Топливная система для двигателя внутреннего сгорания и способ ее эксплуатации (варианты)

Топливная система для двигателя внутреннего сгорания и способ ее эксплуатации (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к двигателям, оборудованным системами прямого впрыска топлива.

Уровень техники

Двигатели могут быть оборудованы различными топливными системами, используемыми для подачи необходимого количества топлива в двигатель для обеспечения горения. Один из типов топливной системы содержит форсунку впрыска во впускные каналы и форсунку прямого впрыска для каждого цилиндра двигателя. Форсунки впрыска во впускные каналы могут быть использованы для снижения объема испарения топлива и выбросов двигателя, а также для снижения потерь на перекачивание и расхода топлива при низких нагрузках. Форсунки прямого впрыска могут быть использованы при высоких нагрузках для повышения производительности двигателя и снижения расхода топлива при высоких нагрузках. Кроме того, для реализации преимуществ обоих типов подачи топлива при некоторых условиях могут быть использованы вместе форсунки впрыска во впускные каналы и форсунки прямого впрыска.

Двигатели, оснащенные форсунками впрыска во впускные каналы и форсунками прямого впрыска, могут работать без применения форсунок прямого впрыска в течение увеличенного времени. Во время неиспользования наконечники форсунок прямого впрыска подвергаются воздействию высоких температур, возникающих внутри цилиндров сгорания во время сгорания топлива, впрыскиваемого из форсунок впрыска во впускные каналы. Кроме того, повышенные температуры в форсунке прямого впрыска могут привести к испарению топлива в ней. Это может привести к дистилляции топлива внутри наконечника форсунки, в результате чего внутри форсунки будут образовываться отложения, что, в свою очередь, повлияет на срок службы форсунки прямого впрыска.

Раскрытие изобретения

Во время работы транспортного средства форсунки прямого впрыска могут охлаждаться за счет периодического впрыска топлива из форсунок прямого впрыска. Однако авторы изобретения обнаружили несколько проблем, связанных с данным подходом. По варианту предпочтительной может быть работа при максимальном устойчивом впрыске во впускные каналы (PFI) для повышения экономичности топлива и снижения объема выбросов. По другому варианту форсунки прямого впрыска могут быть соединены с ограниченным объемом топлива, в результате чего оно может закончиться и не сможет быть подано в случае необходимости постоянного впрыска топлива. Кроме того, периодичный впрыск топлива через форсунки прямого впрыска может оказаться недостаточным для предотвращения образования паров топлива внутри частей форсунки, подверженных воздействию теплоты сгорания внутри цилиндров двигателя.

По варианту некоторые из вышеописанных проблем могут быть решены с помощью способа, в котором во время работы цилиндра двигателя с использованием топлива из первой форсунки без использования второй форсунки увеличивают давление в топливной рампе, соединенной со второй форсункой, в зависимости от увеличения температуры наконечника второй форсунки. Таким образом, цилиндр двигателя может работать за счет сгорания топлива из первой форсунки, не оказывая влияние на срок службы второй форсунки. За счет увеличения давления в топливной рампе, соединенной со второй форсункой, в зависимости от увеличения температуры наконечника второй форсунки, данный способ может быть использован для предотвращения образования паров топлива внутри второй форсунки, например, внутри наконечника второй форсунки, которая подвергается воздействию теплоты сгорания внутри цилиндра двигателя. Благодаря предотвращению образования паров топлива данный способ может быть использован для того, чтобы не допустить возникновения дистилляции топлива в наконечнике второй форсунки, когда цилиндр двигателя работает с топливом из первой форсунки без использования второй форсунки.

По другому варианту некоторые из вышеперечисленных проблем могут быть решены с помощью топливной системы для двигателя внутреннего сгорания, содержащей группу форсунок прямого впрыска, соединенную с соответствующей группой цилиндров; первую топливную рампу, соединенную с группой форсунок прямого впрыска; топливный насос высокого давления, соединенный с первой топливной рампой; и систему управления, выполненную с инструкциями, хранящимися в запоминающем устройстве, для увеличения давления в первой топливной рампе за счет использования топливного насоса высокого давления при выполнении первого условия, когда температура наконечника одной или нескольких форсунок прямого впрыска в группе превышает первое пороговое значение. Таким образом, топливная система может быть использована для регулирования давления в первой топливной рампе в зависимости от повышенной температуры с помощью топливного насоса высокого давления. Давление в первой топливной рампе может быть отрегулировано в соответствии с температурой наконечника форсунки. Таким образом, топливный насос высокого давления может быть использован для увеличения давления в топливной рампе до уровня, который позволит жидкому топливу в первой топливной рампе оставаться в жидкой форме.

