Способ управления двигателем (варианты) и система транспортного средства

Способ управления двигателем (варианты) и система транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам и системам для управления остановкой автомобильного двигателя, работающего на холостом ходу.

Уровень техники

В последнее время в целях упрощения эксплуатации автомобилей их оснащают новыми водительскими интерфейсами для управления зажиганием. Например, существовавшие ранее интерфейсы на основе ключа заменены бесключевыми интерфейсами или интерфейсами с интеллектуальным ключом. В то время как в случае ранее существовавших интерфейсов, для запуска и остановки двигателя водителю требовалось бы вставлять ключ (например, активный ключ) в систему зажигания и вынимать ключ из системы зажигания, новые интерфейсы могут давать возможность запускать или останавливать двигатель путем нажатия кнопки запуска / остановки и/или за счет присутствия на определенном расстоянии от автомобиля пассивного ключа (например, интеллектуального ключа или электронного брелока).

Однако, установлены потенциальные проблемы, свойственные таким системам. При отсутствии физического устройства (например, активного ключа), которое для запуска / остановки двигателя требуется вставлять/извлекать из системы зажигания, водитель автомобиля может оставить автомобиль с двигателем, работающим на холостом ходу. Последние достижения технологии двигателестроения сделали работу автомобильного двигателя еще более тихой, что еще больше увеличивает вероятность того, что водитель может оставить автомобиль с работающим двигателем. Это может привести к снижению топливной экономичности и увеличению объема токсичных выбросов. Если автомобиль припаркован в закрытом помещении, например, гараже для стоянки, и его двигатель работает на холостом ходу, объем токсичных выбросов может увеличиться еще сильнее.

Раскрытие изобретения

Согласно одному примеру, вышеуказанную проблему можно, по меньшей мере частично, решить посредством способа управления остановленным автомобилем, включающего автоматическое выключение работающего на холостом ходу двигателя автомобиля, находящегося в состоянии покоя, в зависимости от его местоположения, причем определение местоположения автомобиля производится на основе данных изменения наружной температуры или изменения влажности наружного воздуха за время пребывания автомобиля в покое. Таким образом, двигатель, работающий на холостом ходу, может быть автоматически выключен, если автомобиль припаркован по существу в закрытом помещении.

Согласно одному примеру, водитель может намеренно выйти из машины, оставив ее стоять с работающим двигателем. Тогда как автомобиль стоит, на время припаркованный с работающим двигателем, система управления автомобилем может проводить непрерывный контроль наружной температуры и/или влажности наружного воздуха в течение времени, пока автомобиль находится в покое. Если приращение наружной температуры и/или наружной влажности, измеренное за время пребывания автомобиля в покое, превышает пороговую величину, то система управления автомобилем может сделать заключение, что автомобиль припаркован в закрытом помещении. Иным образом, местоположение автомобиля можно определять по сигналам одного или более датчиков местоположения, бортового навигационного оборудования, кислородных датчиков, датчиков воздушно-топливного отношения и т.п. Если определено, что автомобиль припаркован в закрытом помещении, например, на стоянке внутри здания, то система управления автомобилем может автоматически выключить работающий на холостом ходу двигатель (в предположении, что водитель скоро в автомобиль не вернется). Благодаря выключению работающего на холостом ходу двигателя, снижается бесполезный расход топлива.

Для сравнения, если автомобиль припаркован на открытом пространстве, система управления автомобилем может продлить время работы на холостом ходу и задержать автоматическое выключение двигателя. Величина задержки может зависеть от условий окружающей среды, например, наружной температуры в месте нахождения автомобиля. Например, при холодной погоде величина задержки может быть увеличена, чтобы сохранить повышенную температуру воздуха в салоне машины. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, величина задержки может дополнительно зависеть от удаленности водителя от автомобиля, причем удаленность определяется по положению интеллектуального ключа или электронного брелока, который находится у водителя.

