Способ (варианты) и система управления двигателем

Способ (варианты) и система управления двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится, в основном, к способам и системам для улучшения работы свечи зажигания и состояния камеры сгорания посредством впрыска воды.

Уровень техники/Краткое изложение

Системы зажигания двигателя могут содержать свечу зажигания для подачи электрического тока в камеру сгорания двигателя с искровым зажиганием для воспламенения воздушно-топливной смеси и обеспечения сгорания. В зависимости от условий работы двигателя может происходить загрязнение свечи зажигания, когда воспламеняющий наконечник свечи зажигания покрывается инородным веществом, таким как топливо, масло или сажа. После загрязнения свеча зажигания может потерять способность обеспечивать соответствующее напряжение для обеспечения сгорания в цилиндре до тех пор, пока свеча зажигания не будет достаточно очищена или не будет заменена. Например, свеча зажигания может быть очищена посредством работы двигателя в условиях высокой частоты вращения или нагрузки, что позволяет поднять температуру наконечника свечи зажигания и, таким образом, сжечь накопленную сажу. Однако высокие температуры наконечника свечи зажигания могут привести к предварительному воспламенению топлива. Предотвращение преждевременного воспламенения более затруднено в двигателях, использующих впрыск жидкости омывателя для улучшения пределов детонации и для экономии топлива. В частности, у метанола, входящего в состав жидкости омывателя, более низкая температура поверхностного (то есть, калильного) воспламенения, чем у бензина, что делает метанол более подверженным преждевременному воспламенению по сравнению с бензином, если температуры наконечника свечи зажигания слишком высоки. Кроме того, может оказаться затруднительным создать свечу зажигания, имеющую тепловой диапазон, обеспечивающий достаточно высокую температуру для сжигания сажи при небольших нагрузках, и достаточно низкую температуру при высокой нагрузке, чтобы избежать преждевременного воспламенения.

В качестве примера можно привести подход для уменьшения загрязнения свечи зажигания и преждевременного воспламенения, предложенный Расселом и др. в патенте США 7886729. В нем система двигателя содержит две свечи зажигания в цилиндре двигателя, причем каждая свеча зажигания работает при различных тепловых диапазонах, чтобы избежать пропуска зажигания и преждевременного воспламенения. В зависимости от температуры камеры сгорания, свечами зажигания выборочно управляют при значениях выше диапазона загрязнения и ниже диапазона преждевременного воспламенения, характерных для каждой свечи зажигания. Диапазоны загрязнения и преждевременного воспламенения для каждой свечи зажигания выбирают так, чтобы одна свеча зажигания могла работать при более высоких температурах, а другая свеча зажигания могла работать при более низких температурах, уменьшая вероятность пропуска зажигания в результате загрязнения свечи зажигания и вероятность преждевременного воспламенения из-за высоких температур наконечника свечи зажигания.

Однако авторы настоящего изобретения обнаружили потенциальные проблемы в таких системах. Например, диапазоны загрязнения обеих свечей зажигания могут перекрыть диапазон температур камеры сгорания. Таким образом, при определенных температурах камеры сгорания ни одна свеча зажигания не сможет обеспечить надежное воспламенение. Для предотвращения этой проблемы контроллер двигателя может быстро изменять условия работы, чтобы избежать работы при этих температурах, но быстрое изменение условий работы двигателя может вызвать нестабильность крутящего момента и связанные с этим трудности. С другой стороны, если контроллер не может быстро переключаться между приемлемыми условиями работы и обеспечивает работу в загрязняющемся диапазоне для обеих свечей зажигания, то свечи зажигания могут оказаться загрязненными сажей, что будет приводить к событиям пропуска зажигания в цилиндрах. Кроме того, поскольку такая система двигателя использует две свечи зажигания в камере сгорания, увеличивается стоимость компонентов и сложность конструкции двигателя. Кроме того, преждевременное воспламенение может быть вызвано присутствием нагара в камере сгорания.

