Способ работы двигателя (варианты) и система двигателя

Иллюстрации

Показать все

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Предложены способы и системы для обеспечения управления разбавлением для двигателя. Один или более разбавителей для двигателя комбинируются для обеспечения требуемого разбавления для двигателя, при этом различные разбавители выбираются на основании своих соответствующих пределов устойчивости сгорания. Соотношение используемых различных разбавителей дополнительно регулируется на основании рабочих ограничений двигателя. Технический результат - снижение вероятности возникновения детонации в двигателе. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам и системам для управления использованием различных разбавителей в двигателе внутреннего сгорания, например, таких как EGR.

Уровень техники

Двигатели могут быть снабжены системами рециркуляции отработавших газов (EGR), чтобы отводить по меньшей мере некоторое количество отработавших газов из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя. Посредством обеспечения требуемого разбавления для двигателя, такие системы уменьшают детонацию двигателя, потери дросселирования, а также выбросы NOx. Кроме того, могут использоваться другие разбавители. Например, разбавление для двигателя может достигаться посредством непосредственного впрыска воды или выполнения сгорания бедной смеси.

Один из примерных подходов для координации управления разбавлением для двигателя посредством использования разных разбавителей показан Сурниллой и другими в заявке на патенте США 2011/0174267. В ней непосредственный впрыск воды координируется с потоком EGR, чтобы обеспечивать требуемое разбавление для двигателя наряду с принятием мер в ответ на переходные процессы EGR. В частности, в ответ на внезапный запрос на разбавление для двигателя (такой как во время увеличения нагрузки на двигатель при неизменных оборотах), поток EGR увеличивается наряду с тем, что вода непосредственно впрыскивается, чтобы по существу немедленно обеспечить требуемое разбавление для двигателя. Затем впрыск воды уменьшается по мере того, как поток EGR возрастает до требуемого уровня разбавления. В дополнение, выравнивание нагрузки может выполняться разными разбавителями в ожидании изменений нагрузки.

Раскрытие изобретения

Однако авторы в материалах настоящей заявки идентифицировали потенциальную проблему у такой системы. Более конкретно, разбавление для двигателя может ухудшать устойчивость сгорания в двигателе, при этом предел устойчивости сгорания различен для каждого используемого разбавителя. То есть двигатель может иметь предел допуска сгорания для EGR, эквивалентный предел допуска для сгорания бедной смеси и, аналогичным образом, эквивалентный предел допуска сгорания для водяного пара. Поэтому когда используется сгорание разбавителей, предел устойчивости сгорания каждого разбавителя может находиться под влиянием величины разбавления, уже находящейся в наличии, а также природы разбавителя, уже находящегося в употреблении. Другими словами, количество воды, которое может непосредственно впрыскиваться для обеспечения разбавления для двигателя, может находиться под влиянием не только пределов устойчивости сгорания непосредственно впрыскиваемой воды, но также пределов устойчивости сгорания величины EGR в наличии, величины сгорания бедной смеси в наличии и т.д.

Таким образом, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично решены способом работы двигателя и системой двигателя.

В одном из аспектов способ работы двигателя включает обеспечение требуемого разбавления для двигателя посредством комбинирования множества разбавителей для двигателя, причем разбавители и их соотношения выбираются на основании соответствующих пределов устойчивости сгорания, при этом обеспечение включает увеличение первого количества первого разбавителя при уменьшении второго количества второго разбавителя, причем первое и второе количества основаны на определении детонации.

Предел устойчивости сгорания каждого разбавителя предпочтительно основан на типе разбавителя.

Предел устойчивости сгорания разбавителя предпочтительно основан на концентрации каждой элементарной составляющей разбавителя.

Комбинирование предпочтительно включает выбор первого разбавителя с первым более высоким пределом устойчивости сгорания для обеспечения по меньшей мере некоторой части требуемого разбавления для двигателя и после достижения первым разбавителем первого предела устойчивости сгорания выбор второго разбавителя со вторым пределом устойчивости сгорания, более низким, чем первый предел устойчивости сгорания для обеспечения остатка требуемого разбавления для двигателя.

Первый разбавитель предпочтительно включает в себя рециркулируемые отработавшие газы, а второй разбавитель - непосредственно впрыскиваемую воду.

Первый предел устойчивости сгорания рециркулируемых отработавших газов предпочтительно основан на каждой из концентрации двуокиси углерода, концентрации азота и концентрации воды рециркулируемых отработавших газов.

Соотношение первого разбавителя и второго разбавителя предпочтительно регулируется на основании предела устойчивости сгорания каждого разбавителя в комбинации.

