переменным временным пределом, основанным на спрогнозированном уровне нарастания нагара из модели обрастания.
Как обсуждено выше, нагревательный режим может использовать установки опережения зажигания, которые подвергнуты опережению или запаздыванию от установки опережения зажигания, которая использовалась бы в нормальном режиме работы, и может включать в себя регулирование установки момента впрыска топлива и/или количества впрыскиваемого топлива.
В качестве альтернативы или в комбинации с такими подходами электронный контроллер 40, в случае многоцилиндрового двигателя, может эксплуатировать двигатель 20 в нагревательном режиме, выводя из работы по меньшей мере один из цилиндров 11, 12, 13 двигателя 20, с тем чтобы увеличивать нагрузку на цилиндры 11, 12, 13, пока еще работающие. Как упомянуто выше, цилиндры 11, 12, 13 двигателя 20 выводятся из работы в заданном последовательном порядке, и каждый из цилиндров 11, 12, 13, не выведенный из работы, приводится в действие обедненным по стехиометрии, с тем чтобы создавать окислительную среду внутри соответственного цилиндра 11, 12, 13. Предпочтительно каждый выведенный из работы цилиндр 11, 12, 13 выполнен с возможностью прокачивания воздуха, когда он выведен из работы.
Способ затем продвигается с этапа 130 на этап 140, где определяется, является ли двигатель 20 пока еще работающим. Если двигатель 20 не является работающим, то способ заканчивается на этапе 200, но иначе он возвращается на этап 120, чтобы повторно проверять, требуется ли нагрев.
Хотя изобретение было описано в качестве примера со ссылкой на трехцилиндровый бензиновый двигатель с непосредственным впрыском, следует принимать во внимание, что оно не ограничено использованием в таком двигателе и могло бы применяться к двигателям, содержащим отличающееся количество цилиндров.
Оно также может применяться к двигателю с непосредственным впрыском, использующему другие типы топлива.
В случае (дизельного) двигателя с воспламенением от сжатия и непосредственным впрыском будет приниматься во внимание, что установка момента впрыска может использоваться для повышения температуры сгорания вместо изменения установки момента зажигания. В дизельном двигателе работа слегка обедненного по стехиометрии является нормальной, и поэтому в этом случае нагрев может усиливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра нормальным образом, то есть обедненным по стехиометрии, и приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя, более обедненным, чем по меньшей мере один обедненный по стехиометрии работающий цилиндр, с тем чтобы содействовать повышению температуры сгорания в по меньшей мере одном, более обедненном эксплуатируемом цилиндре.
Специалистам в данной области техники следует принимать во внимание, что, хотя изобретение было описано в качестве примера со ссылкой на один или более вариантов осуществления, оно не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, и что альтернативные варианты осуществления могли бы быть созданы, не выходя из объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (25)

