Компенсация кислородосодержащих видов топлива в дизельном двигателе

Компенсация кислородосодержащих видов топлива в дизельном двигателе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к компенсации сгорания кислородосодержащего топлива в дизельном двигателе.

Уровень техники

Дизельные двигатели обычно тщательно калибруют с целью обеспечения предписанных норм выбросов, но это достигается без значительного ущерба для экономии топлива и эксплуатационных характеристик. В этой связи для одновременного достижения указанных целей регулируют такие параметры, как рециркуляция выхлопных газов (EGR), количество и момент впрыска топлива, давление наддува турбокомпрессора и другие параметры двигателя. Данная комбинация контролируемых параметров определена для стандартного дизельного топлива. Биодизельные и другие альтернативные виды топлива разрабатывают для того, чтобы заместить ископаемое топливо и использовать в качестве компонента дизельного топлива. Многие альтернативные виды топлива содержат кислород, т.е. представляют собой кислородосодержащее топливо. Некоторые виды биодизельного топлива являются оксигенатами, которые получают при реакции масел, таких как растительное масло или животный жир, со спиртом. Одним из классов биодизельного топлива являются сложные метиловые эфиры жирных кислот (FAME), например эфиры на основе канолы, промышленного рапса и сои. К другим примерам оксигенатов относятся спирты и простые эфиры. У оксигенатов энергоемкость ниже, чем у дизельного топлива, почти целиком состоящего из водорода и углерода, только со следовыми количествами кислорода и других элементов. Когда оксигенат или обогащенная кислородом смесь заменяет дизельное топливо при тех же самых рабочих условиях, двигатель показывает меньшую мощность. Водитель транспортного средства может компенсировать потерю мощности, нажимая педаль акселератора, чтобы обеспечить более высокую мощность. Однако, помимо того, что водитель ощущает потерю мощности автомобиля, продолжительное выжимание педали акселератора для достижения нужного крутящего момента сказывается на выбросах и топливной экономичности. При отсутствии информации о том, что топливо является оксигенатом, система управления двигателя воспринимает интенсивное нажатие педали как сигнал о том, что запрашиваемый уровень крутящего момента выше, чем водитель хочет на самом деле. Рециркуляция выхлопных газов, наддув турбокомпрессора, количество и момент впрыска и прочие параметры двигателя устанавливаются системой управления при допущении, что водитель запрашивает более высокий уровень вращательного момента, а топливо является дизельным. Если энергоемкость топлива ниже ожидаемой, параметры двигателя, заданные на основании более интенсивного нажатия на педаль, не подходят для кислородосодержащего топлива, что ведет к увеличению выбросов, сокращению топливной экономичности, шумному сгоранию и/или другим нежелательным последствиям.

Более того, дизельный двигатель обычно откалиброван на ограничение общего количества топлива, которое может быть в него впрыснуто, чтобы оставаться в физических расчетных пределах двигателя, т.е для поддержания пикового давления, температуры на входе турбины и/или скорости турбины в пределах расчетного компонента. Когда оксигенат или смесь дизельного топлива с оксигенатом подвергается такому ограничению, а импульсы впрыска топлива не скорректированы в расчете на содержание кислорода в топливной смеси, пиковая мощность двигателя снижается к неудовольствию водителя.

