ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Это изобретение относится к области техники моторных транспортных средств, а более точно, к впуску воздуха в системах двигателя моторного транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатель с наддувом может предлагать большую эффективность использования топлива и более низкие выбросы, чем безнаддувные двигатели аналогичной мощности. Во время переходных условий, однако, мощность, эффективность использования топлива и производительность управления выбросами двигателя с наддувом могут страдать. Такие переходные условия могут содержать быстрое возрастание или убывание нагрузки двигателя, скорости вращения двигателя или массового расхода воздуха. Например, когда нагрузка двигателя быстро возрастает, компрессор турбонагнетателя может требовать повышенного крутящего момента, чтобы выдавать увеличенный расход воздуха. Такой крутящий момент, однако, может не иметься в распоряжении, если турбина, которая приводит в движение компрессор, не полностью раскручена. Как результат, нежелательное запаздывание мощности может возникать до того, как поток всасываемого воздуха нарастает до требуемого уровня.
Ранее было выявлено, что системы двигателя с турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью накопления сжатого воздуха и использования накопленного сжатого воздуха для дополнения заряда воздуха из компрессора турбонагнетателя. Например, Пурсифулл и другие описывают систему в US 2011/0132335, в которой сжатый воздух накапливается в резервуаре наддува и дозируется во впускной коллектор, когда недостаточно сжатого воздуха, доступного из компрессора турбонагнетателя. В частности, резервуар наддува заряжается свежим всасываемым воздухом и/или вытекающим потоком из одного или более не снабжаемых топливом цилиндров. Посредством дозирования добавочного сжатого воздуха из резервуара наддува во впускной коллектор, крутящий момент, соответствующий дозируемому воздуху, может быть обеспечен для удовлетворения потребности в крутящем моменте при раскручивании турбины.
Однако авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такой системы. В качестве примера, при выбранных условиях наддува, таких как когда водитель нажимает педаль акселератора при уровне наддува выше порогового значения, EGR может быть запрошена, но не иметься в распоряжении настолько быстро, насколько требуется. Более точно, подвергнутые рециркуляции выхлопные газы могут не быть имеющимися в распоряжении незамедлительно посредством EGR низкого давления вследствие более медленного времени реакции EGR низкого давления. Подвергнутые рециркуляции выхлопные газы могут не быть имеющимися в распоряжении незамедлительно посредством EGR высокого давления вследствие разности давлений между впускным и выпускным коллекторами, который бы побуждал EGR высокого давления протекать в обратном направлении в выпускной коллектор. Следовательно, повышенная EGR может не быть возможной, и производительность двигателя во время таких выбранных условий с наддувом может ухудшаться.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично преодолены способом для двигателя с турбонаддувом. В одном из вариантов осуществления предложен способ, включающий в себя этапы, на которых:
в условиях более низкого наддува, заряжают резервуар наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами до первого давления;
в условиях более высокого наддува, заряжают резервуар наддува до второго, более высокого давления посредством того, что дополнительно заряжают резервуар наддува сжатым всасываемым газом; и
выпускают сжатый газ из резервуара наддува в коллектор двигателя.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором зарядка резервуара наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами включает в себя этап, на котором заряжают одним или более из EGR низкого давления, EGR высокого давления и подвергнутых сгоранию выхлопных газов, принятых непосредственно из выпускного коллектора через клапан.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выпускание включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание в ответ на кратковременный запрос повышенной EGR.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором кратковременный запрос повышенной EGR содержит событие нажатия педали акселератора при уровне наддува выше, чем пороговый уровень.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выпускание в коллектор двигателя включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание во впускной коллектор двигателя.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выпускание включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание в ответ на запрос EGR при работе двигателя с наддувом, при которой давление наддува ниже, чем второе давление.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выпускание дополнительно включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание до тех пор, пока давление наддува не будет на уровне второго давления, а затем прерывают выпускание.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором зарядка подвергнутыми сгоранию выхлопными газами включает в себя этап, на котором избирательно открывают первый клапан, соединенный между резервуаром наддува и выпускным коллектором, а дополнительная зарядка сжатым всасываемым газом включает в себя этап, на котором избирательно открывают второй клапан, соединенный между резервуаром наддува и впускным коллектором, и при этом, выпускание включает в себя этап, на котором избирательно открывают третий клапан, соединенный между резервуаром наддува и впускным коллектором.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором второй клапан соединен между резервуаром наддува и впускным коллектором выше по потоку от впускного дросселя, и при этом, третий клапан соединен между резервуаром наддува и впускным коллектором ниже по потоку от впускного дросселя.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором зарядка резервуара наддува воздухом и подвергнутыми сгоранию выхлопными газами включает в себя этап, на котором осуществляют зарядку с соотношением всасываемого воздуха к подвергнутым сгоранию выхлопным газам для обеспечения требуемого процентного содержания EGR в резервуаре наддува.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выпускание во впускной коллектор включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя и ниже по потоку от впускного дросселя.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором закрывают впускной дроссель при выпускании находящегося под давлением газа из резервуара наддува во впускной коллектор.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, включающий в себя этап, на котором:
осуществляют рециркуляцию подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора, выше по потоку от турбины, во впускной коллектор, ниже по потоку от компрессора, через резервуар наддува.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором дополнительно осуществляют рециркуляцию подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора, ниже по потоку от турбины, во впускной коллектор, выше по потоку от компрессора, через канал EGR.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции через резервуар наддува, находятся под более высоким давлением, чем выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции через канал EGR.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором осуществление рециркуляции через резервуар наддува включает в себя этапы, на которых:
во время первого цикла двигателя, при котором уровень наддува ниже порогового значения, заряжают резервуар наддува до первого давления по меньшей мере некоторым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора;
во время второго, более позднего цикла, при котором уровень наддува выше, чем пороговое значение, дополнительно заряжают резервуар наддува до второго более высокого давления сжатым всасываемым воздухом; и
во время третьего цикла двигателя, следующего за вторым циклом двигателя, выпускают находящийся под давлением заряд из резервуара наддува во впускной коллектор.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором, во время третьего цикла двигателя, уровень наддува ниже, чем второе давление резервуара наддува.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выпускание во время третьего цикла двигателя осуществляют в ответ на событие нажатия педали акселератора или в ответ на запрос EGR, принятый во время работы двигателя с наддувом.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором осуществление рециркуляции через канал EGR включает в себя этап, на котором, во время заданного цикла двигателя, открывают клапан EGR канала EGR для осуществления рециркуляции выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор.
В одном из вариантов осуществления предложена система двигателя, содержащая:
двигатель, содержащий впускной коллектор и выпускной коллектор;
турбонагнетатель, содержащий компрессор и турбину;
резервуар наддувочного воздуха, соединенный с и выполненный с возможностью приема заряда из каждого из впускного коллектора и выпускного коллектора;
канал EGR, соединенный между выпускным коллектором и впускным коллектором, при этом канал EGR содержит клапан EGR;
и контроллер с машиночитаемыми командами для,
приведения в действие турбонагнетателя для обеспечения наддува двигателя;
при наддуве двигателя ниже, чем пороговое значение, зарядки резервуара до первого давления по меньшей мере некоторым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора;
при наддуве двигателя выше, чем пороговое значение, зарядки резервуара до второго, боле высокого давления по меньшей мере некоторым количеством сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора.
В одном из вариантов осуществления предложена система, в которой контроллер дополнительно содержит команды для:
при наддуве двигателя выше, чем пороговое значение, в ответ на запрос EGR, выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор, ниже по потоку от компрессора; и
при наддуве двигателя ниже, чем пороговое значение, в ответ на запрос EGR, открывания клапана EGR для осуществления рециркуляции подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор.
Таким образом, выхлопные газы могут предварительно накапливаться в резервуаре наддува для последующей рециркуляции, и дополнительно могут повышаться до достаточного давления (даже выше наивысшего давления выхлопных газов), так что достаточные выхлопные газы могут доставляться на впуск, когда требуется (даже когда впуск подвергнут сильному наддуву).
Например, при работе двигателя с наддувом, при уровне наддува ниже порогового значения, резервуар наддува может быть заряжен по меньшей мере некоторым количеством выхлопных газов под более низким давлением из выпускного коллектора, таким образом, обеспечивая источник накопленной EGR. В ответ на нажатие педали акселератора (например, к моменту широко открытого дросселя), при уровне наддува выше порогового значения, EGR высокого давления может запрашиваться незамедлительно. Для обеспечения EGR высокого давления, сжатые всасываемые газы могут добавляться в резервуар наддува, чтобы повышать давление выхлопных газов, уже накопленных в нем. Таким образом, даже если давление выхлопных газов может не быть достаточно высоким, чтобы заряжать резервуар выхлопными газами под достаточным давлением для доставки на впуск, добавление всасываемых газов более высокого давления может повышать давление, таким образом, предоставляя по меньшей мере некоторому количеству выхлопных газов возможность доставляться на впуск, даже когда подвергается сильному наддуву. Выпущенная EGR высокого давления может давать возможность улучшенного управления сгоранием и пониженные выбросы NOx. Таким образом, подвергнутые сгоранию выхлопные газы могут предварительно накапливаться в резервуаре наддува для более позднего дополнения EGR высокого давления или низкого давления.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание изобретения. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 схематично показывает аспекты примерной системы двигателя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 иллюстрирует примерный способ зарядки резервуара наддува одним или более из подвергнутых сгоранию выхлопных газов и свежего всасываемого воздуха.
Фиг.3 иллюстрирует примерный способ выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной или выпускной коллектор.
Фиг.4 иллюстрирует примерный способ выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува для обеспечения EGR высокого давления.
Фиг.5 иллюстрирует примерный способ выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор при предварительной зарядке давления наддува компрессора.
Фиг.6-8 показывают примерные последовательности операций способов зарядки и выпускания резервуара наддува согласно настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание относится к системам и способам снижения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом, содержащим резервуар наддувочного воздуха, такой как в системе двигателя по фиг.1. Посредством выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор или выпускной коллектор в ответ на нажатие педали акселератора, температуры и давления выхлопных газов могут быстро повышаться, и турбина устройства наддува может быстро раскручиваться. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, такой как примерный способ по фиг.2, для зарядки резервуара наддувочного воздуха одним или более из подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора или свежего всасываемого воздуха из впускного коллектора, когда имеются в распоряжении благоприятные возможности зарядки. Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью выполнения процедуру управления, такой как примерный способ по фиг.3, для выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара во впускной коллектор и/или выпускной коллектор на основании условий эксплуатации двигателя, а также состава заряда, имеющегося в распоряжении в резервуаре. При выпускании во впускной коллектор, контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, такой как примерный способ по фиг.4, для выпускания находящегося под давлением заряд во впускной коллектор из резервуара наряду с удерживанием впускного дросселя открытым, а затем, открыванием дросселя, как только давление на входе дросселя было повышено в достаточной мере. Эта координация предоставляет давлению на входе дросселя возможность преимущественно повышаться наряду с тем, что запрос на крутящий момент удовлетворяется зарядом, выпускаемым из резервуара наддува. Как показано на фиг.5, во время выбранных условий наддува, когда запрошена EGR высокого давления, контроллер также может быть выполнен с возможностью повышения давления подвергнутых сгоранию выхлопных газов, накопленных в резервуаре, посредством смешивания их со сжатым всасываемым воздухом, а затем доставки смеси заряда высокого давления во впускной коллектор. Примерные последовательности операций способов зарядки и выпускания показаны со ссылкой на фиг.6-8. Посредством повышения температуры и давления выхлопных газов, раскручивание турбины можно ускорять для уменьшения запаздывания турбонагнетателя. Посредством использования резервуара наддува, чтобы давать EGR высокого давления возможность выдаваться во время условий эксплуатации с наддувом, производительность двигателя с наддувом может быть улучшена.
Фиг.1 схематично показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, содержащей двигатель 10. В изображенном варианте осуществления, двигатель является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор, приводимый в движение турбиной 16. Более точно, свежий воздух вводится по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 12 и протекает в компрессор 14. Компрессор может быть любым пригодным компрессором всасываемого воздуха, таким как компрессор нагнетателя с приводом от электродвигателя или с приводом от ведущего вала. В системе 10 двигателя, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически соединенным с турбиной 16 через вал 19, турбина 16 приводится в движение расширяющимися выхлопными газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в зависимости от скорости вращения двигателя.
Как показано на фиг.1, компрессор 14 соединен через охладитель 18 наддувочного воздуха к дроссельному клапану 20. Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 22 двигателя. Из компрессора, сжатый заряд воздуха протекает через охладитель наддувочного воздуха и дроссельный клапан во впускной коллектор. Охладитель наддувочного воздуха, например, может быть теплообменником из воздуха в воздух или из воздуха в воду. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора считывается датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (MAP). Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть соединен последовательно между входом и выходом компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открывания в выбранных условиях эксплуатации, чтобы сбрасывать избыточное давление наддува. Например, перепускной клапан компрессора может открываться во время условий замедления скорости вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 соединен с рядом камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания, кроме того, соединены с выпускным коллектором 36 через ряд выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления, показан одиночный выпускной коллектор 36. Однако, в других вариантах осуществления, выпускной коллектор может содержать множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора могут давать выходящему потоку из разных камер сгорания возможность быть направленному в разные местоположения в системе двигателя.