Таким образом, путем регулирования выключения двигателя автомобиля, работающего на холостом ходу, в зависимости от данных географического местоположения и условий окружающей среды автомобиля может быть обеспечен повышенный комфорт для водителя, улучшающий его ощущения при вождении. Кроме того, может быть сокращен объем токсичных выбросов, и уменьшен бесполезный расход топлива.

Следует понимать, что содержащиеся в данном разделе сведения приведены с целью ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее рассмотрены в подробном описании. Данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков объекта изобретения, объем которого единственным образом определен пунктами формулы изобретения, приведенной после подробного описания. Более того, объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают проблему недостатков, упомянутых выше или в любой другой части данного описания

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает пример автомобильной системы.

Фиг.2 изображает пример интерфейсов зажигания, которые могут быть включены в состав автомобильной системы фиг.1.

Фиг.3 изображает пример осуществления двигателя внутреннего сгорания.

Фиг.4 изображает блок-схему алгоритма для регулирования выключения двигателя, работающего на холостом ходу, исходя из данных местоположения и условий окружающей среды запаркованного автомобиля.

Фиг.5 изображает блок-схему алгоритма для определения местоположения остановленного автомобиля на основе данных одного или более датчиков автомобиля.

Осуществление изобретения

Последующее описание относится к системам и способам для управления автомобилем, содержащим бесключевой интерфейс зажигания или интерфейс с пассивным ключом, как показано в автомобильной системе на фиг.1-3. В ситуации, когда водитель покинул остановленный автомобиль, оставив двигатель работать на холостом ходу, автоматическое выключение двигателя может быть скорректировано в зависимости от места, где припаркован автомобиль, и, дополнительно, в зависимости от наружных условий (например, температуры) в месте стоянки. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью исполнения программы управления (например, программы, соответствующей фиг.4) для автоматического выключения двигателя, работающего на холостом ходу, когда автомобиль припаркован в закрытом помещении, например, на автомобильной стоянке внутри здания. Для сравнения, когда автомобиль припаркован вне помещения, например, на открытой стоянке, и в холодную погоду, автоматическое выключение двигателя может быть задержано, чтобы обеспечить желаемую температуру в салоне для водителя, когда последний вернется в машину. Сделать вывод о том, где находится автомобиль - в закрытом помещении или вне помещения - контроллер может (см. фиг.5) на основе данных изменения наружных условий (например, изменения температуры или влажности) или какого-либо параметра работы двигателя (например, изменения заданного воздушно-топливного отношения по данным состава отработавших газов) за то время, пока водитель находится вне машины. С другой стороны, сделать заключение о местонахождении можно по данным местоположения автомобиля и данным навигационных систем. Таким образом, путем коррекции автоматического выключения двигателя, работающего на холостом ходу, на основе данных местоположения и наружной температуры можно улучшить комфорт водителя, сократить при этом объем токсичных выбросов и бесполезный расход топлива.

На фиг.1 изображена автомобильная система 100, содержащая двигатель 10 внутреннего сгорания, связанный с трансмиссией 44. Двигатель 10 может быть запущен посредством системы 54 запуска двигателя, в состав которой входит мотор стартера. Трансмиссия 44 может представлять собой ручную трансмиссию, автоматическую трансмиссию или их комбинацию. В составе трансмиссии 44 могут быть различные компоненты, такие как преобразователь крутящего момента, агрегат конечного привода, коробка передач, содержащая множество шестерен, и т.п. Показано, что трансмиссия 44 связана с ведущими колесами 52, которые могут контактировать с дорожной поверхностью.