По другому варианту некоторые из вышеописанных проблем могут быть решены с помощью способа, в котором цилиндр двигателя работает на топливе из первой форсунки, без использования второй форсунки; увеличивают давление в топливной рампе, соединенной со второй форсункой, в зависимости от увеличения температуры наконечника второй форсунки при первом условии; осуществляют впрыск топлива из второй форсунки в цилиндр двигателя в зависимости от увеличения температуры при втором условии. Таким образом, жидкое топливо может быть впрыснуто с помощью второй форсунки, что позволит охладить форсунку в зависимости от увеличения температуры. Кроме того, впрыск жидкого топлива может быть ограничен специфическими условиями работы, что позволит поддержать или улучшить характеристики выбросов двигателя и увеличить экономичность использования топлива во время работы.

Вышеуказанные и другие преимущества, а также отличительные признаки данного изобретения явно указаны в следующем подробном описании, которое может быть рассмотрено как отдельно, так и со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Следует понимать, что краткое описание приводится выше с целью представления в упрощенной форме отдельных принципов, которые далее изложены в подробном описании, и предназначено для определения ключевых или основных особенностей заявленного объекта, область применения которого однозначно определена формулой изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами, которые устраняют недостатки, указанные выше или упомянутые в любой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично изображен пример цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 2 схематично изображен пример многоцилиндрового двигателя.

На фиг. 3 показан пример высокоуровневой блок-схемы эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, содержащего систему впрыска топлива во впускные каналы и систему прямого впрыска в соответствии с изобретением.

На фиг. 4 показан пример высокоуровневой блок-схемы эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, содержащего систему впрыска топлива во впускные каналы и систему прямого впрыска в соответствии с изобретением.

На фиг. 5 приведен пример временной диаграммы для эксплуатации транспортного средства и системы прямого впрыска топлива.

Осуществление изобретения

Изобретение относится к системам и способам работы системы прямого впрыска топлива внутри системы двигателя, где несколько топливных форсунок соединены с цилиндром двигателя. По варианту двигатель может быть выполнен, как показано на фиг. 1. Кроме того, дополнительные компоненты системы впрыска топлива по фиг. 2 могут входить в состав двигателя по фиг. 1. Способ эксплуатации системы прямого впрыска может быть реализован с помощью систем, показанных на фиг. 1 и 2, причем способ, показанный на фиг. 3, представляет собой пример способа эксплуатации форсунки прямого впрыска. На фиг. 4 показан дополнительный способ эксплуатации системы прямого впрыска топлива. Пример временной диаграммы работы системы прямого впрыска топлива, соответствующей указанным выше способу и системам, приведен на фиг. 5.

На фиг. 1 представлен вариант реализации камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться по крайней мере частично с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и с помощью входного сигнала, подаваемого водителем 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом варианте устройство 132 ввода содержит педаль газа и датчик 134 положения педали для генерирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр (то есть «камера сгорания») 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 таким образом, чтобы обеспечить преобразование возвратно-поступательного движения данного поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен по крайней мере с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик для запуска двигателя 10.

Впускной воздух может поступать в цилиндр 14 по нескольким впускным каналам 142, 144 и 146. Впускной канал 146 может соединяться с другими цилиндрами двигателя 10, помимо цилиндра 14. По вариантам один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, например турбонагнетатель или нагнетатель. Например, на фиг. 1 показан двигатель 10, оснащенный турбонагнетателем, который содержит компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176, работающую на выхлопных газах, которая расположена вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по крайней мере частично приводиться в движение турбиной 176, работающей на выхлопных газах с помощью вала 180, при этом устройство наддува представляет собой турбонагнетатель. Однако в других вариантах двигатель 10 может быть оборудован, например, нагнетателем, при этом турбина 176, работающая на выхлопных газах, может отсутствовать, а компрессор 174 может приводиться в движение с помощью механического входного воздействия от мотора или двигателя. Дроссель 162, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и(или) давления впускного воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку относительно компрессора 174, как показано на фиг. 1, или выше по потоку относительно компрессора 174.