1. Система двигателя, содержащая двигатель с непосредственным впрыском, содержащий цилиндр, в котором поршень поддерживается с возможностью скольжения для формирования, в комбинации с головкой блока цилиндров, камеры сгорания, топливную форсунку для цилиндра, имеющую покрытый каталитическим материалом участок наконечника, который выступает в камеру сгорания, и электронный контроллер для управления работой двигателя, при этом электронный контроллер выполнен с возможностью управления работой двигателя в нагревательном режиме работы, если требуется нагрев наконечника топливной форсунки.
2. Система двигателя по п. 1, в которой, если нагрев участка наконечника форсунки не требуется, электронный контроллер выполнен с возможностью управления работой двигателя в нормальном режиме работы.
3. Система двигателя по любому из пп. 1, 2, в которой нагрев наконечника топливной форсунки требуется, если температура покрытого каталитическим материалом участка наконечника ниже температуры розжига каталитического материала.
4. Система двигателя по любому из пп. 1, 2, в которой нагрев наконечника топливной форсунки требуется, если температура покрытого каталитическим материалом участка наконечника ниже температуры розжига каталитического материала, и требуется удаление нагара наконечника форсунки.
5. Система двигателя по п. 1, в которой работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя повышение температуры сгорания посредством использования электронного контроллера для регулирования по меньшей мере одного из установки момента впрыска топлива и количества топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания.
6. Система двигателя по п. 1, в которой двигатель является многоцилиндровым двигателем.
7. Система двигателя по п. 6, в которой работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя использование электронного контроллера для выведения из работы по меньшей мере одного из цилиндров двигателя, чтобы увеличивать нагрузку на каждый еще работающий цилиндр.
8. Система двигателя по п. 7, в которой цилиндры двигателя выводятся из работы в заданном последовательном порядке.
9. Система двигателя по любому из пп. 7, 8, в которой каждый выведенный из работы цилиндр выполнен с возможностью прокачивания воздуха, когда он выведен из работы.
10. Система двигателя по п. 6, в которой работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя приведение в действие по меньшей мере одного цилиндра, обогащенного по стехиометрии, и по меньшей мере одного цилиндра, обедненного по стехиометрии, чтобы содействовать повышенной температуре сгорания и окислительной среде в по меньшей мере одном приводимом в действие обедненном цилиндре.
11. Система двигателя по п. 6, в которой работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя приведение в действие по меньшей мере одного цилиндра, обедненного по стехиометрии, и по меньшей мере одного цилиндра, более обедненного, чем по меньшей мере один, обедненный по стехиометрии работающий цилиндр, чтобы содействовать повышенной температуре сгорания в по меньшей мере одном приводимом в действие более обедненном цилиндре.
12. Система двигателя по п. 1, в которой двигатель является двигателем с искровым зажиганием, а работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя повышение температуры сгорания посредством использования электронного контроллера для регулирования установки момента зажигания на одну из подвергнутой запаздыванию или опережению относительно нормального положения установки момента.
13. Моторное транспортное средство, содержащее систему двигателя по любому из пп. 1-12.
14. Способ работы двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском, причем каждый цилиндр двигателя содержит топливную форсунку с покрытым каталитическим материалом участком наконечника, который подвергается воздействию продуктов сгорания, при этом способ включает в себя этап, на котором обеспечивают работу двигателя в нагревательном режиме работы, если требуется нагрев наконечника топливной форсунки.
15. Способ по п. 14, в котором, если нагрев участка наконечника топливной форсунки не требуется, способ включает в себя этап, на котором обеспечивают работу двигателя в нормальном режиме работы.
16. Способ по п. 14 или 15, в котором нагрев наконечника топливной форсунки требуется, если температура покрытого каталитическим материалом участка наконечника ниже температуры розжига каталитического материала.
17. Способ по п. 14 или 15, в котором нагрев наконечника топливной форсунки требуется, если температура покрытого каталитическим материалом участка наконечника ниже температуры розжига каталитического материала, и требуется удаление нагара наконечника форсунки.
18. Способ по п. 14 или 15, в котором работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя регулирование по меньшей мере одного из установки момента впрыска топлива и количества топлива, впрыскиваемого в каждый работающий цилиндр.
19. Способ по п. 14 или 15, в котором двигатель является многоцилиндровым двигателем.
20. Способ по п. 19, в котором работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя выведение из работы по меньшей мере одного из цилиндров двигателя для увеличения нагрузки на еще работающие цилиндры.
21. Способ по п. 20, в котором цилиндры двигателя выводят из работы в заданном последовательном порядке.
22. Способ по п. 20 или 21, в котором каждый выведенный из работы цилиндр выполнен с возможностью прокачивания воздуха, когда он выведен из работы.
23. Способ по п. 19, в котором работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя приведение в действие по меньшей мере одного цилиндра, обогащенного по стехиометрии, и по меньшей мере одного цилиндра, обедненного по стехиометрии, чтобы содействовать повышенной температуре сгорания и окислительной среде в по меньшей мере одном приводимом в действие обедненном цилиндре.
24. Способ по п. 19, в котором работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя приведение в действие по меньшей мере одного цилиндра, обедненного по стехиометрии, и по меньшей мере одного цилиндра, более обедненного, чем по меньшей мере один обедненный по стехиометрии работающий цилиндр, чтобы содействовать повышенной температуре сгорания в по меньшей мере одном приводимом в действие более обедненном цилиндре.
25. Способ по п. 14 или 15, в котором двигатель является двигателем с искровым зажиганием, а работа двигателя в нагревательном режиме включает в себя регулирование установки момента зажигания в одну из подвергнутой запаздыванию или подвергнутой опережению относительно нормального положения установки момента для каждого работающего цилиндра.
RU2013123001A 2012-05-21 2013-05-20 Система двигателя, моторное транспортное средство и способ работы двигателя RU2631753C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1208936.3 2012-05-21
GB1208936.3A GB2502283B (en) 2012-05-21 2012-05-21 An engine system and a method of operating a direct injection engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013123001A RU2013123001A (ru) 2014-11-27
RU2631753C2 true RU2631753C2 (ru) 2017-09-26

Family

ID=46546431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013123001A RU2631753C2 (ru) 2012-05-21 2013-05-20 Система двигателя, моторное транспортное средство и способ работы двигателя

