Система для двигателя
Раскрыта система для компенсации или ослабления накопления отложений нагарообразования на топливных форсунках. Система для двигателя содержит форсунку, и контроллер двигателя, включающий в себя команды, для настройки работы на основании того, отлична ли фаза подъема профиля тока форсунки от фазы подъема базового профиля.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к топливным форсункам, таким как топливные форсунки непосредственного впрыска (DI).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Топливные форсунки дозируют топливо в двигатель благодаря электромеханическому приведению в действие клапана впрыска топлива. Длительность открывания клапана, иногда указываемая ссылкой как длительность импульса форсунки, может настраиваться для изменения количества топлива, подаваемого для впрыска. Чтобы выдавать запрошенное количество впрыскиваемого топлива, длительность открывания может определяться на основании условий эксплуатации, в том числе ожидаемой величины потока топлива, в то время как открыта форсунка. Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является документ US 7806106 (дата публикации 05.10.2010), в которой описана система коррекции потока топливного инжектора (топливной форсунки) для механизмов с прямым впрыском топлива. Непредвиденные изменения в отношении функционирования форсунки могут вызывать погрешности дозирования топлива. Например, образование нагара форсунки, в том числе нарастание отложений на дозирующем отверстии клапана, может оказывать влияние на количество топлива, впрыскиваемого в течение данного впрыска, но также изменяет конфигурацию факела распыла. Изменения в отношении дозирования топлива могут быть значительными, давая в результате неточное регулирование топлива/воздушного соотношения и потенциально возможные последствия для выбросов или ездовых качеств.
Одним из подходов, который пытается принимать меры в ответ на отклонение по времени топливной форсунки, такое как обусловленное образованием нагара, является адаптивная топливная коррекция на основании измеренного топливо-воздушного соотношения. В нем компенсация с прямой связью предусмотрена для дозирования топлива на основании измеренных смещений топливо/воздушного соотношения по сравнению с ожидаемым топливо-воздушным соотношением, предполагающим надлежащее дозирование топлива.
Однако изобретатели в материалах настоящей заявки осознали различные проблемы у такого подхода. В качестве одного из примеров погрешности дозирования воздуха могут смешиваться с погрешностями дозирования топлива, давая в результате неуместную коррекцию дозирования топлива. В качестве второго примера, даже если погрешности дозирования топлива могут идентифицировать отдельно, может не быть возможным определять, каким образом скорректировать дозирование топлива. В примере, где рабочие характеристики форсунки отображаются с использованием угла наклона и смещения (между длительностью импульса и величиной впрыска), измеренные смещения топливо/воздушного соотношения могут неправильно использоваться для обновления угла наклона, когда фактически в обновлении нуждается смещение, и наоборот.
Предусмотрены различные подходы для по меньшей мере частичного принятия мер в ответ на вышеприведенные проблемы. В одном из примеров способ содержит настройку рабочего параметра двигателя на основании смещения профиля тока топливной форсунки во время начального нарастания тока возбуждения форсунки. Например, профиль тока топливной форсунки во время начального нарастания тока возбуждения форсунки может давать признак образования нагара на форсунке, который может идентифицироваться отдельно от других форм погрешностей дозирования топлива или воздуха. Таким образом, более точная идентификация образования нагара на топливной форсунке может использоваться для лучшей настройки работы форсунки, чтобы компенсировать и/или принять меры в ответ на образование нагара.
В одном из примеров начальное нарастание, или фаза подъема, профиля тока форсунки может использоваться, чтобы характеризовать ход открывания форсунки и идентифицировать изменения у такого хода со временем, обусловленные образованием нагара. Например, профиль тока, в то время как форсунка открывается, может находиться под влиянием усилия, требуемого для открывания форсунки, которое со временем может быть поражено образование нагара. Таким образом, можно идентифицировать образование нагара топлива отдельно от других погрешностей дозирования топлива и/или дозирования воздуха. Такая улучшенная идентификация дает возможность более точной компенсации образования нагара и/или мер для снижения образования нагара. Эти признаки могут контролироваться адаптивно на протяжении повторяющихся событий форсунки, чтобы давать возможность фильтрации и/или усреднения для улучшенной надежности обнаружения.
В одном из примеров время открывания форсунки может увеличиваться по мере того, как повышается степень образования нагара.