В одном из вариантов осуществления, каждые из выпускных и впускных клапанов могут быть с электронным приводом или управлением. В другом варианте осуществления, каждые из выпускных и впускных клапанов могут быть с кулачковым приводом или управлением. С любым из электронного привода или кулачкового привода, установка моментов открывания и закрывания выпускных и впускных клапанов может регулироваться по необходимости под требуемую производительность сгорания и контроля выхлопных газов.
Фиг.1 показывает электронную систему 38 управления, которая может быть любой электронной системой управления транспортного средства, в котором установлена система 10 двигателя. В вариантах осуществления, в которых по меньшей мере один впускной или выпускной клапан выполнен с возможностью открывания и закрывания согласно регулируемой установке фаз распределения, при этом регулируемая установка фаз распределения может управляться посредством электронной системы управления, чтобы регулировать количество выхлопных газов, присутствующих в камере сгорания во время воспламенения. Электронная система управления также может быть выполнена с возможностью управления открыванием, закрыванием и/или регулированием различных других клапанов с электронным приводом в системе двигателя - например, дроссельных клапанов, перепускных клапанов компрессора, регуляторов давления наддува, клапанов EGR и отсечных клапанов, различных впускных и выпускных клапанов резервуара - как необходимо для ввода в действие любой из функций управления, описанных в материалах настоящего документа. Кроме того, для оценки условий эксплуатации в связи с функциями управления системы двигателя, электронная система управления может быть функционально соединена с множеством датчиков, скомпонованных на всем протяжении системы двигателя - датчикам расхода, датчикам температуры, датчикам положения педали, датчикам давления, и т.д.
Камеры 30 сгорания могут питаться одним или более видами топлива, такими как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.д. Топливо может подаваться в камеры сгорания посредством непосредственного впрыска, впрыска во впускной канал, впрыска через корпус дроссельного клапана или любой их комбинации. В камерах сгорания, сгорание может инициироваться посредством искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия.
Как показано на фиг.1, выхлопные газы из одной или более секций выпускного коллектора направляются в турбину 16, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество выхлопных газов взамен может направляться через сбросовый затвор (не показан), обходя турбину. Объединенный поток из турбины и сбросового затвора затем протекает через устройство 70 контроля выбросов. Вообще, одно или более устройств 70 контроля выбросов могут содержать один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопных газов, выполненных с возможностью каталитической очистки потока выхлопных газов, тем самым, снижая количество одного или более веществ в потоке выхлопных газов. Например, один из каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью улавливания NOx из потока выхлопных газов, когда поток выхлопных газов обеднен, и восстанавливать захваченные NOx, когда поток выхлопных газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью осуществлять диспропорцию NOx или избирательно восстанавливать NOx посредством восстанавливающего агента. Кроме того в других примерах, каталитический нейтрализатор последующей очистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или оксида углерода в потоке выхлопных газов. Разные каталитические нейтрализаторы последующей очистки выхлопных газов, имеющие любые такие функциональные возможности, могут быть скомпонованы в тонких покрытиях или где-нибудь еще в каскадах последующей очистки выхлопных газов отдельно или вместе. В некоторых вариантах осуществления, каскады последующей очистки выхлопных газов могут содержать регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливания и окисления частиц сажи в потоке выхлопных газов.
Все или часть очищенных выхлопных газов из устройства 70 контроля выбросов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35. В зависимости от условий эксплуатации, однако, некоторая часть выхлопных газов может взамен отводиться в канал 51 EGR через охладитель 50 EGR и клапан 52 EGR на вход компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью допуска выхлопных газов, отведенных ниже по потоку от турбины 16. Клапан EGR может открываться, чтобы допускать регулируемое количество охлажденных выхлопных газов на вход компрессора для требуемой производительности сгорания и контроля выбросов. Таким образом, система 10 двигателя выполнена с возможностью обеспечения внешнего EGR низкого давления (LP). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному пути протекания EGR LP в системе 10 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию выхлопных газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, расположение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает очень эффективное охлаждение выхлопных газов для повышенной имеющейся в распоряжении массы EGR и улучшенной производительности.
В системе 10 двигателя, компрессор 14 является главным источником сжатого всасываемого воздуха, но в некоторых условиях, количество всасываемого воздуха, имеющегося в распоряжении из компрессора, может быть не отвечающим требованиям. Такие условия включают в себя периоды быстро возрастающей нагрузки двигателя, такие как немедленно после запуска, при нажатии педали акселератора или по выходу из перекрытия топлива при замедлении (DFSO). По существу, во время операции DFSO, впрыск топлива в один или более цилиндров двигателя избирательно выводится из работы в ответ на выбранные условия замедления или торможения транспортного средства. Во время по меньшей мере некоторых из этих условий быстрого возрастания нагрузки двигателя, количество сжатого всасываемого воздуха, имеющегося в распоряжении из компрессора, может быть ограничено вследствие турбины, не являющейся раскрученной до достаточно высокой скорости вращения (например, вследствие низких температуры или давления выхлопных газов). По существу, время, требуемое, чтобы турбина раскрутилась и привела в движение компрессор для обеспечения требуемого количества сжатого всасываемого воздуха, указывается ссылкой как запаздывание турбонагнетателя. Во время запаздывания турбонагнетателя, величина выдаваемого крутящего момента может не соответствовать запросу на крутящий момент, приводя к падению производительности двигателя.
Ввиду проблем, отмеченных выше, система 100 двигателя включает в себя резервуар 54 наддува. Резервуар наддува может быть любым резервуаром подходящего размера, выполненным с возможностью накопления находящегося под давлением заряда для выпускания позже. В качестве используемого в материалах настоящего описания, находящийся под давлением заряд указывает ссылкой на газ, накопленный в резервуаре 54. По существу, находящийся под давлением заряд, накопленный в резервуаре наддува, может содержать только чистый всасываемый воздух (например, сжатый всасываемый воздух, втягиваемый из впускного коллектора), только подвергнутые сгоранию выхлопные газы (например, подвергнутые сгоранию выхлопные газы из выпускного коллектора) или их комбинацию (например, смесь всасываемого воздуха и выхлопных газов, имеющую определенное процентное содержание EGR). В одном из вариантов осуществления, резервуар наддува может быть выполнен с возможностью накопления заряда с максимальным давлением, вырабатываемым компрессором 14. Различные впуски, выпуски и датчики могут быть соединены с резервуаром наддува, как конкретизировано ниже. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, датчик 56 давления соединен с резервуаром наддува и выполнен с возможностью ответа на давление заряда внутри него.
Система 100 двигателя, резервуар 54 наддува избирательно соединены с впускным коллектором 22 выше по потоку и ниже по потоку от впускного дроссельного клапана 20. Более конкретно, резервуар 54 наддува выполнен с возможностью выпускания находящегося под давлением заряда во впускной коллектор, ниже по потоку от впускного дроссельного клапана 20, через впускной клапан 84 выпускания резервуара наддува. Впускной клапан выпускания резервуара наддува может быть нормально закрытым клапаном, управляемым для открывания, когда требуется поток заряда из резервуара наддува во впускной коллектор. В некоторых сценариях, находящийся под давлением заряд может выдаваться, когда дроссельный клапан по меньшей мере частично открыт. Поэтому, запорный клапан 94 может быть соединен выше по потоку от дроссельного клапана и ориентирован для предотвращения выброса находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в обратном направлении через дроссельный клапан. В других вариантах осуществления, запорный клапан может быть не включен в состав, и другие меры предприняты для предотвращения потока в обратном направлении через дроссельный клапан. В некоторых вариантах осуществления, конус восстановления давления (не показан) может быть соединен по текучей среде между резервуаром наддува и впускным коллектором, так чтобы находящийся под давлением заряд проводился через конус восстановления давления на выпуске из резервуара давления. Когда включен в состав, конус восстановления давления преобразует энергию потока обратно в энергию давления во время условий потока посредством подавления срыва потока со стенок трубопровода. В альтернативных вариантах осуществления, однако, конус восстановления давления может не быть включен в состав.
Кроме того в дополнительных вариантах осуществления, таких как когда находящийся под давлением заряд подается во впускной коллектор во время условий эксплуатации двигателя с наддувом, находящийся под давлением заряд может подаваться посредством впускного дроссельного клапана, удерживаемого закрытым в течение некоторой длительности. Как конкретизировано на фиг.5, дроссель может удерживаться закрытым до тех пор, пока резервуар наддува не выпущен полностью, или до тех пор, пока не достигнуто пороговое давление на входе дросселя. Затем, впускной клапан выпускания может закрываться, в то время, как впускной дроссельный клапан открыт, чтобы предоставлять сжатому всасываемому воздуху из компрессора возможность выпускаться во впускной коллектор. Посредством временного удерживания дросселя закрытым, в то время, как находящийся под давлением заряд выпускается в двигатель с наддувом, обратный поток в резервуар может уменьшаться, к тому же, наряду с предоставлением давлению сжатого всасываемого воздуха возможности повышаться выше, чем было бы возможным в ином случае. Комбинация выпускания высокого давления из резервуара, сопровождаемого воздухом высокого давления из компрессора, делает возможным лучшее удовлетворение запроса на крутящий момент, к тому же, наряду с ускорением раскручивания турбины и уменьшением запаздывания турбонагнетателя.
В некоторых вариантах осуществления, удерживание дроссельного клапана закрытым в течение длительности может приводить к проблемам помпажа компрессора, когда дроссель по существу открыт. Если операция наддува при открывании дросселя ограничивается всплеском колебаний, контроллер может открывать предохранительный клапан наряду с открыванием дросселя, чтобы принимать меры в ответ на помпаж компрессора.
Резервуар 54 наддува также может заряжаться воздухом, втягиваемым из впускного коллектора ниже по потоку от компрессора 14 и охладителя 18 наддувочного воздуха. Более конкретно, резервуар 54 наддува выполнен с возможностью зарядки сжатым всасываемым воздухом из впускного коллектора, втягиваемым ниже по потоку от компрессора 14 и выше по потоку от впускного дроссельного клапана 20 через впускной клапан 82 зарядки резервуара наддува. Впускной клапан 82 зарядки резервуара наддува может быть нормально закрытым клапаном, управляемым для открывания, когда требуется поток находящегося под давлением заряда всасываемого воздуха из впускного коллектора в резервуар наддува. В одном из примеров, во время условий низкого наддува, впускной клапан зарядки может открываться, чтобы проводить по меньшей мере некоторое количество всасываемого воздуха, подвергнутого повышению давления компрессором, в резервуар 54 наддува. В качестве еще одного примера, во время условий высокого наддува, впускной клапан зарядки может открываться, чтобы проводить сжатый всасываемый воздух в резервуар 54 наддува, в котором он смешивается с предварительно накопленными подвергнутыми сгоранию выхлопными газами, чтобы вырабатывать EGR высокого давления. Затем, во время условий наддува, когда принимается кратковременный запрос EGR, EGR высокого давления выпускается во впускной коллектор через впускной клапан 84 выпускания для обеспечения запрошенного EGR высокого давления. Запорный клапан 92, соединенный выше по потоку от впускного клапана 82 зарядки, предоставляет сжатому воздуху из компрессора возможность протекать в резервуар наддува при условиях высокого давления на входе дросселя (TIP) и накапливаться в нем, но он предохраняет накопленный сжатый воздух от вытекания обратно в компрессор в условиях низкого TIP.
Резервуар 54 наддува также показан избирательно соединенным с выпускным коллектором 36 выше по потоку от турбины. Более конкретно, резервуар 54 наддува выполнен с возможностью выпускания находящегося под давлением заряда в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины 16, через выпускной клапан 88 выпускания резервуара наддува. Выпускной клапан 88 выпускания резервуара наддува может быть нормально закрытым клапаном, управляемым для открывания, когда требуется поток заряда из резервуара наддува в выпускной коллектор. Запорный клапан 98 может быть соединен ниже по потоку от выпускного клапана выпускания и ориентирован для предотвращения потока в обратном направлении находящегося под давлением заряда в резервуар наддува. В других вариантах осуществления, запорный клапан может быть не включен в состав, и другие меры предприняты для предотвращения потока в обратном направлении в резервуар.
Резервуар 54 наддува также может заряжаться подвергнутыми сгоранию выхлопными газами, втягиваемыми из выпускного коллектора, выше по потоку от турбины 16. Точнее, резервуар 54 наддува выполнен с возможностью зарядки подвергнутыми сгоранию выхлопными газами, втягиваемыми из выпускного коллектора, выше по потоку от турбины 16, через выпускной клапан 86 зарядки резервуара наддува. Выпускной клапан 86 зарядки резервуара наддува может быть нормально закрытым клапаном, управляемым для открывания, когда требуется поток подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора в резервуар наддува. В одном из примеров, во время условий низкого наддува, или условий низких скоростей вращения - нагрузки двигателя, выпускной клапан зарядки может открываться, чтобы проводить по меньшей мере некоторое количество подвергнутых сгоранию выхлопных газов в резервуар 54 наддува. Таким образом, процентное содержание EGR заряда резервуара наддува может увеличиваться. Запорный клапан 96, соединенный выше по потоку от выпускного клапана 86 зарядки, предоставляет подвергнутым сгоранию выхлопным газам из выпускного коллектора возможность втекать в резервуар наддува и накапливаться в нем, но он предохраняет выхлопные газы от течения обратно.
Таким образом, во время первого условия, резервуар наддува может избирательно заряжаться только всасываемым воздухом из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора, наряду с тем, что во время второго условия, резервуар наддува может избирательно заряжаться только подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, выше по потоку от турбины.