Выхлопные газы могут поступать в выпускные каналы 148 из других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14. Изображенный датчик 128 выхлопных газов соединен с выпускным каналом 148 выше по потоку относительно устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может представлять собой любой подходящий датчик, обеспечивающий индикацию воздушно-топливного соотношения выхлопных газов, например, линейный датчик содержания кислорода или UEGO (универсальный датчик содержания кислорода или датчик содержания кислорода в выхлопных газах широкого диапазона), бистабильный датчик кислорода или EGO (как показано на фигурах), HEGO (EGO с нагревом), датчик NOx, HC или CO. Устройство 178 для снижения токсичности выхлопных газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC), уловитель NOx, любые другие устройства для снижения токсичности выхлопных газов или комбинации данных устройств.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и(или) один или несколько выпускных клапанов. Например, изображенный цилиндр 14 может иметь по крайней мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по крайней мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней части цилиндра 14. По варианту каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 14, может иметь по крайней мере два впускных тарельчатых клапана и по крайней мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней части цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться с помощью контроллера 12 посредством исполнительного механизма 152. Аналогичным образом выпускной клапан 156 может управляться с помощью контроллера 12 посредством исполнительного механизма 154. При некоторых условиях контроллер 12 может генерировать разные сигналы, подаваемые на исполнительные механизмы 152 и 154, для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может быть определено с помощью соответствующих датчиков положения (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь электрический привод клапанов, кулачковый привод или комбинацию данных типов приводов. Установка фаз работы впускного и выпускного клапанов может осуществляться параллельно или по любому из следующих принципов: изменение фаз газораспределения на впуске, изменение фаз газораспределения на выпуске, двойное независимое изменение фаз газораспределения и фиксированные фазы газораспределения. Каждая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и использовать одну или несколько из ниже перечисленных систем: переключение профилей работы кулачков (CPS), изменение фаз газораспределения (VCT), регулируемая установка фаз клапанного распределения (VVT) и(или) изменение высоты подъема клапанов (VVL), которыми управляет контроллер 12 с целью изменения режимов работы клапанов. Например, по варианту цилиндр 14 может содержать впускной клапан, управляемый с помощью электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, включая CPS и(или) VCT. В других вариантах впускной и выпускной клапаны могут управляться с помощью общего исполнительного механизма или системы исполнительных механизмов клапана, исполнительного механизма или системы исполнительных механизмов для выполнения регулируемой установки фаз клапанного распределения.

Цилиндр 14 может обеспечивать величину сжатия, то есть соотношение между объемом цилиндра, в котором поршень 138 находится в нижней мертвой точке, и объемом цилиндра, в котором поршень 138 находится в верхней мертвой точке. Обычно величина сжатия находится в пределах от 9:1 до 10:1. Однако по вариантам в системах, в которых используются разные типы топлива, величина сжатия может быть увеличена. Это может произойти, например, при использовании высокооктанового топлива или топлива с более высокой скрытой теплотой парообразования. Также коэффициент сжатия может быть увеличен при использовании прямого впрыска за счет его влияния на детонацию двигателя.

По варианту каждый цилиндр двигателя 10 может содержать запальную свечу 192, обеспечивающую начало процесса сгорания. При выбранных условиях работы система 190 зажигания может подавать искру зажигания в цилиндр 14 сгорания с помощью запальной свечи 192 в зависимости от сигнала SA опережения зажигания от контроллера 12. Однако в некоторых вариантах запальная свеча 192 может отсутствовать, например, когда двигатель 10 может начинать процесс сгорания за счет самовоспламенения или впрыска топлива, как, например, в случае с дизельными двигателями.

По варианту каждый цилиндр двигателя 10 может иметь одну или несколько топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера изображенный цилиндр 14 имеет две топливные форсунки 166 и 170. Изображенная топливная форсунка 166 соединена непосредственно с цилиндром 14 прямого впрыска в него топлива в соответствии с шириной импульса FPW-1, полученного от контроллера 12, через электронный привод 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый прямой впрыск (называемый в настоящем документе как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Хотя на фиг. 1 форсунка 166 показана в виде боковой форсунки, она может быть расположена над поршнем, например, рядом с запальной свечой 192. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртовом топливе благодаря низкой летучести некоторых видов спиртового топлива. По варианту форсунка может быть расположена сверху, рядом с впускным клапаном для улучшения смешивания. Топливо может быть подано в топливную форсунку 166 с помощью топливной системы 172 высокого давления, содержащей топливный бак, топливные насосы и привод 168. По варианту топливо может быть подано с помощью одноступенчатого топливного насоса под низким давлением, причем момент прямого впрыска топлива может быть дополнительно ограничен во время такта сжатия по сравнению с ситуацией, когда используется топливная система высокого давления. Кроме того, хотя это и не показано, топливный бак может иметь датчик давления, генерирующий сигнал для контроллера 12.

