СПОСОБЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2017 года по МПК F01N3/20 F02M26/02 

ПРЕДПОСЫЛКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Работа двигателя может регулироваться для улучшения выбросов или экономии топлива двигателя. Однако регулировки двигателя (например, количества EGR и установки момента впрыска топлива), которые повышают экономию топлива, также могут повышать выбросы двигателя. Один из способов улучшить выбросы из выхлопной трубы без чрезмерного повышения расхода топлива состоит в том, чтобы регулировать количество подвергающихся рециркуляции отработавших газов (exhaust gas recirculation, EGR), подаваемое в двигатель, и обрабатывать отработавшие газы двигателя системой избирательного каталитического восстановления (selective catalyst reduction system, SCR). Повышение количества EGR, подаваемого в двигатель, может снижать NO_x в питающих двигатель газах без чрезмерного повышения расхода топлива. Кроме того, обрабатывающая отработавшие газы SCR, расположенная в системе выпуска двигателя, может снижать NO_x в питающих газах, чтобы обеспечивать более низкие выбросы NO_x выхлопной трубы транспортного средства. Таким образом, NO_x в выхлопной трубе может снижаться посредством комбинации устройств EGR и последующей очистки отработавших газов. Однако экономия топлива двигателем может снижаться до некоторой степени, когда повышена EGR. Как результат, экономия топлива двигателем может быть меньшей, чем требуется.

Авторы данного изобретения осознали вышеупомянутые недостатки и разработали способ работы двигателя, содержащий: регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

Посредством снижения количества EGR, подаваемого в двигатель, когда высока эффективность каталитического нейтрализатора SCR, может оказаться возможным улучшить экономию топлива транспортным средством наряду с удовлетворением требуемого уровня выбросов. Например, эффективность каталитического нейтрализатора SCR может быть высокой, когда количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, является большим, чем пороговый уровень. По существу, двигатель может эксплуатироваться в более экономичных по топливу условиях посредством снижения EGR наряду с тем, чтобы выбросы выхлопной трубы поддерживаются ниже порогового уровня эффективно работающим каталитическим нейтрализатором SCR. Кроме того, количество EGR, подаваемое в двигатель, может регулироваться в ответ на количество мочевины, остающейся в баке, когда бак не является практически пустым. Такая работа может позволить системе улучшать экономию топлива двигателем при ограничении потребления мочевины, чтобы обеспечивать требуемый интервал между дозаправками бака мочевиной.

Таким образом, согласно первому аспекту изобретения предложен способ работы двигателя, содержащий: регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

Предпочтительно, в способе по первому аспекту регулировка количества EGR включает в себя снижение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество мочевины, хранимой в баке, превышает оценку количества мочевины, требуемой для того, чтобы транспортное средство достигало заданного состояния, относящегося к количеству мочевины в баке. При этом, предпочтительно, заданное состояние является событием дозаправки бака топливом, или же заданное состояние является концом интервала замены масла.

Предпочтительно, в способе по первому аспекту регулировка количества EGR включает в себя снижение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество NH₃, накопленного на каталитическом нейтрализаторе SCR, является большим, чем пороговое количество.

Предпочтительно, в способе по первому аспекту регулировка количества EGR включает в себя повышение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество NH₃, накопленного на каталитическом нейтрализаторе SCR, является меньшим, чем пороговое количество.

Предпочтительно, в способе по первому аспекту количество EGR, подаваемое в двигатель, регулируют в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, только когда температура каталитического нейтрализатора SCR находится в заданном диапазоне.

Предпочтительно, способ по первому аспекту дополнительно содержит регулировку установки момента начала впрыска топлива или величины наддува в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

Согласно второму аспекту изобретения предложен способ работы двигателя, содержащий: регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество мочевины, хранимой в баке; ограничение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR, в ответ на формирование отложений в системе выпуска; и ограничение снижения количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на впрыскиваемое количество мочевины.

Предпочтительно, в способе по второму аспекту отложения формируются из впрыскиваемого количества мочевины, и при этом оценка отложений основана на массовом расходе отработавших газов и температуре отработавших газов двигателя.

Предпочтительно, способ по второму аспекту дополнительно содержит то, что количество EGR, подаваемое в двигатель, также регулируют в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Более предпочтительно, количество EGR, подаваемое в двигатель, повышают, когда уменьшается количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Также более предпочтительно, количество EGR, подаваемое в двигатель, снижают, когда увеличивается количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Еще более предпочтительно, способ по второму аспекту дополнительно содержит опережение установки момента начала впрыска топлива или уменьшение наддува двигателя, когда понижают количество EGR, подаваемое в двигатель.

Предпочтительно, способ по второму аспекту дополнительно содержит уменьшение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, когда количество мочевины, хранимой в баке, является меньшим, чем оценка количества мочевины, необходимой для того, чтобы транспортное средство достигало заданного состояния.

Согласно третьему аспекту изобретения предложен способ работы двигателя, содержащий: регулировку условий работы двигателя для входа в режим экономии топлива в ответ на производительность каталитического нейтрализатора SCR, находящуюся в заданном диапазоне производительности; и регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на производительность каталитического нейтрализатора SCR, достигающую порогового уровня.

Предпочтительно, в способе по третьему аспекту количество EGR дополнительно регулируют в ответ на количество NH₃, накопленное внутри каталитического нейтрализатора SCR, температуру каталитического нейтрализатора SCR и количество мочевины, хранимой в баке, после того как производительность каталитического нейтрализатора SCR достигает порогового уровня.

Предпочтительно, в способе по третьему аспекту пороговый уровень является заданной эффективностью, и при этом способ дополнительно содержит уменьшение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, которая включает в себя каталитический нейтрализатор SCR, когда количество мочевины, хранимой в баке, является не большим, чем количество мочевины, необходимой для того, чтобы транспортное средство достигло заданного состояния.

Предпочтительно, в способе по третьему аспекту наддув уменьшают или опережают установку момента начала впрыска топлива, когда снижается количество EGR, подаваемое в двигатель.

Предпочтительно, способ по третьему аспекту дополнительно содержит увеличение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, включающую в себя каталитический нейтрализатор SCR, что повышает эффективность каталитического нейтрализатора SCR, позволяя транспортному средству достигать заданного состояния, относящегося к количеству мочевины в баке.

Настоящее изобретение может обеспечивать несколько преимуществ. А именно, такой подход может снижать выбросы двигателя и улучшать экономию топлива двигателем. В дополнение, такой подход также может помогать обеспечивать требуемый интервал между дозаправками бака мочевиной. Кроме того, такой подход может снижать впрыск мочевины в течение периодов, когда эффективность каталитического нейтрализатора SCR высока, чтобы удлинять интервал дозаправки бака мочевиной.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего изобретения будут совершенно очевидны из последующего подробного описания при изучении отдельно или в связи с прилагаемыми чертежами.

