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 по топливу и более низкие выбросы, чем безнаддувные двигатели аналогичной мощности. Во время переходных условий, однако, мощность, эффективность по топливу и производительность контроля выбросов двигателя с наддувом могут страдать. Такие переходные условия могут включать в себя 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 нарастет до требуемого уровня.
Ранее было выявлено, что система двигателя с турбонагнетателем может быть выполнена с возможностью обеспечения «продувание» воздуха, при котором наддувочный всасываемый воздух выгоняется из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора, непосредственно в выпускной коллектор выше по потоку от турбины. Например, изменяемая установка фаз кулачкового распределения может временно регулироваться на установку фаз распределения, которая обеспечивает высокое перекрытие клапанов. Во время положительного перекрытия клапанов, наддувочный воздух вводится через цилиндры в турбину, чтобы временно обеспечивать добавочный массовый расход и энтальпию на выпуске. Добавочная энергия турбины дает турбине возможность быстрее раскручиваться, уменьшая запаздывание турбонагнетателя.
Однако изобретатели в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такого подхода. В качестве одного из примеров, установка фаз клапанного распределения, соответствующая положению высокого перекрытия клапанов, может не быть установкой фаз распределения, которая оптимальна для производительности двигателя. То есть, установка фаз клапанного распределения может быть должна временно отходить от требуемой установки фаз распределения. Следовательно, положение высокого перекрытия клапанов может ухудшать удельный расход топлива при торможении (BSFC), а также выработку номинального крутящего момента двигателя. По существу, это ухудшает экономию топлива и производительность двигателя. В качестве еще одного примера, быстрая реакция устройства изменяемой установки фаз клапанного распределения (VCT) требуется, чтобы кратковременно переходить в положение продувания (или высокого перекрытия клапанов), а затем возвращаться к нормальной установке фаз распределения (с уменьшенным перекрытием клапанов). Если требуемое время реакции быстрее, чем может обеспечиваться устройством VCT, производительность и экономия топлива двигателя могут дополнительно ухудшаться. Кроме того еще, для того чтобы обеспечивать продувание, двигатель должен быть в режиме принудительной прокачки (то есть, при работе двигателя с наддувом), иначе, может происходить в направлении, противоположном требуемому, ухудшая производительность турбонагнетателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, по меньшей мере некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены способом для двигателя. В одном из вариантов осуществления предложен способ, включающий в себя этап, на котором:
направляют всасываемый воздух из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора, в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины, посредством каждого из внешней рециркуляции отработавших газов (EGR) и положительного перекрытия клапанов через цилиндр, при этом количество воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, регулируют на основании условий.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором направление осуществляют в ответ на событие нажатия педали акселератора.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором направление всасываемого воздуха посредством внешней EGR включает в себя этап, на котором открывают клапан EGR в канале EGR, соединенном между впускным коллектором, ниже по потоку от компрессора, и выпускным коллектором, выше по потоку от турбины.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором направление всасываемого воздуха посредством положительного перекрытия клапанов включает в себя этап, на котором регулируют устройство изменяемой установки фаз кулачков для регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов цилиндра с первой установки фаз клапанного распределения, соответствующей отсутствию положительного перекрытия клапанов, на вторую установку фаз клапанного распределения, соответствующую положительному перекрытию впускного клапана на выпускной клапан.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, если изменение крутящего момента двигателя, соответствующее регулировке устройства изменяемой установки фаз кулачков, выше пороговой величины, увеличивают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, если разность между первой установкой фаз клапанного распределения и второй установкой фаз клапанного распределения превышает пороговое значение, увеличивают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, если вторая установка фаз клапанного распределения, соответствующая положительному перекрытию клапанов, превышает предел стабильности сгорания, увеличивают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором увеличение количества воздуха, направленного посредством внешней EGR, включает в себя этап, на котором увеличивают открывание клапана EGR, и при этом уменьшение количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором поддерживают установку фаз клапанного распределения на или раньше установки фаз, соответствующей пределу стабильности сгорания.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором направление осуществляют до тех пор, пока скорость вращения турбины не достигнет порогового значения, при этом способ дополнительно включает в себя этап, на котором, после того, как скорость вращения турбины достигнет порогового значения, закрывают клапан EGR и возобновляют первую установку фаз клапанного распределения.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, когда разность между давлением во впускном коллекторе и давлением в выпускном коллекторе ниже порогового значения, уменьшают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при увеличении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов выше пороговой температуры, увеличивают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором при осуществлении направления регулируют величину впрыска топлива на основании количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов близким к или стехиометрическим.