Изображенная топливная форсунка 170 расположена во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, в конфигурации, обеспечивающей впрыск топлива во впускные каналы (именуемый в настоящем документе как «PFI»), то есть во впускной канал выше по потоку относительно цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длине импульса сигнала FPW-2, полученного от контроллера 12, через электронный привод 171. Топливо может быть подано в топливную форсунку 170 с помощью топливной системы 172.

Во время одного цикла цилиндра топливо может быть подано в цилиндр с помощью обеих форсунок. Например, каждая форсунка может подавать часть от общего количества впрыскиваемого топлива, которая будет сгорать в цилиндре 14. Кроме того, распределение и(или) относительное количество топлива, поступающего из каждой форсунки, могут изменяться вместе с условиями работы, как описано ниже. Относительное распределение общего количества впрыскиваемого топлива между форсунками 166 и 170 можно назвать первым соотношением объемов впрыска. Например, впрыск большего количества топлива для цикла сгорания через форсунку 170 (впрыска во впускные каналы) может представлять собой пример повышенного первого соотношения между объемом впрыска во впускные каналы и объемом прямого впрыска, а впрыск большего количества топлива для цикла сгорания через форсунку 166 (прямого впрыска) может представлять собой пример пониженного первого соотношения между объемом впрыска во впускные каналы и объемом прямого впрыска. Следует отметить, что это только примеры различных соотношений объемов впрыска и что могут быть использованы различные соотношения объемов впрыска. Кроме того, необходимо понимать, что топливо, впрыскиваемое во впускные каналы, может быть подано при открытом впускном клапане, при закрытом впускном клапане (то есть непосредственно до такта впуска, например, во время такта выпуска), а также при работе с открытым и закрытым впускным клапаном. Аналогичным образом топливо, впрыскиваемое напрямую, может быть подано, например, во время такта впуска и частично во время предыдущего такта выпуска, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. Кроме того, топливо, впрыскиваемое напрямую, может быть подано в рамках однофазного или многофазного впрыска. Сюда могут быть отнесены многофазные впрыски во время такта сжатия, многофазные впрыски во время такта впуска или сочетание нескольких циклов прямого впрыска во время такта сжатия и нескольких циклов прямого впрыска во время такта впуска. При многофазном прямом впрыске относительное распределение общего количества топлива, впрыскиваемого напрямую, между (прямым) впрыском на такте впуска и (прямым) впрыском на такте сжатия, можно назвать вторым соотношением объемов впрыска. Например, впрыск большего количества топлива, впрыскиваемого напрямую, для цикла сгорания во время такта впуска может быть примером повышенного второго соотношения объемов прямого впрыска на такте впуска, а впрыск большего количества топлива, впрыскиваемого напрямую, для цикла сгорания во время такта сжатия может быть примером пониженного второго соотношения объемов прямого впрыска на такте впуска. Следует отметить, что это только примеры различных соотношений объемов впрыска и что могут быть использованы различные соотношения объемов впрыска.

В данном случае даже в рамках одного такта сгорания впрыскиваемое топливо может быть впрыснуто в разные моменты из форсунки впрыска во впускные каналы и форсунки прямого впрыска. Кроме того, для одного такта сгорания за один цикл работы двигателя могут выполняться многофазные впрыски. Многофазные впрыски могут быть выполнены во время такта сжатия, такта впуска или любого их сочетания.

В соответствии с вышесказанным на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Таким образом, каждый цилиндр может также содержать собственный набор из впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки (форсунок), запальной свечи и так далее.

Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Сюда можно отнести различия в размерах, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. К другим различиям можно отнести, но не ограничиваясь этим, различные углы впрыскивания, различные рабочие температуры, различные направления, различные моменты впрыска, различные характеристики впрыска, различные места расположения и т.д. Кроме того, в зависимости от соотношения распределения впрыскиваемого топлива между форсунками 170 и 166, можно достичь различных результатов.