Должно быть понятно, что вышеизложенная сущность изобретения приведена для знакомства в упрощенной форме с подборкой концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предназначена для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект изобретения не ограничен теми вариантами реализации, которые решают каким-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает схематическое изображение двигателя;

Фиг.2 показывает график эффективности нейтрализации каталитическим нейтрализатором SCR в зависимости от температуры газов на впуске каталитического нейтрализатора SCR;

Фиг.3 показывает график уровня накопления NH₃ в каталитическом нейтрализаторе SCR и коэффициента усиления EGR в зависимости от времени;

Фиг.4 - график, показывающий примерную зону формирования отложений мочевины и ограничение доли EGR на основании предельных значений расхода мочевины, связанных с отложениями мочевины;

Фиг.5 - примерная блок-схема способа повышения экономии топлива в транспортном средстве, имеющем каталитический нейтрализатор SCR; и

Фиг.6 - примерное транспортное средство, имеющее двигатель с каталитическим нейтрализатором SCR.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение имеет отношение к улучшению экономии топлива в транспортном средстве, имеющем каталитический нейтрализатор SCR. Фиг.1 показывает один из примеров форсированного дизельного двигателя, причем способ по Фиг.5 может регулировать условия работы двигателя для снижения потребления топлива, когда каталитический нейтрализатор SCR работает в высокоэффективной рабочей области. Фиг.2 показывает примерных график эффективности нейтрализации каталитического нейтрализатора SCR, который идентифицирует температурный диапазон, где во время работы двигателя может снижаться расход топлива двигателем. Фиг.3 показывает примеры тех путей, которыми EGR может регулироваться в ответ на накопление NH₃ в SCR. В некоторых примерах поток мочевины в систему выпуска ограничивается для снижения вероятности формирования отложений, как показано на Фиг.4. Способ снижения расхода топлива двигателем при наличии каталитического нейтрализатора SCR предусмотрен на Фиг.5. Наконец, примерное транспортное средство, в котором может применяться способ по Фиг.5, показано на Фиг.6.

Обращаясь к Фиг.1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на Фиг.1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с расположенным в нем поршнем 36, присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыскивания топлива непосредственно в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. Топливная форсунка 66 подает топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой, включающей в себя топливный бак (не показан), топливный насос (не показан), клапан (не показан) управления топливным насосом и направляющую-распределитель топлива (не показана). В дополнение, в или около направляющей-распределителя топлива может быть расположен дозирующий клапан для управления подачей топлива с замкнутым контуром. Дозирующий клапан насоса также может регулировать поток топлива в топливный насос, тем самым сокращая топливо, накачиваемое в топливный насос высокого давления.

Впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования расхода воздуха из впускной камеры 46 наддува. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для подачи в камеру 46 наддува. Отработавшие газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162 через вал 161. В некоторых примерах может быть предусмотрен охладитель наддувочного воздуха. Частота вращения компрессора может регулироваться посредством регулировки положения элемента 72 управления регулируемыми лопастями или перепускного клапана 158 компрессора. В альтернативных примерах регулятор 74 давления наддува может заменять или использоваться в дополнение к элементу 72 управления регулируемыми лопастями. Элемент 72 управления регулируемыми лопастями регулирует положение лопастей турбины с изменяемой геометрией. Отработавшие газы могут проходить через турбину 164, подводя незначительную энергию для вращения турбины 164, когда лопасти находятся в открытом положении. Отработавшие газы могут проходить через турбину 164 и передавать повышенную силу на турбину 164, когда лопасти находятся в закрытом положении. В качестве альтернативы, регулятор 74 давления наддува позволяет отработавшим газам обтекать турбину 164 с тем, чтобы уменьшать количество подаваемой на турбину энергии. Перепускной клапан 158 компрессора позволяет сжатому воздуху на выпуске компрессора 162 возвращаться на вход компрессора 162. Таким образом, отдача компрессора 162 может уменьшаться с тем, чтобы оказывать влияние на поток компрессора 162 и снижать давление во впускном коллекторе.

Сгорание инициируется в камере 30 сгорания, когда топливо автоматически воспламеняется по мере того, как поршень 36 достигает верхней мертвой точки в такте сжатия. В некоторых примерах к выпускному коллектору 48 может быть присоединен универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (UEGO) выше по потоку от устройства 70 контроля выбросов. Кроме того, в некоторых примерах, датчик UEGO может быть датчиком NO_x, который имеет элементы, чувствительные как к NO_x, так и к кислороду. Датчик 127 NO_x анализирует NO_x в выхлопной трубе ниже по потоку от SCR 70.

При более низких температурах свеча 68 накаливания может преобразовывать электрическую энергию в тепловую энергию с тем, чтобы поднимать температуру в камере 30 сгорания. Посредством подъема температуры камеры 30 сгорания может быть легче воспламенять топливо-воздушную смесь в цилиндре посредством сжатия.

Устройство 70 контроля выбросов может включать в себя брикеты каталитического нейтрализатора SCR в одном из примеров. В еще одном примере могут использоваться многочисленные устройства контроля выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Устройство 70 контроля выбросов в одном из примеров может включать в себя катализатор окисления. В других примерах устройство очистки выбросов может включать в себя уловитель обедненных NO_x, сопровождаемый устройством избирательного каталитического восстановления (SCR) и/или дизельным сажевым фильтром (DPF). Мочевина может впрыскиваться выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 SCR через форсунку 90 для мочевины. Форсунка 90 для мочевины принимает мочевину из бака 91 для мочевины. Датчик 93 уровня считывает количество мочевины, хранимой в баке 91 для мочевины.

В двигателе может обеспечиваться рециркуляция отработавших газов (EGR) через клапан 80 EGR. Клапан 80 EGR является трехходовым клапаном, который закрывается или позволяет отработавшим газам протекать из положения ниже по потоку от устройства 70 контроля выбросов в местоположение в системе впуска воздуха двигателя выше по потоку от компрессора 162. В альтернативных примерах поток EGR может течь из положения выше по потоку от турбины 164 во впускной коллектор 44. Поток EGR может обходить охладитель 85 EGR или, в качестве альтернативы, поток EGR может охлаждаться посредством прохождения через охладитель 85 EGR. В других примерах может быть предусмотрена система EGR высокого давления и низкого давления.

Контроллер 12 показан на Фиг.1 в виде традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 106, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, дежурную память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) от датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания положения, регулируемого ступней 132; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) от датчика 121 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; давление наддува от датчика 122 давления; концентрацию кислорода в отработавших газах от кислородного датчика 126; положение двигателя от датчика 118 положения двигателя на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, от датчика 120 (например, расходомера воздуха с термоэлементом); и измерение положения дросселя от датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное число равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (оборотов в минуту).