В одном из вариантов осуществления предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
при первом нажатии педали акселератора, открывают клапан EGR, чтобы направлять всасываемый воздух из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал EGR при поддержании установки фаз клапанного распределения цилиндра на отрицательном перекрытии клапанов; и
при втором, другом нажатии педали акселератора, направляют всасываемый воздух из впускного коллектора в выпускной коллектор посредством регулирования установки фаз клапанного распределения цилиндра на положительное перекрытие клапанов при поддержании клапана EGR закрытым.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором, при каждом из первого и второго нажатий педали акселератора, регулируют величину впрыска топлива на основании количества воздуха, направленного из впускного коллектора в выпускной коллектор для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов по существу стехиометрическим.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором, при первом нажатии педали акселератора, установка фаз клапанного распределения цилиндра в отрицательное перекрытие клапанов включает в себя этап, на котором осуществляют установку фаз клапанного распределения цилиндра в отрицательное перекрытие клапанов, при этом при втором нажатии педали акселератора регулирование установки фаз клапанного распределения цилиндра на положительное перекрытие клапанов включает в себя этап, на котором регулируют установку фаз клапанного распределения цилиндра с отрицательного перекрытия клапанов на положительное перекрытие клапанов.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором, при первом нажатии педали акселератора, разность между давлением во впускном коллекторе и давлением в выпускном коллекторе выше порогового значения, и при этом, при втором нажатии педали акселератора, разность между давлением во впускном коллекторе и давлением в выпускном коллекторе ниже порогового значения.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором, при первом нажатии педали акселератора разность между установкой фаз клапанного распределения цилиндра при отрицательном перекрытии клапанов и установкой фаз клапанного распределения цилиндра при положительном перекрытии клапанов выше пороговой величины, а при втором нажатии педали акселератора разность между установкой фаз клапанного распределения цилиндра при отрицательном перекрытии клапанов и установкой фаз клапанного распределения цилиндра при положительном перекрытии клапанов ниже пороговой величины.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором двигатель содержит устройство изменяемой установки фаз кулачкового распределения для регулирования установки фаз клапанного распределения цилиндров, при этом при первом нажатии педали акселератора изменение выходного крутящего момента двигателя на каждый градус изменения установки фаз клапанного распределения (VCT) выше пороговой величины, а при втором нажатии педали акселератора изменение выходного крутящего момента двигателя на каждый градус изменения VCT ниже пороговой величины.
В одном из вариантов осуществления предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
в ответ на нажатие педали акселератора,
при скорости вращения турбины ниже порогового значения, уменьшают запаздывание турбонагнетателя посредством того, что открывают клапан EGR, чтобы направлять по меньшей мере некоторое количество сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал EGR при поддерживании установки фаз клапанного распределения цилиндра на отрицательном перекрытии клапанов; и
закрывают клапан EGR после того, как скорость вращения турбины достигнет порогового значения.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором, при осуществлении направления сжатого всасываемого воздуха через канал EGR, регулируют впрыск топлива в цилиндр, чтобы он был более богатым, чем стехиометрический, при этом степень обогащения впрыска топлива основана на количестве сжатого всасываемого воздуха, направленного через канал EGR, чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов близким к или стехиометрическим.