Например, указанные выше проблемы могут быть решены посредством способа для двигателя, который содержит, в ответ на требование уменьшения крутящего момента, полученное в то время, когда предсказанное значение накопления сажи двигателя выше, чем пороговое накопление сажи, впрыск жидкости во впускной коллектор и регулирование момента зажигания на основе впрыска жидкости. Жидкость может содержать воду или жидкость омывателя. Таким образом, жидкость можно использовать для очистки загрязненной свечи зажигания от нагара и, тем самым, ограничить появление пропусков зажигания двигателя, а также при помощи жидкости можно удалить отложения нагара в камере сгорания, что позволяет снизить вероятность преждевременного воспламенения и детонации.

Например, двигатель может быть выполнен со свечой зажигания низкотемпературного диапазона, чтобы уменьшить возможность преждевременного воспламенения при высокой частоте вращения двигателя и высокой нагрузке. Также, свеча зажигания низкотемпературного диапазона не может нагреться так, чтобы сжечь отложения сажи, если свеча зажигания загрязнена. Поэтому при условиях, когда свеча зажигания должна быть очищена (например, когда накопление сажи на свече зажигания выше порогового значения накопления) и/или когда камера сгорания должна быть очищена (например, когда накопление сажи в камере сгорания выше порогового значения накопления), может быть впрыснуто некоторое количество жидкости омывателя (содержащей воду и метанол), чтобы очистить от нагара свечу зажигания и камеру сгорания. Так как впрыск жидкости омывателя замедляет скорость сгорания, снижается вероятность детонации и преждевременного воспламенения, что позволяет двигателю работать с увеличенным значением опережения зажигания. Таким образом, за счет впрыска жидкости момент зажигания может сохраняться на прежнем уровне или может быть сдвинут в сторону опережения. За счет опережения зажигания можно поддерживать более высокую температуру в камере сгорания и, таким образом, увеличивать количество тепла, передаваемого свече зажигания и камере сгорания, что позволяет сжигать накопленные отложения сажи. Контроллер двигателя может также определить, существует ли входящий запрос на уменьшение крутящего момента, например, в результате переключения передачи. Если такой запрос существует, то может быть выполнен впрыск жидкости в подходящий период, во время переключения передачи, что позволяет сократить выработку крутящего момента двигателя и параллельно удалить накопления сажи. Количество впрыскиваемой жидкости могут регулировать на основе количества накопленной сажи на свече зажигания или в камере сгорания, вероятности аномального сгорания вследствие преждевременного воспламенения, детонации или пропуска зажигания, и в том случае, когда впрыск выполнен во время уменьшения крутящего момента, по запросу на уменьшение крутящего момента. Количество впрыскиваемой жидкости может быть увеличено, если увеличивается количество накопленной сажи на свече зажигания или в камере сгорания и/или при требовании большего уменьшения крутящего момента. За счет впрыска жидкости во время переключения передачи двигатель может быть очищен от нагара, в то время как потребность в запаздывании зажигания во время уменьшения крутящего момента уменьшается, что повышает экономию топлива. В некоторых примерах, в дополнение к регулированию количества впрыскиваемой жидкости омывателя, могут регулировать объем впрыска на основе накопления сажи, требуемого уменьшения крутящего момента, вероятности преждевременного воспламенения, уровня детонации и т.д. Например, могут использовать более высокие показатели впрыска для очистки от нагара свечи зажигания и камеры сгорания при более значительных накоплениях сажи. Количество и уровень впрыска жидкости омывателя могут также регулировать на основе содержания метанола в жидкости омывателя, чтобы учесть высокую способность метанола к преждевременному воспламенению (вследствие его более низкой температуры поверхностного воспламенения). В то время как вышеупомянутый пример иллюстрирует впрыск жидкости омывателя, в дополнительных примерах указанные проблемы могут быть решены за счет впрыска воды для устранения накоплений сажи.