Согласно одному варианту осуществления, автомобильная система 100 может представлять собой гибридное транспортное средство, в котором трансмиссия 44 может в альтернативном варианте приводиться в движение посредством электрического мотора 50. Например, таким мотором может быть электродвигатель, питаемый от аккумуляторной батареи (как показано на фиг.1), где электрический мотор 50 питается энергией, запасенной в аккумуляторной батарее 46. Для питания мотора 50 могут быть использованы и другие источники, запасающие энергию, в числе которых конденсатор, маховик, сосуд со сжатым газом и т.п. Для преобразования постоянного тока батареи 46 в переменный ток для питания мотора 50 может быть предусмотрено устройство преобразования энергии, в данном случае - инвертор 48. Электрический мотор 50 может также работать в режиме рекуперации, т.е. в качестве генератора, чтобы поглощать механическую энергию движения автомобиля и/или двигателя и превращать ее в энергию, пригодную для сохранения в батарее 46. Кроме того, электрический мотор 50 может работать, как требуется, в качестве мотора или генератора для усиления или поглощения крутящего момента во время перехода двигателя 10 между различными режимами горения (например, во время переходов между режимами искрового зажигания и компрессионного воспламенения).

Если автомобильная система 100 имеет гибридную схему, то она может работать в различных режимах, при которых автомобиль приводится в движение только двигателем внутреннего сгорания, только электрическим мотором или сочетанием двигателя и мотора. С другой стороны могут также применяться вспомогательные или умеренные смешанные режимы, при которых двигатель внутреннего сгорания является главным источником крутящего момента, а электрический мотор выборочно добавляет крутящий момент при определенных условиях, например, в случае увеличения нагрузки на двигатель. Например, в режиме «включенного двигателя» двигатель 10 может быть приведен в действие и использоваться в качестве главного источника крутящего момента для передачи мощности на колеса 52. В режиме «включенного двигателя» топливо может подаваться в двигатель 10 из топливной системы 20, содержащей топливный бак. Топливный бак может содержать различные виды топлива, например, бензин или топливные смеси, к примеру, ряд спиртосодержащих (например, этанол) видов топлива с концентрациями Е10, Е85 и т.п., а также комбинации указанных видов топлива. Согласно другому примеру, в режиме «выключенного двигателя» для передачи мощности колесам может быть приведен в действие электрический мотор. Режим «выключенного двигателя» может быть использован при торможении, на малой скорости, при остановках у светофоров и т.п. Согласно еще одному примеру, при «вспомогательном» режиме может быть добавлен другой источник крутящего момента, который действует совместно с крутящим моментом, создаваемым двигателем 10.

Автомобильная система 100 может дополнительно включать в себя систему 14 управления. Показано, что система 14 управления принимает информацию от множества датчиков 16 (различные примеры которых приведены в настоящем описании) и посылает управляющие сигналы множеству исполнительных органов 81 (различные примеры которых приведены в настоящем описании). Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер может принимать входные сигналы от различных датчиков или кнопок, обрабатывать принятые данные и включать исполнительные органы в ответ на результат обработки принятых данных на основе инструкций или программного кода, соответствующего одной или более программам. Примеры программ управления описаны ниже согласно фиг.4-5.

Согласно одному примеру, в число датчиков 16 могут входить различные датчики давления, температуры и влажности. Например, автомобильная система 100 может содержать датчик 162 температуры, расположенный на внешней поверхности автомобиля или внутри впускной воздушной системы, связанной с наружной средой, для определения температуры наружного воздуха. Автомобильная система может также содержать один или более датчиков температуры, расположенных внутри автомобиля, для определения температуры в салоне машины. Водитель может подавать сигнал, касающийся желаемой температуры в салоне, посредством интерактивного устройства 18 водителя (например, кнопки, рукоятки, или сенсорного экрана), расположенного на приборном щитке 19 автомобиля. Исходя из уставки температуры в салоне, которая задана водителем, и сравнивается с измеренной наружной температурой, может быть приведена в действие система ОВКВ (Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) автомобиля (не показана) для нагрева или охлаждения салона, и обеспечения требуемой степени комфорта в салоне. Автомобильная система 100 может также содержать датчик 164 влажности, расположенный на внешней поверхности автомобиля или внутри впускной воздушной системы, связанной с наружным воздухом, для определения влажности наружного воздуха. В число иных датчиков, связанных с системой 14 управления, может входить датчик уровня топлива, связанный с топливной системой 20, датчик 122 расхода воздуха в коллекторе, и датчик 128 отработавшего газа (например, кислородный датчик), что подробно показано на фиг.3.