Топливная система 172 может содержать один топливный бак или несколько топливных баков. По вариантам, в которых топливная система 172 содержит несколько топливных баков, данные топливные баки могут содержать топливо одинакового качества или же топливо разного качества, например, топливо с разным составом. Данная разница может заключаться в разном содержании спирта, разном октановом числе, разной теплотой парообразования, разных смесях топлива и(или) сочетании данных характеристик и так далее. По одному варианту топливо с различным содержанием спирта может представлять собой бензин, этанол, метанол или спиртовые смеси, например, E85 (в которой содержится примерно 85% этанола и 15% бензина) или M85 (в которой содержится примерно 85% метанола и 15% бензина). Другие спиртосодержащие виды топлива могут представлять собой смесь спирта и воды, смесь спирта, воды и бензина и так далее. По варианту топливная система 172 может содержать топливный бак, в котором содержится жидкое топливо, например, бензин, и топливный бак, в котором содержится газообразное топливо, например, СПГ или СНГ. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью впрыскивать топливо из одного топливного бака, из баков с разными видами топлива, из нескольких баков с одним видом топлива или из нескольких баков с разными видами топлива. Например, бак для СНГ может быть соединен с форсункой прямого впрыска, а бак с другим топливом может быть соединен с форсункой впрыска во впускные каналы.

Контроллер 12 на фиг. 1 представлен в виде микрокомпьютера, содержащего блок 106 микропроцессора, порты 108 ввода/вывода, электронный носитель для хранения исполняемых программ и калибровочных значений, представляющий собой постоянное запоминающее устройство 110 в данном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114, и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, которые содержат, в дополнение к ранее описанным сигналам, сигнал массового расхода воздуха (MAF) от датчика 122 массового расхода воздуха; сигнал температуры охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика 116 температуры, соединенного с охлаждающей рубашкой 118; сигналы профиля зажигания (PIP) от датчика 120 Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 140; положение дросселя (TP) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) от датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может быть сгенерирован контроллером 12 на основе сигнала PIP. Сигнал MAP о давлении в коллекторе от датчика давления в коллекторе может быть использован для индикации вакуума или давления во впускном коллекторе.

На постоянное запоминающее устройство 110 могут быть записаны машиночитаемые данные, представляющие собой инструкции, исполняемые процессором 106, для выполнения способов, описанных ниже, а также других вариантов, которые подразумеваются, но не перечислены конкретно. Пример способа, который может быть выполнен с помощью контроллера, показан на фиг. 3.

На фиг. 2 представлено схематичное изображение многоцилиндрового двигателя, соответствующего настоящему описанию. Как показано на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания содержит цилиндры 14, соединенные с впускным каналом 144 и выпускным каналом 148. Впускной канал 144 может содержать дроссель 162. Выпускной канал 148 может содержать устройство 178 для снижения токсичности выхлопных газов.

Цилиндры 14 могут представлять собой часть головки 201 цилиндра. На фиг. 2 изображенная головка 201 цилиндра имеет 4 цилиндра с рядным расположением. По варианту головка 201 цилиндра может иметь большее или меньшее количество цилиндров, например шесть цилиндров. По другому варианту цилиндры могут иметь V-образное или любое другое подходящее расположение.

Изображенная головка 201 цилиндра соединена с топливной системой 172. Изображенный цилиндр 14 соединен с топливными форсунками 166 и 170. Хотя показан только один цилиндр, соединенный с топливными форсунками, следует понимать, что все цилиндры 14 в головке 201 цилиндра могут быть соединены с одной или несколькими топливными форсунками. В данном варианте изображенная топливная форсунка 166 представляет собой форсунку прямого впрыска, а топливная форсунка 170 форсунку впрыска во впускные каналы. Каждая топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подавать определенное количество топлива в определенный момент времени цикла работы двигателя в ответ на команды от контроллера 12. Для подачи горючего топлива в цилиндр 14 во время каждого цикла сгорания можно использовать одну или обе топливные форсунки. Момент и количество впрыскиваемого топлива могут регулироваться в соответствии с условиями работы двигателя. Регулировка момента и количества впрыскиваемого топлива будет рассмотрена ниже со ссылкой на фиг. 3-5.