Таким образом, впрыск воды или жидкости омывателя могут использовать, чтобы уменьшить загрязнение сажей свечи зажигания и уменьшить вероятность возникновения пропуска зажигания. Кроме того, может быть удален нагар в камере сгорания, что позволяет уменьшить вероятность преждевременного воспламенения. Технический эффект от впрыска воды или жидкости омывателя во время события уменьшения крутящего момента состоит в том, что выработку крутящего момента двигателя могут уменьшить с уменьшением потребности в запаздывании зажигания, в то время как свеча зажигания и камера сгорания очищаются одновременно. В частности, впрыснутая вода или метанол поглощают тепло сгорания, замедляя скорость сгорания. Благодаря уменьшению скорости сгорания уменьшается выработка крутящего момента и, в результате, можно уменьшить использование запаздывания зажигания и повысить экономию топлива. В то же время впрыснутая вода (и метанол) могут испаряться, что позволяет сформировать пар, способный очистить свечу зажигания и камеру сгорания. Впрыск жидкости омывателя или воды также позволяет двигателю работать с более высоким значением опережения зажигания, когда в цилиндре накапливается большее количество тепла, что повышает эффективность удаления нагара. Удаление загрязнений свечи зажигания и отложений в камере сгорания позволяет уменьшить процессы неправильного сгорания в результате пропусков зажигания, детонации и преждевременного воспламенения. Кроме того, увеличивается срок службы свечи зажигания.

Следует подразумевать, что вышеприведенное краткое изложение дано для информирования в упрощенной форме о выборе решений, раскрытых далее в подробном описании. Краткое изложение не предназначено для идентификации главных или существенных отличительных признаков заявленного существа изобретения, объем которого определен единственным образом формулой изобретения, которая следует за подробным описанием. Кроме того, заявленное существо изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

Краткое описание иллюстраций

На фиг. 1 показан пример варианта реализации системы двигателя, выполненной с возможностью впрыска топлива и жидкости в двигатель.

На фиг. 2 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая программу, которая может быть выполнена для уменьшения накоплений сажи на свече зажигания за счет использования впрыска воды или жидкости омывателя.

На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая программу, которая может быть выполнена для регулирования момента зажигания и настроек параметров впрыска жидкости.

На фиг. 4 показан пример регулировок, которые могут использоваться для впрыска жидкости омывателя в подходящий период и уменьшения накоплений сажи на свече зажигания.

Подробное описание

Следующее раскрытие относится к системам и способам для уменьшения накопления сажи на свече зажигания и в камере сгорания в двигателе, например, в двигателе, показанном на фиг. 1. Двигатель может быть выполнен с возможностью впрыска, в дополнение к топливу, дополнительной жидкости, например, воды или жидкости омывателя, в камеру сгорания или во впускной коллектор во время выбранных условий. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющей программы, например, программы, показанной в качестве примера на фиг. 2-3 и позволяющей уменьшить накопление сажи посредством регулирования момента зажигания при впрыске воды или жидкости омывателя. Количество, выбор времени и расход впрыска жидкости могут регулировать в соответствии с условиями работы двигателя и содержанием спирта в жидкости омывателя. Контроллер может впрыскивать жидкость в течение подходящего периода, одновременно с запросом на уменьшение крутящего момента таким образом, чтобы впрыск жидкости мог использоваться как для уменьшения выработки крутящего момента двигателя, так и для образования пара, чтобы удалить нагар со свечи зажигания и из камеры сгорания. На фиг. 4 показан пример операции по уменьшению накопления сажи. Таким образом, накопления сажи на свече зажигания могут быть удалены более эффективно.

На фиг. 1 показана система 100 двигателя автомобиля. В качестве неограничивающего примера, система 100 двигателя может входить в состав силовой установки пассажирского автомобиля. Система 100 двигателя содержит двигатель 10, содержащий несколько цилиндров. На фиг. 1 подробно показан один цилиндр или камера сгорания такого двигателя. Двигатель 10 может получать управляющие параметры от управляющей системы, содержащей контроллер 12, и входные сигналы от водителя 130 через вводное устройство 132. В этом примере вводное устройство 132 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Цилиндр (здесь также называемый «камера сгорания») 14 двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным в них поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 так, чтобы возвратно-поступательные движения поршня могли быть преобразованы во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского автомобиля через систему трансмиссии. Кроме того, мотор стартера может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик, для обеспечения запуска двигателя 10.