Преимущество примерных подходов состоит в том, что можно избирательно настраивать угол наклона и смещение характеристики топливной форсунки отдельно друг от друга, когда идентифицировано образование нагара, по сравнению с другим ухудшением характеристик дозирования топлива. Дополнительно можно избирательно обновлять дозирование топлива отдельно от дозирования воздуха, так как следствия образования нагара топлива не зависят от погрешностей дозирования воздуха.
Настоящее раскрытие описывает систему для компенсации или ослабления накопления отложений образования нагара на топливных форсунках. Способ содержит настройку рабочего параметра двигателя на основании смещения профиля тока топливной форсунки во время начального нарастания тока возбуждения форсунки. Идентификация и компенсация образования нагара на форсунке в соответствии с настоящим раскрытием предоставляет возможность для настроек в отношении временных характеристик и амплитуды напряжения, приложенного к форсунке, в противоположность массовым настройкам, выполняемым с использованием ранее известных способов.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.
В настоящей заявке предлагается решение, согласно которому настраивают рабочий параметр двигателя на основании смещения профиля тока топливной форсунки во время начального нарастания тока возбуждения форсунки. При этом смещение профиля тока топливной форсунки является изменением времени до пикового тока. Кроме того дополнительно указывают ухудшение характеристик топливной форсунки, когда смещение является большим, чем пороговое смещение. Смещение может быть основано на разности между профилем тока топливной форсунки и базовым профилем. Смещение является изменением времени до пикового тока от базового профиля, при этом базовый профиль является базисным временем до пикового тока. Базовый профиль может являться изученным профилем форсунки. Базовый профиль может являться хранимым профилем форсунки. Настройка рабочего параметра двигателя состоит в том, что увеличивают длительность открывания впрыска топлива для данного запрошенного количества впрыска топлива. Или настройка рабочего параметра двигателя состоит в том, что повышают давление в направляющей-распределителе для топлива. А также настройка рабочего параметра двигателя состоит в том, что настраивают возбуждение форсунки. Кроме того, настройка возбуждения форсунки состоит в том, что увеличивают время для достижения целевого пикового тока во время фазы подъема возбуждения топливной форсунки.
В настоящей заявке предложена также система для двигателя, содержащая форсунку, управляемую сигналом синхронизации форсунки, сигнал синхронизации форсунки подается формирователем сигнала управления форсункой и содержит: фазу подъема, фазу подхвата и фазу удержания; и контроллер двигателя, включающий в себя команды, хранящиеся в памяти, для настройки работы на основании того, отлична ли фаза подъема профиля тока форсунки от фазы подъема базового профиля. Причем фаза подъема может содержать начальное нарастание тока, подаваемого на топливную форсунку. Определение, отлична ли фаза подъема профиля тока форсунки от базового профиля, может состоять в том, что определяют, является ли запаздывание по времени профиля тока форсунки на предопределенном токе по сравнению с базовым профилем большим, чем предопределенное пороговое значение. Система может дополнительно содержать измерение топливо-воздушного соотношения, которое определяет, отлично ли дозирование топлива форсунки от требуемого допуска. А также система может дополнительно содержать направляющую-распределитель для топлива, при этом давление в направляющей-распределителе для топлива повышается, если определено, что фаза подъема профиля тока форсунки отлична от фазы подъема базового профиля. Формирователь сигнала управления форсункой может содержать входные сигналы для целевого пикового тока, времени для достижения целевого пикового тока и максимального времени для достижения целевого пикового тока.
Кроме того в настоящей заявке предлагается решение, состоящее в том, что: управляют впрыском топлива с помощью формирователя сигнала управления форсункой; сравнивают профиль тока форсунки с базовым профилем; определяют, отличается ли фаза подъема профиля тока форсунки от базового профиля; и вводят в действие этапы для ослабления образования нагара на форсунке, если определено, что фаза подъема профиля тока форсунки отлична от базового профиля. Причем профиль тока форсунки является временем до пикового тока,
а базовый профиль тока является базисным временем до пикового тока. Причем формирователь сигнала управления форсункой дополнительно содержит фазу подъема, фазу подхвата и фазу удержания.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, 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 предмета полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия. Кроме того, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали недостатки, отмеченные в ней, и не признают их в качестве известных.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - примерный цилиндр двигателя с непосредственным впрыском.
Фиг. 2 - схематическое изображение входных сигналов формирователя сигнала управления для фазы подъема впрыска топлива.
