Системы и способы для впрыска газового топлива во время такта выпуска для уменьшения запаздывания турбонагнетателя

Системы и способы для впрыска газового топлива во время такта выпуска для уменьшения запаздывания турбонагнетателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка относится к способам и системам для уменьшения запаздывания турбонагнетателя в системе двигателя с наддувом с системой подачи топлива на сжиженном нефтяном газе (LPG).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели с турбонаддувом используют турбонагнетатель для сжатия всасываемого воздуха и повышения выходной мощности двигателя. Турбонагнетатель может использовать турбину с приводом от отработавших газов для осуществления привода компрессора, который сжимает всасываемый воздух. По мере того как частота вращения компрессора повышается, увеличенный наддув выдается в двигатель. Во время переходных условий по приему повышенного требования крутящего момента может быть задержка реакции турбонагнетателя до того, как частота вращения турбины и компрессора повышена до требуемой частоты вращения для обеспечения запрашиваемого наддува. Эта задержка в реакции турбонагнетателя, называемая запаздыванием турбонагнетателя, может приводить к задержке выдачи запрошенной мощности двигателя. Например, во время условий пуска в ход транспортного средства, таких как при разгоне с холостого хода, минимальный поток отработавших газов в комбинации с повышенной нагрузкой на компрессор могут давать в результате запаздывание турбонагнетателя. Следовательно, при разгоне с числа оборотов холостого хода запаздывание турбонагнетателя может понижать восприимчивость транспортного средства к требованию крутящего момента водителя и, таким образом, ослабляя управление движением.

Один из примерных подходов для уменьшения запаздывания турбонагнетателя показан Пэллетом и другими в US 8355858 B2. В материалах настоящей заявки в дополнение к первому впрыску топлива второй впрыск топлива выполняется после сгорания, в течение того же самого цикла цилиндра. Несгоревшее топливо из второго впрыска топлива подается на выпуск выше по потоку от турбины, тем самым обеспечивая повышенную теплоту для повышения частоты вращения турбины.

Однако изобретатели в материалах настоящей заявки идентифицировали проблемы у такого подхода. Например, выдача несгоревшего жидкого топлива на выпуске создает увеличенное количество сажи и твердых частиц. Дополнительно, тепло отработавших газов может теряться вследствие переноса тепла в камере сгорания. Как результат, выполнение второго впрыска топлива, как описано Пэллетом, может приводить к ухудшенным экономии топлива и выбросам.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из примеров вышеприведенные проблемы могут быть препоручены способу для двигателя, содержащему: во время повышения требования крутящего момента, большего чем пороговое значение, искровое воспламенение первого количества газового топлива в течение такта сжатия события сгорания в цилиндре; и искровое воспламенение второго количества газового топлива во время такта выпуска события сгорания в цилиндре.

В качестве примера, система двигателя может быть сконфигурирована системой подачи топлива на сжиженном нефтяном газе (LPG), и газовое топливо (например, LPG) может впрыскиваться непосредственно в камеру сгорания. На основании условий эксплуатации двигателя, таких как является ли повышение требования крутящего момента большим чем пороговое значение, второй впрыск топлива с искровым зажиганием может выполняться для сокращения времени, требуемого для повышения частоты вращения турбины до требуемой частоты вращения. Более точно, может выполняться первый обедненный впрыск в такте впуска, сопровождаемый искровым зажиганием во время такта сжатия события сгорания в цилиндре. Впоследствии, в течение того же самого события сгорания в цилиндре, второй впрыск топлива может выполняться во время такта выпуска события сгорания в цилиндре. Второй впрыск топлива может настраиваться, чтобы поддерживать общее топливо-воздушное соотношение на стехиометрии или слегка обогащенным. Кроме того, вторично впрыскиваемое топливо (то есть топливо, впрыскиваемое в течение такта выпуска) может сжигаться посредством искрового воспламенения во время такта выпуска.

Таким образом, дополнительная энергия отработавших газов может вырабатываться посредством искрового воспламенения вторичного впрыска топлива. Дополнительная энергия отработавших газов затем может использоваться для повышения частоты вращения турбины до требуемой частоты вращения. По достижении требуемых частоты вращения турбины и/или абсолютного давления в коллекторе (MAP) двигатель может эксплуатироваться без второго впрыска топлива.

Таким образом, дополнительно, впрыск и воспламенение топлива во время такта выпуска события сгорания в цилиндре может сокращать длительность для разгона турбонагнетателя до требуемой частоты вращения и обеспечивать требуемый наддув. Как результат, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться, к тому же, наряду с уменьшением потери тепла в камеру сгорания и формирования твердых частиц.