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 типично претерпевает четырехтактный цикл: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Во время такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вводится в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, а поршень 36 перемещается к дну цилиндра с тем, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично называется специалистами в данной области техники нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров с тем, чтобы сжать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично называется специалистами в данной области техники верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, в дальнейшем называемом впрыском, в камеру сгорания вводится топливо. В некоторых примерах топливо может впрыскиваться в цилиндр множество раз в течение одного цикла цилиндра. В процессе, в дальнейшем называемом зажиганием, впрыснутое топливо зажигается за счет воспламенения от сжатия, приводя к сгоранию. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно по направлению к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить сгоревшую топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ.

Отметим, что вышеприведенное описано просто в качестве примера и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры. Кроме того, в некоторых примерах может использоваться двухтактный цикл, а не четырехтактный цикл.

Обращаясь теперь к Фиг.2, показан график эффективности нейтрализации каталитического нейтрализатора SCR в зависимости от температуры газов на впуске каталитического нейтрализатора SCR. График 200 представляет пример эффективности преобразования NO_x для устройства 70 контроля выбросов по Фиг.1. По оси Y отложена эффективность преобразования NO_x в процентах. По оси X отложена температура газа на впуске SCR в градусах Цельсия.

Кривая 202 эффективности SCR показывает, что устройство 70 контроля выбросов имеет низкую эффективность нейтрализации NO_x при температурах ниже 150°C. Например, эффективность преобразования NO_x при 150°C составляет примерно 40 процентов и понижается при более низких температурах газов на впуске. Эффективность преобразования NO_x быстро возрастает и достигает примерно 90 процентов при примерно 185°C, как указано вертикальной меткой 204. Эффективность преобразования NO_x устройством 70 контроля выбросов медленно повышается при температурах выше 185°C и приближается к 100-процентной эффективности. Около 390°C эффективность преобразования NO_x снижается обратно до примерно 90 процентов, как указано вертикальной меткой 206. Эффективность нейтрализации NO_x продолжает снижаться по мере того, как продолжает увеличиваться температура на впуске SCR. В этом примере область между вертикальными метками 204 и 206 может быть заданной рабочей областью каталитического нейтрализатора SCR, где параметры двигателя регулируются для улучшения экономии топлива двигателем.

Таким образом, может наблюдаться, что может быть желательным, эксплуатировать SCR в температурном диапазоне, который обеспечивает требуемый уровень эффективности (например, 90 процентов или выше). Когда SCR работает в высокоэффективной области, может оказаться возможным снизить расход топлива двигателем и по-прежнему обеспечивать требуемый уровень выбросов в выхлопной трубе (например, выделений продуктов сгорания с отработавшими газами двигателя, которые могли быть обработаны и выпущены в атмосферу). Уменьшая количество EGR, подаваемое в двигатель, можно улучшать экономию топлива двигателем наряду с тем, что более высокие уровни выбросов питающих газов двигателя (например, газов на выпуске двигателя) нейтрализуются посредством устройства контроля выбросов, которое работает в области более высокой эффективности. Дополнительно, установка момента времени впрыска и/или установка момента зажигания могут подвергаться опережению, чтобы дополнительно снижать расход топлива двигателем при условиях, когда устройство контроля выбросов работает в области более высокой эффективности.

Обращаясь теперь к Фиг.3, показан график количества накопления NH₃ каталитического нейтрализатора SCR и коэффициента усиления EGR в зависимости от времени. В частности, график 300 показывает два примера того, каким образом подаваемое в двигатель количество EGR может регулироваться в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR.

По первой оси Y отложено количество NH₃, накопленного в SCR. Накопленное количество NH₃ возрастает в направлении стрелки оси Y. По второй оси Y отложен коэффициент усиления EGR. Коэффициент усиления EGR возрастает в направлении стрелки оси Y. По оси X отложено время, и время увеличивается слева направо на Фиг.3.

В одном из примеров коэффициент усиления EGR представляет собой множитель, применяемый для интерполяции между базовым количеством EGR и количеством EGR в режиме ЭТ, которые хранятся в отдельных таблицах. Например, базовое количество EGR может составлять 30%, в то время как количество EGR в режиме ЭТ составляет 23%. Базовая EGR вычитается из EGR в режиме ЭТ, а затем умножается на коэффициент усиления EGR. Результат прибавляется к базовой EGR, и количество EGR пересматривается. Установка момента впрыска топлива, давление топлива, наддув и другие параметры могут регулироваться подобным образом.

Базовое количество EGR и количество EGR в режиме ЭТ могут быть основаны на числе оборотов двигателя, нагрузке двигателя и температуре охлаждающей жидкости двигателя, как описано на этапах 514 и 526. Отметим, что базовое количество EGR может меняться в зависимости от числа оборотов, нагрузки и температуры двигателя, так что для двигателя предусмотрено множество разных количеств EGR при множестве разных чисел оборотов, нагрузок и температур двигателя. Коэффициент усиления EGR может быть значением между 0 и 1. В одном из примеров коэффициент усиления EGR имеет значение, меньшее чем 1, когда количество накопленного NH₃ в каталитическом нейтрализаторе SCR является большим, чем заданное количество накопления SCR, где эффективность каталитического нейтрализатора SCR ожидается большей, чем пороговая эффективность. Множитель EGR может возрастать до 1, когда количество накопления каталитического нейтрализатора SCR снижается от порогового количества NH₃. Таким образом, если каталитический нейтрализатор SCR не работает в заданном диапазоне, где количество накопления SCR больше, чем заданное пороговое значение, двигатель может работать с базовым количеством EGR.

Кривая 302 представляет количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, также соответствует проценту использованной емкости накопления NH₃ SCR. Кривая 302 показывает количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, уменьшающееся по мере увеличения времени. Количество NH₃, накопленного внутри SCR, может уменьшаться, когда NH₃ потребляется, преобразуя NO_x в N₂ и H₂O.

Кривые 304 и 306 иллюстрируют два разных плана для регулировки коэффициента усиления EGR. Кривая 304 показывает увеличение коэффициента усиления EGR по мере того, как уменьшается количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Кривая 304 показывает уменьшение коэффициента усиления EGR по мере того, как увеличивается количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Таким образом, коэффициент усиления EGR понижает количество EGR, подаваемое в двигатель, когда каталитический нейтрализатор SCR работает в эффективной области, когда количество NH₃, накопленного внутри SCR, возрастает. Кроме того, коэффициент усиления EGR повышает количество EGR, подаваемое в двигатель, когда каталитический нейтрализатор SCR работает в эффективной области, когда количество NH₃, накопленного внутри SCR, убывает. Кривая 304 показана линейно возрастающей по мере того, как убывает накопленный NH₃. Однако, коэффициент усиления EGR может быть нелинейным, если требуется.

Кривая 306 показывает ступенчатое изменение коэффициента усиления EGR, когда количество NH₃, накопленного на SCR, находится на уровне или меньше, чем заданное количество накопленного NH₃, как указано горизонтальной линией 310. Например, коэффициент усиления EGR может изменяться от значения 0,8 до 1,0, когда количество NH₃, накопленного в каталитическом нейтрализаторе SCR, является меньшим, чем пороговое значение. Кроме того, как упомянуто выше, коэффициент усиления EGR может регулироваться в ответ на процент емкости накопления NH₃, которая использована, или, наоборот, емкости накопления NH₃, которая не использована. Заданное количество NH₃, указанное горизонтальной линией 310, может регулироваться под условия работы так, что коэффициент усиления EGR изменяется на ином уровне, чем указано на Фиг.3.