Двигатель 10 присоединен к системе автомобиля, содержащей систему стеклоочистителя, предназначенную для очистки ветрового стекла 68 автомобиля. Ветровое стекло 68 может быть передним или задним ветровым стеклом автомобиля. Система стеклоочистителя содержит по меньшей мере один стеклоочиститель 70, управляемый мотором 72 стеклоочистителя. В качестве реакции на требование водителя, и на основе входного сигнала от контроллера 12, мотор 72 стеклоочистителя может быть включен, что позволяет стеклоочистителю 70 совершать многократные циклы очистки, известные, как протирка или очистка ветрового стекла 68. Протирка или очистка позволяет лезвию 71 стеклоочистителя удалять влагу, мусор и инородные частицы с поверхности ветрового стекла 68. Во время работы мотора 72 стеклоочистителя и во время движения лезвия 71 стеклоочистителя, на основе требования водителя, контроллер 12 может периодически впрыскивать жидкость стеклоочистителя (здесь также называемую жидкостью омывателя) на ветровое стекло через инжектор 74 стеклоочистителя. Жидкость омывателя может храниться в резервуаре 76 до того, как он будет подана на ветровое стекло. Как раскрыто здесь, резервуар 76 может быть дополнительно соединен с цилиндрами двигателя и/или впускным патрубком. Это позволяет впрыскивать жидкость омывателя для уменьшения накопления сажи на свече зажигания, в дополнение к использованию для очистки ветрового стекла. В частности, жидкость омывателя может быть впрыснута во впускной коллектор, в частности, во впускной патрубок 246, ниже по потоку от впускного дросселя 262, во время условий значительного накопления сажи, то есть, жидкость омывателя может использоваться для уменьшения накопления сажи на свече зажигания. Дополнительно или в качестве альтернативы, жидкость омывателя может быть непосредственно впрыснута в цилиндр двигателя через инжектор прямого впрыска, например, через топливный инжектор 266 прямого впрыска или специальный инжектор прямого впрыска, для уменьшения накопления сажи на свече зажигания. Жидкость омывателя, хранимая в резервуаре 76, может содержать смесь воды и спирта, например, метанола или изопропилового спирта. Однако жидкость омывателя не содержит бензин.

Кроме того, могут существовать значительные изменения в содержании воды и спирта в жидкости омывателя. Для надежного использования жидкости омывателя, с целью удаления накоплений сажи без возникновения пропусков зажигания двигателя, например, преждевременного воспламенения, возможно, требуется знать состав жидкости омывателя. Во время некоторых условий, например, сразу после того, как резервуар жидкости омывателя был наполнен заново, может быть оценен состав жидкости омывателя и обновлен в памяти контроллера. Например, впускной кислородный датчик, такой как датчик 172, может использоваться для оценки содержания воды и спирта в жидкости стеклоочистителя. В качестве альтернативы кислородный датчик отработавших газов, такой как датчик 128, может использоваться для оценки содержания воды и спирта в жидкости стеклоочистителя.