Обеспечение требуемого разбавления для двигателя посредством увеличения первого количества первого разбавителя при уменьшении второго количества второго разбавителя предпочтительно осуществляется во время первого условия, при этом способ дополнительно включает, во время второго условия, уменьшение первого количества первого разбавителя при увеличении второго количества второго разбавителя.

Первое условие предпочтительно включает состояние детонации двигателя и во время первого условия первое количество охлажденных рециркулируемых отработавших газов или впрыска воды увеличивается, а второе количество внутренних рециркулируемых отработавших газов или горячих рециркулируемых отработавших газов уменьшается, а второе условие предпочтительно включает состояния работы двигателя на холодном запуске или низкой нагрузке, и во время второго условия второе количество горячих рециркулируемых отработавших газов или внутренних рециркулируемых отработавших газов увеличивается, а первое количество охлажденных рециркулируемых отработавших газов или впрыска воды уменьшается.

Количество каждого выбранного разбавителя предпочтительно регулируется на основании предела устойчивости сгорания каждого разбавителя в комбинации.

В другом аспекте способ работы двигателя включает рециркуляцию первого количества отработавших газов из выпуска двигателя на впуск двигателя для обеспечения по меньшей мере некоторого требуемого разбавления для двигателя до достижения первого предела устойчивости сгорания рециркулируемых отработавших газов и после достижения первого предела устойчивости сгорания впрыск второго количества разбавителя для двигателя для обеспечения остатка требуемого разбавления для двигателя, при этом второе количество основано на пределе устойчивости сгорания первого количества отработавших газов, причем первое и второе количества регулируются для обеспечения требуемого разбавления для двигателя, при этом второе количество разбавителя для двигателя уменьшается при увеличении первого количества рециркулируемых отработавших газов.

Первый предел устойчивости сгорания предпочтительно является более высоким, чем второй предел устойчивости сгорания.

Первый предел устойчивости сгорания предпочтительно находится в более широким диапазоне пределов устойчивости сгорания, чем второй предел устойчивости сгорания.

Второе количество разбавителя для двигателя предпочтительно включает одно из непосредственно впрыскиваемой воды и регулируемой установки фаз кулачкового распределения.

Требуемое разбавление для двигателя предпочтительно основано на упреждающем указании детонации, при этом способ дополнительно включает, в ответ на ответное указание детонации, впрыск текучей среды сдерживания детонации и регулирование предела устойчивости сгорания рециркулируемых отработавших газов и разбавителя для двигателя на основании впрыскиваемой текучей среды сдерживания детонации.

В еще одном аспекте система двигателя содержит двигатель, включающий в себя впуск и выпуск, форсунку, выполненную с возможностью непосредственного впрыска текучей среды в цилиндр двигателя, канал рециркулируемых отработавших газов для рециркуляции некоторого количества отработавших газов из выпуска двигателя на впуск двигателя, контроллер с машиночитаемыми командами для: в ответ на вероятность детонации, рециркуляции первого количества отработавших газов через канал рециркулируемых отработавших газов до достижения первого предела устойчивости сгорания рециркулируемых отработавших газов и после достижения первого предела устойчивости сгорания непосредственного впрыска второго количества воды в цилиндр двигателя до достижения второго предела устойчивости сгорания непосредственного впрыска воды, при этом первое и второе количество основаны на вероятности детонации и каждом из первого и второго пределов устойчивости сгорания, причем второе количество воды уменьшается при увеличении первого количества рециркулируемых отработавших газов для обеспечения требуемого разбавления для двигателя.

Контроллер предпочтительно включает в себя дополнительные команды для регулирования соотношения первого и второго количеств на основании рабочего ограничения двигателя, включающего одно или более из содержания твердых частиц в отработавших газах, температуры отработавших газов, вероятности раннего зажигания и ограничения крутящего момента.

Регулирование предпочтительно включает в себя увеличение второго количества непосредственно впрыскиваемой воды при уменьшении первого количества отработавших газов в ответ на ограничение раннего зажигания и увеличение первого количества отработавших газов при уменьшении второго количества непосредственно впрыскиваемой воды в ответ на ограничение температуры отработавших газов.

Контроллер предпочтительно дополнительно выполнен с возможностью, в ответ на ответное указание детонации, непосредственного впрыска третьего количества текучей среды сдерживания детонации в цилиндр и регулирования первого и второго пределов устойчивости сгорания на основании третьего количества текучей среды сдерживания детонации.