Фактически, конфигурация резервуара 54 наддува в отношении впускного и выпускного коллекторов двигателя дает возможность различных вариантов выбора для зарядки и выпускания резервуара наддува. В качестве первого примера, такого как когда система двигателя эксплуатируется в первом режиме, резервуар может заряжаться сжатым всасываемым воздухом из впускного коллектора, а затем, в ответ на нажатие педали акселератора (или во время условий высокого наддува), сжатый всасываемый воздух может выпускаться во впускной коллектор для уменьшения запаздывания турбонагнетателя и содействия раскручиванию турбины. В качестве второго примера, такого как когда система двигателя эксплуатируется во втором режиме, резервуар может заряжаться сжатым всасываемым воздухом из впускного коллектора, сжатый всасываемый воздух может выпускаться в выпускной коллектор, чтобы повышать температуры выхлопных газов и содействовать раскручиванию турбины. В качестве третьего примера, такого как когда система двигателя эксплуатируется в третьем режиме, резервуар может заряжаться подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, а затем, во время условий наддува, когда запрошена EGR, подвергнутые сгоранию выхлопные газы могут выпускаться во впускной коллектор, чтобы обеспечивать требуемую EGR. В качестве четвертого примера, такого как когда система двигателя эксплуатируется в четвертом режиме, резервуар может заряжаться подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, а затем, в ответ на нажатие педали акселератора, подвергнутые сгоранию выхлопные газы могут выпускаться в выпускной коллектор, чтобы повышать давление выхлопных газов выше по потоку от турбины и содействовать раскручиванию турбины. Кроме того в дополнительных примерах, резервуар может заряжаться по меньшей мере некоторым количеством выхлопных газов и по меньшей мере некоторым количеством сжатого всасываемого воздуха, чтобы обеспечивать наддувочный заряд выбранного состава (например, требуемого процентного содержания EGR, требуемого AFR, и т.д.), а затем, в более позднее время, находящийся под давлением заряд может выпускаться во впускной коллектор (например, для обеспечения EGR) или в выпускной коллектор (например, для повышения давления выхлопных газов).
В некоторых вариантах осуществления, резервуар 54 наддува также может заряжаться выходящим потоком одного или более не снабжаемых топливом цилиндров (то есть заряжаться не снабженными топливом и несгоревшими выхлопными газами). Более точно, когда двигатель 10 эксплуатируется в режиме DFSO, при котором некоторое количество камер сгорания не принимают топливо, а всего лишь прокачивают воздух, впущенный через их соответственные впускные клапаны, воздух, прокачиваемый и, тем самым, сжатый не снабжаемыми топливом камерами сгорания, может вытягиваться из выпускного коллектора через выпускной клапан 86 зарядки и накапливаться в резервуаре 54.
В различных системах двигателя, обсужденных выше, и в других полностью совместимых с этим раскрытием, повышение давления воздуха или смеси воздуха/выхлопных газов в резервуаре наддува может заставлять водяной пар конденсироваться внутри резервуара наддува. Поэтому, в некоторых вариантах осуществления, дренажный клапан (не показан) может быть соединен с резервуаром 54 наддува. Дренажный клапан может открываться по необходимости электронной системой 38 управления, чтобы отводить конденсат из резервуара наддува на поверхность дороги под транспортным средством в жидкой форме, или направляться в систему выпуска транспортного средства испаряться и выпускаться в виде пара.
Конфигурация по фиг.1 дает воздуху, накопленному в резервуаре наддува, возможность выпускаться в ответ на по меньшей мере состояние нажатия педали акселератора, в котором дроссельный клапан резко открывается, и компрессор раскручивается слишком медленно, чтобы обеспечивать требуемое давление во впускном коллекторе (MAP). Как конкретизировано ниже в материалах настоящего описания, во время по меньшей мере некоторых условий нажатия педали акселератора (таких, как когда уровень наддува при нажатии педали акселератора является более низким, а ожидаемое запаздывание турбонагнетателя является более высоким), наряду с выпусканием воздуха из резервуара наддува, более высокая величина запаздывания зажигания может использоваться, чтобы быстро повышать температуру выхлопных газов и ускорять раскручивание турбины. Во время других условий нажатия педали акселератора (таких, как когда уровень наддува при нажатии педали акселератора является более высоким, а ожидаемое запаздывание турбонагнетателя является более низким), наряду с выпусканием воздуха из резервуара наддува, меньшая величина запаздывания зажигания (например, отсутствие запаздывания зажигания) может использоваться, чтобы выдавать дополнительный крутящий момент двигателя (соответствующий выпущенному количеству наддувочного воздуха) для удовлетворения потребления крутящего момента, пока компрессор достигает требуемой несущей способности.
В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере некоторые цилиндры двигателя могут быть выполнены с возможностью установки момента зажигания, подвергнутому запаздыванию, в то время как наддувочный воздух выпускается во впускной коллектор в целях разогрева выхлопных газов и ускорения вращения турбины. Одновременно, другие цилиндры могут быть выполнены с возможностью поддерживания установки опережения зажигания, в то время как наддувочный воздух выпускается в целях выработки крутящего момента. Для снижения потенциальных проблем, проистекающих из разности крутящих моментов между цилиндрами, цилиндры, дающие возможность разогрева выхлопных газов, и цилиндры, дающие возможность выработки крутящего момента, могут выбираться на основании своего порядка работы цилиндров. Таким образом, посредством ускорения раскручивания турбины, наряду с выдачей крутящего момента, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться наряду с увеличением эффективного крутящего момента сгорания двигателя.
Конфигурации, описанные выше, дают возможность различных способов обеспечения заряда, включающего в себя воздух и/или подвергнутые сгоранию выхлопные газы, в камеру сгорания двигателя или для раскручивания турбины. Соответственно, некоторые такие способы описаны далее, в качестве примера, с непрерывной ссылкой на вышеприведенную конфигурацию. Однако следует понимать, что способы, описанные в настоящем документе, и другие, полностью находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, также могут быть задействованы посредством других конфигураций. Способы, представленные в материалах настоящего описания, включают в себя различные этапы, на которых измеряют и/или считывают посредством одного или более датчиков, расположенных в системе двигателя. Способы также включают в себя различные этапы, на которых вычисляют, сравнивают и принимают решения, которые могут вводиться в действие в электронной системе управления, функционально соединенной с датчиками. Способы дополнительно включают в себя различные этапы, на которых приводят в действие оборудование, которые электронная система управления может избирательно указывать командой, в ответ на принятия решений.
Далее, с обращением к фиг.2, показан примерный способ 200 зарядки резервуара наддува по фиг.1. Посредством зарядки резервуара наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, энергия выхлопных газов может предварительно накапливаться в резервуаре и выпускаться в более позднее время, чтобы либо обеспечивать EGR (когда выпускаются во впускной коллектор), либо повышать давление выхлопных газов (когда выпускаются в выпускной коллектор). Посредством зарядки резервуара наддува находящимся под давлением всасываемым воздухом из впускного коллектора, энергия наддува может предварительно накапливаться в резервуаре и выпускаться в более позднее время, чтобы либо обеспечивать добавочный наддув (когда выпускаются во впускной коллектор), либо повышать давление выхлопных газов (когда выпускаются в выпускной коллектор). В частности, энергия турбины может увеличиваться посредством повышения давления выхлопных газов перед турбиной. В каждом случае, посредством накопления заряда в резервуаре наддува для использования в более позднее время, производительность двигателя с наддувом может улучшаться.
На этапе 202 способ 200 включает в себя этап, на котором оценивают и/или логически выводят условия эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут содержать скорость вращения двигателя, запрос на крутящий момент, запрос наддува, температуру выхлопных газов, барометрическое давление, условия резервуара наддува и т.д.
В одном из примеров, условия резервуара наддува могут быть оценены с использованием одного или более датчиков, соединенных с резервуаром, таких как датчики давления, температуры и топливно-воздушного соотношения. Однако, в других примерах, одно или более условий резервуара наддува могут быть логически выведены или извлечены из памяти контроллера вместо считывания в чистом виде. Например, в тех случаях, когда резервуар наддува был заряжен ранее с использованием воздуха из впускного коллектора, на основании условий компрессора, условий температуры и давления всасываемого воздуха, а также запросов EGR во время зарядки, может логически выводиться состояние заряда в резервуаре наддува. В качестве еще одного примера, в тех случаях, когда резервуар наддува ранее заряжался подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, на основании условий эксплуатации двигателя, условий выхлопных газов и запросов EGR во время зарядки, может логически выводиться состояние заряда в резервуаре наддува. Подобным образом, в тех случаях, когда резервуар наддува ранее выпускался во впускной коллектор, на основании длительности выпускания, а также условий наддува во время выпускания, может логически выводиться состояние заряда (если таковой имеет место), оставшегося в резервуаре наддува. Таким же образом, в тех случаях когда резервуар наддува ранее выпускался в выпускной коллектор, на основании длительности выпускания, а также условий двигателя во время выпускания, может логически выводиться состояние заряда (если таковой имеет место), оставшегося в резервуаре наддува.
На этапе 204, на основании оцененных условий, определяют, присутствует ли благоприятная возможность зарядки резервуара наддува. В одном из примеров, условия зарядки резервуара могут присутствовать, если резервуар наддува в достаточной мере пуст (например, давление в резервуаре наддува ниже, чем пороговое значение). В качестве еще одного примера, условия зарядки резервуара могут присутствовать, если двигатель является работающим на достаточно высоком уровне наддува (например, работает с наддувом на более высоком, чем пороговый, уровень). В качестве еще одного другого примера, условия зарядки резервуара могут подтверждаться во время операции DFSO двигателя. В качестве еще одного другого примера, условия зарядки резервуара могут подтверждаться во время переходного процесса вслед за событием нажатия педали акселератора. По существу, на основании условий эксплуатации двигателя в момент времени, когда подтверждена благоприятная возможность зарядки, может определяться, следует ли заряжать резервуар наддува сжатым воздухом из впускного коллектора и/или подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора. Например, как конкретизировано ниже, резервуар наддува может избирательно заряжаться на основании скорости вращения двигателя, скорости транспортного средства, давления в коллекторе и т.д., во время благоприятной возможности зарядки.
Если условия зарядки подтверждены, то на этапе 206, резервуар наддува заряжают одним или более из сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора и подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора. Более точно, впускной клапан зарядки резервуара наддува открывают на некоторую длительность, чтобы заряжать резервуар сжатым всасываемым воздухом из впускного коллектора, и/или выпускной клапан зарядки резервуара наддува открывают на некоторую длительность, чтобы заряжать резервуар выхлопными газами из выпускного коллектора. Длительность открывания впускного клапана зарядки и/или выпускного клапана зарядки регулируют, чтобы регулировать состав заряда, накопленного в резервуаре, с тем, чтобы обеспечивать требуемое процентное содержание (или разбавление) EGR резервуара наддува. В одном из примеров, резервуар наддува может заряжаться воздухом и подвергнутыми сгоранию выхлопными газами, чтобы выдавать заряд требуемого процентного содержания EGR и требуемого давления, из условия чтобы, когда находящийся под давлением заряд в конечном счете выпускается во время последующей работы двигателя с наддувом, может быть обеспечена возможность EGR высокого давления.
Например, во время первого состояния, когда нажатие педали акселератора предсказано на высоких скоростях вращения двигателя, резервуар наддува может заряжаться только подвергнутыми сгоранию выхлопными газами. В материалах настоящего описания, двигатель может быть работающим на более высоких скоростях вращения двигателя с положением педали возле закрытого положения и со скоростью транспортного средства, находящейся выше, чем пороговая скорость, но с давлением выхлопных газов, являющимся большим, чем пороговое давление. В сравнении, во время второго состояния, когда нажатие педали акселератора предсказано на низких скоростях вращения двигателя, резервуар наддува может заряжаться свежим всасываемым воздухом и подвергнутыми сгоранию выхлопными газами с соотношением свежего всасываемого воздуха к подвергнутым сгоранию выхлопным газам, отрегулированными на основании требуемого процентного содержания EGR резервуара наддува. В качестве альтернативы, во время второго состояния, резервуар наддува может заряжаться только свежим всасываемым воздухом. В материалах настоящего описания, двигатель может быть работающим на более низких скоростях вращения двигателя с положением педали возле закрытого положения и со скоростью транспортного средства, находящейся ниже, чем пороговая скорость, но с давлением во впускном коллекторе, являющимся большим, чем пороговое давление. Например, двигатель может быть работающим с положительным давлением из впускного в выпускной коллектор.
Как конкретизировано на фиг.5, во время некоторых условий, резервуар наддува может заряжаться первым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов под первым, более низким давлением из выпускного коллектора выше по потоку от турбины. Эта начальная зарядка повышает процентное содержание EGR заряда резервуара, но накопленные выхлопные газы находятся под более низким давлением. Чтобы дополнительно повышать давление накопленного заряда, резервуар наддува может впоследствии дополнительно заряжаться вторым количеством свежего всасываемого воздуха на втором, более высоком давлении из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора. Эта более поздняя зарядка слегка понижает процентное содержание EGR заряда резервуара, но повышает давление заряда. Первое и второе количества могут регулироваться, чтобы обеспечивать требуемое процентное содержание EGR находящегося под давлением заряда. Накопленный заряд затем может преимущественно выпускаться во время выбранных условий двигателя с наддувом, чтобы обеспечивать преимущества EGR высокого давления.