Другая проблема, связанная с использованием оксигенатов, возникает из-за меньшего диапазона летучести. Некоторые устройства доочистки выхлопных газов работают более эффективно в определенном температурном диапазоне. Некоторым устройствам доочистки выхлопных газов для преобразования собранных загрязнителей в неконтролируемые компоненты в периодическом процессе регенерации требуется несгоревшее или частично сгоревшее топливо. В соответствии с некоторыми стратегиями регенерации предусмотрен постинжекционный импульс впрыска топлива для позднего сгорания с целью увеличения температуры выхлопных газов и/или обеспечения наличия углеводородов в потоке выхлопных газов. Поскольку постинжекционный импульс возникает в цикле позднее, когда поршень находится в нижнем положении, значительная доля топлива распыляется по стенкам цилиндра и смешивается с маслом на стенках цилиндра. Затем поршневые кольца соскребают топливо и масло в моторное масло. Разжижение масла топливом отрицательно влияет на способность масла обеспечивать смазывание двигателя. В некоторых случаях это ведет к повышению уровня масла, которое вытесняется из картера и собирается в двигателе, что ведет к засорению всасывающего отверстия и ненамеренному ускорению при сгорании в двигателе. В некоторых контроллерах двигателя разжижение масла предусмотрено, и рекомендуемый интервал замены масла по крайней мере частично определяют исходя из уровня разжижения масла. К факторам, которые могут использоваться для оценки количества топлива в масле, относятся следующие: число и момент впрыска, количество топлива, впрыскиваемого дополнительно, и последующий режим работы двигателя. То есть в промежуток времени между событиями, например между регенерациями устройства доочистки, которое требует дополнительного впрыска, некоторые виды топлива в масле испаряются при работе двигателя, вызывая повышение температуры масла. У дизельного топлива диапазон характеристик летучести шире, чем у оксигенатов, поэтому более легкие фракции дизельного топлива испаряются. У оксигенатов, напротив, более узкий диапазон летучести исходя из того, что очень мало оксигенатов обладают высокой летучестью, таким образом, очень мало оксигенатов при разжижении масла удаляется при последующей работе двигателя.

Еще одна потенциальная проблема с биодизельным топливом возникает при попытке запуска двигателя при низкой температуре, когда неочевидное количество биодизельного топлива смешивается с дизельным топливом. Биодизельное топливо обладает большей склонностью к парафинизации. При попытке пуска на топливе со слишком парафинистой структурой возможно повреждение системы впрыска топлива.

Раскрытие изобретения

Согласно одному из вариантов изобретения фактор компенсации топлива определяют исходя из количества топлива, впрыскиваемого на текущем уровне эффективной мощности двигателя, деленного на расчетное количество дизельного топлива, необходимого для обеспечения текущего уровня эффективной мощности двигателя. Содержание оксигената в топливе, подаваемом в двигатель, рассчитывают на основании фактора компенсации топлива. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения задают тип оксигената; в одном примере оксигенат представляет собой метиловый эфир жирной кислоты.

Электронный блок управления (ECU), соединенный с двигателем, содержит разнообразные модели функционирования двигателя. Согласно одной из них оценивается количество твердых частиц, собранных на дизельном сажевом фильтре, соединенном с выхлопным отверстием двигателя. На основе оцененного количества подается команда для начала регенерации для дизельного сажевого фильтра. Известно, что оксигенаты дают меньше твердых частиц, чем дизельное топливо. Таким образом, регенерация может по меньшей мере частично основываться на количестве оксигената, использованного в двигателе после последней операции регенерации.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения в модели температуры выхлопа для повышения точности учитывает энергоемкость топлива. В другом варианте осуществления изобретения энергоемкость топлива используют для определения эффективной экономии топлива. То есть водителю автомобиля показывается расход топлива, но скорректированный с учетом энергоемкости топлива с дизельным топливом в качестве стандарта.

В другой модели оценивается количество разжиженного моторного масла. Уровень масла может повыситься таким образом, что это приведет к всасыванию и горению топлива и масла в двигателе, вызывая неожиданное увеличение вращательного момента. Кроме того, топливо может уменьшать способность масла к смазыванию. Моделируя такое разжижение, рекомендуется сменить масло для того, чтобы избежать вредного воздействия топлива на моторное масло. Характеристики летучести оксигенатов отличаются от дизельного топлива, поэтому точность модели повышается при использовании рассчитанного содержания оксигената в топливе.

Оксигенат дает меньше твердых частиц (сажи), чем дизельное топливо. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения давление впрыска уменьшают на основании оценки способности оксигената давать одинаковое с дизельным топливом количество твердых частиц в выхлопе. Снижение давления впрыска улучшает показатели экономии топлива двигателем.