Обращаясь теперь к Фиг.4, там показан примерный график области формирования отложений мочевины и ограничение доли EGR на основании формирования отложений мочевины. Подход, описанный для Фиг.4, может применяться в способе по Фиг.5.

График 400 показывает примерную область 403, где могут формироваться отложения из-за впрыска мочевины в систему выпуска. В одном из примеров может быть определено, что отложения начинают формироваться в системе выпуска, когда расход мочевины превышает пороговый расход при предписанных расходе и температуре отработавших газов двигателя. Кривая 402 является примерной границей, где отложения начинают формироваться в системе выпуска, когда мочевина впрыскивается в систему выпуска. В этом примере кривая 402 указывает, что отложения мочевины начинают формироваться при более низких расходах мочевины, когда низок массовый расход отработавших газов. По мере того, как массовый расход отработавших газов возрастает, расход мочевины также должен возрастать, чтобы отложения формировались в системе выпуска. Отложения формируются в системе выпуска, когда расход мочевины достигает порогового уровня, указанного как 412. Таким образом, отложения мочевины продолжают формироваться, даже если массовый расход отработавших газов продолжает возрастать.

В некоторых примерах расход мочевины может ограничиваться меньшим, чем уровень, указанный как 412, так что отложения мочевины не формируются в системе выпуска. Таким образом, количество мочевины может ограничиваться в ответ на количество отложений, которые могут формироваться в системе выпуска.

Кривая 404 представляет количество EGR, которое может подаваться в двигатель. Кривая 404 может характеризовать количество EGR, подаваемое при постоянном числе оборотов двигателя. Кроме того, следует понимать, что форма кривой 404 предназначена только для целей иллюстрации и ни в коей мере не подразумевается ограничивающей или сужающей описание. Кривая 404 показана на низком уровне при низких массовых расходах отработавших газов, показывая, что небольшой поток EGR втекает в двигатель при низких оборотах и нагрузках двигателя. Кривая 404 возрастает и указывает, что дополнительный поток EGR выдается в двигатель по мере того, как увеличивается массовый расход двигателя. Однако, количество EGR достигает предела, как указано позицией 410, когда увеличение массового расхода отработавших газов больше не помогает предотвращать отложения мочевины. Следовательно, количество EGR ограничивается в ответ на расход мочевины, выше которого отложения могут формироваться в системе выпуска. Иными словами, количество EGR и расход мочевины ограничиваются в ответ на формирование отложений мочевины в системе выпуска.

Обращаясь теперь к Фиг.5, там показана примерная блок-схема способа повышения экономии топлива в транспортном средстве, имеющем каталитический нейтрализатор SCR. Способ по Фиг.5 может выполняться посредством команд, хранимых в постоянной памяти контроллера, как проиллюстрировано на Фиг.1. Способ по Фиг.5 может регулировать подачу мочевины в систему выпуска, когда бак хранения мочевины не пуст.

На этапе 502 способ 500 определяет условия работы. Условия работы могут включать в себя, но не ограничиваются этим, число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, температуру SCR, количество мочевины, хранимой в баке, количество NH₃, накопленного в каталитическом нейтрализаторе SCR. Число оборотов и нагрузка двигателя, а также другие считываемые переменные двигателя могут определяться на основании напряжений или тока, выведенных из датчиков. В одном из примеров количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, может определяться, как описано в заявке № 13/071,252 на выдачу патента США, озаглавленной «СПОСОБ ВНЕСЕНИЯ ПОПРАВКИ В ОЦЕНКУ NH₃, НАКОПЛЕННОГО ВНУТРИ СИСТЕМЫ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО КАТАЛИТИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ» («METHOD FOR CORRECTING AN ESTIMATE OF NH₃ STORED WITHIN A SELECTIVE CATALYST REDUCTION SYSTEM»), которая настоящим включена сюда по ссылке для всех случаев и целей. Способ 500 переходит к этапу 504 после того, как определены условия работы двигателя.

На этапе 504 способ 500 определяет потребление и интервалы дозаправки мочевины базового уровня. Интервал дозаправки мочевины базового уровня может быть задан и храниться в памяти. В одном из примеров интервал дозаправки мочевины базового уровня эквивалентен времени работы двигателя или расстоянию, пройденному транспортным средством с использованием одного бака топлива. В еще одном примере интервал дозаправки мочевины базового уровня эквивалентен времени работы двигателя или пройденному транспортным средством расстоянию, соответствующему интервалу замены масла. Например, интервал замены масла может быть определен равным 6000 километров (км). Подобным образом, интервал дозаправки мочевины составляет 6000 километров. Другие интервалы дозаправки мочевины базового уровня могут быть предусмотрены на основании объема бака для мочевины и других переменных, если требуется.

Способ 500 также определяет интервал потребления мочевины базового уровня на этапе 504. В одном из примеров интервал потребления мочевины базового уровня определяется на основании количества мочевины, потребленной на протяжении предписанного расстояния перемещения транспортного средства или времени работы двигателя. Например, количество мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, может определяться по количеству времени, которое форсунка мочевины включена, и давлению, с которым мочевина выдается на форсунку. Передаточная функция форсунки мочевины описывает расход через форсунку мочевины, когда мочевина выдается в форсунку при неком данном давлении. Расход мочевины умножается на количестве время, когда происходит расход мочевины, чтобы определять количество впрыскиваемой мочевины. Пройденное расстояние или время работы двигателя делится на количество мочевины, впрыснутой в систему выпуска, чтобы выдавать скорость потребления мочевины базового уровня. Скорость потребления мочевины может усредняться на предписанном расстоянии перемещения транспортного средства или времени работы двигателя, чтобы выдавать среднюю скорость потребления мочевины базового уровня. Интервал потребления мочевины базового уровня может определяться посредством умножения количества мочевины, хранимой в баке для мочевины, на среднюю скорость потребления мочевины. Таким образом, интервал потребления мочевины базового уровня является временем работы двигателя или расстоянием перемещения транспортного средства, при котором можно ожидать наличия мочевины в баке для хранения мочевины. Интервал потребления мочевины базового уровня может периодически определяться и обновляться во время работы двигателя. Способ 500 переходит на этап 506 после того, как определены интервалы потребления и дозаправки мочевины.