Цилиндр 14 может получать впускной воздух через несколько впускных воздушных патрубков 242, 244 и 246. Впускной воздушный патрубок 246 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10, в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах реализации один или несколько впускных патрубков могут содержать устройство наддува, например, турбонагнетатель или механический нагнетатель. Например, двигатель 10, показанный на фиг. 1, выполнен с турбонагнетателем, содержащим компрессор 274, расположенный между впускными патрубками 242 и 244, и выпускную турбину 276, расположенную в выпускном патрубке 248. Компрессор 274 может, по меньшей мере частично, приводиться в действие выпускной турбиной 276 через вал 280, причем такое устройство наддува представляет собой турбонагнетатель. Однако в других примерах, например, когда двигатель 10 снабжен механическим нагнетателем, выпускная турбина 276 может опционально отсутствовать, а компрессор 274 может приводиться в действие посредством механического соединения с мотором или двигателем. Дроссель 262, содержащий дроссельную пластину 264, может быть расположен во впускном патрубке двигателя для изменения расхода и/или давления впускного воздуха, подаваемого к цилиндрам двигателя. Например, дроссель 262 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 274 или, в качестве альтернативы, может быть расположен выше по потоку компрессора 274.

Выпускной патрубок 248 может получать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10, в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан в соединении с выпускным патрубком 248 выше по потоку от устройства 278 снижения выброса вредных веществ. Датчик 128 может быть выбран из числа различных подходящих датчиков для измерения воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, представлять собой линейный кислородный датчик или универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO), бистабильный датчик кислорода в отработавших газах ДКОГ (EGO) (как изображено на схеме), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах НДКОГ (HEGO), датчик NOx, НС или СО. Устройство 278 снижения выброса вредных веществ может представлять собой трехрежимный катализатор ТРК (TWC), уловитель NOx, какое-либо другое устройство снижения выбросов вредных веществ или комбинацию этих устройств.

Температуру отработавших газов могут измерить посредством одного или нескольких температурных датчиков, (не показанных на схеме) расположенных в выпускном патрубке 248. В качестве альтернативы, температуру отработавших газов могут вычислить на основе условий работы двигателя, таких как скорость, нагрузка, воздушно-топливное отношение ВТО (AFR), запаздывание зажигания и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может быть вычислена одним или несколькими датчиками 128 отработавших газов. Следует принять во внимание, что в качестве альтернативы температуру отработавших газов могут оценить посредством любой комбинации перечисленных здесь способов оценки температуры.

Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 250 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 256, расположенные в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах реализации каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенные в верхней части цилиндра.

Впускным клапаном 250 может управлять контроллер 12 посредством кулачкового привода через систему 251 кулачкового привода. Точно так же выпускным клапаном 256 может управлять контроллер 12 через систему 253 кулачкового привода. Каждая из систем 251 и 253 кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько систем переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (WT) и/или изменения высоты подъема клапанов ВПК (WL), с управлением от контроллера 12, для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 250 и выпускного клапана 256 может быть определено датчиками положения клапана (не показанными на схеме) и/или датчиками положения 255 и 257 кулачкового вала соответственно. В альтернативных конструкциях впускным и/или выпускным клапаном может управлять электропривод клапанов. Например, цилиндр 14 может в качестве альтернативы содержать впускной клапан с управлением посредством электропривода клапанов и выпускной клапан с управлением посредством кулачкового привода, содержащего системы ППК и/или ИФКР. В других конструкциях впускными и выпускными клапанами может управлять общий привод клапанов или система приводов, а также привод или система приводов изменения фаз газораспределения.

Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой отношение объемов, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке и в верхней мертвой точке соответственно. Обычно степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, где используется различное топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это может потребоваться, например, при использовании топлива с более высоким октановым числом или топлива с более высокой удельной теплотой парообразования. Степень сжатия может также быть увеличена, если используется прямой впрыск, вследствие его влияния на детонацию двигателя.