В качестве еще одного примера, резервуар наддува может заряжаться по меньшей мере некоторым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов (например, только подвергнутыми сгоранию выхлопными газами) при отпускании педали акселератора на более низких скоростях вращения двигателя. В сравнении, при отпускании педали акселератора на более высоких скоростях вращения двигателя, контроллер может заряжать резервуар наддува по меньшей мере некоторым количеством сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора (например, только сжатым всасываемым воздухом). В качестве еще одного другого примера, когда условия зарядки подтверждены во время операции DFSO двигателя, резервуар может заряжаться несгоревшими выхлопными газами, выбрасываемыми из цилиндров, имеющих перекрытие топлива.
По существу, вслед за зарядкой, условия резервуара наддува могут обновляться в памяти контроллера. В одном из примеров, условия резервуара наддува могут обновляться с использованием одного или более датчиков, соединенных с резервуаром, таких как датчики давления, температуры и топливно-воздушного соотношения. Однако, в других примерах, условия резервуара наддува могут логически выводиться и обновляться в памяти контроллера вместо считывания в чистом виде. Например, в тех случаях, когда резервуар наддува был заряжен недавно с использованием воздуха из впускного коллектора, на основании условий компрессора, условий температуры и давления всасываемого воздуха, а также запросов EGR во время зарядки, состояние заряда в резервуаре наддува может логически выводиться и обновляться. В качестве еще одного примера, в тех случаях, когда резервуар наддува на данный момент заряжался подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, на основании условий эксплуатации двигателя, условий выхлопных газов и запросов EGR во время зарядки, состояние заряда в резервуаре наддува может логически выводиться и обновляться.
В одном из примеров, процентное содержание EGR резервуара наддува может оцениваться или логически выводиться на основании одного или более из выходного сигнала датчика топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, MAF и длительности импульса топливной форсунки. Контроллер может быть выполнен с возможностью оценивания объема газа, который накоплен в резервуаре, на основании давления в резервуаре наддува. Контроллер, затем, может оценивать, сколько из такого объема было воздухом, на основании изменений MAF вслед за выпусканием находящегося под давлением заряда, и сколько от такого объема, включало в себя топливо, на основании регулировок впрыска топлива вслед за выпусканием находящегося под давлением заряда (например, на основании длительности импульса топливной форсунки). Оцененное топливно-воздушное соотношение, в таком случае, может основываться на оценках воздуха и топлива. В альтернативном примере, оцененное топливно-воздушное соотношение может быть основано на выходном сигнале датчика кислорода на впуске. Оцененное топливно-воздушное соотношение затем может сравниваться с измеренным топливно-воздушным соотношением, чтобы отобразить ошибку. Ошибка затем может использоваться для обновления оценки процентного содержания EGR заряда резервуара наддува. Сохраненные условия резервуара наддува могут извлекаться контроллером во время последующей операции выпускания. Следует принимать во внимание, что во всех случаях зарядка может выполняться во время цикла двигателя, предшествующего событию нажатия педали акселератора, при котором выпускается находящийся под давлением заряд.
Таким образом, резервуар наддува может избирательно заряжаться одним или более из свежего всасываемого воздуха из впускного коллектора и подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора. Зарядка свежим всасываемым воздухом и подвергнутыми сгоранию выхлопными газами может выполняться, чтобы давать возможность зарядки заряда резервуара наддува, имеющего выбранное процентное содержание EGR. Как конкретизировано в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг.3, вслед за избирательной зарядкой, таким как в ответ на нажатие педали акселератора, находящийся под давлением заряд может выпускаться из резервуара наддува во впускной коллектор и/или выпускной коллектор на основании условий эксплуатации двигателя при нажатии педали акселератора, тем самым, уменьшать запаздывание турбонагнетателя и улучшать производительность двигателя с наддувом.
Далее, с обращением к фиг.3, показан примерный способ 300 выпускания резервуара наддува по фиг.1. Посредством выпускания резервуара наддува во впускной коллектор или выпускной коллектор, на основании по меньшей мере состава заряда в резервуаре наддува, наддувочный заряд может преимущественно использоваться для повышения температуры или давления выхлопных газов. В каждом случае, посредством осуществления выпускания из резервуара наддува в ответ на нажатие педали акселератора, может снижаться запаздывание турбонагнетателя, и могут улучшаться производительность двигателя с наддувом.
На этапе 302 оценивают и/или логически выводят условия эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут содержать скорость вращения двигателя, запрос крутящего момента, запрос наддува, температуру выхлопных газов, барометрическое давление, условия резервуара наддува, и т.д. На этапе 304 получают подробности заряда резервуара наддува. По существу, находящийся под давлением заряд может содержать переменную смесь подвергнутых сгоранию выхлопных газов и сжатого всасываемого воздуха, тем самым, имея особые давление заряда и процентное содержание (или разбавление) EGR заряда. Полученные подробности, например, могут содержать состав заряда, в том числе, содержание свежего воздуха заряда, а также содержание подвергнутых сгоранию выхлопных газов заряда. Полученные подробности дополнительно могут содержать температуру заряда, давление заряда, процентное содержание EGR заряда, и т.д. Как конкретизировано ранее, подробности резервуара наддува могут сохраняться в памяти контроллера и могут логически выводиться и обновляться вслед за каждой операцией зарядки. Например, вслед за любой операцией выпускания, подробности резервуара наддува могут обновляться, чтобы отражать новое состояние заряда, оставшегося (если это имеет место) в резервуаре наддува.
На этапе 306 подтверждают нажатие педали акселератора. В одном из примеров, нажатие педали акселератора может подтверждаться в ответ на смещение педали акселератора за пределы порогового положения и запрос крутящего момента, находящегося выше, чем пороговое значение. Если нажатие педали акселератора не подтверждено, способ завершают. По подтверждению нажатия педали акселератора, на этапе 308 способ включает в себя этап, на котором определяют, следует ли выпускать находящийся под давлением заряд во впускной или выпускной коллектор.
В одном из примеров, выбор (осуществлять ли выпускание во впускной или выпускной коллектор) может быть основан на составе (или процентом содержании EGR) заряда, накопленного в резервуаре наддува. Например, когда резервуар наддува имеет высокое содержание свежего воздуха (например, когда процентное содержание свежего воздуха накопленного заряда находится выше, чем пороговая величина) или низкое содержание EGR (например, когда процентное содержание EGR накопленного заряда находится ниже, чем пороговая величина), наддувочный воздух может подаваться во впускной коллектор для увеличения крутящего момента, чтобы принимать меры в ответ на запаздывание турбонагнетателя, пока турбина наполняется газом. В качестве еще одного примера, когда резервуар наддува имеет низкое содержание свежего воздуха (например, когда процентное содержание свежего воздуха накопленного заряда находится ниже, чем пороговая величина) или высокое содержание EGR (например, когда процентное содержание EGR накопленного заряда находится выше, чем пороговая величина), наддувочный воздух может подаваться в выпускной коллектор, чтобы давать энергии давления наддувочного заряда возможность извлекаться и преимущественно применяться для ускорения раскручивания турбины. Таким образом, во время первого нажатия педали акселератора, когда выпускаемый заряд имеет более низкое процентное содержание EGR, выпускание осуществляют во впускной коллектор, наряду с тем, что во время второго нажатия педали акселератора, когда выпускаемый заряд имеет более высокое процентное содержание EGR, выпускание осуществляют в выпускной коллектор.
В еще одном другом примере, выбор того, выпускать ли наддувочный воздух во впускной коллектор или выпускной коллектор, может быть дополнительно основан на давлении заряда находящегося под давлением заряда, накопленного в резервуаре. Например, когда давление заряда резервуара наддува находится выше, чем пороговое давление, заряд более высокого давления может избирательно выпускаться во впускной коллектор, чтобы быстро повышать температуру выхлопных газов и уменьшать запаздывание турбонагнетателя. В альтернативном примере, когда давление заряда резервуара наддува находится ниже, чем пороговое давление, заряд более низкого давления может избирательно выпускаться в выпускной коллектор, чтобы быстро повышать давление выхлопных газов и уменьшать запаздывание турбонагнетателя.
В дополнительном примере, выбор может быть основан на уровне наддува в момент нажатия педали акселератора. Например, когда уровень наддува в момент нажатия педали акселератора находится выше, чем пороговый уровень наддува, заряд резервуара наддува может выпускаться во впускной коллектор. В сравнение, когда уровень наддува в момент нажатия педали акселератора находится ниже, чем пороговый уровень, заряд резервуара наддува может выпускаться в выпускной коллектор. В альтернативном примере, уровень наддува двигателя при первом нажатии педали акселератора, при котором находящийся под давлением заряд выпускается во впускной коллектор, может быть ниже, чем уровень наддува двигателя при втором нажатии педали акселератора, при котором находящийся под давлением заряд выпускается в выпускной коллектор. Кроме того в дополнительных вариантах осуществления, выбор того, выпускать ли наддувочный заряд во впускной или выпускной коллектор, может быть основан на других условиях эксплуатации двигателя, таких как скорость вращения двигателя, температура выхлопных газов и топливно-воздушное соотношение выхлопных газов.
В качестве еще одного другого примера, выбор дополнительно может быть основан на запросе EGR в момент нажатия педали акселератора. Например, резервуар наддува может заряжаться подвергнутыми сгоранию выхлопными газами и сжатым воздухом для накопления заряда определенного давления заряда и определенного процентного содержания EGR заряда. Затем, когда уровень наддува при нажатии педали акселератора находится ниже, чем давление заряда резервуара наддува, находящийся под давлением заряд может выпускаться во впускной коллектор, если запрошена EGR, и выпускаться в выпускной коллектор, если EGR не запрошена. В сравнение, когда уровень наддува при нажатии педали акселератора находится выше, чем давление заряда резервуара наддува, находящийся под давлением заряд может выпускаться только в выпускной коллектор.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что изображенный способ предлагает осуществление выпускания во впускной коллектор или выпускной коллектор при нажатии педали акселератора, в некоторых вариантах осуществления, находящийся под давлением заряд может выпускаться в каждый из впускного коллектора и выпускного коллектора во время данного нажатия педали акселератора. Более точно, в таких вариантах осуществления, находящийся под давлением заряд может последовательно выпускаться в каждый из впускного и выпускного коллектора во время одного и того же нажатия педали акселератора. Соответственно, перед выпусканием, может определяться, должен ли находящийся под давлением заряд сначала выпускаться во впускной коллектор, впоследствии в выпускной коллектор, или должен ли находящийся под давлением заряд сначала выпускаться в выпускной коллектор, впоследствии во впускной коллектор. В одном из примеров, например, порядок последовательного выпускания может быть основан на давлении наддува, давлении выхлопных газов и давлении резервуара наддува.
На этапе 310 подтверждают, должен ли заряд резервуара наддува выпускаться во впускной коллектор (например, должен ли заряд резервуара наддува выпускаться только во впускной коллектор или сначала во впускной коллектор). Если да, то на этапе 312 способ включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор. Более точно, во впускной коллектор, ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя и ниже по потоку от впускного дросселя. В дополнение, во время выпускания, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию на основании величины находящегося под давлением заряда, выпускаемого из резервуара. Однако применяемое запаздывание зажигания может быть меньшим, чем предел значения запаздывания зажигания, основанный на крутящем моменте сгорания, соответствующем выпускаемому количеству находящегося под давлением воздуха. То есть искровое зажигание может не подвергаться запаздыванию за пределы величины, которая снижает эффективный крутящий момент сгорания. Например, запаздывание зажигания может сохранять или повышать крутящий момент выше уровня крутящего момента, вырабатываемого во время работы цилиндра в отсутствие добавочного находящегося под давлением воздуха, выпускаемого из резервуара наддува. Это предоставляет эффективному крутящему моменту сгорания двигателя возможность повышаться, или по меньшей мере поддерживаться, во время осуществления запаздывания установки момента зажигания.
В одном из примеров, выпускание во впускной коллектор может происходить вне периода перекрытия клапанов. Например, выпускание может происходить во время такта впуска и/или такта сжатия, но не во время частей этих тактов, в которых одновременно открыты оба, впускной и выпускной, клапаны цилиндра. По существу, это предоставляет топливно-воздушной смеси возможность сжигаться в цилиндре, чтобы по высвобождению, раскаленные выхлопные газы могли использоваться для раскручивания турбины при последующем событии сгорания. Посредством выпускания находящегося под давлением газа вне периода перекрытия вместо в пределах периода перекрытия, может достигаться дополнительное смешивания воздуха и топлива, и может достигаться лучший разогрев выхлопных газов. Однако, в альтернативном примере, выпускание во впускной коллектор может происходить во время периода перекрытия клапанов. Например, установка момента выпускания может регулироваться, чтобы совпадать с положительным перекрытием клапанов. В качестве альтернативы, установка фаз кулачкового распределения механизма регулируемой установки фаз кулачкового распределения может регулироваться на основании выпускания, чтобы давать высокое перекрытие клапанов, когда выпускается резервуар наддува. Затем, вслед за выпусканием, установка фаз кулачкового распределения механизма регулируемой установки фаз кулачкового распределения может возвращаться в исходное положение на основании условий эксплуатации двигателя.
В одном из вариантов осуществления, как конкретизировано со ссылкой на фиг.4, часть находящегося под давлением заряда может выпускаться из резервуара наддува во впускной коллектор ниже по потоку от впускного дросселя при удерживании впускного дросселя закрытым (или при регулировании положения дросселя в более закрытое положение). Затем, оставшаяся часть находящегося под давлением заряда может выпускаться после открывания дросселя. Как также конкретизировано в примере по фиг.8, дроссель может удерживаться закрытым до тех пор, пока пороговое давление на входе дросселя не сформировано компрессором выше по потоку от дросселя. Посредством удерживания дросселя закрытым, давление наддува, вырабатываемое в компрессоре, может повышаться быстрее, чем было бы возможным в ином случае, с открытым дросселем. Одновременно, может удовлетворяться запрос крутящего момента, и раскручивание турбины может ускоряться выпусканием находящегося под давлением заряда во впускной коллектор.