Автомобильная система 100 может также содержать бортовую навигационную систему 17 (например, GPS - Global Positioning System) на приборном щитке 19, с которой водитель может взаимодействовать. Навигационная система может содержать один или более датчиков местоположения для помощи в определении местоположения (т.е. географических координат) автомобиля. Согласно одному примеру, навигационная система и один или более датчиков местоположения могут быть выполнены с возможностью выработки заключения о том, находится ли автомобиль в закрытом помещении, например, на стоянке внутри здания, или вне помещения, например, на открытой стоянке или открытом сооружении для парковки. Например, навигационная система может «поместить» автомобиль в сооружении для парковки, используя методы счисления пути, а далее свериться с дополнительной картографической информацией для определения, находится сооружение для парковки на открытом пространстве или внутри помещения. Согласно другому примеру, вывод об «открытом пространстве» может быть сделан на основе наличия свободной или неограниченной видимости неба в месте расположения автомобиля. И напротив, вывод о «замкнутом пространстве» может быть сделан на основе наличия ограниченной видимости (или отсутствия свободной видимости) неба в месте расположения автомобиля.

Приборный щиток 19 может также содержать водительский интерфейс 15 зажигания, посредством которого водитель может изменять состояние зажигания в автомобильном двигателе. Точнее, водительский интерфейс зажигания может быть выполнен с возможностью инициирования и/или прекращения работы двигателя в соответствии с командой водителя. Далее, согласно фиг.2, будут описаны различные варианты осуществления водительского интерфейса зажигания. Эти различные варианты могут включать в себя интерфейсы, требующие физического устройства, такого как активный ключ, который необходимо вставить в интерфейс, чтобы запустить двигатель и включить автомобиль, и извлечь из интерфейса, чтобы остановить двигатель и выключить автомобиль. Другие варианты осуществления могут содержать пассивный ключ 40, который по информационному каналу связан с водительским интерфейсом зажигания. Пассивный ключ может быть выполнен в виде электронного брелока или интеллектуального ключа, который не требуется вставлять в интерфейс и вынимать из интерфейса, чтобы управлять двигателем автомобиля. Вместо этого может потребоваться, чтобы пассивный ключ находился внутри или вблизи автомобиля (например, в пределах порогового расстояния от автомобиля). Согласно другим вариантам осуществления, может дополнительно или в качестве опции использоваться кнопка пуска/останова, которую водитель нажимает вручную, чтобы запустить или остановить двигатели и включить/выключить автомобиль. В зависимости от конструкции водительского интерфейса зажигания, водителю автомобиля может быть предоставлена индикация того, находится двигатель во «включенном» или в «выключенном состоянии», а также, находится автомобиль во «включенном» или в «выключенном состоянии».

Контроллер 12 может также принимать информацию о статусе зажигания от датчика (не показан) зажигания, связанного с водительским интерфейсом зажигания. Контроллер 12 может также сообщаться напрямую с двигателем 10 для определения состояния двигателя - «включен/выключен». Автомобильная система 100 может также содержать датчик 38 электронного брелока, выполненный с возможностью приема сигнала от пассивного ключа 40. Точнее, датчик 38 электронного брелока может дистанционно связывать автомобиль 100 с пассивным ключом 40, обеспечивая тем самым дистанционный бесключевой доступ в автомобиль 100 и/или дистанционное бесключевое управления двигателем 10 автомобиля. В условиях, когда водитель оставляет автомобиль (а пассивный ключ остается у водителя), датчик 38 электронного брелока может также быть выполнен с возможностью информирования контроллера 12 о том, насколько близко к автомобилю находится водитель. В зависимости от удаленности водителя от автомобиля может быть дополнительно отрегулировано выключение двигателя, работающего на холостом ходу, что подробно представлено на фиг.4.