В некоторых вариантах реализации каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу зажигания 292 для запуска процесса сгорания. Система 290 зажигания может обеспечивать искру зажигания в камере сгорания 14 посредством свечи зажигания 292, в качестве реакции на сигнал синхронизации зажигания СЗ (ST) от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Система 290 зажигания может содержать систему зажигания с индукционной катушкой, в которой трансформатор катушки зажигания соединен с каждой свечой зажигания двигателя. Во время работы двигателя воспламеняющий наконечник свечи зажигания может покрыться инородным веществом, например, сажей, что представляет собой загрязнение свечи зажигания. В результате, загрязненная свеча зажигания может оказаться неспособной обеспечивать соответствующее напряжение для воспламенения в цилиндре, что приводит к событиям пропуска зажигания и даже событиям неправильного сгорания, например, к детонации или преждевременному воспламенению. В зависимости от количества накопленных загрязнений, свечу зажигания, возможно, требуется периодически очищать, чтобы восстановить работоспособность свечи зажигания. Здесь раскрыто несколько способов уменьшения накопления сажи на свече зажигания, с использованием фиг. 2 и 3. Как раскрыто, свечу зажигания можно очистить от нагара посредством впрыска воды или жидкости омывателя, увеличения частоты вращения двигателя на холостом ходу и/или опережения зажигания.

В некоторых вариантах реализации каждый цилиндр двигателя 10 может иметь один или несколько инжекторов для подачи топлива. Показано, что цилиндр 14 содержит топливные инжекторы 266 и 270. Показано, что топливный инжектор 266 соединен непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в цилиндр пропорционально ширине импульса сигнала FPW-1 (импульс впрыска топлива 1), получаемого от контроллера 12 через электронный преобразователь 268. Таким образом, топливный инжектор 266 обеспечивает то, что известно как прямой впрыск (здесь также называемый «ПВ» (DI)) топлива в цилиндр 14 для сгорания. В то время как на фиг. 1 показан инжектор 266 как боковой инжектор, он может также быть расположен над поршнем, например, рядом со свечой зажигания 292. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание, если двигатель использует топливо на основе спирта, за счет более низкой испаряемости некоторых видов топлива на основе спирта. В качестве альтернативы инжектор может быть расположен наверху и около впускного клапана, что позволяет улучшить смешивание. Топливо может быть подано к топливному инжектору 266 из топливной системы 8 высокого давления, содержащей одно или более из следующего: топливные баки 78, топливные насосы и топливная рампа. Кроме того, хотя это и не показано, топливные баки 78 могут иметь датчик давления, обеспечивающий сигнал для контроллера 12. В некоторых примерах топливный инжектор 266 может также использоваться для впрыска воды или жидкости омывателя, с возможностью откачки из резервуара 76 и подачи непосредственно в камеру сгорания цилиндра 14.

Показано, что топливный инжектор 270 соединен с впускным портом цилиндра 14 для впрыска топлива во впускной порт выше по потоку от цилиндра 14 пропорционально ширине импульса сигнала FPW-2 (импульс впрыска топлива 2), получаемого от контроллера 12 через электронного преобразователь 271. Таким образом, топливный инжектор 270 обеспечивает то, что известно как распределенный впрыск топлива (здесь также называемый «впрыск во впускные каналы» ВВК (PFI)) в цилиндр 14 для сгорания.

Следует учесть, что в дополнительных вариантах реализации система двигателя может содержать несколько инжекторов, соединенных с каждым цилиндром, например, несколько инжекторов прямого впрыска, несколько инжекторов распределенного впрыска или по меньшей мере один инжектор прямого впрыска и один инжектор распределенного впрыска. Например, инжектор распределенного впрыска может использоваться для подачи воды или жидкости омывателя из резервуара 76 во впускной порт выше по потоку от цилиндра 14, в то время как инжектор прямого впрыска может использоваться для подачи топлива, например бензина, в цилиндр.

Топливо может быть подано инжектором в цилиндр во время единственного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из инжектора, может изменяться в зависимости от условий работы, например, от температуры воздуха наддува. Кроме того, для единственного события сгорания могут быть выполнены многократные впрыски подаваемого топлива в каждом цикле. Многократные впрыски могут быть выполнены во время рабочего хода, такта всасывания или любой соответствующей их комбинации.

Как раскрыто выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Каждый цилиндр может так же содержать собственный набор впускных и выпускных клапанов, топливный инжектор (инжекторы), свечи зажигания и т.д.