Изображенная топливная форсунка 170 соединена с топливной рампой 206. Топливная рампа 206 может быть соединена с топливопроводом 221. Топливопровод 221 может быть соединен с топливным баком 240. Топливный насос 241 может быть соединен с топливным баком 240 и топливопроводом 221. Топливная рампа 206 может содержать несколько датчиков, в том числе датчик температуры и датчик давления, например, датчик 214 давления. Аналогичным образом топливопровод 221 и топливный бак 240 могут содержать несколько датчиков, в том числе датчики температуры и давления. Топливный бак 240 также может иметь заправочное отверстие.

По варианту топливный бак 240 может содержать газообразное топливо, например, СПГ, метан, СНГ, газообразный водород и так далее. По вариантам, в которых топливный бак 240 содержит газообразное топливо, клапан бака может быть соединен с топливопроводом 221 выше по потоку относительно топливного насоса 241. Клапан топливопровода может быть соединен с топливопроводом 221 выше по потоку относительно клапана бака. Регулятор давления может быть соединен с топливопроводом 221 выше по потоку относительно клапана топливопровода. Топливопровод 221 также может быть соединен с коалесцирующим фильтром, а также может включать в себя предохранительный клапан, расположенный выше по потоку относительно топливной рампы 206.

Изображенная топливная форсунка 166 соединена с топливной рампой 205. Топливная рампа 205 может быть соединена с топливопроводом 220. Топливопровод 220 может быть соединен с топливным баком 250. Топливный насос 251 может быть соединен с топливным баком 250 и топливопроводом 220. Топливная рампа 205 может включать в себя несколько датчиков, в т.ч. датчик температуры и датчик давления, например датчик 213 давления. Аналогичным образом топливопровод 220 и топливный бак 250 могут содержать несколько датчиков, в т.ч. датчики температуры и давления. Топливный бак 250 также может иметь заправочное отверстие. По варианту топливный бак 250 может содержать жидкое топливо, например, бензин, дизельное топливо, этанол, E85 и так далее. По вариантам, в которых топливный бак 250 содержит жидкое топливо, а топливный бак 240 содержит газообразное топливо, топливная рампа 205 может представлять собой топливную рампу высокого давления, а топливная рампа 206 может представлять собой топливную рампу низкого давления.

Топливная система, представленная на фиг. 1 и 2, может представлять собой топливную систему для двигателя внутреннего сгорания, содержащую группу форсунок прямого впрыска, соединенную с соответствующей группой цилиндров; первую топливную рампу, соединенную с группой форсунок прямого впрыска; топливный насос высокого давления, соединенный с первой топливной рампой; систему управления, использующую инструкции, хранящиеся в запоминающем устройстве, для увеличения давления в первой топливной рампе за счет использования топливного насоса высокого давления при выполнении первого условия, когда температура наконечника одной или нескольких форсунок прямого впрыска в группе превышает первое пороговое значение. По варианту первое условие предусматривает ситуацию, когда массовый расход топлива через форсунку прямого впрыска практически равен нулю. В настоящем документе термин «практически равен нулю» включает в себя массовый расход топлива, установленный, например, с помощью контроллера. По варианту через форсунку прямого впрыска утекать небольшое количество топлива, при этом массовый расход топлива можно будет считать практически равным нулю. Например, расход утечки может быть менее 1% от общего количества топлива, поступающего в цилиндр двигателя, при этом поток будет практически равен нулю. В некоторых примерах первое условие может также включать в себя нагрузку на двигатель, уровень которой ниже второго порогового значения.

Система управления также может использовать инструкции, хранящиеся на запоминающем устройстве, для увеличения потока топлива через первую топливную рампу при выполнении второго условия, когда температура наконечника одной или нескольких форсунок прямого впрыска в группе превышает первое пороговое значение. По варианту второе условие может предусматривать ситуацию, когда массовый расход топлива через форсунку прямого впрыска практически равен нулю, а также ситуацию, когда нагрузка на двигатель превышает второе пороговое значение. По другому варианту система управления может также использовать инструкции, хранящиеся на запоминающем устройстве, для оценки температуры наконечника одной или нескольких форсунок прямого впрыска в группе на основе условий работы двигателя; определения давления паров топлива, содержащегося в первой топливной рампе на основе оценочного значения температуры; выдачи команды на установку предпочтительного давления в топливной рампе, при этом предпочтительное давление в топливной рампе основано на давлении паров топлива. Предпочтительное давление в топливной рампе может соответствовать давлению, достаточному для предотвращения образования паров топлива в наконечнике одной или нескольких форсунок прямого впрыска в группе. В некоторых вариантах система управления может использовать инструкции для оценки температуры самого горячего элемента топливной системы прямого впрыска, контактирующего с топливом. В неиспользуемой топливной системе прямого впрыска, данным элементом обычно является наконечник форсунки, однако это может быть другая часть топливной системы прямого впрыска.