Дизельное топливо и биодизель склонны к парафинизации при очень низких температурах. Система впрыска топлива повреждается при попытке запуска двигателя с топливом, в котором имеется парафиновый осадок. Биодизель парафинирует при более высоких температурах, чем дизельное топливо. В зависимости от количества биодизеля в топливе и температуры в топливной системе ниже первого порогового значения предотвращаются попытки запуска двигателя. Если температура ниже первого порогового значения, но не ниже второго порогового значения, водитель может отклонить блокировку запуска. Однако при температурах ниже второго порогового значения, при которых повреждение очевидно, запуск блокируется, несмотря на отмену блокировки водителем. Пороговые температуры основаны на оценке количества оксигената в топливной смеси.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения двигатель имеет датчик кислорода в выхлопных газах (EGO), подключенный к выхлопной системе двигателя и топливным форсункам, соединенным с цилиндрами двигателя. Электронный блок управления (ECU), подключенный через электронную схему к двигателю, датчику кислорода EGO и системе впрыска топлива, определяет фактор компенсации топлива, основанный на ожидаемом сигнале датчика кислорода EGO и оценивает количество оксигената в топливе, подаваемом в двигатель. Электронный блок управления (ECU) блокирует запуск двигателя, основываясь на оценке количества биодизеля в топливной смеси и предполагаемой температуре в системе впрыска, соединенной с двигателем.

Преимущества различных вариантов воплощения изобретения включают в себя: повышение точности моделей работы двигателя, в которых рекомендуются интервалы замены масла, подаются команды для осуществления регенерации сажевого фильтра дизеля, оценивается температура выхлопа, задано давление впрыска. Такие улучшения точности позволяют функционировать в условиях высокой экономии топлива и/или сократить количество заданных регенераций. В случае с температурой выхлопа устройства доочистки выхлопных газов работают более эффективно. Потенциальная угроза повреждения из-за разжижения моторного масла топливом и из-за парафинирования биодизеля в системе впрыска топлива устраняется оценкой количества биодизеля в смеси и осуществлением действиями по минимизации повреждений.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схему одного цилиндра дизельного двигателя;

Фиг.2, 7 и 8 представляют собой временные графики, иллюстрирующие несколько импульсов впрыска топлива для одного цикла двигателя;

Фиг.3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую один из вариантов воплощения изобретения;

Фиг.4 представляет собой схему стратегии высокоуровневого регулирования согласно одному из вариантов воплощения изобретения;

Фиг.5 и 6 представляют собой графики фактора компенсации топлива для ряда дозаправок топливного бака;

Фиг.9 представляет собой график склонности к парафинизации в зависимости от температуры для дизельного топлива, оксигената и смеси дизельного топлива с оксигенатом; и

Фиг.10 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую стратегию пуска двигателя.

Осуществление изобретения

Для среднего специалиста в данной области техники понятно, что разные признаки вариантов, показанных и описанных со ссылкой на любой из чертежей, можно комбинировать со свойствами, показанными на одном или более других чертежей, для формирования альтернативных вариантов, которые не показаны и не описаны подробно. Комбинации проиллюстрированных признаков обеспечивают репрезентативные варианты для типовых применений. Однако для определенных применений и воплощений могут быть предпочтительны различные комбинации и модификации, совместимые с идеями данного изобретения. Характерные варианты, используемые для иллюстрации, в общем случае относятся к четырехтактным многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания с турбонаддувом. Специалисты в данной области могут распространить подобные системы и воплощения на другие технологии двигателя/автомобиля с различными типами клапанных механизмов и стратегиями активации клапана, которые могут включать в себя механические, электромеханические и/или гидравлические системы.

В характерном варианте, показанном на Фиг.1, система 10 двигателя включает в себя двигатель внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами, представленными цилиндром 12, с соответствующими камерами сгорания 14, имеющими расположенные в них поршни 15 возвратно-поступательного хода. Специалисту в данной области техники очевидно, что система 10 двигателя включает в себя различные датчики и приводы для осуществления контроля двигателя. Для каждого цилиндра 12 может быть предусмотрен один или несколько датчиков или приводов или для двигателя может быть предусмотрен один датчик или привод. Например, каждый цилиндр 12 может содержать четыре клапана газообмена, содержащих два впускных клапана 16 и два выпускных клапана 18 (на чертеже показан только один из клапанов каждого типа). Альтернативно, цилиндр 12 может иметь один впускной клапан 16 и один выпускной клапан 18 или столько, сколько необходимо. Двигатель может включать только один датчик 20 температуры хладагента двигателя. В варианте, показанном на Фиг.1, двигатель 10 содержит впускные клапаны 16 и выпускные клапаны 18 с электромагнитным или электронным приводом, которые связаны с контроллером на базе микропроцессора или электронным блоком 30 управления (ECU), для регулирования времени открытия и закрытия клапанов. Другие варианты включают в себя альтернативные конфигурации клапанов и регулирование клапанов с помощью механического, электромагнитного, гидравлического, электрогидравлического и комбинированного приводов.