На этапе 314, во время выпускания, количество выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции из выпускного коллектора во впускной коллектор, уменьшают. В частности, уменьшение EGR может быть основано на выпускаемом количестве находящегося под давлением воздуха. Это предоставляет возможность улучшаться стабильности сгорания, и повышенному запаздыванию зажигания использоваться для разогрева выхлопных газов. В одном из примеров, в тех случаях, когда система имеет канал EGR, содержащий клапан EGR для рециркуляции некоторого количества выхлопных газов из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя, контроллер двигателя может уменьшать открывание клапана EGR для уменьшения количества выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции на впуск двигателя через канал EGR.
На этапе 316 определяют, находится ли температура выхлопных газов (Texh) выше, чем пороговое значение. В материалах настоящего описания, пороговая температура выхлопных газов может соответствовать температуре, выше которой турбина может наполняться газом и раскручиваться, чтобы приводить в движение компрессор и обеспечивать требуемый наддув. Например, пороговая температура может быть основана на скорости вращения турбины. Таким образом, если температура выхлопных газов находится выше пороговой температуры, на этапе 318, прерывают выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор. Дополнительно, на этапе 330, турбину наполняют газом, и компрессор турбонагнетателя может приводиться в действие, чтобы выдавать требуемую величину наддува, для удовлетворения запроса крутящего момента. Если пороговая температура выхлопных газов не была достигнута на этапе 316, выпускание находящегося под давлением заряда во впускной коллектор при осуществлении запаздывания зажигания продолжают до тех пор, пока температура выхлопных газов не превысит пороговой температуры.
Возвращаясь на этап 310, если выпускание заряда резервуара наддува во впускной коллектор не подтверждено, то на этапе 320 подтверждают, должен ли заряд резервуара наддува выпускаться в выпускной коллектор (например, должен ли заряд резервуара наддува выпускаться только в выпускной коллектор, или сначала в выпускной коллектор). Если да, то на этапе 322 способ включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в выпускной коллектор при регулировании впрыска топлива цилиндра (в том числе, величины и/или установки момента впрыска топлива) во время выпускания на основании выпускаемого находящегося под давлением заряда, чтобы поддерживать общее топливно-воздушное соотношение выхлопных газов (например, топливно-воздушного соотношение выхлопных газов, считываемое на каталитическом нейтрализаторе) близким к или стехиометрическим. В качестве используемого в материалах настоящего описания, осуществление выпускание находящегося под давлением заряда в выпускной коллектор включает в себя этап, на котором выпускают находящийся под давлением заряд в выпускной коллектор выше по потоку от турбины турбонагнетателя. В одном из примеров, выпускание осуществляют во время работы двигателя с наддувом.
В некоторых вариантах осуществления, одновременное регулирование дросселя выполняют для компенсации повышенного давления выхлопных газов с уменьшением количества воздуха, который может всасываться во впуск двигателя, а потому, величины выдаваемого крутящего момента. Например, открывание дросселя может одновременно увеличиваться для увеличения всасываемого воздуха и крутящего момента, выводимого из двигателя.
Регулирование впрыска топлива цилиндра наряду с выпусканием в выпускной коллектор, например, может включать в себя этап, на котором выполняют обогащенный впрыск топлива и/или поздний впрыск топлива на основании величины и топливно-воздушного соотношения находящегося под давлением заряда. Посредством осуществления запаздывания и/или обогащения впрыска топлива, чтобы соответствовал составляющей (свежего) воздуха заряда, сбрасываемого из резервуара наддува в выпускной коллектор, общую смесь в выхлопных газах (например, в находящемся ниже по потоку каталитическом нейтрализаторе) поддерживают по существу стехиометрической. Кроме того, стехиометрическая реакция добавочного кислорода из воздуха в резервуаре наддува с обогащенным впрыском топлива порождает дополнительное тепло выхлопных газов и давление выхлопных газов, которые также помогают снижать запаздывание турбонагнетателя. В одном из примеров, обогащенный впрыск топлива выполняют, когда температура выхлопных газов находится выше, чем пороговая температура, чтобы лучше гарантировать, что стехиометрическая реакция будет происходить в выпускном коллекторе, как требуется, а не дальше ниже по потоку. В одном из примеров, впрыск топлива может регулироваться с использованием обратной связи с одного или более датчиков топливно-воздушного соотношения, таких как датчики топливно-воздушного соотношения, расположенные выше по потоку и/или ниже по потоку от турбины и каталитического нейтрализатора в выпускном коллекторе. По существу, смешивание топлива и воздуха может быть сложной задачей, если полагаться на обратную связь с расположенного выше по потоку датчика топливно-воздушного соотношения. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, чтобы давать возможность приема более достоверных сигналов обратной связи, во время выпускания, впрыск топлива цилиндра может регулироваться на основании обратной связи с датчика топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, расположенного ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в выпускном коллекторе.
Затем, на этапе 324 определяют, находится ли давление выхлопных газов (Pexh), выше по потоку от турбины, выше, чем пороговое значение. В материалах настоящего описания, пороговое давление выхлопных газов может соответствовать давлению, выше которого турбина может наполняться газом и раскручиваться, чтобы приводить в движение компрессор и обеспечивать требуемый наддув. Например, пороговое давление может быть основано на скорости вращения турбины. Таким образом, если давление выхлопных газов находится выше порогового давления, на этапе 328, выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в выпускной коллектор прерывают. Дополнительно, на этапе 330, турбину наполняют газом, и компрессор турбонагнетателя приводят в действие, чтобы выдавать требуемую величину наддува, для удовлетворения запроса крутящего момента. Если пороговое давление выхлопных газов не было достигнуто на этапе 324, выпускание находящегося под давлением заряда в выпускной коллектор при осуществлении запаздывания и/или обогащении впрыска топлива цилиндра продолжают до тех пор, пока давление выхлопных газов не находится выше порогового давления.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что изображенный способ иллюстрирует выпускание в выпускной коллектор до тех пор, пока не достигнуто пороговое давление выхлопных газов, в альтернативных примерах, контроллер может быть выполнен с возможностью продолжения выпускания в выпускной коллектор до тех пор, пока скорость вращения турбины не достигает пороговой скорости вращения, или до тех пор, пока давление наддува на впуске (например, на компрессоре) не достигнет порогового давления наддува. Например, выпускание в выпускной коллектор осуществляют в состоянии положительного давления из впускного коллектора в выпускной коллектор. В материалах настоящего описания, когда давление во впускном коллекторе достигает порогового давления, и перестает существовать состояние положительного давления из впускного коллектора в выпускной коллектор, выпускание в выпускной коллектор прерывают. То есть контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью осуществления выпускания в выпускной коллектор до тех пор, пока скорость вращения турбины не достигнет пороговой скорости вращения, или до тех пор, пока давление наддува на впуске не достигнет требуемого давления наддува. Таким образом, резервуар наддува может заряжаться по меньшей мере некоторым количеством выхлопных газов из выпускного коллектора во время цикла двигателя, предшествующего нажатию педали акселератора. Затем, в ответ на нажатие педали акселератора, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться посредством выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в выпускной коллектор. Примерная работа двигателя с выпусканием заряда резервуара наддува в выпускной коллектор конкретизирована в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг.6.
Следует принимать во внимание, что в некоторых примерах, находящийся под давлением заряд может выпускаться в каждый из впускного коллектора и выпускного коллектора во время одного и того же нажатия педали акселератора. Более точно, при одиночном нажатии педали акселератора, часть (например, первое количество) находящегося под давлением заряда, накопленного в резервуаре наддува, может выпускаться в выпускной коллектор, наряду с тем, что оставшаяся часть (например, второе, иное количество) накопленного заряда дополнительно выпускается во впускной коллектор. В материалах настоящего описания, контроллер может решать, осуществлять ли выпуск сначала во впускной коллектор или сначала в выпускной коллектор, на основании тех же соображений, что обсуждены выше. Таким образом, в одном из примеров, когда давление в резервуаре наддува является более высоким, часть находящегося под давлением заряда может выпускаться сначала во впускной коллектор, а затем, оставшаяся часть позже может выпускаться в выпускной коллектор. В альтернативном примере, когда находящийся под давлением заряд имеет более высокое содержание EGR, часть находящегося под давлением заряда может выпускаться сначала в выпускной коллектор, а затем, оставшаяся часть может позже выпускаться во впускной коллектор. Посредством выпускания в каждый из впуска и выпуска во время одного и того же нажатия педали акселератора, можно лучше уравновешивать конкурирующие цели смешивания топлива/воздуха, быстрого заполнения газом и достаточной длительности повышенного выхода из резервуара наддува для заполнения по существу всех задержек запаздывания турбонагнетателя.
Следует принимать во внимание, что отпускание педали акселератора вслед за нажатием педали акселератора может давать благоприятную возможность для повторной зарядки резервуара наддува. Например, при нажатии педали акселератора, контроллер двигателя может избирательно заряжать резервуар наддува всасываемым воздухом из впускного коллектора или подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, выбор основан на составе резервуара при нажатии педали акселератора. Выбор дополнительно может быть основан на скорости вращения двигателя и скорости транспортного средства в момент нажатия педали акселератора, как обсуждено ранее на фиг.2.
Таким образом, во время первого нажатия педали акселератора, находящийся под давлением заряд выпускается из резервуара наддува во впускной коллектор наряду с тем, что во время второго нажатия педали акселератора, находящийся под давлением заряд выпускается из резервуара наддува в выпускной коллектор. Посредством выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор во время некоторых условий, и в выпускной коллектор во время других условий, преимущества от использования находящегося под давлением заряда, накопленного в резервуаре наддува, могут расширяться. Более точно, находящийся под давлением свежий всасываемый воздух может лучше использоваться для снижения запаздывания турбонагнетателя, к тому же, наряду с удовлетворением временного потребления крутящего момента. Подобным образом, находящиеся под давлением выхлопные газы могут лучше использоваться для уменьшения запаздывания турбонагнетателя, к тому же, наряду с удовлетворением запросов EGR. В общем и целом, может улучшаться производительность двигателя с наддувом.
Далее, с обращением к фиг.4, показан примерный способ 400 выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор при управлении впускным дросселем. Посредством подачи части находящегося под давлением заряда во впускной коллектор с закрытым впускным дросселем, давление наддува, или давление на входе дросселя может быстро повышаться, предоставляя наддуву компрессора возможность «предварительно заряжаться» перед подачей во впускной коллектор. Между тем, запрос крутящего момента может удовлетворяться посредством выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува ниже по потоку от дросселя. В одном из примеров способ по фиг.4 может выполняться в качестве этапа способа по фиг.3, такой как этапе 312.
На этапе 402 способ 400 включает в себя этап, на котором подтверждают, что находящийся под давлением заряд из резервуара наддува должен выпускаться во впускной коллектор. Если нет, способ завершают. В одном из примеров, находящийся под давлением заряд может выпускаться на выпуск, в ответ на нажатие педали акселератора во время работы двигателя с наддувом. В материалах настоящего описания, при нажатии педали акселератора, давление на входе дросселя (TIP), оцененное выше по потоку от впускного дросселя, может быть ниже порогового значения. По существу, резервуар наддува мог быть заряжен во время цикла двигателя, предшествующего нажатию педали акселератора, одним или более из сжатого воздуха из впускного коллектора или подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора для накопления находящегося под давлением заряда, имеющего определенное процентное содержание EGR и определенное давление заряда.
По подтверждению, на этапе 404 способ включает в себя этап, на котором открывают впускной клапан выпускания резервуара наддува при закрывании воздушного впускного дросселя. Контроллер затем может выпускать находящийся под давлением заряд из резервуара наддува во впускной коллектор, ниже по потоку от впускного дросселя, наряду с удерживанием впускного дросселя закрытым. Выпускание находящегося под давлением заряда во впускной коллектор может включать в себя этап, на котором открывают впускной клапан выпускания резервуара наряду с поддержанием закрытым выпускного клапана зарядки резервуара.
На этапе 406 способ включает в себя этап, на котором приводят в действие компрессор наряду с осуществлением мониторинга давления на входе дросселя, TIP, (также служащего признаком давления наддува, вырабатываемого в компрессоре, в то время как дроссель удерживается закрытым). В одном из примеров, TIP может оцениваться датчиком давления, расположенном во впускном коллекторе ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от воздушного впускного дросселя. По существу, в то время как турбина постепенно заполняется газом, давление компрессора также постепенно возрастает. Соответственно, TIP также возрастает. В материалах настоящего описания, посредством удерживания дросселя закрытым, может ускоряться рост давления наддува или TIP. Как результат, к тому времени, когда дроссель открывается, достаточное количество находящегося под давлением наддувочного воздуха может формироваться компрессором и накапливаться, или предварительно заряжаться, выше по потоку от дросселя. Это давление наддува затем может подаваться во впускной коллектор, как только открывается дроссель.
Таким образом, выпускание находящегося под давлением заряда во впускной коллектор наряду с удерживанием впускного дросселя закрытым, может продолжаться в течение некоторой длительности до тех пор, пока давление на входе дросселя не находится на или выше порогового значения. В качестве альтернативы, выпускание с удерживаемым закрытым дросселем может продолжаться в течение некоторой длительность до тех пор, пока давление в коллекторе (MAP) ниже по потоку от дросселя не соответствует давлению на входе дросселя выше по потоку от дросселя.