Фиг. 3 - схематическое изображение входных сигналов формирователя сигнала управления для фазы подхвата впрыска топлива.
Фиг. 4 - схематическое изображение входных сигналов формирователя сигнала управления для фазы удержания впрыска топлива.
Фиг. 5 показывает усредненные кривые тока фазы подхвата и удержания очищенной и покрытой нагаром форсунки.
Фиг. 6 - блок-схема последовательности операций способа для выявления деформаций впрыска топлива.
Фиг. 7 - способ исправления выявленных деформаций впрыска топлива.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящая заявка описывает различные подходы для идентификации образования нагара топлива форсунок на основании профиля тока форсунки во время эксплуатации. В одном из примеров скорость начального нарастания тока у тока форсунки отображается в признак образования нагара, и различные настройки предусмотрены на основании идентифицированного образования нагара. Скорость начального нарастания тока может быть начальным профилем тока открывания по сравнению с ожидаемым профилем во время открывания форсунки для подачи топлива для сгорания в двигателе. Признак образования нагара может использоваться для настройки параметров топливной форсунки, таких как угол наклона и/или смещение между длительностью импульса топливной форсунки и величиной впрыска топлива. Кроме того, ухудшение характеристик топливной форсунки может указываться на основании степени образования нагара на форсунке, и/или меры по устранению причин могут приниматься для уменьшения образования нагара.
В одном из примеров уменьшение скорости нарастания тока может быть признаком повышенного образования нагара, а степень изменения скорости нарастания форсунки может быть признаком степени образования нагара. Кроме того, идентификация образования нагара может выполняться только в выбранных условиях, таких как во время условий низкой длительности импульса топлива (например, меньшей, чем пороговое значение), для лучшей идентификации изменений смещения. Идентификация образования нагара может выполняться во время условий высокой длительности импульса топлива (например, большей, чем пороговое значение) для лучшей идентификации изменений угла наклона. Кроме того, могут использоваться комбинации идентификации образования нагара как с низкой, так и высокой длительностью импульса.
В еще одном примере смещение (например, временная задержка) в профиле тока также может использоваться в качестве признака образования нагара, причем большее смещение указывает большую степень образования нагара. Таким образом, изменения дозирования топлива, обусловленные покрытыми нагаром форсунками, как от изменений в отношении времени открывания (которые дают в результате смещение у дозирования топлива), так и изменений пропускной способности статического потока (которые дают в результате изменение угла наклона у дозирования топлива), могут идентифицироваться, указываться и подвергаться принятию ответных мер.
Фиг. 1 описывает примерную систему двигателя, использующую топливную форсунку, которая может подвергаться образованию нагара. Фиг. 2-4 описывают различные схемы формирователя, которые могут использоваться для приведения в действие форсунки, а кроме того, которые могут использоваться для идентификации образования нагара. Примерный профиль тока с и без образования нагара приведен на фиг. 5. Фиг. 6-7 описывают процедуры, которые могут выполняться системой управления по фиг. 1 для идентификации и принятия мер в ответ на образование нагара форсунки.
Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12, и входные сигналы от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР положения педали. Цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, 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 двигателями 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, 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. Однако, в других примерах, таких где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от отработавших газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или в качестве альтернативы может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи указания топливо/воздушного соотношения в отработавших газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в отработавших газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, НС или СО. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями.
Температура отработавших газов может измеряться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы температура отработавших газов может логически выводиться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, топливо-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться по одному или более датчиков 128 отработавших газов. Может быть принято во внимание, что температура отработавших газов в качестве альтернативы может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящей заявки.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в 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 приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Работа впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками положения клапана (не показаны) и/или соответственно датчиками 155 и 157 положения распределительного вала. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14 в качестве альтернативы может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT. Кроме того еще в других вариантах осуществления впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменной установкой фаз клапанного распределения. Установка фаз кулачкового распределения может настраиваться (посредством осуществления опережения или запаздывания системы VCT), чтобы настраивать разбавление для двигателя в координации с потоком EGR, тем самым уменьшая переходные процессы EGR и улучшая рабочие характеристики двигателя.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12 в выбранных рабочих режимах.