Топливные баки 78 в топливной системе 8 могут хранить топливо с различными характеристиками, например, топливо различных составов. Эти различия могут содержать разные октановые числа, разную теплоту парообразования, разные топливные смеси, разные пределы воспламеняемости и/или комбинации этих характеристик и т.д. Кроме того, характеристики топлива или других жидкостей, предназначенных для впрыска в двигатель и хранимых в топливном баке, могут часто варьироваться. Повседневные изменения при вторичном наполнении бака могут, таким образом, привести к частым изменениям состава топлива, влияя, таким образом, на состав топлива, подаваемого инжектором 266.

В дополнение к топливным бакам топливная система 8 может также содержать резервуар 76 для хранения дополнительных жидкостей, например, жидкости для предотвращения детонации. Эти дополнительные жидкости могут иметь различные составы, например, конкретный спирт, содержание спирта, содержание воды и т.д. Жидкость может использоваться для предотвращения детонации и также для очистки свечи зажигания от нагара. Например, жидкость может представлять собой воду или жидкость омывателя, где жидкость омывателя содержит по меньшей мере метанол. В другом примере жидкости для предотвращения детонации с различным содержанием спирта могут содержать в одном случае этанол, а в другом случае метанол. Другие спиртосодержащие жидкости омывателя могут быть смесью спирта и воды, смесью спиртов, водой и т.д. В другом примере жидкости омывателя, хранимые в баках 76, могут содержать две спиртовые смеси, причем первая жидкость омывателя может представлять собой смесь воды и спирта с более низким отношением спирта, по сравнению со второй жидкостью омывателя, представляющую собой смесь воды и спирта с увеличенным содержанием спирта, например, первая жидкость омывателя может содержать приблизительно 50% метанола, а вторая жидкость омывателя может содержать приблизительно 75% метанола. Кроме того, первая и вторая жидкости омывателя могут отличаться по другим характеристикам, например, отличаться по температуре, вязкости, октановому числу, скрытой теплоте парообразования и т.д.

В то время как резервуар 76 изображен отличным от одного или нескольких топливных баков 78, следует учесть, что в дополнительных примерах резервуар 76 может быть одним из числа одного или нескольких топливных баков 78. Резервуар 76 может быть соединен с инжектором 266 прямого впрыска таким образом, чтобы жидкость стеклоочистителя могла быть непосредственно впрыснута в цилиндр 14. Аналогичным образом, резервуар 76 может быть соединен со специальным инжектором 270 для жидкости таким образом, чтобы жидкость стеклоочистителя могла быть непосредственно впрыснута в цилиндр 14 или во впускной коллектор через впускной патрубок 246. Топливная система может также содержать резервуар для хранения воды, соединенный с инжектором прямого впрыска (или специальным инжектором для жидкости) таким образом, чтобы вода могла быть непосредственно впрыснута в цилиндр или во впускной коллектор. Во время некоторых условий, например, во время уменьшения крутящего момента двигателя, контроллер двигателя может впрыскивать жидкость стеклоочистителя или воду во впускной коллектор, ниже по потоку от впускного дросселя, чтобы в подходящий период выполнить очистку свечи зажигания от сажи, также обеспечивая по меньшей мере часть необходимого уменьшения крутящего момента. Следует учесть, что впрыск воды или жидкости омывателя может использоваться для удаления сажи и других веществ, присутствующих в камере сгорания (например, топлива, масла). Кроме того, следует учесть, что впрыск воды или жидкости омывателя может также использоваться для удаления сажи и других веществ с компонентов внутри камеры сгорания (например, с топливного инжектора, впускных и выпускных клапанов).