Система 14 управления может быть выполнена с возможностью отправления управляющих сигналов исполнительным органам 81 в зависимости от входных сигналов, получаемых от датчиков и водителя автомобиля. В число различных исполнительных органов могут, например, входить топливные форсунки цилиндров, дроссель воздушной впускной системы, связанный с впускным коллектором двигателя, искровая свеча и т.п. (что показано на фиг.3).

На фиг.2 изображены различные варианты осуществления водительского интерфейса зажигания (такого как водительский интерфейс 15 зажигания автомобильной системы фиг.1). В каждом из изображенных вариантов признаком «включенного» состояния двигателя для контроллера 12 является положение паза скважины ключа зажигания, присутствие или отсутствие пассивного ключа в автомобиле, и/или положение кнопки Start / Stop включения / выключения зажигания автомобиля. Соответствующий датчик (не показан) положения может передавать в контроллер данные о соответствующих положениях. Изображенный пример вариантов конфигурации органов для состояния «включенного двигателя» можно найти в автомобильных системах с гибридным приводом (см. фиг.1), системах с негибридным приводом, и/или в автомобильных системах с кнопочным запуском двигателя. Следует понимать, что состояние «включенного двигателя» не являются однозначным эквивалентом состояния «включенного автомобиля». Например, состояние «включенного двигателя» может существовать как в рамках состояния «включенного автомобиля», так и в рамках состояния «выключенного автомобиля».

Первый вариант осуществления водительского интерфейса зажигания для состояния «включенного двигателя» изображен на фрагменте 200. Здесь скважина 202 ключа управления двигателем может включать в себя паз 203. Путем вставления физического устройства, например, активного ключа, положение паза 203 можно изменять между первым положением 204, соответствующим состоянию «выключенного автомобиля», вторым положением 206, соответствующим состоянию «включенного автомобиля» (и «включенного двигателя»), и третьим положением 208, соответствующим состоянию «включенного стартера» (или «включенного двигателя»). Чтобы начать прокрутку двигателя, ключ можно вставить в скважину 202, и паз 203 можно вначале установить в третье положение 208, чтобы запустить работу стартера двигателя. После запуска двигателя паз можно вернуть во второе положение 206, чтобы дать сигнал, что двигатель работает. После того как двигатель поработает, автомобиль можно выключить, переведя паз 203 в первое положение 204. Признак «выключенного автомобиля» может быть передан в контроллер фактом расположения паза 203 в первом положении 204, независимо от того, находится ключ в пазу или извлечен из паза.

Второй вариант осуществления водительского интерфейса зажигания для состояния «включенного двигателя» изображен на фрагменте 230. Здесь скважина 212 ключа управления двигателем может включать в себя паз 213. Путем вставления физического устройства, например, активного ключа, положение паза 213 можно изменять между первым положением 214, соответствующим состоянию «выключенного автомобиля», и вторым положением 216, соответствующим состоянию «включенного автомобиля». Может быть предусмотрена дополнительная кнопка 218, которую можно переключать между положением 220 запуска и положением 222 остановки, чтобы соответственно производить запуск и останов двигателя. Чтобы начать прокрутку двигателя, ключ можно вставить в скважину 212, паз 213 установить во второе положение 216, и нажать кнопку 218 до положения 220, чтобы запустить работу двигателя. Двигатель может быть остановлен путем нажатия на кнопку 218 до положения 222. После выключения двигателя состояние «выключенного автомобиля» можно получить, переведя паз 213 в первое положение 214. Признак «выключенного автомобиля» может быть передан в контроллер фактом расположения паза 213 в первом положении 214, независимо от того, находится ключ в пазу или извлечен из паза.