Электронный управляющий блок 30 может содержать микропроцессор 24 или центральный процессор (CPU), связанный с блоком 26 управления памятью (MMU). Блок 26 регулирует перемещение данных между различными машиночитаемыми накопителями 28 данных и передает данные с центрального процессора 24 и на него. Машиночитаемые накопители данных 28 могут, например, представлять собой энергозависимое и энергонезависимое запоминающее устройство в постоянном запоминающем устройстве (ROM) 32, оперативное запоминающее устройство 34 (RAM) и оперативную память 36 (КАМ). Оперативная память 36 это постоянная или энергонезависимая память, которую можно использовать для хранения различных рабочих переменных, когда отключено питание центрального процессора 24. Машиночитаемые накопители 28 могут быть выполнены в форме таких известных устройств памяти, как программируемые постоянные запоминающие устройства (PROM), электрически программируемые постоянные запоминающие устройства (EPROM), электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства (EEPROM), флэш-память или другие электрические, магнитные, оптические или комбинированные запоминающие устройства, способные хранить данные, некоторые из которых воспроизводят выполняемые команды, используемые центральным процессором 24 для контроля двигателя или автомобиля, где установлен двигатель. Машиночитаемые накопители 28 могут также представлять собой дискеты, компакт-диски, жесткие диски и тому подобное.

Центральный процессор 24 сообщается с различными датчиками и приводами двигателя/автомобиля посредством интерфейса 38 ввода/вывода. Интерфейс 38 может быть выполнен как одиночный интегрированный интерфейс, который обеспечивает необработанные данные или согласование устройств по уровню сигнала, обработку и/или преобразование сигнала, защиту от короткого замыкания и тому подобное. Альтернативно, для преобразования и обработки определенных сигналов до их передачи на центральный процессор 24 может использоваться один или несколько специализированных аппаратных и микропрограммных чипов. Момент, скорость и длительность впрыска топлива, положение дроссельного клапана, фазы и длительность распределения для впускного/выпускного клапана, компоненты привода навесного оборудования переднего расположения (FEAD), такие как генератор переменного тока, компрессор кондиционирования воздуха и т.п., являются примерами параметров, систем и/или компонентов, которые могут быть, прямо или косвенно, приведены в действие через интерфейс 38 ввода/вывода под контролем центрального процессора 24. Входной сигнал от датчиков через интерфейс 38 ввода/вывода может использоваться, например, для указания давления наддува турбокомпрессора, положения коленчатого вала (PIP), скорости вращения двигателя (RPM), скорости вращения колеса (WS1, WS2), скорости автомобиля (VSS), температуры хладагента (ЕСТ), давления во впускном коллекторе (MAP), положения педали акселератора (PPS), положения замка зажигания (IGN), положения дроссельного клапана (ТР), температуры воздуха (ТМР), содержания кислорода в выхлопных газах (EGO) или концентрации или наличия других компонентов в выхлопных газах, расхода всасываемого воздуха (MAF), передаточного числа или соотношения (PRN), температуры трансмиссионного масла (ТОТ), скорости вращения турбины трансмиссии (TS), состояния муфты гидротрансформатора (ТСС), режима замедления или переключения автоматической коробки передач (MDE). В дизельных двигателях в качестве датчика кислорода (EGO) обычно используется широкодиапазонный датчик кислорода, предпочтительно относящийся к универсальным датчикам кислорода в выхлопных газах (UEGO) или к датчикам кислорода в обедненном выхлопном газе (LEGO), а не стандартный двухуровневый датчик, который обычно применяется в бензиновом двигателе. В качестве еще одной альтернативы в дизельном двигателе может использоваться комбинация датчика окислов азота (NOx) и широкодиапазонного датчика кислорода. Короче говоря, под датчиком, который далее упоминается как датчик кислорода (EGO), подразумевается любой датчик кислорода, обогреваемый или нет, способный к измерению концентрации кислорода в обедненной окружающей среде и который может также быть способен к измерению концентрации кислорода в обогащенной окружающей среде.