Кроме этого, двигатель может содержать один или несколько патрубков рециркуляции отработавших газов (РОГ) для направления по меньшей мере части отработавших газов из выпускной системы двигателя во впускную систему двигателя. На фиг. 1 показана система низкого давления НД-РОГ (LP-EGR), но альтернативная конструкция может содержать только систему высокого давления ВД-РОГ (HP-EGR) или комбинацию систем НД-РОГ и ВД-РОГ. Система НД-РОГ обеспечивает прохождение газов через патрубок 249 НД-РОГ ниже по потоку от турбины 276 к области выше по потоку от компрессора 274. Количество газов системы НД-РОГ, подаваемых во впускной коллектор, может быть изменено контроллером 12 посредством клапана 252 НД-РОГ. Система НД-РОГ может содержать охладитель 258 НД-РОГ, позволяющий отводить тепло от газов РОГ, например, к хладагенту двигателя. В случае использования, система ВД-РОГ может обеспечивать движение газов ВД-РОГ через специальный патрубок ВД-РОГ (не показанный на схеме) выше по потоку от турбины 276 к области ниже по потоку от компрессора 274 (и выше по потоку от впускного дросселя 262) через охладитель ВД-РОГ. Количество газов системы ВД-РОГ, подаваемых во впускной коллектор, может быть изменено контроллером 12 посредством клапана ВД-РОГ (не показанного).

При некоторых условиях система РОГ может использоваться для регулирования температуры воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания 14. Таким образом, может появиться необходимость измерить или оценить массовый расход в системе РОГ. Например, один или несколько датчиков 259 могут быть размещены внутри патрубка 249 НД-РОГ, чтобы обеспечить измерение одного или более из следующего: давление, температура и воздушно-топливное отношение отработавших газов, рециркулирующих через патрубок НД-РОГ. Отработавшие газы, отводимые через патрубок 249 НД-РОГ, могут быть разбавлены чистым впускным воздухом в точке смешивания, расположенной в месте соединения патрубка 249 НД-РОГ и впускного патрубка 242. В некоторых примерах, где дроссель 141 системы впускного воздуха СВВ (AIS) расположен во впускном патрубке 242, выше по потоку от компрессора 274, разбавление потока РОГ воздухом можно регулировать посредством клапана 252 НД-РОГ при взаимодействии с дросселем 141 системы впускного воздуха.

Процентное значение разбавления потока НД-РОГ может быть выведено на основе показаний датчика, расположенного во впускном потоке газов для двигателя. Например, датчик 172, расположенный ниже по потоку от клапана 252 НД-РОГ и выше по потоку от главного впускного дросселя 262, может быть использован для точного определения степени разбавления газов НД-РОГ, находящихся в главном впускном дросселе или рядом с ним. Датчик 172 может представлять собой, например, кислородный датчик. Кроме того, во время выбранных условий, датчик 172 может использоваться для оценки содержания спирта в топливе, подаваемом в двигатель, а также для оценки содержания спирта в жидкости для предотвращения детонации и ее состава, когда ее подают в цилиндр 14.

Кроме того, двигатель 10 содержит датчик 117 детонации для обнаружения и различения детонации и преждевременного воспламенения. Показания датчика 117 детонации могут использовать для определения числа детонаций и числа преждевременных воспламенений в двигателе, на основе показаний датчика в определенных угловых «окнах» синхронизации коленчатого вала, где показания могут сравнить с соответствующими пороговыми значениями. Например, детонацию могут определить на основе более низкой амплитуды вибрации, обнаруженной вскоре после воспламенения в цилиндре, а преждевременное воспламенение могут определить на основе более высокой амплитуды вибрации, обнаруженной перед воспламенением в цилиндре.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронный носитель данных для выполняемых программ и калибровочных значений, показанный в этом конкретном примере в виде микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, присоединенных к двигателю 10, и, кроме тех сигналов, которые были приведены выше, может получать данные измерения поступающего массового расхода воздуха МРВ (MAF) от датчика 122 массового расхода воздуха; температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 116 температуры, присоединенного к охлаждающей рубашке 118; сигнал профиля зажигания СПЗ (PIP) от датчика 120 Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 140; положение дросселя ПД (TP) от датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления в коллекторе АДК (MAP) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя ЧВД (RPM) может быть сгенерирован контроллером 12 по сигналу СПЗ. Сигнал давления в коллекторе АДК от датчика давления в