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9441569B2 (ru)
CN (1) CN103423007B (ru)
DE (1) DE102013209236A1 (ru)
GB (1) GB2502283B (ru)
RU (1) RU2631753C2 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011077416B3 (de) * 2011-06-10 2012-11-15 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschinemit Direkteinspritzung
DE102012203802A1 (de) * 2012-03-12 2013-09-12 Ford Global Technologies, Llc Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit katalytisch beschichteter Einspritzvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102013102216A1 (de) * 2013-03-06 2014-09-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit beheizbarem Injektor zur Kraftstoffeinspritzung
GB201316775D0 (en) 2013-09-20 2013-11-06 Rosen Ian K Internal combustion engines
US9845763B2 (en) * 2015-05-06 2017-12-19 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling an internal combustion engine
FR3039214B1 (fr) 2015-07-22 2019-04-05 Continental Automotive France Procede de gestion de l'injection dans un moteur a combustion interne
US9797358B2 (en) * 2015-12-03 2017-10-24 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling an engine to remove soot deposits from the fuel injectors of the engine
JP6520897B2 (ja) * 2016-11-16 2019-05-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US10113492B2 (en) * 2016-12-20 2018-10-30 Caterpillar Inc. Hybrid combustion system and method
FR3071879B1 (fr) * 2017-09-29 2022-03-11 Ifp Energies Now Moteur a combustion interne a deux soupapes
JP7124350B2 (ja) * 2018-03-08 2022-08-24 株式会社デンソー 燃料噴射システム
CN110206653A (zh) * 2019-05-23 2019-09-06 东风汽车集团有限公司 一种减少直喷汽油机火花塞积碳的喷油控制方法和系统
CN115427674A (zh) * 2020-03-27 2022-12-02 康明斯公司 用于跳火操作控制的系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU909265A1 (ru) * 1979-09-26 1982-02-28 Центральный Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Топливной Аппаратуры Автотракторных И Стационарных Двигателей Способ очистки распыливающих отверстий распылител
JPS5941662A (ja) * 1982-09-01 1984-03-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃料噴射弁
WO2002055851A1 (en) * 2001-01-08 2002-07-18 Catalytica Energy Systems, Inc. CATALYST PLACEMENT IN COMBUSTION CYLINDER FOR REDUCTION OF NOx AND PARTICULATE SOOT
US20070227492A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Cheiky Michael C Fuel injector having algorithm controlled look-ahead timing for injector-ignition operation