В некоторых конфигурациях контроллера блок 26 MMU не применяется. Если блок 26 не используется, центральный процессор 24 управляет данными и соединен непосредственно с постоянным запоминающим устройством (ROM) 32, оперативным запоминающим устройством (RAM) 34 и оперативной памятью (КАМ) 36. Естественно, что для контроля двигателя может использоваться не один центральный процессор 24, и электронный блок управления 30 может содержать несколько ROM 32, RAM 34 и КАМ 36, которые соединены с блоком 26 MMU или центральным процессором 24, в зависимости от применения.

Система 10 двигателя содержит турбокомпрессор выхлопных газов с компрессором 102, который механически соединен с турбиной 104 общим валом 106. Обходная магистраль 114 выхлопных газов избирательно направляет по измененному маршруту поток выхлопных газов от цилиндров 12 вокруг турбины турбокомпрессора 104 исходя из положения перепускного клапана 116 турбины, которое регулируется электронным блоком управления 30 в ответ на сигнал по меньшей мере одного рабочего параметра двигателя и/или окружающей среды.

При работе двигателя всасываемый воздух направляется через компрессор 102 турбокомпрессора 100 и/или обходную магистраль 110 в зависимости от положения перепускного клапана 112 компрессора. Всасываемый воздух, проходящий через компрессор 102, дожимается до давления выше атмосферного компрессором 102, приводимым в движение потоком выхлопных газов через турбину 104 с помощью вала 106. Форсированный всасываемый воздух охлаждается при прохождении через промежуточный охладитель (I/C) 120. Всасываемый воздух из промежуточного охладителя 120 и/или обходной магистрали 110 распределяется на несколько цилиндров 12 через впускной коллектор, обозначаемый в общем случае позицией 52. Система 10 может содержать датчик 54 массового расхода воздуха (MAF) или иной датчик расхода воздуха, который обеспечивает соответствующий сигнал на электронный управляющий блок 30, сообщающий расход всасываемого или впускаемого воздуха. Дроссельный клапан 56 или иное устройство регулирования расхода воздуха может быть использовано для регулирования расхода воздуха и управляющего давления в коллекторе в пределах канала воздухозаборника 50 для того, чтобы регулировать крутящий момент двигателя по выходному крутящему моменту наряду с установкой момента и количества впрыска. Дроссельный клапан 56 регулируется электронной схемой соответствующего привода 58. Датчик положения дросселя 60 обеспечивает сигнал обратной связи на электронный блок управления, указывающий фактическое положение дроссельного клапана 56 для реализации регулирования по замкнутому циклу дроссельного клапана 56. Запрос оператором информации о крутящем моменте определяется по положению педали 46 акселератора. Датчик 68 положения педали передает сигнал о положении педали 46 акселератора на электронный управляющий блок 30.

Датчик 70 абсолютного давления в коллекторе (MAP) используется для передачи сигнала о давлении в коллекторе на электронный управляющий блок 30. Воздух, проходящий через впускной коллектор 52, поступает в камеру сгорания 14 путем соответствующего регулирования впускных клапанов 16. Момент впрыска, включение и отключение впускных клапанов 16 и выпускных клапанов 18 может быть отрегулировано электромагнитными приводами 72, 74, используя стандартное устройство распределительного вала, устройство вала с изменяющейся синхронизацией или комбинации двух данных устройств в зависимости от вариантов применения и исполнения.

Информация об угловом положении коленчатого вала (отдельно не показан) может передаваться датчиком 80 положения коленчатого вала, размещаемого рядом с зубчатым колесом 82, соединенным с коленчатым валом. Датчик 80 положения коленчатого вала может быть использован для генерации сигнала положения педали (PIP), используемого электронным управляющим блоком 30 для приведения в действие топливных форсунок, чтобы обеспечить желаемую длительность импульса впрыска и начало впрыска для одного или нескольких тактов впрыска. В одном варианте для модифицирования/обработки необработанного сигнала об угловом положении, генерируемого датчиком 80 положения, применяют специальную интегральную микросхему, расположенную внутри электронного управляющего блока 30 и выдающую один сигнал (PIP) на один цилиндр на один цикл сгорания, т.е. для восьмицилиндрового двигателя генерируется восемь PIP сигналов на цикл сгорания для использования логической схемой управления. Датчик 80 положения коленчатого вала может также применяться для определения скорости вращения двигателя и для идентификации сгорания в цилиндре на основании абсолютной, относительной и дифференциальной скорости вращения двигателя.