На этапе 408 определяют, находится ли оцененное TIP выше, чем пороговое значение. В одном из примеров, пороговое значение может быть основано на требуемом уровне наддува или давлении наддува. Если TIP достигло требуемого уровня наддува до того, как резервуар наддува был полностью выпущен (или одновременно с тем, как резервуар наддува полностью выпущен), то на этапе 412, после того, как истекла длительность, способ включает в себя этап, на котором закрывают впускной клапан выпускания наряду с открыванием дросселя из закрытого положения. Вследствие открывания впускного дросселя, находящийся под давлением заряд воздуха, который был накоплен и предварительно заряжен выше по потоку от дросселя, может выпускаться ниже по потоку от компрессора во впускной коллектор. То есть сжатый воздух может направляться из компрессора во впускной коллектор с открытым дросселем. По существу, направление сжатого воздуха во впускной коллектор с открытым дросселем включает в себя этап, на котором прекращают выпускание находящегося под давлением заряда во впускной коллектор. Здесь, каждый из впускного клапана зарядки и впускного клапана выпускания резервуара поддерживают закрытым.
По существу, резервуар наддува может выпускаться даже до того, как TIP достигает порогового значения. Таким образом, если TIP не находится выше порогового значения, то на этапе 410 определяют, был ли полностью выпущен резервуар наддува. Если да, то способ переходит на этап 412, на котором закрывают впускной клапан выпускания и открывают дроссель для предоставления заряду воздуха, подвергнутому повышению давления в компрессоре, возможности выпускаться во впускной коллектор.
Контроллер дополнительно может быть выполнен с возможностью регулирования установки момента зажигания во время выпускания находящегося под давлением заряда во впускной коллектор и наряду с направлением сжатого воздуха во впускной коллектор. Например, установка момента зажигания может регулироваться на первую установку момента во время выпускания наряду с удерживанием впускного дросселя закрытым, в то время как установка момента зажигания регулируется на вторую, иную установку момента наряду с направлением сжатого воздуха с открытым дросселем. Здесь, первая установка момента зажигания может быть основана на величине и процентном содержании EGR выпускаемого находящегося под давлением заряда. Подобным образом, вторая установка момента может быть основана на величине и давлении сжатого воздуха, направляемого во впускной коллектор. Вторая установка момента также может быть основана на процентном содержании EGR направляемого сжатого воздуха, если какая-нибудь EGR (например, EGR высокого давления или EGR низкого давления через соответственные каналы EGR) выполняется наряду с направлением сжатого воздуха из компрессора во впускной коллектор.
Таким образом, при нажатии педали акселератора, наряду с приведением в действе компрессора, давление в цилиндре может повышаться посредством выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор наряду с удерживанием впускного коллектора закрытым. Давление в цилиндре затем может дополнительно повышаться при нажатии педали акселератора посредством направления сжатого воздуха из компрессора во впускной коллектор наряду с открыванием закрытого дросселя. Посредством подачи находящегося под давлением заряда из резервуара наддува с закрытым впускным дросселем, выпускаемый заряд может использоваться для ускорения заполнения газом турбины и уменьшения запаздывания турбонагнетателя, к тому же, наряду с удовлетворением потребления крутящего момента двигателя во время запаздывания турбонагнетателя. Посредством удерживания впускного дросселя закрытым в течение некоторой длительности, в то время как турбина заполняется газом, давление воздуха, сжатого компрессором, может быстро повышаться. В дополнение, могут достигаться более высокие давления наддува. Затем, посредством подачи находящегося под давлением наддувочного заряда во впускной коллектор после того, как дроссель был открыт, могут достигаться преимущества наддува. В общем и целом, уменьшается запаздывание турбонагнетателя наряду с тем, что улучшается производительность наддува. Примерная работа двигателя с выпусканием находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор с дросселем, закрытым на некоторую длительность, конкретизирована в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг.8.
Далее, с обращением к фиг.5, описан примерный способ зарядки резервуара наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами и находящимся под давлением свежим воздухом, чтобы сформировать находящуюся под давлением смесь EGR, которая затем может выпускаться во впускной коллектор во время условий с наддувом, чтобы давать возможность достигаться преимуществам EGR высокого давления.
На этапе 502 оценивают и/или логически выводят условия эксплуатации двигателя. На этапе 504 подтверждают, что двигатель является работающим с наддувом, но с уровнем наддува, который ниже, чем пороговый уровень. В одном из примеров, может подтверждаться, что уровень наддува находится выше нижнего порогового значения, но ниже верхнего порогового значения. Если нет, способ завершают. По подтверждению, на этапе 506 способ включает в себя этап, на котором во время условий низкого наддува, заряжают резервуар наддува по меньшей мере некоторым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов до первого, более низкого давления. Например, резервуар наддува может заряжаться только подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора посредством открывания выпускного клапана зарядки резервуара наддува (на некоторую длительность). В качестве альтернативы, резервуар может заряжаться подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора и свежим всасываемым воздухом из впускного коллектора. В качестве используемого в материалах настоящего описания, зарядка подвергнутыми сгоранию выхлопными газами включает в себя этап, на котором заряжают одним или более из EGR низкого давления, EGR высокого давления и подвергнутых сгоранию выхлопных газов, принятых непосредственно из выпускного коллектора через клапан. Зарядка резервуара подвергнутыми сгоранию выхлопными газами включает в себя этап, на котором избирательно открывают первый клапан, соединенный между резервуаром наддува и выпускным коллектором. Вслед за зарядкой, находящийся под давлением заряд в резервуаре наддува может иметь определенное процентное содержание EGR (то есть резервуар может заряжаться с соотношением всасываемого воздуха к подвергнутым сгоранию выхлопным газам, чтобы обеспечивать требуемое процентное содержание EGR резервуара наддува) и в начале может быть под первым, более низким давлением.
На этапе 508, после того, как была завершена зарядка резервуара наддува, определяют, требуется ли повышенный наддув. В одном из примеров, повышенный наддув может требоваться в ответ на дополнительное нажатие педали акселератора, в то время как двигатель уже подвергается наддуву. В ответ на нажатие педали акселератора, на этапе 510 наддув увеличивают. Например, может повышаться скорость вращения компрессора. На этапе 512 подтверждают, что наддув был повышен, и уровень наддува теперь находится выше, чем пороговое значение. По подтверждению, на этапе 514, во время условий более высокого наддува, резервуар наддува дополнительно заряжают сжатым всасываемым газом для повышения давления заряда, накопленного в резервуаре, до второго, более высокого давления. Дополнительная зарядка сжатым всасываемым газом включает в себя этап, на котором избирательно открывают второй клапан, соединенный между резервуаром наддува и впускным коллектором, при этом, второй клапан соединен между резервуаром наддува и впускным коллектором ниже по потоку от впускного дросселя. Посредством смешивания подвергнутых сгоранию выхлопных газов, накопленных в резервуаре под более низким давлением, со сжатым всасываемым воздухом под более высоким давлением, смесь EGR высокого давления может формироваться и накапливаться в резервуаре наддува для последующего выпускания, когда требуется EGR высокого давления. В еще одном примере, клапан может быть соединен выше по потоку от дросселя.
На этапе 516 определяют, запрошено ли кратковременное увеличение EGR. В одном из примеров, кратковременное увеличение EGR может запрашиваться в более поздний момент времени в течение работы двигателя, когда уровень наддува находится ниже, чем пороговое значение (например, ниже, чем второе давление), и водитель нажимает педаль акселератора. Например, в то время как двигатель подвергнут наддуву, может приниматься запрос на нажатие педали акселератора по направлению к широко открытому дросселю. Как результат, может требоваться кратковременное увеличение EGR. В ответ на кратковременное увеличение запрашиваемой EGR, на этапе 518 способ включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в коллектор двигателя (например, выпускание во впускной ли выпускной коллектор). Например, выпускание во впускной коллектор включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя и ниже по потоку от впускного дросселя. Таким образом, посредством выпускания предварительно накопленного EGR высокого давления из резервуара наддува во впускной коллектор в ответ на кратковременный запрос повышенной EGR, может использоваться EGR высокого давления. Более точно, контроллер может избирательно открывать третий клапан, соединенный между резервуаром наддува и впускным коллектором ниже по потоку от впускного дросселя (то есть впускной клапан выпускания резервуара наддува), и выпускать находящийся под давлением заряд из резервуара наддува во впускной коллектор ниже по потоку от впускного коллектора. В одном из вариантов осуществления, наряду с выпусканием EGR высокого давления из резервуара наддува, впускной дроссель может временно удерживаться закрытым. В одном из примеров, выпускание осуществляют до тех пор, пока давление наддува не уравновешивается с давлением резервуара наддува, после чего, выпускание прекращают. Например, выпускание может продолжаться до тех пор, пока давление наддува не находится на уровне второго давления.
Изобретатели в материалах настоящего описания выявили, что во время условий с наддувом, когда запрошена переходная EGR, запрошенная EGR не всегда может иметься в распоряжении настолько быстро, насколько требуется. Более точно, подвергнутые рециркуляции выхлопные газы могут не быть имеющимися в распоряжении незамедлительно посредством EGR низкого давления вследствие более медленного времени реакции EGR низкого давления. Одновременно, подвергнутые рециркуляции выхлопные газы могут не быть имеющимися в распоряжении незамедлительно через традиционный канал EGR высокого давления вследствие перепада давлений между впускным и выпускным коллекторами, который вынуждал бы EGR высокого давления течь в обратном направлении в выпускной коллектор. Чтобы преодолеть эти проблемы и по-прежнему давать возможность достигаться преимуществам EGR высокого давления, давление выхлопных газов в резервуаре может повышаться посредством смешивания с некоторым количеством сжатого всасываемого воздуха перед выпусканием. Это предоставляет EGR высокого давления возможность выдаваться в ответ на событие нажатия педали акселератора, когда уровни наддува уже высоки. Примерная работа двигателя с зарядкой резервуара наддува посредством EGR высокого давления и подачей EGR высокого давления во впускной коллектор в течение кратковременного запроса EGR, конкретизирована в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг.7.
Далее, с обращением к фиг.6, многомерная регулировочная характеристика 600 показывает примерную работу двигателя, при которой запаздывание турбонагнетателя уменьшается посредством выпускания находящегося под давление заряда в выпускной коллектор в ответ на нажатие педали акселератора. Более точно, многомерная регулировочная характеристика 600 изображает изменение положения педали (PP) на графике 602, изменение давления наддува на графике 604, состояние открывания или закрывания выпускного клапана выпускания резервуара наддува (valve_exh резервуара) на графике 606, изменение давления выхлопных газов на графике 608 и изменение топливно-воздушного соотношения в цилиндре (AFR цилиндра) относительно стехиометрии на графике 612. В одном из примеров, давление наддува может оцениваться датчиком давления, расположенным во впускном коллекторе ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя, давление выхлопных газов может оцениваться датчиком давления в выпускном коллекторе выше по потоку от турбины, и топливно-воздушное соотношение в цилиндре может оцениваться датчиком топливно-воздушного соотношения, соединенным с каталитическим нейтрализатором в выпускном коллекторе.
До момента t1 времени, двигатель может быть работающим с низким давлением наддува. Например, двигатель может быть работающим без наддува или с низким уровнем наддува. В момент t1 времени подтверждают событие нажатия педали акселератора, как указано изменением положения педали (график 602). В ответ на нажатие педали акселератора, контроллер может быть выполнен с возможностью выпускания заряда, содержащего воздух и подвергнутые сгоранию выхлопные газы, из резервуара наддува в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины, чтобы уменьшать запаздывание турбонагнетателя. Более точно, выпускной клапан выпускания резервуара наддува может открываться на некоторую длительность между моментами t1 и t2 времени (график 606).
Как конкретизировано на фиг.1, резервуар наддува может быть соединен с выпускным коллектором через каждый из первого выпускного клапана зарядки и второго выпускного клапана выпускания. Соответственно, выпускание заряда из резервуара в выпускной коллектор включает в себя открывание второго клапана (выпускного для выпускания) наряду с поддержанием первого клапана (выпускного для зарядки) закрытым. По существу, резервуар наддува мог быть заряжен сжатым воздухом из впускного коллектора и/или подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора во время благоприятной возможности зарядки до нажатия педали акселератора. В этом отношении, при зарядке резервуара подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, второй клапан мог открываться, в то время как первый клапан поддерживался закрытым. По существу, при зарядке резервуара сжатым всасываемым воздухом из впускного коллектора, впускной клапан зарядки резервуара мог быть открыт во время поддержания закрытым впускного клапана выпускания.
В ответ на выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в выпускной коллектор в момент t1 времени, давление выхлопных газов (график 608) может начинать возрастать. В материалах настоящего описания, посредством дозирования находящегося под давлением заряда из резервуара в выпускной коллектор в ответ на нажатие педали акселератора, давление выхлопных газов выше по потоку от турбины может повышаться быстрее, чем было бы возможным в ином случае. Быстрый рост давления выхлопных газов дает возможность более быстрого заполнения газом турбины. Это, в свою очередь, предоставляет запаздыванию турбонагнетателя возможность уменьшаться и предоставляет возможность быстро расти давлению наддува на компрессоре (график 604). В сравнении, график 609 (штриховая линия) показывает более медленное возрастание давления выхлопных газов, которое может ожидаться в отсутствии дозирования находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в выпускной коллектор. Вследствие более медленного возрастания давления выхлопных газов заполнение газом турбины может задерживаться, приводя к запаздыванию турбонагнетателя, которое отражается в более медленном повышении давления наддува (на компрессоре), как показано на графике 605 (штриховая линия). Следует принимать во внимание, что в обоих случаях давление выхлопных газов повышается до одного и того же уровня (см. графики 608 и 609), и давление наддува также повышается до одного и того же уровня (см. графики 604 и 605), хотя и на разных скоростях. Однако, посредством дозирования находящегося под давлением заряда в выпускной коллектор, ускоряется раскручивание турбины, снижается запаздывание турбонагнетателя, и быстро достигается давление наддува. Это позволяет улучшать производительность двигателя с наддувом.