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361990A (en) * 1991-12-20 1994-11-08 Texas Instruments Incorporated Fuel injector heater
JP3724032B2 (ja) * 1996-01-16 2005-12-07 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関の燃料供給装置
JP3428276B2 (ja) * 1996-02-16 2003-07-22 トヨタ自動車株式会社 デポジット除去装置
JP3228497B2 (ja) * 1996-03-27 2001-11-12 株式会社豊田中央研究所 燃料噴射弁のデポジット低減法およびデポジット低減式燃料噴射弁
FR2772432B1 (fr) * 1997-12-12 2000-02-18 Magneti Marelli France Injecteur d'essence a revetement ceramique anti-calamine, pour injection directe
JP2000145581A (ja) * 1998-11-13 2000-05-26 Sanshin Ind Co Ltd 筒内燃料噴射式エンジン
JP2000179387A (ja) 1998-12-15 2000-06-27 Sanshin Ind Co Ltd 燃料噴射制御装置
US6332457B1 (en) * 1999-02-26 2001-12-25 Siemens Automotive Corporation Method of using an internally heated tip injector to reduce hydrocarbon emissions during cold-start
DE60023127T2 (de) * 1999-04-27 2006-05-24 Siemens Vdo Automotive Corporation, Auburn Hills Beschichtung für ein brennstoffeinspritzventilsitz
US6178944B1 (en) * 1999-08-31 2001-01-30 Ford Global Technologies, Inc. Valve cleaning method for direct injection spark ignition engine
DE19945813A1 (de) * 1999-09-24 2001-03-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10002268A1 (de) 2000-01-20 2001-07-26 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Zylinderabschaltung an einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines Fahrzeugs, und entsprechende Vorrichtung
US7094717B2 (en) * 2000-11-28 2006-08-22 Kennametal Inc. SiAlON containing ytterbium and method of making
DE10117513A1 (de) * 2001-04-07 2002-10-17 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE10117519A1 (de) * 2001-04-07 2002-10-17 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Verfahren zum Betreiben dieser
DE10130673A1 (de) 2001-06-28 2003-01-23 Volkswagen Ag Verbrennungskraftmaschine
US6598471B2 (en) * 2001-11-08 2003-07-29 Siemens Automotive Corporation Method of selecting optimal engine characteristics for minimum injector deposits
US6832593B2 (en) * 2002-09-12 2004-12-21 Siemens Vdo Automotive Corporation Method of optimizing direct injector tip position in a homogeneous charge engine for minimum injector deposits
US7152588B2 (en) * 2002-10-15 2006-12-26 International Engine Intellectual Property Company, Llc Intercooler bypass
DE10316391B4 (de) * 2003-04-10 2013-08-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE10337892A1 (de) * 2003-08-18 2005-03-17 Daimlerchrysler Ag Brennstoffeinspritzventil
DE10361976B4 (de) * 2003-11-21 2014-01-23 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit Einlassventilanordnung
JP4100346B2 (ja) * 2004-01-13 2008-06-11 トヨタ自動車株式会社 エンジンの燃料噴射制御装置
US6978204B2 (en) * 2004-03-05 2005-12-20 Ford Global Technologies, Llc Engine system and method with cylinder deactivation
DE102005009101B3 (de) * 2005-02-28 2006-03-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Korrekturwertes zum Beeinflussen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
US7137377B2 (en) * 2005-03-10 2006-11-21 Ford Global Technologies, Llc Intake valve cleaning method for a direct injection engine with computer controlled intake valves
US20080271712A1 (en) * 2005-05-18 2008-11-06 Caterpillar Inc. Carbon deposit resistant component
JP4349344B2 (ja) * 2005-08-23 2009-10-21 トヨタ自動車株式会社 エンジンの制御装置
US7421836B2 (en) * 2005-09-02 2008-09-09 Ford Global Technologies, Llc Air/fuel ratio validation for lean burn
JP2007239686A (ja) 2006-03-10 2007-09-20 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US7665452B2 (en) * 2006-03-17 2010-02-23 Ford Global Technologies, Llc First and second spark plugs for improved combustion control
US7743754B2 (en) * 2006-03-31 2010-06-29 Transonic Combustion, Inc. Heated catalyzed fuel injector for injection ignition engines
US7546826B2 (en) * 2006-03-31 2009-06-16 Transonic Combustion, Inc. Injector-ignition for an internal combustion engine
EP1854995A1 (en) 2006-05-09 2007-11-14 Delphi Technologies, Inc. Fuel injector
JP4265645B2 (ja) * 2006-11-07 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射装置
JP2008231996A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2009002229A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US7958721B2 (en) * 2007-06-29 2011-06-14 Caterpillar Inc. Regeneration system having integral purge and ignition device
US7878160B2 (en) * 2007-09-24 2011-02-01 Afton Chemical Corporation Surface passivation and to methods for the reduction of fuel thermal degradation deposits
US20090090332A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Brehob Diana D Method and System to Mitigate Deposit Formation on a Direct Injector for a Gasoline-Fuelled Internal Combustion Engine
JP4453739B2 (ja) * 2007-10-24 2010-04-21 トヨタ自動車株式会社 添加弁の制御方法
US8245951B2 (en) * 2008-04-22 2012-08-21 Applied Nanotech Holdings, Inc. Electrostatic atomizing fuel injector using carbon nanotubes
DE102011077416B3 (de) * 2011-06-10 2012-11-15 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschinemit Direkteinspritzung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU909265A1 (ru) * 1979-09-26 1982-02-28 Центральный Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Топливной Аппаратуры Автотракторных И Стационарных Двигателей Способ очистки распыливающих отверстий распылител
JPS5941662A (ja) * 1982-09-01 1984-03-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃料噴射弁
WO2002055851A1 (en) * 2001-01-08 2002-07-18 Catalytica Energy Systems, Inc. CATALYST PLACEMENT IN COMBUSTION CYLINDER FOR REDUCTION OF NOx AND PARTICULATE SOOT
US20070227492A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Cheiky Michael C Fuel injector having algorithm controlled look-ahead timing for injector-ignition operation

Also Published As

Publication number Publication date
US9441569B2 (en) 2016-09-13
RU2013123001A (ru) 2014-11-27
CN103423007B (zh) 2017-10-24
GB201208936D0 (en) 2012-07-04
CN103423007A (zh) 2013-12-04
US20130311062A1 (en) 2013-11-21
DE102013209236A1 (de) 2013-11-21
GB2502283B (en) 2018-12-12
GB2502283A (en) 2013-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2631753C2 (ru) Система двигателя, моторное транспортное средство и способ работы двигателя
JP5372728B2 (ja) 筒内噴射式内燃機関の制御装置
JP5086887B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
RU2609024C2 (ru) Способ работы двигателя (варианты) и система управления двигателем
WO2010035341A1 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5229258B2 (ja) 内燃機関の燃焼重心判定方法及び燃焼制御装置
JP5267745B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009167821A (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP4873098B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4930637B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5218461B2 (ja) 内燃機関の燃焼制御装置
WO2012105038A1 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5105004B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5703341B2 (ja) 筒内噴射式内燃機関の制御装置
JP4924759B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5582076B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5077491B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5240417B2 (ja) 内燃機関の拡散燃焼開始時期推定装置及び拡散燃焼開始時期制御装置
CN102803690B (zh) 用于操作内燃机的方法和设备
JP5170317B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2014202182A (ja) 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置
JP5817342B2 (ja) 内燃機関の制御目標値設定方法及び内燃機関の制御装置
JP2008121441A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009275623A (ja) 車両用内燃機関の燃料圧力制御装置