Например, контроллер двигателя может переводить каждый имеющийся в распоряжении разбавитель в элементарные составляющие и определять предел устойчивости сгорания для такого разбавителя на основании концентрации каждой элементарной составляющей. Другие связанные со сгоранием параметры, такие как установка опережения зажигания, температура отработавших газов, выбросы питающих газов и т.д., также могут определяться на основании элементного состава разбавителей. В качестве примера, предел устойчивости сгорания для основанного на EGR разбавления может определяться в качестве функции концентрации двуокиси углерода, концентрации азота и концентрации воды имеющейся в распоряжении EGR. В качестве еще одного примера, предел устойчивости сгорания для основанного на сгорании бедной смеси разбавления может определяться в качестве функции концентрации кислорода и концентрации азота имеющегося в распоряжении сгорания бедной смеси. Контроллер, в таком случае, может выбирать один или более разбавителей для двигателя из имеющихся в распоряжении разбавителей на основании соответствующих пределов устойчивости сгорания. Например, может выбираться первый разбавитель, имеющий наивысший предел устойчивости сгорания, для обеспечения по меньшей мере некоторой части требуемого разбавления. После того как первый разбавитель достигает своего предела устойчивости сгорания, остаток требуемого разбавления затем может обеспечиваться вторым разбавителем, имеющим следующий наивысший предел устойчивости сгорания, и так далее.

Таким образом, контроллер может выбирать один или более разбавителей для двигателя, для обеспечения разбавления для двигателя, чтобы снижать вероятность детонации в двигателе. Посредством отображения многомерной регулировочной характеристики двигателя на основании пределов устойчивости сгорания имеющихся в распоряжении разбавителей может улучшаться управление разбавлением для двигателя. Более конкретно, рабочие характеристики двигателя и использование разбавителей могут улучшаться наряду с предоставлением всех выгод от принятия мер в ответ на детонацию у разбавления для двигателя и без ухудшения устойчивости сгорания.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Оно не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой примерный вариант осуществления камеры сгорания двигателя.

Фиг. 2А, 2В представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для комбинирования одного или более разбавителей для принятия мер в ответ на детонацию в двигателе на основании предела устойчивости сгорания каждого разбавителя.

Фиг. 3 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для выбора комбинации разбавителей на основании предела устойчивости сгорания каждого разбавителя.

Фиг. 4 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для регулирования соотношения EGR и непосредственно впрыскиваемой воды, чтобы обеспечивать требуемое разбавление для двигателя.

Фиг. 5 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для дополнительного регулирования соотношения комбинации разбавителей на основании рабочих ограничений двигателя.

Фиг. 6 представляет собой многоуровневую регулировочную характеристику примерного использования EGR и непосредственного впрыска воды для обеспечения разбавления для двигателя.

Подробное описание изобретения

Последующее описание относится к системам и способам для улучшения управления разбавлением в двигателях с гибким топливоснабжением, таких как двигатель по фиг. 1. На основании условий работы двигателя, в том числе вероятности детонации двигателя, контроллер двигателя может определять требуемую величину разбавления для двигателя. Контроллер затем может комбинировать один или более разбавителей, чтобы обеспечивать требуемое разбавление. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, такой как по фиг. 2-4, чтобы выбирать разбавители на основании их пределов устойчивости сгорания. Контроллер дополнительно может регулировать соотношение выбранных разбавителей на основании рабочих ограничений двигателя, как показано на фиг. 5. Пример комбинирования разных разбавителей для обеспечения требуемого разбавления для двигателя показан в материалах настоящей заявки на фиг. 6. Таким образом, может достигаться управление разбавлением.

Фиг. 1 иллюстрирует примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12, и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР положения педали. Цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, электродвигатель стартера может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы обеспечивать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателями 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, снабженный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от системы выпуска, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие выпускной турбиной 176 через вал 180, где устройство наддува предусмотрено в качестве турбонагнетателя. Однако в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен турбокомпрессором, турбонагнетатель, турбина 176 с приводом от системы выпуска, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи показания топливовоздушного соотношения в отработавших газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в отработавших газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, НС или СО. Устройство 178 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями.

Температура отработавших газов может измеряться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 48. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может выводиться на основании условий работы двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, отношение количества воздуха к количеству топлива (AFR), задержка искры и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться одним или более датчиков 128 отработавших газов. Может быть принято во внимание, что температура отработавших газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящей заявки.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством работы кулачков через систему 151 кулачкового привода. Аналогичным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Работа впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками положения клапана (не показаны) и/или, соответственно, датчиками 155 и 157 положения распределительного вала. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT. В еще других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменной установкой фаз клапанного распределения. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 6 и 12, установка фаз кулачкового распределения может регулироваться (посредством осуществления опережения или запаздывания системы VCT), чтобы регулировать разбавление для двигателя в координации с потоком EGR и/или непосредственным впрыском текучей среды сдерживания детонации, тем самым уменьшая переходные процессы EGR и улучшая рабочие характеристики двигателя.

Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть снабжен одной или более форсунок для выдачи текучей среды сдерживания детонации в него. В некоторых вариантах осуществления, текучая среда сдерживания детонации может быть топливом, при этом форсунка также указывается ссылкой как топливная форсунка. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска (в дальнейшем также указываемого ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя со спиртосодержащим топливом вследствие низкой летучести некоторого спиртосодержащего топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в таком случае временные характеристики непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Следует понимать, что, в альтернативном варианте осуществления, форсунка 166 может быть канальной форсункой, выдающей топливо во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14.

Также следует понимать, что несмотря на то что в одном из вариантов осуществления, двигатель может приводиться в действие посредством впрыскивания переменной смеси топлива или текучей среды сдерживания детонации через одиночную форсунку непосредственного впрыска, в альтернативных вариантах осуществления, двигатель может приводиться в действие посредством использования двух форсунок (форсунки 166 непосредственного впрыска и форсунки оконного впрыска) и изменения относительного количества впрыска из каждой форсунки.

Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива или текучей среды сдерживания детонации, подаваемых из форсунки, может меняться в зависимости от условий работы, таких как температура воздушного заряда, как описано ниже. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыскивания подаваемого топлива могут выполняться за цикл. Многочисленные впрыскивания могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой их комбинации.

Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, аналогичным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания и т.д.

Топливные баки в топливной системе 8 могут удерживать топливо или текучие среды сдерживания детонации с разными качествами, такими как разные составы. Эти различия могут включать в себя разное содержание спиртов, разное содержание воды, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси, разные содержания воды и/или их комбинации и т.д. В одном из примеров, текучие среды сдерживания детонации с разными содержаниями спиртов могли бы включать в себя одно топливо, являющееся бензином, и другое, являющееся этиловым спиртом или метиловым спиртом. В еще одном примере, двигатель может использовать бензин в качестве первого вещества и спиртосодержащую топливную смесь, такую как Е85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) или М85 (которая является приблизительно 85% метилового спирта и 15% бензина) в качестве второго вещества. Другие спиртосодержащие виды топлива могут быть смесью спирта и воды, смесью спирта, воды и бензина и т.д. В еще одном другом примере, оба топлива могут быть спиртовыми смесями, при этом первое топливо может быть спиртобензиновой смесью с более низким соотношением спирта, чем спиртобензиновая смесь второго топлива с более высоким соотношением спирта, к примеру Е10 (которое имеет значение приблизительно 10% этилового спирта) в качестве первого топлива и Е85 (которое имеет значение приблизительно 85% этилового спирта) в качестве второго топлива. Дополнительно, первое и второе топливо также могут различаться по другим качествам топлива, таким как различие по температуре, вязкости, октановому числу, скрытому теплосодержанию парообразования и т.д.

Более того, характеристики топлива у топлива или текучей среды сдерживания детонации, хранимых в топливном баке, могут часто меняться. В одном из примеров, водитель может пополнять топливный бак с помощью Е85 в один день, а Е10 в следующий и Е50 в следующий. Изменения пополнения бака изо дня в день, таким образом, могут обеспечивать в результате частое изменение составов топлива, тем самым оказывая влияние на состав топлива, подаваемого в форсунку 166.

Двигатель дополнительно может включать в себя один или более каналов рециркуляции отработавших газов для рециркуляции части отработавших газов с выпуска двигателя на впуск двигателя. По существу, посредством рециркуляции некоторого количества отработавших газов, разбавление для двигателя может находиться под влиянием, что может улучшать рабочие характеристики двигателя, снижая детонацию в двигателе, пиковые температуры и давления сгорания в цилиндре, потери дросселирования и выбросы NOx. В изображенном примере, отработавшие газы могут рециркулироваться из выпускного канала 148 во впускной канал 144 через канал 141 EGR. Количество EGR, выдаваемой во впускной канал 148, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 143 EGR. Кроме того, датчик 145 EGR может быть расположен внутри канала EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации отработавших газов.