В частности, в настоящей заявке раскрыт способ для двигателя, состоящий в том, что: во время повышения требования крутящего момента, большего, чем пороговое значение, осуществляют искровое воспламенение первого количества газового топлива во время такта сжатия события сгорания в цилиндре; и осуществляют искровое воспламенение второго количества газового топлива во время такта выпуска события сгорания в цилиндре.

В дополнительном аспекте второе количество является меньшим, чем первое количество, и при этом пороговое значение является ненулевым и возрастает с повышением числа оборотов двигателя, на котором сформировано требование крутящего момента.

В другом дополнительном аспекте первое количество происходит из первого впрыска, а второе количество происходит из второго впрыска, первый впрыск обособлен от второго впрыска, и при этом первое количество основано на количестве газового топлива, создающем бедное топливо-воздушное соотношение, и при этом второе количество основано на бедном топливо-воздушном соотношении и одном или более из частоты вращения турбины относительно пороговой частоты вращения турбины, давления в коллекторе относительно порогового давления в коллекторе или давления на входе дросселя относительно порогового давления на входе дросселя.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что осуществляют искровое воспламенение второго количества на более низкой энергии зажигания, чем первое количество.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что настраивают энергию зажигания второго количества посредством настройки одного или более из времени выдерживания, тока, частоты возбуждения искры и установки момента свечи зажигания.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что продолжают искровое воспламенение первого количества и второго количества в течение некоторого количества событий сгорания, количество событий сгорания основано на одном или более из частоты вращения турбины относительно пороговой частоты вращения турбины и давления в коллекторе относительно порогового давления в коллекторе, причем пороговая частота вращения турбины и пороговое давление в коллекторе основаны на повышении требования крутящего момента.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что прекращают впрыск и искровое воспламенение второго количества газового топлива, когда частота вращения турбины возрастает выше пороговой частоты вращения турбины.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что прекращают впрыск и искровое воспламенение второго количества газового топлива, когда давление в коллекторе возрастает выше порогового давления в коллекторе.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что прекращают впрыск и искровое воспламенение второго количества газового топлива, когда каталитическая активность каталитического нейтрализатора отработавших газов убывает ниже порогового уровня.

В еще одном дополнительном аспекте повышение требования крутящего момента указывается увеличением положения педали, и при этом пороговое значение основано на повышении требуемого наддува.

В еще одном дополнительном аспекте газовое топливо хранится в топливном баке для жидкого топлива в качестве сжиженного нефтяного газа (LPG).

Кроме того, раскрыт способ для двигателя, состоящий в том, что: впрыскивают и воспламеняют первое количество сжиженного нефтяного газа (LPG) с первой энергией зажигания во время такта сжатия события сгорания в цилиндре, когда повышение требования крутящего момента является меньшим чем пороговое значение; и во время повышения требования крутящего момента, большего чем пороговое значение, впрыскивают и воспламеняют второе количество LPG со второй энергией зажигания во время такта выпуска события сгорания в цилиндре.

В дополнительном аспекте второе количество LPG является меньшим, чем первое количество LPG, и при этом вторая энергия зажигания является меньшей, чем первая энергия зажигания.

В другом дополнительном аспекте во время повышения требования крутящего момента, большего чем пороговое значение, первое количество основано на количестве LPG, дающем в результате бедное топливо-воздушное соотношение.

В еще одном дополнительном аспекте второе количество основано на количестве LPG, которое завершает сжигание избыточного кислорода, являющегося результатом воспламенения первого количества LPG, и приводит к одному или более из стехиометрического или слегка обогащенного топливо-воздушного соотношения, и при этом второе количество дополнительно основано на повышении требования крутящего момента, причем второе количество возрастает с повышением требования крутящего момента.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что впрыскивают и впоследствии воспламеняют второе количество LPG во время такта выпуска, когда температура каталитического нейтрализатора отработавших газов находится ниже пороговой температуры.

Более того, раскрыт способ для двигателя, состоящий в том, что: во время первого состояния воспламеняют первое количество сжиженного нефтяного газа (LPG) во время такта сжатия события сгорания в цилиндре и воспламеняют второе количество топлива во время такта выпуска события сгорания в цилиндре и во время второго состояния, при котором повышение требования крутящего момента находится ниже порогового значения, воспламеняют третье количество топлива во время такта сжатия события сгорания в цилиндре и не впрыскивают никакого топлива во время такта выпуска события сгорания в цилиндре.