В качестве примера, в ответ на нажатие педали акселератора, контроллер может определять количество продувочного воздуха, который должен быть направлен из впускного коллектора в выпускной коллектор, чтобы ускорять раскручивание турбины. Определенное количество продувочного воздуха затем может подаваться через цилиндры, если установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов цилиндра может регулироваться с текущей установки фаз распределения (например, установки фаз распределения, соответствующей отрицательному перекрытию клапанов) на установку фаз распределения, которая дает возможность положительного перекрытия клапанов без ухудшения стабильности сгорания. Например, впускные и/или выпускные клапаны могут приводиться в действие посредством устройства изменяемой установки фаз клапанного распределения (VCT), и может определяться, находится ли регулировка VCT, требуемая для размещения клапанов в установке фаз клапанного распределения, которая обеспечивает положительное перекрытие клапанов, в пределах заданного диапазона. По существу, вне этого диапазона, выходной крутящий момент двигателя может находиться под неблагоприятным влиянием, и/или может ухудшаться стабильность сгорания. Если требуемая регулировка VCT находится в пределах диапазона, то установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов могут регулироваться, чтобы временно обеспечивать положительное перекрытие клапанов, и всасываемый воздух может быть направлен из впускного коллектора в выпускной коллектор через цилиндры при положительном перекрытии клапанов.
Если, однако, требуемая регулировка VCT ухудшала бы стабильность сгорания и выходной крутящий момент двигателя, по меньшей мере часть продувочного воздуха может обеспечиваться через канал EGR, соединенный между впускным и выпускным коллекторами. Например, клапан EGR может быть открыт, в то время как регулировка VCT не выполняется, чтобы направлять все количество продувочного воздуха через канал EGR. В качестве альтернативы, может выполняться меньшая регулировка VCT (то есть, в пределах требуемого диапазона), так что часть продувочного воздуха выдается через меньшую величину положительного перекрытия клапанов наряду с тем, что оставшаяся часть продувочного воздуха выдается через канал EGR. В каждом случае, величина впрыска топлива может регулироваться во время направления продувочного воздуха посредством положительного перекрытия клапанов и/или EGR на основании количества продувочного воздуха, так что топливно-воздушное соотношение выхлопных газов поддерживается по существу стехиометрическим.
Таким образом, добавочный массовый расход и энтальпия могут обеспечиваться на выпуске, чтобы ускорять раскручивание турбины и уменьшать запаздывание турбонагнетателя, не ухудшая производительность двигателя. Посредством обеспечения по меньшей мере части продувочного воздуха через канал EGR, запаздывание турбонагнетателя может быть преодолено при удерживании установки фаз клапанного распределения в установке фаз распределения, которая улучшает производительность двигателя. Посредством использования положительного перекрытия клапанов для направления продувочного воздуха, только когда нет повышенного расхода топлива, связанного с регулировкой VCT, экономия топлива двигателя также улучшается.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. 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 направления всасываемого воздуха в выпускной коллектор через канал EGR и/или через цилиндры двигателя.
Фиг. 3-4 иллюстрируют примерные временные диаграммы операций направления всасываемого воздуха в выпускной коллектор для уменьшения запаздывания турбонагнетателя согласно настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложены способы и системы для направления некоторого количества всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор системы двигателя (такой как система двигателя по фиг. 1) через цилиндры двигателя посредством положительного перекрытия клапанов и/или канала EGR. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления в ответ на нажатие педали акселератора, такую как примерный способ по фиг.2, для регулирования устройства изменяемой установки фаз кулачкового распределения, чтобы регулировать установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов цилиндра двигателя в положительное перекрытие клапанов, с тем чтобы выдавать некоторое количество продувочного воздуха через цилиндры. Однако если регулировка VCT ухудшает выходной крутящий момент двигателя и стабильность сгорания, контроллер может быть выполнен с возможностью направления по меньшей мере части продувочного воздуха через канал EGR системы двигателя. Контроллер также может определять соотношение продувочного воздуха, подаваемого посредством положительного перекрытия клапанов относительно подаваемого через канал EGR на основании условий эксплуатации двигателя. Впрыск топлива регулируется при выдаче продувочного воздуха для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов стехиометрическим. Примерные временные диаграммы регулирования проиллюстрированы на фиг. 3-4. Таким образом, раскручивание турбины может ускоряться, не ухудшая производительность двигателя.