Третий вариант осуществления водительского интерфейса зажигания для состояния «включенного двигателя» изображен на фрагменте 250. Здесь вместо скважины ключа управления двигателем и физического устройства, такого как активный ключ, который необходимо вставлять в скважину, для передачи контроллеру признака присутствия водителя в автомобиле может быть использован пассивный ключ 252 (например, интеллектуальный ключ или электронный брелок). Точнее, состояние «включенного автомобиля» может быть подтверждено, когда пассивный ключ 252 находится внутри автомобиля или в пределах порогового расстояния от автомобиля (например, когда ключ обнаруживается датчиком электронного брелока, который сообщается с указанным брелоком). Может быть предусмотрена дополнительная кнопка 254, которую можно переключать между положением 256 запуска и положением 258 остановки, чтобы соответственно производить запуск и остановку двигателя, но которую можно нажимать только, когда пассивный ключ находится внутри автомобиля (или в пределах порогового расстояния от автомобиля). Чтобы запустить двигатель в работу, когда пассивный ключ находится в автомобиле или в пределах порогового расстояния от автомобиля, можно нажать на кнопку 254, переводя ее в положение 256 запуска. Индикатором состояния «выключенного автомобиля» (а также «выключенного двигателя») может служить присутствие пассивного ключа 252 внутри автомобиля и нахождение кнопки 254 в положении 258 останова. С другой стороны, индикатором состояния «выключенного автомобиля» может служить отсутствие пассивного ключа в автомобиле (или его присутствие за пределами порогового расстояния от автомобиля).

Согласно одному примеру, водитель может включить двигатель нажатием кнопки 254, и затем припарковать автомобиль. В то время как автомобиль находится в покое с работающим двигателем, водитель может выйти из машины, например, вместе с пассивным ключом 252. Согласно одному примеру, во время стоянки автомобиль может оставаться без водителя, а водитель может отойти на расстояние превышающее пороговое. Система управления автомобилем (или электронный управляющий модуль системы управления автомобилем) могут быть выполнены таким образом, чтобы во время существования такого состояния «включенного двигателя» либо автоматически остановить двигатель, работающий на холостом ходу, либо продлить время работы на холостом ходу, по меньшей мере, на основе данных наружной температуры, измеренной на протяжении времени стоянки. Система управления может также быть выполнена с возможностью делать заключение о том, находится автомобиль в закрытом помещении или на открытом пространстве (например, на основе сигналов одного или более датчиков температуры, измеряющих наружную температуру, датчика влажности, измеряющего влажность наружного воздуха, кислородного датчика, определяющего заданное воздушно-топливное отношение или массовое соотношение, датчика местоположения, данных бортовой навигационной системы и т.п.), и с возможностью автоматического выключения двигателя, работающего на холостом ходу, на основе сделанного заключения. Точнее, как будет подробно рассмотрено на фиг.4, система управления может автоматически выключать двигатель, работающий на холостом ходу, когда автомобиль находится в закрытом помещении, но продлевать время работы на холостом ходу до автоматического выключения, когда автомобиль находится на открытом пространстве.

На фиг.3 изображен пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 (фиг.1). Двигатель 10 может принимать параметры управления от системы управления, содержащей контроллер 12, а также сигнал от водителя 130 через устройство 132 ввода. В данном примере, устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования сигнала РР (Pedal Position) пропорционального отклонению педали. Согласно другому примеру, сигнал, касающийся состояния «включенного автомобиля» и/или «включенного двигателя» может быть принят через водительский интерфейс 15 зажигания, о чем говорилось выше согласно фиг.1-2. Цилиндр (также «камера сгорания») 30 двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания и расположенный внутри поршень 138. Поршень 138 может быть связан с коленчатым валом 140, так чтобы осуществлять преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 через систему трансмиссии может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского автомобиля. Кроме того, через маховик с коленчатым валом 140 может быть связан мотор стартера для обеспечения запуска двигателя 10.