На этапе 506 способ 500 оценивает, присутствуют ли или нет условия для предоставления возможности входа в режим повышения экономии топлива. В одном из примеров разрешение войти в режим повышения экономии топлива может выдаваться, когда связанная с двигателем SCR работает в заданном диапазоне, где эффективность SCR является большей, чем пороговый уровень. Эффективность каталитического нейтрализатора SCR может оцениваться на основании температуры SCR. Таким образом, как показано на Фиг.2, разрешение войти в режим экономии топлива может выдаваться, когда температура SCR находится между 185°C и 390°C, поскольку в это время заданная эффективность SCR составляет 90 процентов. Таким образом, разрешение войти в режим экономии топлива может выдаваться на основании температуры SCR, которая соотносится с эффективностью SCR. В других примерах разрешение войти в режим экономии топлива может выдаваться, когда датчики NO_x, расположенные спереди и сзади от SCR, указывают на большую эффективность SCR, чем пороговая эффективность (например, эффективность 95%). Например, если датчик NO_x, расположенный выше по потоку от SCR, указывает 1,0 грамм/секунду NO_x, а расположенный ниже по потоку датчик NO_x указывает 0,045 грамм/секунду NO_x, может определяться, что вход в режим экономии топлива разрешен. Если вход в режим экономии топлива разрешен, ответом будет «да», и способ 500 переходит на этап 520. Если в текущих условиях вход в режим экономии топлива не разрешен, ответом будет «нет», и способ 500 переходит на этап 510.

На этапе 510 способ 500 оценивает, близки ли или нет условия работы к условиям, которые позволяют войти в режим экономии топлива. В одном из примеров может делаться вывод, что условия работы близки к условиям, которые позволяют войти в режим экономии топлива, когда эффективность SCR находится в пределах заданного диапазона пороговых значений требуемой эффективности SCR. Эффективность SCR может оцениваться по температуре SCR или по датчикам NO_x, расположенных выше по потоку и ниже по потоку от SCR. В других примерах количество энергии, которую ожидается затратить для достижения условий, где позволен вход в режим экономии топлива, сравнивается с количеством энергии, которое может сберегаться, если бы двигатель работал в режиме экономии топлива в течение заданного количества времени. Например, оценка количества топлива с поздним впрыском (например, впрыска топлива поздно в рабочем такте или во время такта выпуска), необходимого для повышения температуры и эффективности SCR до заданного уровня, может сравниваться с количеством топлива, сберегаемого посредством работы двигателя с более низким количеством EGR в течение заданного количества времени. Количество топлива, необходимого для повышения температуры SCR, и количество топлива, сберегаемого при работе двигателя с более низким количеством EGR, могут определяться опытным путем и сохраняться в памяти. В одном из примеров количество топлива, впрыскиваемого, чтобы поднять каталитический нейтрализатор SCR на заданную температуру (например, 5°C), сравнивается с количеством топлива, сберегаемым посредством снижения количества EGR, когда SCR находится в состоянии эффективной нейтрализации (например, температура SCR является большей, чем пороговая температура) в течение заданного отрезка времени (например, 1 минуты). Если способ 500 делает вывод, что 0,1 литра топлива требуется для повышения температуры SCR до той температуры, где SCR работает с пороговой эффективностью, и 0,15 литра топлива может сберегаться посредством работы двигателя с пониженной EGR в течение 1 минуты, когда каталитический нейтрализатор SCR работает на пороговой эффективности, то способ 500 будет выдавать топливо с поздним впрыском, чтобы поднять температуру SCR, а затем снижать количество EGR для сбережения 0,05 литра топлива. Если способ 500 делает вывод, что условия работы близки к условиям разрешения входа в режим экономии топлива, ответом будет «да», и способ переходит на этап 512. Иначе, ответом будет «нет», и способ 500 переходит на этап 514.

На этапе 512 способ 500 регулирует работу двигателя для достижения условий, которые позволяют войти в режим экономии топлива. В одном из примеров количество топлива после внутреннего сгорания (например, топлива, впрыскиваемого поздно в рабочем такте или во время такта выпуска) может увеличиваться, чтобы отрегулировать работу двигателя так, что SCR будет достигать условий, которые позволяют двигателю достигать режима повышения экономии топлива и входить в него. В других примерах установка момента впрыска топлива может подвергаться запаздыванию, а наддув может уменьшаться с тем, чтобы повышать температуру отработавших газов и, тем самым, увеличивать эффективность нейтрализации SCR. Способ 500 переходит на выход после того, как работа двигателя отрегулирована на достижение режима повышения экономии топлива.

На этапе 514 способ 500 определяет базовые количество EGR, установку момента впрыска топлива и величину наддува. В некоторых примерах способ 500 также может определять базовое опережение зажигания. В одном из примеров параметры, включающие в себя базовое количество EGR, базовую установку момента впрыска топлива, давление впрыска топлива и базовую величину наддува, определяются опытным путем и хранятся в памяти. Эти параметры могут извлекаться из памяти посредством индексации таблиц или функций в ответ на число оборотов и требование крутящего момента двигателя. В одном из примеров требование крутящего момента может быть основано на положении педали акселератора. Количество EGR, давление впрыска топлива, установка момента впрыска топлива (например, число контрольных впрысков топлива, установка момента контрольных впрысков топлива, количество топлива в каждом впрыске топлива в течение цикла цилиндра), а также наддув выдаются на уровнях, выведенных таблицами, посредством регулировки клапана EGR, установки момента впрыска топливной форсунки, положения дозирующего топливо клапана, давления управления клапаном регулировки направляющей-распределителя топлива и лопаток или регулятора давления наддува турбонагнетателя. Способ 500 переходит на этап 516 после того, как определены базовые количество EGR, давление топлива, установка момента впрыска топлива и величина наддува.

На этапе 516 способ 500 регулирует расход впрыска мочевины в систему выпуска двигателя, чтобы удовлетворять требованиям к выбросам двигателя/транспортного средства, в то время как двигатель работает с базовыми EGR, установкой момента впрыска и величиной наддува. В одном из примеров расход мочевины определяется опытным путем и сохраняется в таблицах в памяти. Таблицы расхода мочевины могут индексироваться посредством значений числа оборотов двигателя и требования крутящего момента или в ответ на базовые величину EGR, установку момента впрыска и величину наддува. Значения в таблицах расхода мочевины указываются командой на форсунку мочевины и насос мочевины. Время включения форсунки мочевины и давление впрыска насоса мочевины регулируются посредством передаточных функций, которые определяют соотношение расхода мочевины в форсунку во время включения и давлением мочевины. Форсунка и насос мочевины затем приводятся в действие, чтобы выдавать требуемый расход мочевины. Способ 500 переходит на этап 518 после того, как расход мочевины отрегулирован.

На этапе 518 способ 500 выводит базовые EGR, давление впрыска топлива, установку момента впрыска топлива и величину наддува. Базовое количество EGR обеспечивается посредством регулировки положения клапана EGR на положение, которое дает требуемое количество EGR при данном давлении между системой выпуска и впускным коллектором. В других примерах количество EGR может регулироваться посредством изменения величины перекрытия времени открывания клапанов между впускным и выпускным клапанами. Например, количество EGR может снижаться посредством уменьшения времени открывания клапанов между впускными и выпускными клапанами. Установку момента впрыска топливной форсунки регулируют, начиная впрыск топлива при более раннем положении коленчатого вала в течение цикла цилиндра. Давление топлива может регулироваться посредством регулировки дозирующего клапана топливного насоса или клапана регулировки давления направляющей-распределителя топлива. Величина наддува может регулироваться посредством регулировки положения регулятора давления наддува турбонагнетателя, регулировки положения лопастей турбонагнетателя или регулировки положения перепускного клапана. Способ 500 переходит на выход после того, как отрегулированы EGR, установка момента впрыска топлива и наддув.