В некоторых вариантах в выпускном коллекторе 62 предусмотрен датчик 89 температуры выхлопных газов. Датчик может представлять собой термопару, термистор или другое подходящее устройство. В зависимости от применения датчик 90 кислорода в выхлопных газах в выпускном коллекторе 62 направляет в электронный управляющий блок 30 сигнал, по которому определяется пропорция воздуха в горючей смеси и другие стехиометрические параметры выхлопных газов. В некоторых вариантах другой датчик 91 кислорода в выхлопных газах размещен во впускном коллекторе 50 в точке после соединения системы рециркуляции выхлопных газов с впускным коллектором 50. Выхлопные газы проходят через выпускной коллектор 62, одну или несколько турбин 104 и одно или несколько устройств 92 доочистки выхлопного газа до выброса в атмосферу. В качестве альтернативы и/или дополнительно датчики кислорода в выхлопных газах могут быть установлены после турбины 104 и до и/или после устройств 92 доочистки.

Топливо поступает в форсунки 98 (на Фиг.1 показана только одна форсунка) из бака 100 одним или несколькими топливными насосами 101. В дизельных двигателях обычно имеется подъемный насос, подающий топливо к насосу высокого давления для достижения требуемого очень высокого давления впрыска (насосы отдельно не показаны). В системах впрыска с общим нагнетательным трубопроводом между топливным насосом и форсунками имеется магистраль для топлива (не показана, так как изображен только один цилиндр). Топливная магистраль демпфирует импульсы давления, индуцированные насосом и при открытии/закрытии форсунок, соединенных с топливной магистралью. Такое демпфирование, обеспечиваемое топливной магистралью, способствует выравниванию давления на форсунки и обеспечивает лучшее регулирование количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры. Топливные форсунки 98 впрыскивают дозированное количество топлива за один или несколько тактов впрыска по команде с электронного управляющего блока 30. Количество подаваемого топлива можно рассчитать исходя из длительности импульса впрыска топлива, давления в трубопроводе подачи топлива, которое измеряется датчиком 96 давления топлива, и параметров топливных форсунок 98, таких, например, как количество и размер сопел. Сигнал с датчика 96 давления топлива передается на электронный управляющий блок 30.

В варианте, показанном на Фиг.1, в топливном баке 100 предусмотрен топливный датчик 97. Исходя из уровня топлива в баке 100, определенному датчиком 97, можно определить, пополнен или нет запас топлива в баке 100. В альтернативном варианте рядом с баком 100 предусмотрена дверца (не показана). Предусмотрен датчик открывания дверцы. Если датчик обнаруживает, что дверца открывалась, предполагается, что запас топлива в баке пополнен.

Важным фактором при контролировании выработки окислов азота NOx является обеспечение подачи надлежащего количества выхлопных газов во впускное отверстие двигателя. Система рециркуляции выхлопных газов предусмотрена для вывода выхлопных газов из выхлопа двигателя во впускное отверстие двигателя по каналу 86 системы рециркуляции выхлопных газов. На Фиг.1 показаны только два участка канала 86 системы рециркуляции выхлопных газов: один участок, соединенный с выхлопом двигателя, расположен после турбины 104, другой участок, соединенный со входным отверстием двигателя, расположен до компрессора 102. Поток рециркуляции выхлопных газов регулируется клапаном 88 системы рециркуляции выхлопных газов, расположенным в канале системы рециркуляции выхлопных газов. Для того чтобы не допускать повышения температуры сгорания, с целью сокращения образования окислов азота NOx, обычно предусмотрен охладитель системы рециркуляции выхлопных газов, который регулируется перепускным клапаном (не показан). В альтернативном варианте рециркуляция выхлопных газов забирает выхлопные газы в точке перед турбиной 104 и подает выхлопные газы во входное отверстие после компрессора 102. Положением клапана 88 системы рециркуляции выхлопных газов 88 управляет электронный управляющий блок 30. Еще в одной альтернативе предусмотрены две траектории рециркуляции выхлопных газов с накоплением рециркулирумых выхлопных газов на участке до и после турбины и их возвратом после и перед компрессором 102, соответственно. При определенных рабочих условиях дроссельный клапан 56 частично закрыт, чтобы обеспечить понижение давления на входе и направить выхлопные газы из выхлопа во входное отверстие. В некоторых вариантах перед компрессором предусмотрен дополнительный дроссель (не показан), чтобы направить выхлопные газы из выхлопного отверстия во впускное отверстие. Или дроссель выхлопа (не показан) может быть частично закрыт, чтобы направить поток из выхлопного отверстия во впускное отверстие.