В качестве неограничивающего примера показан цилиндр 14, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Примерные формирователи для фаз подъема, подхвата и удержания электронного формирователя 168 описаны ниже в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 2-4. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем также 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 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае временные характеристики непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Будет приниматься во внимание, что в альтернативном варианте осуществления форсунка 166 может быть форсункой оконного впрыска, выдающей топливо во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14.
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.
Несмотря на то, что не показано, будет приниматься во внимание, что двигатель 10 дополнительно может включать в себя один или более каналов рециркуляции отработавших газов для отведения по меньшей мере части отработавших газов с выпуска двигателя на впуск двигателя. По существу, посредством рециркуляции некоторого количества отработавших газов может находиться под влиянием разбавление для двигателя, которое может улучшать рабочие характеристики двигателя, снижая детонацию в двигателе, пиковые температуры и давления сгорания в цилиндре, потери дросселирования и выбросы NOx. Один или более каналов EGR могут включать в себя канал LP-EGR, присоединенный между впуском двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя и выпуском двигателя ниже по потоку от турбины, и сконфигурированы для обеспечения EGR низкого давления (LP). Один или более каналов EGR, кроме того, могут включать в себя канал HP-EGR, присоединенный между впуском двигателя ниже по потоку от компрессора и выпуском двигателя выше по потоку от турбины, и сконфигурирован для обеспечения EGR высокого давления (HP). В одном из примеров поток HP-EGR может выдаваться в условиях, таких как отсутствие наддува, выдаваемого турбонагнетателем, наряду с тем, что поток LP-EGR может выдаваться во время условий, таких как при наличии наддува турбонагнетателя, и/или когда температура отработавших газов находится выше порогового значения. Поток LP-EGR через канал LP-EGR может настраиваться посредством клапана LP-EGR наряду с тем, что поток HP-EGR через канал HP-EGR может настраиваться посредством клапана HP-EGR (не показан).
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 вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Кроме того, другие датчики могут включать в себя датчики уровня топлива и датчики состава топлива, присоединенные к топливному баку(ам) топливной системы.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Далее, с обращением к фиг. 2-4, изображены примерные входные сигналы формирователя сигнала управления для форсунки 166 (показанной на фиг. 1). Формирователь сигнала управления форсункой имеет многочисленные фазы для управления форсункой 166, показанной на фиг. 1, которые управляют активизацией форсунки 166. Каждый из формирователей может быть компонентом контроллера 12 двигателя.
На фиг. 2 показано схематическое изображение формирователя сигнала управления форсункой, который управляет током во время фазы подъема впрыска топлива. Формирователь сигнала управления форсункой этой начальной фазы подъема включает в себя входные сигналы Iboost и Tmax boost . Iboost - калиброванный целевой пиковый ток во время подъема. Iboost может меняться в зависимости от размера форсунки. Tmax boost - калиброванное максимальное время для достижения Iboost. Эти значения входных сигналов также могут находиться под влиянием образования нагара на форсунке, так как образование нагара может оказывать влияние на размер и форму открывания форсунки, а также скорость, с которой открывается форсунка, или усилие, необходимое для открывания форсунки. Формирователь сигнала управления форсункой, как показано на фиг. 2 принимает целевые входные сигналы и выводит Uboost и Tboost, Uboost, являющиеся напряжением на разомкнутом конденсаторе во время фазы подъема, и Tboost , являющееся временем для достижения Iboost.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, показано схематическое изображение формирователя сигнала управления форсункой для фазы подхвата впрыска топлива. Формирователь сигнала управления форсункой для фазы подхвата принимает входные сигналы IAeff, T 1 и Т2. IAeff - калиброванный эффективный ток во время фазы подхвата. T1 - калиброванная длительность фазы подхвата вместе с фазой подъема. Т2 - калиброванное время перехода между током подхвата и током удержания. Формирователь сигнала управления форсункой для фазы удержания в таком случае выводит Upickup и IA.
Далее, с обращением к фиг. 4, показано схематическое изображение формирователя сигнала управления форсункой для фазы удержания впрыска топлива. Фаза удержания является фазой, в которой форсунка поддерживается открытой наряду с подачей топлива в камеру сгорания. Входные сигналы в формирователь сигнала управления форсункой для фазы удержания включают в себя IHoldeff, IHysMax и Ti. IHoldeff - калиброванное действующее значение тока во время фазы подхвата. IHoldeff может указывать отличие поведения форсунки от базовой линии, которое может быть обусловлено образованием нагара. IHysMax - калиброванный максимальный гистерезис при управлении током во время фазы удержания. Ti - запрошенная длительность импульса. Формирователь сигнала управления форсункой для фазы удержания выводит UHold и IHold. U Hold - напряжение во время фазы удержания, a IHold - ток во время фазы удержания.