В некоторых вариантах система также может содержать группу форсунок впрыска во впускные каналы, соединенную с соответствующей группой цилиндров; вторую топливную рампу, соединенную с группой форсунок впрыска во впускные каналы; топливный насос низкого давления, соединенный со второй топливной рампой. Система управления также может использовать инструкции, хранящиеся на запоминающем устройстве, для подачи команды на установку количества топлива, проходящего через группу форсунок прямого впрыска таким образом, чтобы оно было меньше или равно 10% от общего количества топлива, поступающего в группу цилиндров.

Таким образом, цилиндр двигателя может работать в течение увеличенного времени, используя топливо из форсунки впрыска во впускные каналы и не используя топливо из форсунки прямого впрыска. В зависимости от увеличения полученного значения температуры на наконечнике первой топливной форсунки данный наконечник может быть охлажден за счет впрыска топлива через первую топливную форсунку при соблюдении определенных условий работы двигателя, например, при высокой нагрузке на двигатель. При выполнении других условий, например, при низкой или нормальной нагрузке на двигатель, давление в топливной рампе высокого давления может быть увеличено для предотвращения образования паров топлива. Технический результат использования такой системы заключается в том, что топливная форсунка может охлаждаться либо за счет впрыска топлива (в частности, за счет относительно низкого коэффициента впрыска через топливную систему прямого впрыска), либо за счет создания высокого давления топлива для предотвращения дистилляции топлива во время периодов неиспользования.

На фиг. 3 показан пример способа 300 работы двигателя 10 внутреннего сгорания, изображенного на фиг. 1 и 2. Способ 300 может представлять собой машиночитаемые инструкции, хранящиеся в системе управления и выполняемые контроллером, например контроллером 12 с фиг. 1. На этапе 305 способ 300 может начинаться с определения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут содержать скорость вращения двигателя, нагрузку на двигателя, давление MAP, давление MAF, уровни топлива, давление окружающей среды, показания бортового датчика (например, показания от датчиков давления и температуры), а также рабочее состояние топливной системы.

На этапе 310 способ 300 может содержать определение того, превышает ли текущий чистый поток топлива через форсунку прямого впрыска нулевое значение. Определение текущего чистого потока топлива может предусматривать оценку состояния каждой форсунки 166 прямого впрыска и(или) состояния потока топлива через первую топливную рампу 205, показанную на фиг. 2. При наличии чистого потока топлива через одну или несколько форсунок прямого впрыска способ 300 переходит на этап 312. На этапе 312 способ 300 может содержать поддержание текущего профиля впрыска, которое может содержать поддержание профиля впрыска одной или нескольких форсунок впрыска во впускные каналы и(или) одной или нескольких форсунок прямого впрыска.

При отсутствии чистого потока топлива через одну или несколько форсунок 166 прямого впрыска способ 300 переходит на этап 315. На этапе 315 способ 300 может содержать оценку температуры наконечника форсунки прямого впрыска, например наконечника форсунки 166 прямого впрыска. Может быть оценена температура одного или нескольких наконечников форсунок прямого впрыска. Оценка температуры наконечника форсунки прямого впрыска может предусматривать моделирование температуры наконечника в виде зависимости от измеряемых условий работы двигателя. Измеряемые условия работы двигателя могут содержать температуру охлаждающей жидкости двигателя, скорость работы насоса для охлаждающей жидкости, заряд воздуха в цилиндре, скорость вращения двигателя, степень охлаждения заряда, расход через топливную форсунку прямого впрыска для жидкого топлива, температура заряда в коллекторе или другие аналогичные условия. Наконечник форсунки прямого впрыска нагревается во время циклов сгорания в цилиндре 14. Увеличение заряда воздуха в цилиндре 14 приводит к увеличению температуры наконечника форсунки. Аналогичным образом увеличение скорости вращения двигателя приводит к повышению температуры на наконечнике форсунки. Увеличение температуры воздуха в цилиндре