В дополнительном аспекте первое количество является большим, чем второе количество, и при этом первое состояние включает в себя одно или более из повышения требования крутящего момента, являющегося большим чем пороговое значение, и температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов, находящейся ниже, чем пороговая температура.

В другом дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что воспламеняют второе количество топлива во время состояния положительного перекрытия клапанов, причем второе количество топлива дает в результате богатое топливо-воздушное соотношение.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что во время воспламенения второго количества топлива настраивают один или более параметров искрового зажигания на основании требуемой энергии зажигания, причем требуемая энергия зажигания основана на повышении требования крутящего момента.

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

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематическое изображение многотопливной системы двигателя, выполненной с возможностью работать на жидком топливе и газовом топливе.

Фиг. 2A показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерный способ для выполнения второго впрыска топлива во время переходных условий.

Фиг. 2B показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерный способ для эксплуатации двигателя без второго впрыска топлива.

Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерный способ для настройки искрового зажигания во время второго впрыска топлива.

Фиг. 4 показывает примерные временные характеристики впрыска и установки момента зажигания для событий второго впрыска топлива.

Фиг. 5 изображает примерную операцию второго впрыска топлива, используемую во время холодного запуска и разгона из установившихся условий без наддува.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее описание относится к системе двигателя, выполненной с возможностью подавать газовое топливо. В одном из неограничивающих примеров двигатель может быть сконфигурирован в качестве системы, проиллюстрированной на фиг. 1, в которой двигатель включает в себя по меньшей мере один цилиндр, систему управления и турбонагнетатель в числе других признаков. Двигатели с турбонаддувом могут испытывать запаздывание турбонагнетателя (то есть задержку до того, как частота вращения турбины возрастает до пороговой частоты вращения для обеспечения требуемого выходного крутящего момента). Способ для уменьшения запаздывания турбонагнетателя (показанный на фиг. 2A) включает в себя сжигание первого количества топлива во время такта сжатия события сгорания в цилиндре, а впоследствии - сжигание второго количества топлива во время такта выпуска. Впрыск и сжигание второго количества топлива во время такта выпуска может указываться ссылкой как вторичный впрыск топлива. Вторичный впрыск топлива и сгорание могут настраиваться на основании условий эксплуатации двигателя, в том числе, требования крутящего момента, как описано на фиг. 3. Когда вторичные впрыски топлива не выполняются, двигатель может работать посредством впрыска и сжигания топлива во время такта сжатия а не такта выпуска, как изображено на фиг. 2B. Примеры временных характеристик вторичного впрыска топлива и событий вторичного впрыска топлива показаны на фиг. 4 и 5 соответственно.

Со ссылкой на фиг. 1, она изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами 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 PP положения педали. Цилиндр 14 (то есть 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, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать 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 двигателя 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, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, скомпонованный между впускными каналами 142 и 144 и турбиной 176 с приводом от отработавших газов, скомпонованной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от отработавших газов через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Дроссель 162, 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. Кроме того, впускной канал 144 может включать в себя датчик (не показан) давления на входе дросселя (TIP) выше по потоку от дросселя 162 для оценки давления на входе дросселя (TIP). Дроссель 162 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 выбросов. Датчик 128 может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода отработавших газов), двухрежимный датчик кислорода или EGO (как изображено), HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями. Кроме того, устройство 78 снижения токсичности выбросов может содержать датчик температуры (не показан) для выдачи указания температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов. Двигатель 10 может включать в себя систему рециркуляции отработавших газов (EGR), указанную в целом под 194. Система 194 EGR может включать в себя охладитель 196 EGR, размещенный вдоль трубопровода 198 EGR. Кроме того, система EGR может включать в себя клапан 197 EGR, расположенный вдоль трубопровода 198 EGR, для регулирования количества отработавших газов, рециркулированных во впускной коллектор 144.

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 верхней 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 исполнительного механизма 152. Подобным образом выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 152 и 154, для регулирования установки момента открывания и закрывания и/или величины подъема соответственных впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответственными датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут включать в себя электрический привод или кулачковый привод клапана или их комбинацию. В примере кулачкового привода каждая система 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 клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14 в качестве альтернативы может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.