Следует понимать, что несмотря на то что вариант осуществления по фиг. 1 показывает низкое давление (LP-EGR), выдаваемое через канал LP-EGR, присоединенный между впуском двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя и выпуском двигателя ниже по потоку от турбины, в альтернативных вариантах осуществления, двигатель также может быть выполнен с возможностью выдачи EGR высокого давления (HP-EGR) через канал HP-EGR, присоединенный между впуском двигателя ниже по потоку от компрессора и выпуском двигателя выше по потоку от турбины. В одном из примеров, поток HP-EGR может выдаваться в условиях, таких как отсутствие наддува, выдаваемого турбонагнетателем наряду с тем, что поток LP-EGR может выдаваться во время условий, таких как при наличии наддува турбонагнетателя и/или когда температура отработавших газов находится выше порогового значения. Когда включены в состав отдельные каналы HP-EGR и LP-EGR, соответственные потоки EGR могут регулироваться посредством регулирования в отношении соответствующих клапанов EGR.

По существу, EGR является одним из разбавителей, которые могут использоваться для обеспечения величины разбавления для двигателя. Кроме того, другие разбавители для двигателя могут быть включены в систему двигателя, при этом каждый разбавитель выполнен с возможностью разбавления заряда воздуха и топлива в цилиндре. В качестве неограничивающих примеров, система двигателя может быть выполнена с возможностью непосредственного впрыска разбавителя, такого как вода, или другого негорючего материала, который может занимать пространство в цилиндре или поглощать тепло от сгорания. В еще одном другом примере, контроллер может быть выполнен с возможностью обеспечения разбавления для двигателя посредством регулирования установки фаз клапанного распределения (например, посредством регулирования в отношении установки VVT или VCT), чтобы тем самым регулировать количество остаточных отработавших газов. Более конкретно, скорректированное регулирование установки фаз клапанного распределения может менять часть отработавших газов, которые удерживаются или захватываются в цилиндре, тем самым оказывая влияние на разбавление в цилиндре. Другие разбавители могли бы включать в себя спирт плюс воду, такие как водный раствор этилового спирта (например, жидкость стеклоочистителя), влажность (воду из воздуха) или обогащение топлива. Как конкретизировано на фиг. 2, 3, на основании условий работы двигателя, контроллер может использовать один или более разбавителей, чтобы обеспечивать требуемую величину разбавления в двигателе. Комбинация разбавителей может выбираться на основании пределов устойчивости сгорания различных разбавителей. По существу, предел устойчивости сгорания разбавителей может указывать ссылкой на пределы, вне которых может быть повышенная вероятность ухудшенного сгорания, в том числе частичных сгораний, пропусков зажигания, повышенного выделения продуктов сгорания с отработавшими газами и/или сниженного выходного крутящего момента у цилиндра.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые описаны выше, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разрежения или давления во впускном коллекторе. Кроме того, другие датчики могут включать в себя датчики уровня топлива и датчики состава топлива, присоединенные к топливному баку(ам) топливной системы.

Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.

Таким образом, система по фиг. 1 обеспечивает способ управления двигателем, в котором требуемое разбавление для двигателя обеспечивается комбинированием множества разбавителей для двигателя, разбавители выбираются на основании соответствующих пределов устойчивости сгорания.

Далее, со ссылкой на фиг. 2А, 2В, показан примерный способ 200 для комбинирования одного или более разбавителей, чтобы принимать меры в ответ на детонацию двигателя, на основании предела устойчивости сгорания каждого из разбавителей. Более конкретно, способ обеспечивает выбор комбинации разбавителей для принятия мер в ответ на детонацию упреждения, а затем корректирование ответной детонации с помощью текучей среды сдерживания детонации.

На 202 способ включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требуемый крутящий момент, MAP, BP, ЕСТ, температуру каталитического нейтрализатора, температуру на впуске, установку момента зажигания, наддув и т.д. На 204 упреждающая вероятность детонации в двигателе может определяться на основании оцененных условий работы двигателя. На 206 требуемое разбавление в двигателе может определяться на основании оцененных условий работы двигателя, а также определенной упреждающей вероятности детонации. То есть определяется разбавление в двигателе, требуемое для принятия мер в ответ на ожидаемую детонацию.

На 208 способ включает в себя определение разбавителей, подходящих в данных условиях работы двигателя. Это может включать в себя определение природы разбавителей, имеющихся в распоряжении, а также количества каждого имеющегося в распоряжении разбавителя. В одном из примеров, имеющиеся в распоряжении разбавители могут подвергаться построению многомерной регулировочной характеристики и сохранению в контроллере на основании условий числа оборотов и нагрузки двигателя. Как конкретизировано ра