На этапе 520 способ 500 оценивает, является ли или нет количество мочевины, хранимой в баке для хранения мочевины, большим, чем количество мочевины, оцененное для достижения интервала дозаправки мочевины. Например, если интервал дозаправки мочевины на этапе 504 определен равным 500 км, способ 500 вычитает интервал потребления мочевины базового уровня из интервала дозаправки мочевины базового уровня в качестве определенного на этапе 504. Если результат отрицателен, может определяться, что есть избыточное количество мочевины, хранимой в баке для мочевины, чтобы двигатель/транспортное средство удовлетворяли интервалу дозаправки мочевины. Если результат положителен, может определяться, что есть меньшее количество мочевины, хранимой в баке для мочевины, чем желательно для удовлетворения интервала дозаправки мочевины. Если способ 500 делает вывод, что количество мочевины, хранимой в баке для мочевины, является большим, чем количество, чтобы двигатель/транспортное средство достигали интервала дозаправки, ответом будет «да», и способ 500 переходит на этап 526. Иначе, ответом будет «нет», и способ 500 переходит на этап 522.

На этапе 522 способ 500 снижает количество мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска выше по потоку от SCR. Количество впрыскиваемой мочевины может уменьшаться в ответ на эффективность SCR. Эффективность SCR может оцениваться посредством температуры SCR или на основании разности выходных сигналов датчика NO_x, расположенного выше по потоку от SCR, и датчика NO_x, расположенного ниже по потоку от SCR. Например, если эффективность преобразования NO_x SCR является более высокой, чем эффективность преобразования NO_x, которая обеспечивает требуемый уровень выбросов транспортного средства, количество впрыскиваемой мочевины уменьшается. В некоторых примерах количество впрыскиваемой мочевины может снижаться, когда эффективность преобразования NO_x SCR превышает эффективность преобразования NO_x, которая обеспечивает требуемый уровень выбросов транспортного средства плюс показатель дополнительной эффективности преобразования NO_x. Количество впрыскиваемой мочевины может уменьшаться пропорционально или в качестве функции эффективности преобразования NO_x, которая является большей, чем пороговая эффективность по NO_x. Способ 500 переходит на этап 524 после того, как уменьшено количество мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска выше по потоку от SCR.

На этапе 524 способ 500 выводит базовую EGR, базовое давление впрыска топлива, базовую установку момента впрыска топлива и базовый наддув. Базовые EGR, установка момента впрыска топлива и наддув выводятся, как описано на этапе 514. Способ 500 переходит на выход после того, как выведены базовая EGR, базовое давление впрыска топлива, базовая установка момента впрыска топлива и базовый наддув.

На этапе 526 способ 500 определяет количество EGR, установку момента впрыска топлива и величину наддува режима экономии топлива (ЭТ). В некоторых примерах способ 500 также может определять базовое опережение зажигания экономии топлива. Параметры, включающие в себя количество EGR режима ЭТ, установку момента впрыска топлива режима ЭТ, давление впрыска топлива режима ЭТ и величину наддува режима ЭТ, определяются опытным путем и сохраняются во второй группе таблиц в памяти подобно таблицам, описанным на этапе 514. Однако, таблицы на этапе 526 предусматривают повышенную ЭТ по сравнению с выходными данными таблиц на этапе 514. Эти параметры могут извлекаться из памяти посредством индексации таблиц или функций в ответ на число оборотов и требование крутящего момента двигателя. Количество EGR, давление впрыска топлива, установка момента впрыска топлива (например, число контрольных впрысков топлива, установка момента контрольных впрысков топлива, количество топлива в каждом впрыске топлива в течение цикла цилиндра), а также наддув выдаются на уровнях, выведенных таблицами, посредством регулировки клапана EGR, положения дозирующего топливо клапана, давления клапана-регулятора давления направляющей-распределителя топлива, установки момента впрыска форсунки и лопаток или регулятора давления наддува турбонагнетателя. Способ 500 переходит на этап 528 после того, как определены количество EGR режима ЭТ, давление топлива режима ЭТ, установка момента впрыска топлива режима ЭТ и величина наддува режима ЭТ.

На этапе 528 способ 500 увеличивает количество впрыска мочевины в ответ на уровень, который позволяет удовлетворять интервалу дозаправки мочевины. Например, если, исходя из средней скорости потребления мочевины, интервал потребления мочевины базового уровня составляет 500 км, а интервал дозаправки мочевины составляет 300 км на основании расстояния, которое прошло транспортное средство, или времени работы двигателя, величина впрыска мочевины может повышаться, так чтобы интервал потребления мочевины приводился к интервалу дозаправки мочевины. В одном из примеров величина впрыска мочевины повышается пропорционально разности интервала потребления мочевины и интервала дозаправки мочевины. Интервал потребления и интервал дозаправки мочевины могут обновляться во время ездового цикла транспортного средства. Интервал дозаправки находится на максимальном значении, когда бак для мочевины заполнен, и уменьшается по мере того, как мочевина впрыскивается, до тех пор, пока бак для мочевины не дозаправлен. Интервал потребления мочевины также может обновляться несколько раз в течение ездового цикла транспортного средства по мере того, как изменяются средняя скорость потребления мочевины и скорость потребления мочевины. Способ 500 переходит на этап 530 после того, как повышено количество впрыска мочевины.

На этапе 530 способ 500 ограничивает количество мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска. Расход мочевины в отработавшие газы ограничивается на основании отложений, которые могут формироваться в системе выпуска. В одном из примеров расход мочевины в отработавшие газы ограничивается на основании расхода отработавших газов и температуры отработавших газов. Например, определенные опытным путем расходы мочевины, которые снижают отложения мочевины внутри системы выпуска, определяются опытным путем и сохраняются в таблице в памяти. Массовый расход отработавших газов и температура отработавших газов индексируют таблицу, и выводится предел расхода мочевины. Указанный командой расход мочевины ограничивается пределом расхода мочевины. Способ 500 переходит на этап 532 после того, как расход мочевины вследствие отложений мочевины ограничен.