Фиг. 5 показывает примерную усредненную кривую тока из форсунки с образованием нагара (пунктирная линия) и чистой форсунки (сплошная линия). Средняя кривая покрытой нагаром форсунки показывает правое смещение, указывающее увеличение времени для достижения целевого пикового тока. Это может быть обусловлено механическим или электрическим сопротивлением, вызванным образованием нагара на форсунке, и может ослабляться соответствующими настройками в отношении формирователей форсунки или вводом в действие этапов для удаления образования нагара на топливных форсунках, описанных подробнее ниже со ссылкой на фиг. 7. Фаза подъема является крутым начальным нарастанием тока, указанным посредством 302, который достигает вершины на 303, фаза подхвата является снижением и выравниванием тока, указанными посредством 304, и часть фазы удержания видна, в то время как ток выравнивается на 306.
На фиг. 6 показана блок-схема последовательности операций способа в соответствии с настоящим раскрытием. Способ 400 начинается на 402, где определяется профиль тока форсунки. Значения, определенные формирователями форсунки для фазы подъема, подхвата и удержания впрыска топлива, могут использоваться контроллером 12 двигателя для определения профиля тока открывания форсунки.
Затем на 404 профиль тока форсунки сравнивается с базовым профилем. Базовый профиль может быть изученным профилем, получаемым периодически, например, вслед за циклом очистки форсунки или после замены форсунок. Более того, базовый профиль может быть хранимым профилем, например, который был выгружен в постоянное запоминающее устройство 110 контроллера 12 двигателя. Базовый профиль может содержать полный профиль, такой как показанный на фиг. 5, или может содержать время до пикового тока, начиная с наступления фазы 302 подъема до пикового тока на 303.
На 406 определяется из сравнения по 404, смещены ли начальное нарастание или фаза 302 подъема по сравнению с базовым профилем. Это смещение может определяться относительно средней кривой или профиля тока для отдельного впрыска. Смещение дополнительно может определяться на основании предопределенного порогового значения для запаздывания по времени на данном токе. В альтернативном примере смещение может определяться на основании порогового значения для вероятности статистической разности между двумя кривыми. Если начальная фаза подъема профиля тока форсунки не смещена (Нет), то способ осуществляет возврат. Если на 406 начальный угол наклона фазы подъема форсунки смещен (Да), способ переходит на этап 407, где указывается, что есть ухудшение характеристик форсунки, основанное на образовании нагара, а кроме того, чтобы устанавливался диагностический код, что форсунка покрыта нагаром. Более того, измерение топливо-воздушного соотношения может использоваться для определения, если дозирование топлива форсунки является отличным от требуемого допуска.
Как только образование нагара на форсунке указано на 407, предпринимаются этапы для ослабления или компенсации образования нагара на форсунке на 408. Эти этапы могут включать в себя корректировку планирования топливоснабжения или других рабочих параметров. Это может включать в себя: исправление дозирования топлива с прямой связью (например, задержки открывания форсунки и/или допущения статического потока топлива); настройку временных характеристик впрыска для компенсации смещения времени открывания; настройку давления в направляющей-распределителе для компенсации изменений факела распыла топлива; настройку других рабочих параметров двигателя (например, установки момента зажигания, числа оборотов/нагрузки) для помощи в удалении образования нагара на форсунке. Эти этапы подробнее описаны ниже со ссылкой на фиг. 7. Должно быть понятно, что эти этапы вводятся в действие контроллером 12 двигателя, принимая во внимание рабочие параметры двигателя. Некоторые этапы могут не предприниматься во время всех условий двигателя. В дополнение к этапам, предпринимаемым для ослабления образования нагара форсунки, ток, подаваемый на топливную форсунку, может изменяться для компенсации образования нагара. Например, входной сигнал Tboost (время для достижения I boost) в формирователь сигнала управления форсункой для фазы подъема (показанной на фиг. 2), может понижаться. В дополнение к или в качестве альтернативы уменьшению Tboost увеличение Iboost также может использоваться при компенсации ухудшения характеристик форсунки.