Цилиндр 30 может принимать воздух через ряд каналов 142, 144 и 146 впуска воздуха. Впускной воздушный канал 146, кроме цилиндра 30, может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10. Согласно некоторым вариантам осуществления, один или более впускных каналов могут содержать устройство наддува, такое как турбокомпрессор или воздушный нагнетатель. Например, на фиг.3 изображен двигатель 10, оснащенный турбокомпрессором, в состав которого входит компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбина 176, приводимая в движение отработавшими газами, и расположенная в канале 148 выпуска отработавших газов. Компрессор 174 может, по меньшей мере, частично получать энергию от турбины 176 через вал 180, при этом устройство наддува выполнено в виде турбокомпрессора. Однако, в иных примерах, где двигатель 10 оснащен воздушным нагнетателем, турбина 176, приводимая в движение отработавшими газами, как вариант может быть опущена, при этом компрессор 174 может получать механическую энергию от мотора или автомобильного двигателя. Дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 64, может быть установлен во впускном воздушном канале двигателя для изменения величины воздушного потока и/или давления воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен после компрессора 174, как показано на фиг.3, или в ином варианте он может быть установлен перед компрессором 174.

Выпускной канал 148, кроме цилиндра 30, может принимать отработавшие газы от других цилиндров двигателя 10. Как показано, перед устройством 178 снижения токсичных выбросов к выпускному каналу 148 подключен датчик 128 отработавших газов. Датчик 128 может быть выбран из ряда различных подходящих датчиков для определения воздушно-топливного отношения по отработавшим газам, например универсальный датчик UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen) для определения содержания кислорода в отработавших газах, датчик EGO (Exhaust Gas Oxygen) содержания кислорода в отработавших газах, имеющий два состояния, нагреваемый датчик HEGO (Heated Exhaust Gas Oxygen) содержания кислорода в отработавших газах, датчик NOx, НС или СО. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может представлять собой трехкомпонентный каталитический преобразователь (TWC, Three-Way Catalyst), уловитель NOx, различные другие устройства снижения токсичности выбросов или комбинацию указанных устройств.

Температура отработавших газов может быть измерена одним или более датчиками (не показаны) температуры, расположенными в выпускном канале 148. По-другому, температуру отработавших газов можно получить косвенным образом на основе параметров работы двигателя, таких как частота вращения вала, нагрузка, воздушно-топливное отношение AFR (Air-Fuel Ratio), запаздывание искры и т.п. Также, температура отработавших газов может быть рассчитана по сигналам одного или более датчиков 128 отработавшего газа. С другой стороны, следует понимать, что оценку температуры отработавших газов можно произвести, используя сочетание вышеприведенных способов.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или более впускных клапанов, и один или более выпускных клапанов. Например, показано, что цилиндр 30 содержит по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150, и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней части цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 30, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана, и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней части цилиндра.

Контроллер 12 может управлять впускным клапаном 150 через кулачок системы 151 кулачкового привода. Аналогично, контроллер 12 может управлять выпускным клапаном 156 через кулачок системы 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151, 153 кулачкового привода может содержать один или более кулачков, и каждая из них может реализовывать одну или более систем газораспределения: систему CPS переключения профилей кулачков (Cam Profile Switching), систему VCT изменения фаз газораспределения (Variable Cam Timing), систему WT переменного газораспределения (Variable Valve Timing) и/или систему WL переменного газораспределения с регулированием высоты подъема клапанов (Variable Valve Lift), которые могут приводиться в действие контроллером 12 с целью изменения фазы срабатывания клапанов. Положения впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно определять соответственно датчиками положения 155 и 157. В иных вариантах, управление впускным клапаном и/или выпускным клапаном может осуществляться через электромагнитный клапан. Например, в таком случае цилиндр 30 может содержать впускной клапан, управляемый электромагнитным клапаном, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом системы CPS и/или VCT. В каких то еще вариантах осуществления, управление впускным и выпускным клапанами можно производить посредством общего привода клапанов или системы привода, или посредством привода клапанов с изменяемой фазой срабатывания или системы привода.