Во время выпускания в выпускной коллектор, контроллер двигателя может регулировать впрыск топлива в цилиндр двигателя, чтобы тот был обогащенным в большей степени (как показано обогащением AFR цилиндра на графике 612) и/или более поздним (не показано). В материалах настоящего описания, обогащение и задержка впрыска топлива могут быть основаны на (выпускаемом) находящемся под давлением заряде, чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов в каталитическом нейтрализаторов по существу близким или стехиометрическим - 615. Более точно, обогащение и задержка впрыска топлива цилиндра могут регулироваться, чтобы соответствовать составляющей свежего сжатого воздуха заряда, дозируемого из резервуара наддува в выпускной коллектор, так что общая смесь, считываемая на выпуске (например, ниже по потоку от турбины и ниже по потоку от каталитического нейтрализатора в выпускном коллекторе) поддерживается по существу близкой или стехиометрической. В дополнение, реакция добавочного кислорода в составляющей воздуха заряда резервуара наддува с обогащенным впрыском топлива вырабатывает дополнительное тепло выхлопных газов, которое дополнительно содействует ускорению заполнения газом турбины и уменьшению запаздывания турбонагнетателя. Например, впрыск топлива цилиндра может регулироваться на основании обратной связи по AFR с одного или более датчиков топливно-воздушного соотношения (или датчиков кислорода), расположенных ниже по потоку от турбины и каталитического нейтрализатора выхлопных газов в выпускном коллекторе. Кроме того в других примерах впрыск топлива может регулироваться на основании обратной связи по AFR с датчика кислорода, расположенного в выпускном коллекторе, выше по потоку от турбины.
Как конкретизировано выше, степень обогащения впрыска топлива (то есть AFR цилиндра, показанного на графике 612), может меняться на основании величины находящегося под давлением заряда, выбрасываемого из резервуара (или скорости выпускания), и процентного содержания EGR выпускаемого находящегося под давлением заряда. Таким образом, в то время как процентное содержание EGR заряда резервуара наддува убывает (то есть, есть более высокое соотношение свежего всасываемого воздуха в заряде к подвергнутым сгоранию выхлопным газам), может требоваться в большей степени обогащенный впрыск топлива цилиндра (как показано графиком 612, сплошная линия). В сравнение, в то время как процентное содержание EGR заряда резервуара наддува постепенно становится более высоким (то есть, есть постепенное увеличение соотношения свежего всасываемого воздуха к подвергнутым сгоранию выхлопным газам в заряде), обогащение впрыска топлива может постепенно снижаться (как показано графиком 613 (штриховая линия) и графиком 614 (пунктирная линия)).
Между моментами t1 и t2 времени, в то время как находящийся под давлением заряд из резервуара наддува выпускается в выпускной коллектор, и в то время как возрастает давление выхлопных газов выше по потоку от турбины, скорость выпускания из резервуара в выпускной коллектор снижается. То есть, когда выпускной клапан выпускания сначала открывают в момент t1 времени, находящийся под давлением заряд может выпускаться в выпускной коллектор на более быстрой скорости. Таким образом, при этой более быстрой скорости выпускания, когда большая величина заряда выбрасывается в выпускной коллектор, обогащение богатого впрыска топлива может быть относительно более высоким. Затем, по мере того, как приближается момент t2 времени, давление выхлопных газов (график 608) начинает приближение к пороговому давлению 610, и находящийся под давлением заряд может выпускаться в выпускной коллектор с более медленной скоростью. Таким образом, во время этой более медленной скорости выпускания, когда меньшая величина заряда выбрасывается в выпускной коллектор, обогащение богатого впрыска топлива может быть относительно более низким. Более точно, происходит постепенное убывание обогащения (и/или задержки) впрыска топлива, как показано постепенным убыванием обогащения AFR цилиндра по направлению к стехиометрии 615.
По существу, выпускание из резервуара в выпускной коллектор продолжается в течение длительности d1 (между моментами t1 и t2 времени) до тех пор, пока давление выхлопных газов выше по потоку от турбины не находится на уровне порогового давления 610. В момент t2 времени, когда давление выхлопных газов выше по потоку от турбины находится на уровне порогового давления 610, выпускной клапан выпускания резервуара закрывают (график 606). Пороговое давление 610 может быть основано на давлении в резервуаре наддува (не показано). По существу, по мере того как резервуар выпускается, давление выхлопных газов возрастает, а давление резервуара наддува снижается. Когда давление выхлопных газов является таким же, как давление резервуара наддува, никакой дальнейший поток не может быть возможным, и не могут достигаться никакие дополнительные преимущества от заряда резервуара наддува. Таким образом, пороговое давление 610 может устанавливаться на основании ожидаемой скорости падения давления в резервуаре наддува и может содержать перепад, так чтобы выпускной клапан выпускания закрывался до того, как давление выхлопных газов достигло давления в резервуаре наддува. То есть, чтобы дать возможность навлекаться максимальным преимуществам заряда резервуара наддува, выпускной клапан выпускания может закрываться до того, как резервуар опустошен, и в то время как давление в резервуаре наддува по-прежнему находится выше давления выхлопных газов.
Ко времени, когда выпускной клапан выпускания резервуара закрывают в момент t2 времени, давление выхлопных газов может быть достаточно высоким (например, более высоким, чем пороговое значение 610), и могла быть дана возможность заполнения газом турбины. Как результат, давление наддува компрессора также может быть достаточно высоким. То есть запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться. Как результат, после момента t2 времени, потребление крутящего момента двигателя может удовлетворяться компрессором турбонагнетателя.
Далее, с обращением к фиг.7, многомерная регулировочная характеристика 700 показывает примерную работу двигателя, при которой резервуар наддува заряжается EGR высокого давления, а затем, EGR высокого давления подается во впускной коллектор во время кратковременного запроса повышенной EGR. Более точно, многомерная регулировочная характеристика 700 изображает изменение давления выхлопных газов на графике 702, изменение давления резервуара наддува на графике 704, состояние открывания или закрывания выпускного клапана зарядки резервуара наддува (reservoir_exh) на графике 707, состояние открывания или закрывания впускных клапанов зарядки и выпускания резервуара (reservoir_int) на графиках 708-709, изменение процентного содержания EGR в резервуаре наддува на графике 710, и изменение давления наддува на графике 712. В одном из примеров, давление наддува может оцениваться датчиком давления, расположенным во впускном коллекторе ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя, давление выхлопных газов может оцениваться датчиком давления в выпускном коллекторе выше по потоку от турбины, и давление в резервуаре наддува может оцениваться датчиком давления, соединенным с резервуаром наддува. Процентное содержание EGR в резервуаре наддува может оцениваться надлежащими датчиками или выводиться на основании условий эксплуатации двигателя во время зарядки и выпускания резервуара.
До момента t1 времени, двигатель может быть работающим с низким давлением наддува. Например, двигатель может быть работающим без наддува ил с низким уровнем наддува. В момент t1 времени, уровень наддува может увеличиваться (график 712), например, в ответ на нажатие педали акселератора, но может оставаться ниже порогового уровня 713. После момента t1 времени, во время первого цикла цилиндра, при котором двигатель подвергается наддуву, но в то время, как уровень наддува находится ниже, чем пороговое значение 713, резервуар наддува может заряжаться до первого давления 705 по меньшей мере некоторым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора (график 704). Более точно, выпускной клапан зарядки резервуара наддува открывают на некоторую длительность между моментами t1 и t2 времени (график 707). В результате зарядки резервуара наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, процентное содержание EGR заряда резервуара может возрастать (график 710).
В момент t2 времени, во время второго, более позднего цикла цилиндра, когда уровень наддува находится выше, чем пороговое значение 713 (график 712), резервуар наддува может дополнительно заряжаться до второго более высокого давления 706 сжатым всасываемым воздухом. Более точно, впускной клапан зарядки резервуара наддува открывают на некоторую длительность между моментами t2 и t3 времени (график 708). Поскольку давление наддува используется для дополнительного зарядки резервуара, давление наддува ниже по потоку от компрессора, может убывать (график 712). В результате зарядки резервуара наддува сжатым всасываемым воздухом из впускного коллектора, процентное содержание EGR заряда резервуара может слегка убывать (график 710). Однако легкое убывание процентного содержания EGR считается приемлемым ввиду существенного прироста давления. Таким образом, в момент t2 времени, смесь выхлопных газов высокого давления и сжатого воздуха может формироваться и накапливаться в резервуаре наддува. По существу, это может давать источник EGR высокого давления, который может преимущественно использоваться для удовлетворения кратковременных запросов EGR, принимаемых, в то время как двигатель находится в работе с наддувом.
Таким образом, контроллер может приводить в действие турбонагнетатель, чтобы обеспечивать наддув двигателя. Затем, когда наддув двигателя находится ниже, чем пороговое значение, контроллер может заряжать резервуар до первого давления по меньшей мере некоторым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора. Кроме того, когда наддув двигателя находится выше, чем пороговое значение, контроллер может заряжать резервуар до второго, более высокого давления по меньшей мере некоторым количеством сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора. Как результат, смесь EGR высокого давления накапливается в резервуаре наддува. Более точно, даже если давление выхлопных газов, в ином случае, не является достаточно высоким, чтобы подпитывать резервуар до достаточного давления для последующей подачи на впуск двигателя во время работы двигателя в наддувом, добавление всасываемых газов более высокого давления может повышать давление, таким образом, предоставляя по меньшей мере некоторому количеству выхлопных газов возможность подаваться на впуск, даже когда двигатель подвергается сильному наддуву.
В более поздний момент времени (t4), такой как во время третьего цикла двигателя, следующего за вторым циклом двигателя, может приниматься кратковременный запрос повышенной EGR. В ответ на этот запрос, находящийся под давлением заряд на втором, более высоком давлении 706 может выпускаться из резервуара наддува во впускной коллектор. Более точно, выпускной клапан выпускания резервуара наддува открывают на некоторую длительность между моментами t4 и t5 времени (график 709, штриховая линия). Выпускание во время третьего цикла двигателя, например, осуществляют в ответ на событие нажатия педали акселератора, принятое во время работы двигателя с наддувом, или в ответ на запрос EGR, принятый во время работы двигателя с наддувом. По существу, во время третьего цикла двигателя, уровень наддува находится ниже, чем второе давление резервуара наддува. То есть давление наддува может не быть более высоким, чем давление заряда (в материалах настоящего описания, EGR высокого давления), предварительно накопленного в резервуаре наддува. Посредством выпускания EGR высокого давления на впуск двигателя, EGR высокого давления может быстро выдаваться через резервуар наддува для улучшения управления сгоранием и снижения выбросов NOx. Более точно, EGR может выдаваться в условиях двигателя с наддувом, когда ни традиционная EGR высокого давления, ни традиционная EGR низкого давления не могут быстро и надежно подаваться в двигатель.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что вышеприведенный пример изображает предварительное накопление EGR высокого давления, а затем выдачу EGR высокого давления в ответ на кратковременный запрос EGR, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью дополнительного обеспечения EGR низкого давления. В этом отношении, выхлопные газы могут подвергаться рециркуляции через канал EGR, включающий в себя клапан EGR, канал EGR соединен между впускным коллектором и выпускным коллектором двигателя. Более точно, во время заданного цикла двигателя, контроллер может открывать клапан EGR канала EGR, чтобы осуществлять рециркуляцию выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор (по сравнению с рециркуляцией EGR высокого давления через резервуар наддува в течение множества циклов двигателя).
Таким образом, выхлопные газы могут подвергаться рециркуляции из выпускного коллектора, выше по потоку от турбины, во впускной коллектор, ниже по потоку от компрессора, через резервуар наддува. Выхлопные газы, кроме того, могут подвергаться рециркуляции из выпускного коллектора, ниже по потоку от турбины, во впускной коллектор, выше по потоку от компрессора, через канал EGR (то есть канал EGR низкого давления). Более точно, выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции через резервуар наддува, могут быть под более высоким давлением (то есть EGR высокого давления), чем выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции через канал EGR (то есть EGR низкого давления). Таким образом, могут достигаться преимущества EGR низкого давления и преимущества EGR высокого давления. Посредством предварительного накопления подвергнутых сгоранию выхлопных газов в резервуаре наддува, находящийся под давлением заряд может выпускаться в более позднее время, когда необходимо, чтобы дополнить традиционную EGR высокого давления или низкого давления.