Как только способы для компенсации или ослабления образования нагара на форсунке введены в действие на этапе 410, снова оценивается, смещен ли начальный угол наклона, а поток, время до пикового тока или фаза 302 подъема профиля тока форсунки. Если ответом на этапе 410 является Нет, этапы, введенные в действие на 408, могли быть успешными, и указание ухудшения характеристик форсунки, основанного на образовании нагара, удаляется на этапе 411. Если на 410 фаза подъема профиля тока форсунки все еще смещена (Да), образование нагара форсунки может продолжать существовать, и изменения в отношении формирователей тока могут не быть достаточны для компенсации образования нагара.
Способ затем переходит на 412, где может формироваться сигнал, что следует заменить форсунку. Как только форсунка заменена, указание ухудшения характеристик, основанного на образовании нагара, удаляется на этапе 414. В случае, если форсунка заменена, новый базовый профиль у профиля тока форсунки может получаться и сохраняться внутри контроллера двигателя для будущих сопоставлений. Способ затем осуществляет возврат.
Должно быть понятно, что возможны варианты способа. Например, указание ухудшения характеристик на этапе 410 может давать в результате иные или дополнительные этапы для ослабления образования нагара на форсунке, и форсунки могут заменяться на зависящей от времени или пройденного расстояния основе взамен или в дополнение к/от стойкого образования нагара.
Далее, с обращением к фиг. 7, показан способ для ослабления или компенсации образования нагара на форсунке. Способ 500 начинается на 502, где определяется, смещено ли начальное нарастание профиля тока форсунки, как на этапе 406 на фиг. 6. Если профиль тока форсунки не смещен (Нет), то способ осуществляет возврат.
Если на 502 профиль тока форсунки смещен по сравнению с базовым профилем (Да), способ переходит на этап 504, где указывается, что есть ухудшение характеристик форсунки, основанное на образовании нагара, а кроме того, чтобы устанавливался диагностический код, что форсунка покрыта нагаром. На 506 определяется степень образования нагара. Степень образования нагара может определяться величиной смещения пикового тока (смотрите 303 на фиг. 5) между профилем тока форсунки и базовым профилем. Это смещение может измеряться в качестве разности между временем до пикового тока и базовым профилем тока, который может быть базисным временем до пикового тока. В альтернативном варианте осуществления степень образования нагара может определяться в качестве разности угла уклона фазы подъема (смотрите 302 на фиг. 5) между профилем тока форсунки и базовым профилем.
На 508 определяется, является ли степень образования нагара большей, чем первое пороговое значение. Вторым пороговым значением может быть разность по времени пика фазы подъема (смотрите 303 на фиг. 5) между базовым профилем и профилем тока форсунки. Более того, второе пороговое значение может быть разностью углов наклона фазы подъема (смотрите 302 на фиг. 5). Если на 508 степень образования нагара превышает второе пороговое значение (Да), способ переходит на этап 510, где вводятся в действие этапы для ослабления образования нагара на форсунке.
В числе возможных действий для удаления образования нагара с форсунки содержатся повышение давления в направляющей-распределителе для топлива, настройка топливо-воздушного соотношения повышения расхода EGR. Повышение давления в направляющей-распределителе может обеспечивать механическое усилие для удаления образования нагара на наконечнике форсунки или может увеличивать количество топлива, впрыскиваемого через покрытый нагаром проем форсунки. Изменения в отношении топливо-воздушного соотношения или расхода EGR могут приводить к наличию несгоревших углеводородов, которые могут действовать в качестве восстановителей для отложений нагарообразования. Более того, настройки в отношении топливо-воздушного соотношения и расхода EGR могут изменять температуру сгорания, которая может дополнительно повышать вероятность уменьшения отложений нагарообразования. Различные способы для ослабления образования нагара могут выполняться в течение предопределенного времени или количества циклов двигателя. Более того, дополнительная проверка профиля тока форсунки по сравнению с базовым профилем может выполняться для определения, было ли образование нагара на форсунке ослаблено в достаточной мере.
Если на 508 образование нагара на форсунке не превышает второе пороговое значение (Нет), способ переходит на этап 512, где оценивается, превышает ли образование нагара на форсунке первое пороговое значение. Первое пороговое значение может быть основано на таких же параметрах второго порогового значения. Однако первое пороговое значение может содержать меньшее смещение по времени пика фазы 303 подъема или меньшую степень разности угла наклона фазы 302 подъема. Если это первое пороговое значение не превышено (Нет), степень образования нагара не является достаточной, чтобы оказывать ощутимое влияние на впрыск топлива, и способ осуществляет возврат.