На Фиг.1 дисплей 122 автомобиля соединен с электронным управляющим блоком 30. Дисплей 122 может включать в себя спидометр, указатель уровня топлива, индикатор расхода топлива, предупредительные индикаторы и/или клавиши ввода данных пользователем. Специалист по обслуживанию может подключить электронный блок управления 30 к программе 124 диагностики «scan tool». Как подробно описывается далее, в баке 100 может находиться топливо, в котором содержится больше оксигенатов, чем рекомендовано. Данные рассчитанного максимального уровня фактора компенсации топлива или расчета количества оксигената могут быть загружены в программу диагностики «scan tool». Данная информация может быть полезна для диагностирования проблем, которые могут возникать при эксплуатации.

На Фиг.2 показан временной график нескольких моментов впрыска за один цикл двигателя в одном цилиндре. На Фиг.2 в качестве примера показаны два импульса 150, 152 предварительного впрыска, импульс 154 основного впрыска и импульс 156 дополнительного впрыска. Один или несколько предварительных впрысков часто предусмотрены для регулирования выбросов и шума при сгорании. С помощью одного или нескольких дополнительных впрысков можно модифицировать выхлопные газы таким образом, чтобы устройства доочистки работали с высокой эффективностью или чтобы регулировать выделение твердых частиц с выхлопными газами. Сплошной линией на Фиг.2 обозначен базовый ряд импульсов впрыска согласно одному из примеров, т.е. для определенного режима работы двигателя сгорания дизельного топлива. Количество топлива, впрыскиваемого за каждый интервал впрыска, зависит от продолжительности времени подачи энергии (ЕТ), задаваемой форсунке - ЕТ1, ЕТ2, ЕТ3 и ЕТ4. Количество впрыскиваемого топлива увеличивается в ответ на добавку кислородосодержащего топлива. Согласно одному варианту количество впрыскиваемого топлива увеличивается пропорционально. Например, если в первом импульсе впрыскивается 10 мг, а во втором импульсе 20 мг, а увеличение количества топлива в результате замещения дизельного топлива кислородосодержащей топливной смесью составляет 5%, то время подачи энергии первого импульса увеличивается настолько, чтобы впрыск составил 10,5 мг, а время подачи энергии второго импульса увеличивается настолько, чтобы впрыск составил 21 мг. Такое увеличение времени подачи энергии показано на Фиг.2 пунктирной линией. Согласно другому варианту момент начала впрыска (SOI) каждого из импульсов (SOI1, SOI2, SOI3 и SOI4) остается постоянным при наращивании импульсов, возникающем в результате задержки момента окончания впрыска, с компенсированными временами подачи энергии, показанными на Фиг.2, как ЕТ1_с, ЕТ2_с, ЕТ3_с и ЕТ4_с. Увеличение количества впрыскиваемого топлива в каждом из импульсов впрыска может быть обеспечено исключительно путем увеличения времени подачи энергии. В альтернативном варианте воплощения давление топлива перед топливной форсункой можно увеличить так, чтобы время подачи энергии оставалось почти постоянным даже в присутствии кислородосодержащего топлива. Еще в одной альтернативе может применяться сочетание увеличенного времени подачи энергии с повышенным давлением топлива.