Во время работы двигателя каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается событию сгорания в цилиндре, содержащему четырехтактный цикл: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска обычно выпускной клапан 156 закрывается, а впускной клапан 150 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 146, поршень 138 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 14 сгорания. Положение, в котором поршень 138 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 14 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия впускной клапан 150 и выпускной клапан 156 закрыты. Поршень 138 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 14 сгорания. Точка, в которой поршень 138 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 14 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания во время такта впуска события сгорания в цилиндре. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется во время такта сжатия известным средством воспламенения, таким как свеча 192 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 138 обратно в НМТ. Коленчатый вал 140 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 156 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 148, и поршень возвращается в ВМТ. Таким образом, одиночное событие сгорания в цилиндре может включать в себя такт впуск, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры.

В некоторых примерах двигатель 10 может эксплуатироваться с вторичным впрыском топлива. Более точно, в дополнение к впрыску топлива во время такта впуска, как обсуждено выше, топливо также может впрыскиваться и сжигаться (посредством зажигания) во время такта выпуска. Впрыск второго количества топлива во время такта выпуска может указываться ссылкой как вторичный впрыск топлива. Таким образом, эксплуатация двигателя 10 с вторичным впрыском топлива может включать в себя сжигание первого количества топлива во время такта сжатия и сжигание второго количества топлива во время такта выпуска одного и того же события сгорания в цилиндре. Подробности эксплуатации двигателя 10 с вторичным впрыском топлива будут дополнительно конкретизированы на фиг. 2-5.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для воспламенения впрыскиваемого топлива и инициации 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 в выбранных рабочих режимах. Система зажигания включает в себя катушку зажигания (не показана), содержащую первичную обмотку и вторичную обмотку. Ток, текущий через первичную обмотку, используется для создания магнитного поля вокруг вторичной обмотки. Когда требуется искра, электрический ток через первичную обмотку прекращается, побуждая магнитное поле вокруг вторичной обмотки исчезать. Изменение магнитного поля индуцирует электрический ток через вторичную обмотку. По существу, вторичная обмотка может содержать в себе большее количество витков провода, чем первичная обмотка. Как результат, при индукции вторичная обмотка вырабатывает высокое напряжение, которое может подаваться на свечу 192 зажигания, чтобы формировать искру для зажигания. Таким образом, катушка зажигания обеспечивает повышение напряжения у свечи 192 зажигания для зажигания. По существу, энергия зажигания у свечи зажигания может настраиваться посредством настройки времени выдерживания катушки зажигания. Время выдерживания катушки зажигания является длительностью протекания тока через первичную обмотку. Поэтому, например, увеличение времени выдерживания катушки зажигания (в материалах настоящей заявки может указываться ссылкой как время выдерживания) повышает энергию зажигания искры, а уменьшение времени выдерживания катушки зажигания понижает энергию зажигания искры. В других примерах настройка частоты возбуждения искры на катушке зажигания также может настраивать энергию зажигания искры, выдаваемой свечой 192 зажигания. Например, понижение частоты возбуждения искры катушки зажигания может уменьшать количество искр, выдаваемых свечой зажигания. Как результат, энергия зажигания для сгорания может уменьшаться.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый 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. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 первой топливной системой 172, которая может быть топливной системой высокого давления, включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В одном из примеров, как показано на фиг. 1, топливная система 172 может включать в себя топливный бак 182 со сжатым газом и датчик 184 давления топлива для выявления давления топлива в топливном баке 182.

Топливная форсунка 170 показана скомпонованной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве оконного впрыска топлива (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 из второй топливной системы 173, которая может быть жидкостной топливной системой (например, для бензина, этилового спирта или их комбинации), включающей в себя топливный бак, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В одном из примеров, как показано на фиг. 1, топливная система 173 может включать в себя топливный бак 183 и датчик 185 топлива, например датчик уровня жидкости, для выявления величины запаса в топливном баке 182. В качестве альтернативы топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. В альтернативном варианте осуществления топливо из второй топливной системы дополнительно или в качестве альтернативы может подаваться в дополнительную топливную форсунку непосредственного впрыска для впрыска топлива непосредственно в камеру 14 сгорания.