Если на 512 первое пороговое значение превышено (Да), вводятся в действе этапы для компенсации образования нагара на форсунке на 514. В числе этих этапов находятся настройка возбуждения форсунки, специфичным примером которой может быть изменение фазы подъема формирователя сигнала управления форсункой (показанного на фиг. 2) посредством увеличения Iboost и/или уменьшения Tboost . Tboost может уменьшаться некоторым образом, чтобы увеличивать угол наклона фазы подъема, или так, чтобы фаза подъема инициировалась в более ранний момент времени, или то и другое. Увеличение Iboost (целевого пикового тока во время подъема) или уменьшение Tboost (времени для достижения Iboost) может давать в результате профиль тока форсунки, который не смещен и точнее подходит к базовому профилю и оказывает влияние на настройку временных характеристик впрыска. Больший конденсатор может быть предусмотрен в схеме форсунки в соответствии с настоящим раскрытием, чтобы давать повышенное напряжение подъема, используемое при компенсации образования нагара на форсунке. Результирующий эффект от настройки сигнала возбуждения может состоять в том, что длительность открывания впрыска топлива увеличивается для данной запрошенной величины впрыска топлива. Настройки в отношении установки момента зажигания также могут использоваться для компенсации измененных временных характеристик впрыска, обусловленных покрытой нагаром форсункой. Например, степень запаздывания искрового зажигания может повышаться или понижаться на основании степени оцененного образования нагара на форсунке. Настройка искрового зажигания может, на основе по каждому цилиндру, быть привязана к цилиндру, для форсунки которого идентифицировано образование нагара. Таким образом, установка момента зажигания может настраиваться по-разному среди разных цилиндров двигателя (например, первого и второго цилиндра) на основании разных степеней образования нагара среди таких разных (первого и второго) цилиндров двигателя. Кроме того, настройка искрового зажигания может ограничиваться только выбранными условиями, такими как во время запуска или во время условий без запуска. Как только введены в действие этапы для компенсации образования нагара на форсунке, способ затем возвращается на этап 410 по фиг. 6.
Должно быть понятно, что действия как для ослабления образования нагара, так и для компенсации образования нагара, в альтернативных вариантах осуществления, могут предприниматься одновременно. Более того, действия для компенсации образования нагара могут быть более успешными в условиях высокого потребления двигателя, где изменения, например в отношении топливо-воздушного соотношения или интенсивности EGR, могут быть менее практичными.
Настоящее раскрытие описывает систему и способ для компенсации или ослабления накопления отложений образования нагара на топливных форсунках. Способ содержит настройку рабочего параметра двигателя на основании смещения профиля тока топливной форсунки во время начального нарастания тока возбуждения форсунки.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.
1. Система для двигателя, содержащая:
форсунку, управляемую сигналом синхронизации форсунки,
формирователь сигнала управления форсункой, выполненный с возможностью выдачи сигнала синхронизации форсунки, причем сигнал синхронизации форсунки содержит: фазу подъема, фазу подхвата и фазу удержания; и
контроллер двигателя, включающий в себя команды, хранящиеся в памяти, для настройки работы на основании того, отлична ли фаза подъема профиля тока форсунки от фазы подъема базового профиля.
2. Система по п. 1, в которой фаза подъема содержит начальное нарастание тока, выдаваемого на топливную форсунку.
3. Система по п. 1, в которой контроллер двигателя выполнен с возможностью определения отлична ли фаза подъема профиля тока форсунки от базового профиля на основании того, является ли запаздывание по времени профиля тока форсунки на предопределенном токе по сравнению с базовым профилем большим, чем предопределенное пороговое значение.
4. Система по п. 1, дополнительно содержащая направляющую-распределитель для топлива, при этом, если фаза подъема профиля тока форсунки отлична от фазы подъема базового профиля, контроллер двигателя выполнен с возможностью отдавать команду на повышение давления в направляющей-распределителе для топлива.
5. Система по п. 1, в которой формирователь сигнала управления форсункой выполнен с возможностью приема сигналов целевого пикового тока, времени для достижения целевого пикового тока и максимального времени для достижения целевого пикового тока.
РИСУНКИ