Цилиндр 30 характеризуется степенью сжатия, которая представляет собой отношение объема, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к объему, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Стандартно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых случаях, когда используются другие типы топлива, степень сжатия может быть увеличенной. Это может быть, например, когда используется высокооктановое топливо или топливо с повышенным значением скрытой теплоты парообразования. Степень сжатия может также быть увеличенной, если используется прямой впрыск, благодаря его влиянию на детонацию горючей смеси в двигателе.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может содержать искровую свечу 192 для воспламенения горючей смеси. Система 190 зажигания может формировать искру зажигания в камере 30 сгорания посредством свечи 192 в ответ на сигнал SA (Spark Advance) опережения зажигания, поступающий от контроллера 12 в определенных режимах работы. Однако, согласно некоторым вариантам осуществления, искровая свеча 192 может быть опущена, как, например, в случаях, когда горение смеси в двигателе 10 может начинаться за счет самовоспламенения или за счет впрыска топлива, как в некоторых дизельных двигателях.

Согласно некоторым вариантам осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более форсунками для подачи в цилиндр жидкости, подавляющей детонацию или ПВ. В некоторых вариантах, указанная жидкость может представлять собой топливо, при этом такую форсунку также называют топливной форсункой. В качестве примера (который не ограничивает собой идею изобретения) показано, что цилиндр 30 содержит одну топливную форсунку 166. Как показано, топливная форсунка 166 связана непосредственно с цилиндром 30 для прямого впрыска топлива пропорционально длительности импульса сигнала FPW (Fuel Pulse Width), получаемого от контроллера 12 через драйвер (усилитель) 168. Таким образом, топливная форсунка 166 осуществляет так называемый «прямой впрыск» топлива в цилиндр 30 (камеру сгорания). Хотя на фиг.3 форсунка 166 показана в виде боковой форсунки, она также может быть расположена и над поршнем, например, вблизи места расположения искровой свечи 192. Такое расположение может улучшать перемешивание топлива и горение, когда двигатель работает на спиртовом топливе, в силу пониженной летучести некоторых видов топлива на основе спирта. В другом варианте, для улучшения перемешивания топливная форсунка может быть расположена сверху и вблизи впускного клапана.

Доставка топлива к топливной форсунке 166 может осуществляться посредством топливной системы 20 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и топливную рейку. С другой стороны, топливо может подаваться одноступенчатым топливным насосом при более низком давлении, но в таком случае на момент времени (фазу) прямого впрыска на такте сжатия могут накладываться более сильные ограничения, чем в случае использования топливной системы высокого давления. Кроме того (хотя это и не показано), топливные баки могут содержать датчик давления, вырабатывающий сигнал в контроллер 12. Следует понимать, что в ином варианте форсунка 166 может быть установлена во впускном канале, и может подавать топливо во впускной канал, расположенный перед цилиндром 30.

Как говорилось выше, фиг.3 изображает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Как таковой, каждый цилиндр может аналогичным образом содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную(-ные) форсунку(-ки), искровую свечу зажигания и т.п.

Топливные баки топливной системы 20 могут содержать топливо различных сортов, с различными свойствами, например, различного состава. Указанные отличия могут заключаться в разном содержании спирта, разных октановых числах, различной теплоте испарения, различном составе топливных смесей и/или может иметь место сочетание указанных отличий. Согласно одному примеру, сорта топлива с различным содержанием спирта могли бы включать в себя одно топливо в виде бензина, а другое - в виде этанола или метанола. Согласно другому примеру, в двигателе в качестве первого вещества можно использовать бензин, а в качестве второго вещества - спиртосодержащую топливную смесь, такую как Е85 (приблизительно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (приблизительно 85% метанола и 15% бензина). Другим спиртосодержащим топливом могла бы быть смесь алкоголя с водой, смесь алкоголя, воды и бензина и т.п.