Отметим, что одиночный формирователь 168 или 171 может использоваться для обеих систем впрыска топлива или многочисленные формирователи, например формирователь 168 для топливной форсунки 166 и формирователь 171 для топливной форсунки 170, могут использоваться, как изображено. Топливная система 172 может быть газовой топливной системой. В одном из примеров газовое топливо может храниться в топливном баке для жидкого топлива в качестве сжиженного нефтяного газа (LPG). В еще одном примере газовое топливо может включать в себя CNG, водород, LPG, LNG и т.д. или их комбинации. Будет принято во внимание, что газовые виды топлива, в качестве указываемых ссылкой в материалах настоящей заявки, являются видами топлива, которые являются газообразными в атмосферных условиях, но могут находиться в жидкой форме, в то время как под высоким давлением (в особенности, выше давления насыщения) в топливной системе. В сравнении, жидкие виды топлива, в качестве указываемых ссылкой в материалах настоящей заявки, являются видами топлива, которые являются жидкими в атмосферных условиях. Несмотря на то что фиг. 1 изображает двухтопливную систему, в некоторых примерах однотопливные газовые системы могут использоваться для подачи газового топлива, такого как CNG, водород, LPG, LNG и т.д., или их комбинаций в камеру сгорания непосредственным впрыском.

Будет принято во внимание, что, несмотря на то что изображенный вариант осуществления выполнен с возможностью подавать одно топливо с помощью непосредственного впрыска, а другого топлива с помощью оконного впрыска, в кроме того, в дополнительных вариантах осуществления система двигателя может включать в себя многочисленные форсунки оконного впрыска, при этом каждое из газового топлива и жидкого топлива, подается в цилиндр посредством оконного впрыска. Подобным образом в других вариантах осуществления система двигателя может включать в себя многочисленные форсунки непосредственного впрыска, при этом каждое из газового топлива и жидкого топлива подается в цилиндр с помощью непосредственного впрыска.

Подача разных видов топлива может указываться ссылкой в качестве типа топлива, из условия, чтобы тип топлива мог меняться посредством впрыска относительно большего или меньшего количества жидкого топлива по сравнению с газовым топливом, или наоборот.

Как представлено выше, во время определенных условий эксплуатации двигателя может возникать запаздывание турбонагнетателя. Например, запаздывание турбонагнетателя может возникать вследствие повышения требования крутящего момента, большего, чем пороговое требование. Повышение требования крутящего момента может определяться на основании возрастании ускорения, большего, чем пороговое ускорение. В одном из примеров запаздывание турбонагнетателя возникает во время разгона из состояния холостого хода. В еще одном примере запаздывание турбонагнетателя может происходить во время разгона из установившихся условий без наддува.

В одном из примеров газовая топливная система 172 непосредственного впрыска (DI) может быть выполнена с возможностью выдавать один или более вторичных впрысков топлива во время переходных условий для уменьшения запаздывания турбонагнетателя и/или улучшения розжига каталитического нейтрализатора. Вторичный впрыск топлива может включать в себя впрыск и воспламенение второго количества топлива (в дополнение к впрыску первого количества топлива во время такта впуска и сжиганию первого количества топлива во время такта сжатия) во время такта выпуска события сгорания в цилиндре. Сжигание вторичных впрысков топлива может инициироваться системой 190 зажигания.

Посредством выполнения вторичного впрыска топлива дополнительная энергия отработавших газов (полученная посредством сжигания второго количества топлива) может частично использоваться для уменьшения длительности для приведения турбины к пороговой частоте вращения, тем самым уменьшая запаздывание турбонагнетателя. Дополнительные подробности об использовании вторичного впрыска топлива для уменьшения запаздывания турбонагнетателя обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 2-5. Дополнительно, в некоторых примерах, когда вторичный впрыск топлива выполняется во время условий холодного запуска, дополнительная энергия отработавших газов может частично использоваться для уменьшения длительности для приведения температуры устройства 178 снижения токсичности выбросов (например, температуры трехкомпонентного каталитического нейтрализатора для отработавших газов или каталитического нейтрализатора отработавших газов) к пороговой температуре, тем самым улучшая розжиг каталитического нейтрализатора.

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, дежурную память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение всасываемого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) 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 MAP. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Кроме того, контроллер может принимать сигнал частоты вращения турбины (не показан) с датчика частоты вращения турбины (не показан), расположенного в турбине 176. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров датчик 120, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала. Дополнительно, установка момента зажигания, то есть момент времени в течение события сгорания в цилиндре, когда свеча зажигания срабатывает в цилиндре для инициации сгорания, может настраиваться контроллером.

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

Система по фиг. 1 предусматривает систему для двигателя, содержащую цилиндр двигателя, топливную форсунку, присоединенную к цилиндру двигателя, свечу зажигания, присоединенную к цилиндру двигателя, свеча зажигания включает в себя катушку зажигания, контроллер с машинно-читаемыми коман