Далее, с обращением к фиг.8, многомерная регулировочная характеристика 800 показывает примерную работу двигателя, при которой давление в цилиндре повышается посредством выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува с закрытым дросселем, в то время как компрессор вращается, чтобы повышать давление наддува. Затем, дроссель открывается, и сжатый воздух направляется во впускной коллектор. Более точно, многомерная регулировочная характеристика 800 изображает изменение давления на входе дросселя (TIP) на графике 802, изменение давления воздуха в коллекторе (MAP) на графике 804, изменение положения дросселя на графике 806, состояние открывания или закрывания впускного клапана выпускания резервуара наддува на графике 808, изменение положения педали на графике 809, изменение давления в цилиндре на графике 810 и изменение давления в резервуаре наддува на графике 812. В одном из примеров, давление на входе дросселя может оцениваться датчиком давления, расположенным во впускном коллекторе ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя и выше по потоку от воздушного впускного дросселя, давление в коллекторе может оцениваться датчиком давления во впускном коллекторе ниже по потоку от дросселя, и давление в резервуаре наддува может оцениваться датчиком давления, присоединенным к резервуару наддува.
До момента t1 времени, двигатель может быть работающим с низким TIP. Например, двигатель может быть работающим без наддува или с низким уровнем наддува. В момент t1 времени, в ответ на нажатие педали акселератора (как указано изменением положения педали на графике 809), компрессор турбонагнетателя может приводиться в действие. В результате приведения в действие компрессора, давление наддува может начинать медленно возрастать, как отражено медленным возрастанием TIP (график 802). По существу, чтобы давление компрессора было достаточно высоким, необходимо быстрое заполнение газом турбины. До тех пор, может навлекаться запаздывание турбонагнетателя. Чтобы дать более высоким давлениям наддува возможность достигаться быстрее, в момент t1 времени, при нажатии педали акселератора, находящийся под давлением заряд (включающий в себя одно или более из сжатого воздуха и подвергнутых сгоранию выхлопных газов) выпускается из резервуара наддува во впускной коллектор, ниже по потоку от впускного дросселя. Выпускание осуществляют в течение некоторой длительности (между моментами t1 и t2 времени) с дросселем, удерживаемым закрытым (график 806). Для выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара, впускной клапан выпускания, присоединяющий резервуар к впускному коллектору, открывают на длительность между моментами t1 и t2 времени (график 808).
По мере того, как выпускается резервуар наддува (смотрите давление давления в резервуаре наддува на графике 812), давление в коллекторе, оцениваемое ниже по потоку от дросселя, возрастает (график 804). Кроме того, увеличивается заряд воздуха цилиндра (график 810). Этот находящийся под давлением воздух позволяет удовлетворить запрос на крутящий момент двигателя, в то время как турбина заполняется газом, и в то время как компрессор раскручивается, чтобы обеспечивать требуемое давление наддува. В дополнение, посредством удерживания дросселя закрытым, в то время как компрессор приводится в действие, давление наддува может предварительно заряжаться. Более точно, давление наддува (и, соответственно, TIP) может повышаться до порогового значения быстрее, чем было бы возможным в ином случае. Как может быть видно на графике 802, между моментами t1 и t2 времени, давление компрессора (отраженное посредством TIP, в то время как закрыт дроссель) возрастает с первой, более медленной скоростью по мере того, как турбина медленно заполняется газом, чтобы раскручивать компрессор, а затем, возрастает со второй, более быстрой скоростью, в то время как турбина раскручивается быстрее, и в то время как давление наддува накапливается выше по потоку от закрытого дросселя. По существу, эта работа с закрытым дросселем предоставляет возможность уменьшаться запаздыванию турбонагнетателя, как показано более медленной скоростью достигаемого порогового TIP в отсутствие выпускания из резервуара с закрытым дросселем (график 803, штриховая линия).
В момент t2 времени, давление выше по потоку от дросселя (TIP) может быть на или выше порогового значения. Поэтому, через длительность, в момент t2 времени, выпускание из резервуара прекращают (график 808), и сжатый воздух направляют из компрессора во впускной коллектор с открытым впускным дросселем (график 806). Более точно, впускной дроссель открывают из предыдущего закрытого положения, и наддув компрессора (который предварительно заряжался выше по потоку от закрытого дросселя) направляют во впускной коллектор. Как результат, MAP может быстро возрастать, и заряд воздуха в цилиндре может также быстро увеличиваться. Таким образом, запаздывание турбонагнетателя уменьшается, в то время как давления наддува быстро достигаются временным выпусканием находящегося под давлением воздуха из резервуара наддува во впускной коллектор с закрытым дросселем.
Таким образом, резервуар наддува преимущественно может использоваться для накопления находящегося под давлением заряда, включающего в себя сжатый воздух и/или подвергнутые сгоранию выхлопные газы, для последующей выдачи. На основании условий двигателя, резервуар наддува может заряжаться для достижения требуемого давления заряда и процентного содержания EGR. Посредством предварительного накопления некоторого количества всасываемого воздуха и/или подвергнутых сгоранию выхлопных газов в резервуаре и выпускания во впускной или выпускной коллектор двигателя на основании условий эксплуатации, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться, даже если наддув уже присутствует. Посредством выдачи заряда во впускной коллектор во время некоторых условий, запаздывание турбонагнетателя может снижаться наряду с удовлетворением кратковременного потребления крутящего момента двигателя. Посредством выдачи заряда в выпускной коллектор во время других условий, использование заряда может расширяться на более длительную продолжительность, в то время как турбина потребляет заряд с более низкой скоростью, чем впуск двигателя. Как результат, повышенное давление выхлопных газов может содействовать компенсации запаздывания турбонагнетателя и поддерживать непрерывно увеличивающуюся мощность на выходе двигателя во время реакции на нажатие педали акселератора. Посредством смешивания подвергнутых сгоранию выхлопных газов со сжатым всасываемым воздухом в резервуаре, EGR высокого давления может вырабатываться и накапливаться в резервуаре для подачи во впускной коллектор, даже во время работы двигателя с сильным наддувом. Выпускаемая EGR высокого давления может улучшать управление сгоранием и снижать выбросы NOx во время работы с наддувом. Посредством предварительной подпитки наддувочного воздуха компрессора с закрытым дросселем, TIP может повышаться быстрее, чем было бы возможным в ином случае. Посредством предоставления наддувочному воздуху из резервуара возможности выпускаться на впуск, в то время как повышено давление наддувочного воздуха компрессора, запаздывание турбины может лучше подвергаться принятию ответных мер, к тому же, на ряду с удовлетворением запроса крутящего момента. В общем и целом, улучшается производительность двигателя с наддувом.
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 настоящего описания, 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 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 настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, 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 настоящего описания.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения 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 изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2578265C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ С ТУРБОНАДДУВОМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ С ТУРБОНАДДУВОМ | 2013 |
|
RU2638223C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА СНИЖЕНИЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ В ДВИГАТЕЛЕ С НАДДУВОМ | 2013 |
|
RU2638254C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2576564C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2015 |
|
RU2688071C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ | 2014 |
|
RU2665091C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2679342C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2641806C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2627623C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2680027C2 |
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом. Способ для двигателя (10) с турбонаддувом заключается в том, что в условиях более низкого наддува заряжают резервуар (54) наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами до первого давления. В условиях более высокого наддува заряжают резервуар (54) наддува до второго, более высокого давления посредством того, что дополнительно заряжают резервуар (54) наддува сжатым всасываемым газом и выпускают сжатый газ из резервуара (54) наддува в коллектор (22) двигателя. Раскрыты вариант способ для двигателя с турбонаддувом и система двигателя. Технический результат заключается в снижении времени для подачи подвергнутых рециркуляции выхлопных газов в двигатель. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Способ для двигателя с турбонаддувом, включающий в себя этапы, на которых:
в условиях более низкого наддува заряжают резервуар наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами до первого давления;
в условиях более высокого наддува заряжают резервуар наддува до второго, более высокого давления посредством того, что дополнительно заряжают резервуар наддува сжатым всасываемым газом; и
выпускают сжатый газ из резервуара наддува в коллектор двигателя.
2. Способ по п. 1, в котором зарядка резервуара наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами включает в себя этап, на котором заряжают одним или более из рециркулируемых выхлопных газов низкого давления, рециркулируемых выхлопных газов высокого давления и подвергнутых сгоранию выхлопных газов, принятых непосредственно из выпускного коллектора через клапан.
3. Способ по п. 1, в котором выпускание включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание в ответ на кратковременный запрос повышенных рециркулируемых выхлопных газов.
4. Способ по п. 3, в котором кратковременный запрос повышенных рециркулируемых выхлопных газов содержит событие нажатия педали акселератора при уровне наддува выше, чем пороговый уровень.
5. Способ по п. 1, в котором выпускание в коллектор двигателя включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание во впускной коллектор двигателя.
6. Способ по п. 1, в котором выпускание включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание в ответ на запрос рециркулируемых выхлопных газов при работе двигателя с наддувом, при которой давление наддува ниже, чем второе давление.
7. Способ по п. 6, в котором выпускание дополнительно включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание до тех пор, пока давление наддува не будет на уровне второго давления, а затем прерывают выпускание.
8. Способ по п. 1, в котором зарядка подвергнутыми сгоранию выхлопными газами включает в себя этап, на котором избирательно открывают первый клапан, соединенный между резервуаром наддува и выпускным коллектором, а дополнительная зарядка сжатым всасываемым газом включает в себя этап, на котором избирательно открывают второй клапан, соединенный между резервуаром наддува и впускным коллектором, при этом выпускание включает в себя этап, на котором избирательно открывают третий клапан, соединенный между резервуаром наддува и впускным коллектором.
9. Способ по п. 8, в котором второй клапан соединен между резервуаром наддува и впускным коллектором выше по потоку от впускного дросселя, а третий клапан соединен между резервуаром наддува и впускным коллектором ниже по потоку от впускного дросселя.
10. Способ по п. 1, в котором зарядка резервуара наддува воздухом и подвергнутыми сгоранию выхлопными газами включает в себя этап, на котором осуществляют зарядку с соотношением всасываемого воздуха к подвергнутым сгоранию выхлопным газам для обеспечения требуемого процентного содержания рециркулируемых выхлопных газов в резервуаре наддува.
11. Способ по п. 1, в котором выпускание во впускной коллектор включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя и ниже по потоку от впускного дросселя.
12. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором закрывают впускной дроссель при выпускании находящегося под давлением газа из резервуара наддува во впускной коллектор.
13. Способ для двигателя с турбонаддувом, включающий в себя этап, на котором:
осуществляют рециркуляцию подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора, выше по потоку от турбины, во впускной коллектор, ниже по потоку от компрессора, через резервуар наддува.
14. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя этап, на котором дополнительно осуществляют рециркуляцию подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора, ниже по потоку от турбины, во впускной коллектор, выше по потоку от компрессора, через канал рециркуляции выхлопных газов.
15. Способ по п. 14, в котором выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции через резервуар наддува, находятся под более высоким давлением, чем выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции через канал рециркуляции выхлопных газов.
16. Способ по п. 13, в котором осуществление рециркуляции через резервуар наддува включает в себя этапы, на которых:
во время первого цикла двигателя, при котором уровень наддува ниже порогового значения, заряжают резервуар наддува до первого давления по меньшей мере некоторым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора;
во время второго, более позднего цикла, при котором уровень наддува выше, чем пороговое значение, дополнительно заряжают резервуар наддува до второго более высокого давления сжатым всасываемым воздухом; и
во время третьего цикла двигателя, следующего за вторым циклом двигателя, выпускают находящийся под давлением заряд из резервуара наддува во впускной коллектор.
17. Способ по п. 16, в котором, во время третьего цикла двигателя, уровень наддува ниже, чем второе давление резервуара наддува.
18. Способ по п. 13, в котором выпускание во время третьего цикла двигателя осуществляют в ответ на событие нажатия педали акселератора или в ответ на запрос рециркулируемых выхлопных газов, принятый во время работы двигателя с наддувом.
19. Способ по п. 13, в котором осуществление рециркуляции через канал рециркуляции выхлопных газов включает в себя этап, на котором, во время заданного цикла двигателя, открывают клапан рециркуляции выхлопных газов канала рециркуляции выхлопных газов для осуществления рециркуляции выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор.
20. Система двигателя, содержащая:
двигатель, содержащий впускной коллектор и выпускной коллектор;
турбонагнетатель, содержащий компрессор и турбину;
резервуар наддувочного воздуха, соединенный с и выполненный с возможностью приема заряда из каждого из впускного коллектора и выпускного коллектора;
канал рециркуляции выхлопных газов, соединенный между выпускным коллектором и впускным коллектором и содержащий клапан рециркуляции выхлопных газов;
и контроллер с машиночитаемыми командами для:
приведения в действие турбонагнетателя для обеспечения наддува двигателя;
при наддуве двигателя ниже, чем пороговое значение, зарядки резервуара до первого давления по меньшей мере некоторым количеством подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора;
при наддуве двигателя выше, чем пороговое значение, зарядки резервуара до второго, более высокого давления по меньшей мере некоторым количеством сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора.
21. Система по п. 20, в которой контроллер дополнительно содержит команды для:
при наддуве двигателя выше, чем пороговое значение, в ответ на запрос рециркулируемых выхлопных газов, выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор, ниже по потоку от компрессора; и
при наддуве двигателя ниже, чем пороговое значение, в ответ на запрос рециркулируемых выхлопных газов, открывания клапана рециркуляции выхлопных газов для осуществления рециркуляции подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор.
| US 8069665 B2, 06.12.2011 | |||
| US 6945240 B2, 20.09.2005 | |||
| Колосоуборка | 1923 |
|
SU2009A1 |
| Колосоуборка | 1923 |
|
SU2009A1 |
| US 5974802 A, 02.11.1999 | |||
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА ВОЗДУХА | 1992 |
|
RU2104403C1 |