На этапе 532 способ 500 определяет регулировки количества EGR, величины впрыска топлива, установки момента впрыска топлива и наддува в ответ на количество NH₃, накопленное в каталитическом нейтрализаторе SCR, и/или температуру каталитического нейтрализатора SCR. В одном из примеров количество EGR, подаваемое в двигатель, регулируется на основании количества NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, как показано и пояснено со ссылкой на Фиг.3. Кроме того, количество EGR регулирует функция или коэффициент, основанные на температуре SCR. В частности, член коэффициента усиления EGR регулируется в ответ на количество NH₃, накопленного в каталитическом нейтрализаторе SCR, и/или температуру каталитического нейтрализатора SCR. Выходные данные из таблицы базового количества EGR вычитаются из таблицы EGR режима ЭТ, и результат умножается на член коэффициента усиления EGR, а затем, прибавляется к базовому количеству EGR. Например, в тех случаях, когда базовое количество EGR составляет 30%, EGR режима ЭТ составляет 25%, а коэффициент усиления EGR составляет 0,75 и увеличивается по мере того, как возрастает количество NH₃, накопленное внутри каталитического нейтрализатора SCR, выходное количество EGR имеет значение (25-30)*0,75+30=26,5. Член коэффициента усиления EGR является значением, меньшим единицы, для SCR, накапливающего NH₃, при пороговой или большей емкости накопления NH₃ у SCR, и член коэффициента усиления EGR приближается к значению единице по мере того, как NH₃, накопленный в SCR, снижается ниже пороговой емкости накопления NH₃ у SCR.

Подобным образом, члены коэффициента усиления для давления топлива, установки момента впрыска и величины наддува регулируются в ответ на количество NH₃, накопленного в SCR, и температуру SCR. Коэффициент усиления установки момента впрыска форсунки увеличивается, чтобы осуществлять опережение установки момента начала впрыска по мере того, как возрастает количество NH₃, накопленного в SCR, и коэффициент усиления установки момента впрыска форсунки уменьшается, чтобы осуществлять запаздывание установки момента начала впрыска по мере того, как количество NH₃, накопленного в SCR, убывает. Например, установка момента впрыска топлива подвергается опережению как функция увеличения NH₃, накопленного внутри SCR. В одном из примеров количество впрыска топлива подвергается опережению на градус угла поворота коленчатого вала для каждого заданного процентного увеличения NH₃, накопленного внутри SCR. Коэффициент усиления наддува уменьшается для уменьшения наддува по мере того, как увеличивается количество NH₃, накопленного в SCR, и коэффициент усиления наддува возрастает для увеличения наддува по мер того, как уменьшается количество NH₃, накопленного в SCR. В двигателях с искровым зажиганием установка момента зажигания может подвергаться опережению по направлению к MBT по мере того, как возрастает количество NH₃, накопленного в SCR.

Количество впрыска мочевины повышается пропорционально увеличению выходу NO_x двигателя. Например, выход NO_x двигателя может определяться посредством датчика 126, и количество впрыска мочевины может повышаться пропорционально увеличению NO_x двигателя. Количество впрыска мочевины также может понижаться пропорционально уменьшению количества NO_x, когда повышается количество EGR. Способ 500 переходит на этап 534 после того, как отрегулированы количество EGR двигателя, давление топлива, установка момента впрыска топлива двигателя и наддув.

В одном из примеров, где количество EGR является убывающим, количество топлива, впрыскиваемого для контрольных впрысков топлива, увеличивается посредством регулировки установки момента впрыска топливной форсунки. Кроме того, установка момента начала впрыска при контрольном впрыске топлива может уменьшаться по мере того, как убывает EGR. Кроме того еще, величины давления наддува и топлива могут снижаться по мере того, как возрастает количество EGR, подаваемое в двигатель.

В еще одном примере, вместо интерполяции между базовыми таблицами и таблицами режима ЭТ, применяются базовые таблицы, когда NH₃, накопленный в SCR, меньше, чем пороговый уровень или пороговое количество. Таблицы режима ЭТ применяются, когда NH₃, накопленный в SCR, больше, чем пороговый уровень или пороговое количество. Такая работа обеспечивается посредством кривой, подобной 306 на Фиг.3.

На этапе 534 способ 500 регулирует количество EGR, установку момента впрыска, величину впрыска мочевины, давление топлива и наддув двигателя для повышения экономии топлива двигателя и транспортного средства. Количество EGR двигателя может снижаться посредством регулировки положения установки фаз клапанного или кулачкового распределения, как описано на этапе 518. Кроме того, установка момента начала впрыска топлива подвергается опережению относительно положения коленчатого вала. Наддув также уменьшается посредством регулировки положения лопастей турбонагнетателя или перепускного клапана компрессора, как описано на этапе 518. Уменьшение наддува повышает температуры отработавших газов, тогда как осуществление опережения установки момента понижает температуры отработавших газов. Таким образом, регулировки установки момента начала впрыска при впрыске топлива могут уравновешиваться или балансироваться посредством снижения давления наддува. Способ 500 осуществляет выход после того, как отрегулированы количество EGR, установка момента впрыска топлива и наддув. Впрыскиваемое количество мочевины может увеличиваться с повышением NO_x на выходе двигателя посредством увеличения длительности впрыска и/или давления впрыска мочевины.

Таким образом, способ по Фиг.5 обеспечивает работу двигателя, содержащую: регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количества мочевины, хранимой в баке. Способ включает в себя те случаи, когда регулировка количества EGR включает в себя снижение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество мочевины, хранимой в баке, превышает оценку количества мочевины, требуемой для того, чтобы транспортное средство достигало заданного состояния, относящегося к количеству мочевины в баке. Таким образом, экономия топлива двигателя может повышаться во время условий SCR, где SCR является более эффективной.

Способ также включает в себя те случаи, когда заданное состояние является событием дозаправки топливного бака. Способ дополнительно включает в себя те случаи, когда заданное условие является концом интервала замены масла. Способ также включает в себя те случаи, когда регулировка количества EGR включает в себя снижение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество NH₃, накопленного в каталитическом нейтрализаторе SCR, является большим, чем пороговое количество. Способ включает в себя те случаи, когда регулировка количества EGR включает в себя повышение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество NH₃, накопленного в каталитическом нейтрализаторе SCR, является меньшим, чем пороговое количество. Способ также включает в себя те случаи, когда количество EGR, подаваемое в двигатель, регулируют в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, только когда температура каталитического нейтрализатора SCR находится в заданном диапазоне. Способ дополнительно содержит регулировку наддува или установки момента начала впрыска топлива в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

В одном из примеров способ по Фиг.5 также обеспечивает способ работы двигателя, содержащий: регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество мочевины, хранимой в баке; ограничение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR, в ответ на формирование отложений в системе выпуска; и ограничение снижения количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на впрыскиваемое количество мочевины. Способ также включает в себя те случаи, когда отложения формируются из впрыскиваемого количества мочевины и когда оценка отложений основана на массовом расходе отработавших газов двигателя и температуре отработавших газов двигателя.