На Фиг.3 показана блок-схема согласно варианту воплощения изобретения. При пуске двигателя на этапе 170 определяют, первый ли это пуск двигателя с события дозаправки топливом на этапе 172. Дозаправка может быть определена по указателю уровня топлива в баке, открытию крышки топливного бака или другим подходящим способом. При положительном ответе контроль переходит на этап 174, где фактор компенсации топлива FCF устанавливают на 1.0, что является пригодным уровнем для дизельного топлива. FCF равен массе топлива после компенсации, деленной на ожидаемую массу топлива, если топливо является 100% дизельным топливом. Все остальные параметры сгорания для двигателя, такие как скорость рециркуляции выхлопных газов и момент начала впрыска, устанавливаются соответственно текущей скорости двигателя и команде водителя, определяемой по положению педали акселератора. При отрицательном результате в блоке 172 контроль переходит в блок 176, где определяют, был ли раньше установлен фактор FCF для данного топливного бака. При положительном результате в блоке 176 контроль переходит в блок 178, где установленный FCF используют для остатка топлива в данном баке. Таким образом, FCF больше не меняется до тех пор, пока бак не будет дозаправлен. При отрицательном результате в блоке 176 контроль переходит в блок 180 для определения, равен ли фактический сигнал датчика кислорода в выхлопных газах ожидаемому сигналу. Если нет, контроль переходит в блок 182 для коррекции времени подачи энергии форсунке и/или давления топлива таким образом, чтобы значение фактического сигнала кислорода в выхлопных газах приблизилось к ожидаемому значению сигнала. Контроль также переходит в блок ветвления 180 при отрицательном результате в блоке 176, т.е. когда фактор компенсации топлива для бака еще не определяли.

Кроме того, доступ в блок ветвления 180 возможен также из блока 174. В блоке 174 фактор компенсации топлива для нового топливного бака абсолютно не известен. Устанавливают фактор компенсации топлива = 1.0 (или базовое значение), и в блоках 180 и 182 осуществляют определение нового фактора компенсации топлива. После того, как установлено, что фактический сигнал датчика кислорода в выхлопных газах достаточно близок к ожидаемому сигналу датчика (в пределах установленного допуска), контроль переходит из блока 180 в блок 184, где устанавливают фактор компенсации топлива для данного топливного бака. Этот фактор компенсации топлива применяется к остатку топлива в баке.

На Фиг.3 определение фактора компенсации топлива в блоке 184 появляется в результате однократного возникновения положительного результата в блоке 180. Однако, с целью улучшения точности, в блоке 180 периодически выполняют сравнение фактических и ожидаемых сигналов датчика кислорода в выхлопных газах в диапазоне рабочих условий. Итак, хотя на Фиг.3 показан одиночный положительный результат в блоке 180, используемый для определения фактора компенсации топлива, множество факторов FCF может быть определено в диапазоне рабочих условий двигателя на основе многократных измерений FCF, данный вариант воплощения также входит в объем настоящего изобретения.

Преимущество корректирования топлива по варианту воплощения данного изобретения для компенсации кислородосодержащего топлива заключается в том, что корректировать нужно только время подачи энергии. Другие параметры калибровки двигателя остаются без изменения. Данный подход намного менее сложен, чем определение полных настроек коэффициентов двигателя для нескольких видов оксигенатов, и в зависимости от доли кислородосодержащей смеси в дизельном топливе. Более того, такой подход зависит от определения вида оксигената в топливе.

Упрощенная стратегия контроля показана на Фиг.4. Положение педали акселератора в блоке 190 используется в блоке 191 для определения требуемого водителю крутящего момента. Количество топлива, необходимое, чтобы обеспечить данный крутящий момент, определяется в блоке 192. В блоке 192 допускается, что топливо является дизельным топливом. В блоке 194 параметры сгорания определяют в зависимости от требуемого крутящего момента, определенного в блоке 191, и текущей скорости двигателя в блоке 193. К таким параметрам сгорания относятся скорость рециркуляции выхлопных газов EGR, магистральное давление топлива, наддув турбокомпрессора, количество впрысков (количество предварительных и дополнительных впрысков помимо основного впрыска), момент начала впрыска (SOI) для каждого впрыска и количество топлива в каждом импульсе впрыска, отличного от основного впрыска, например предварительного впрыска. На основании общего заданно