В некоторых примерах способ дополнительно содержит те случаи, когда количество EGR, подаваемое в двигатель, также регулируют в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Способ также включает в себя те случаи, когда количество EGR, подаваемое в двигатель, повышают, когда количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, является уменьшающимся. Таким образом, способ по Фиг.5 пользуется преимуществом эффективной работы SCR при выбранных условиях. Способ включает в себя те случаи, когда количество EGR, подаваемое в двигатель, понижают, когда количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, является увеличивающимся. Способ дополнительно содержит осуществление опережения установки момента начала впрыска при впрыске топлива или уменьшение наддува двигателя, когда количество EGR, подаваемое в двигатель, понижается. Способ дополнительно содержит уменьшение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, когда количество мочевины, хранимой в баке, является меньшим, чем оценка количества мочевины, необходимой для того, чтобы транспортное средство достигало заданного состояния.

В еще одном другом примере способ по Фиг.5 обеспечивает работу двигателя, содержащую: регулировку условий работы двигателя для входа в режим экономии топлива в ответ на производительность каталитического нейтрализатора SCR, находящуюся в заданном диапазоне производительности; и регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на производительность каталитического нейтрализатора SCR, достигающую порогового уровня. Таким образом, экономия топлива двигателя может повышаться во время эффективной работы SCR.

Способ включает в себя те случаи, когда количество EGR дополнительно регулируют в ответ на количество NH₃, накопленное внутри каталитического нейтрализатора SCR, температуру каталитического нейтрализатора SCR и количество мочевины, хранимой в баке, после того, как производительность каталитического нейтрализатора SCR достигает порогового уровня.

Способ также включает в себя те случаи, когда пороговый уровень является заданной эффективностью, и дополнительно содержит уменьшение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, которая включает в себя каталитический нейтрализатор SCR, когда количество мочевины, хранимой в баке, не является большим, чем количество мочевины, чтобы транспортное средство достигло заданного состояния. Способ также включает в себя те случаи, когда наддув уменьшают или подвергают опережению установку момента начала впрыска топлива, когда количество EGR, подаваемое в двигатель, снижается. Способ дополнительно содержит увеличение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, включающую в себя каталитический нейтрализатор SCR, что повышает эффективность каталитического нейтрализатора SCR, позволяя транспортному средству достигать заданного состояния, относящегося к количеству мочевины в баке.

Обращаясь теперь к Фиг.6, показано транспортное средство, в котором регулируется количество EGR. Транспортное средство 600 включает в себя двигатель 10 и SCR 70. Двигатель 10 может приводить в движение транспортное средство 600 на дороге во время различных условий движения. SCR 70 обрабатывает отработавшие газы из двигателя 10, когда двигатель 10 является работающим.

Как будет понятно рядовым специалистом в данной области техники, способ, описанный на Фиг.5, может представлять собой одну или более из любого числа стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная и тому подобные. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, этот порядок обработки не обязательно требуется для достижения описанных здесь целей, признаков и преимуществ, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что один или более из проиллюстрированных этапов, способов или одна или более функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

Это завершает описание. При его прочтении специалистам в данной области техники пришли бы на ум многие изменения и модификации без отклонения от сути и объема описания. Например, одноцилиндровый двигатель, рядные двигатели I2, I3, I4, I5 и V-образные двигатели V6, V8, V10, V12 и V16, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.

Настоящее изобретение относится к машиностроению, а именно к способу работы двигателя. Способ работы двигателя (10) содержит регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель (10), в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора (70) SCR, и количество мочевины, хранимой в баке (91). Также раскрыты варианты способа работы двигателя. Технический результат заключается в снижении выбросов двигателя и улучшении экономии топлива. 3 н. и 17 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ работы двигателя, содержащий:

регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

2. Способ по п.1, где регулировка количества EGR включает в себя снижение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество мочевины, хранимой в баке, превышает оценку количества мочевины, требуемой для того, чтобы транспортное средство достигало заданного состояния, относящегося к количеству мочевины в баке.

3. Способ по п.2, где заданное состояние является событием дозаправки топливного бака.

4. Способ по п.2, где заданное состояние является концом интервала замены масла.

5. Способ по п.1, где регулировка количества EGR включает в себя снижение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество NH₃, накопленного на каталитическом нейтрализаторе SCR, является большим, чем пороговое количество.

6. Способ по п.1, где регулировка количества EGR включает в себя повышение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество NH₃, накопленного на каталитическом нейтрализаторе SCR, является меньшим, чем пороговое количество.

7. Способ по п.1, где количество EGR, подаваемое в двигатель, регулируют в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, только когда температура каталитического нейтрализатора SCR находится в заданном диапазоне.

8. Способ по п.1, дополнительно содержащий регулировку установки момента начала впрыска топлива или величины наддува в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

9. Способ работы двигателя, содержащий:

регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество мочевины, хранимой в баке;

ограничение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR, в ответ на формирование отложений в системе выпуска; и

ограничение снижения количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на впрыскиваемое количество мочевины.

10. Способ по п.9, где отложения формируются из впрыскиваемого количества мочевины, и где оценка отложений основана на массовом расходе отработавших газов и температуре отработавших газов двигателя.

11. Способ по п.9, дополнительно содержащий то, что количество EGR, подаваемое в двигатель, также регулируют в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR.

12. Способ по п.11, где количество EGR, подаваемое в двигатель, повышают, когда количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, является уменьшающимся.

13. Способ по п.11, где количество EGR, подаваемое в двигатель, снижают, когда количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, является увеличивающимся.

14. Способ по п.13, дополнительно содержащий подвергание опережению установки момента начала впрыска топлива или уменьшение наддува двигателя, когда понижают количество EGR, подаваемое в двигатель.

15. Способ по п.9, дополнительно содержащий уменьшение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, когда количество мочевины, хранимой в баке, является меньшим, чем оценка количества мочевины, необходимой для того, чтобы транспортное средство достигало заданного состояния.

16. Способ работы двигателя, содержащий:

регулировку условий работы двигателя для входа в режим экономии топлива в ответ на производительность каталитического нейтрализатора SCR, находящуюся в заданном диапазоне производительности; и

регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на производительность каталитического нейтрализатора SCR, достигающую порогового уровня.

17. Способ по п.16, где количество EGR дополнительно регулируют в ответ на количество NH₃, накопленное внутри каталитического нейтрализатора SCR, температуру каталитического нейтрализатора SCR и количество мочевины, хранимой в баке, после того как производительность каталитического нейтрализатора SCR достигает порогового уровня.

18. Способ по п.16, где пороговый уровень является заданной эффективностью, и дополнительно содержащий уменьшение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, которая включает в себя каталитический нейтрализатор SCR, когда количество мочевины, хранимой в баке, является не большим, чем количество мочевины для того, чтобы транспортное средство достигло заданного состояния.

19. Способ по п.16, где наддув уменьшают или подвергают опережению установку момента начала впрыска топлива, когда снижается количество EGR, подаваемое в двигатель.

20. Способ по п.16, дополнительно содержащий увеличение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, включающую в себя каталитический нейтрализатор SCR, что повышает эффективность каталитического нейтрализатора SCR, позволяя транспортному средству достигать заданного состояния, относящегося к количеству мочевины в баке.