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 втекает в компрессор 14. Расход окружающего воздуха, который поступает в систему впуска через впускной воздушный канал 42, может регулироваться по меньшей мере частично посредством регулирования дросселя 20. Компрессор 14 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 присоединенным к турбине 16 через вал, турбина 16 приводится в движение расширяющимися выхлопными газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть присоединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), в котором геометрия турбины активно меняется в зависимости от скорости вращения двигателя.
Как показано на фиг. 1, компрессор 14 присоединен через охладитель 18 наддувочного воздуха к дроссельному клапану 20. Дроссельный клапан 20 присоединен к впускному коллектору 22 двигателя. Из компрессора, сжатый заряд воздуха течет 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 присоединен последовательно компрессора (не показан) может быть присоединен 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 быть открыт во время условий замедления скорости вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 присоединен к ряду камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания, кроме того, присоединены к выпускному коллектору 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 направленными в разные местоположения в системе двигателя.
Камеры 30 сгорания могут питаться одним или более видами топлива, таких как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ. Топливо может подаваться в камеры сгорания через форсунку 66. В изображенном примере, топливная форсунка 66 выполнена для непосредственного впрыска, хотя, в других вариантах осуществления, топливная форсунка 66 может быть выполнена для впрыска во впускной канал или впрыска через корпус дроссельного клапана. Кроме того, каждая камера сгорания может содержать одну или более топливных форсунок разных конфигураций, чтобы давать возможность каждому цилиндру принимать топливо посредством непосредственного впрыска, впрыска во впускной канал, впрыска через корпус дроссельного клапана или их комбинации. В камерах сгорания, сгорание может инициироваться посредством искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия.
Выхлопные газы из выпускного коллектора 36 направлены в турбину 16, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество выхлопных газов взамен может быть направлено через регулятор давления наддува (не показан), обходя турбину. Объединенный поток из турбины и регулятора давления наддува 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 восстановления уловленных NOx, когда поток выхлопных газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью осуществления диспропорции NOx или избирательного восстановления 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, часть выхлопных газов может подвергаться рециркуляции из выпускного коллектора 36, выше по потоку от турбины 16, во впускной коллектор 22, ниже по потоку от компрессора 14 через канал 51 EGR, через охладитель 50 EGR и клапан 52 EGR. Таким образом, может даваться возможность рециркуляции выхлопных газов высокого давления (HP-EGR). В некоторых вариантах осуществления, в дополнение к HP-EGR, также может быть дана возможность рециркуляции выхлопных газов низкого давления (LP-EGR), при которой часть очищенных выхлопных газов подвергнута рециркуляции из выпускного коллектора 36, ниже по потоку от турбины 16, во впускной коллектор 22, выше по потоку от компрессора 14, через канал EGR низкого давления и присоединенный в нем охладитель EGR и клапан EGR (не показаны). Клапан 52 EGR может быть открыт, чтобы допускать управляемое количество охлажденных выхлопных газов во впускной коллектор для требуемой производительности сгорания и контроля выбросов. Относительно длинное протекание EGR в системе 10 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию выхлопных газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, размещение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает очень эффективное охлаждение выхлопных газов для повышенной имеющейся в распоряжении массы EGR и улучшенной производительности.
Следует принимать во внимание, что, на основании разности давлений во впускном и выпускном коллекторе, канал 51 EGR может использоваться для направления потока в первом направлении из выпускного коллектора во впускной коллектор, чтобы обеспечивать EGR (высокого давления), или во втором направлении, из впускного коллектора в выпускной коллектор, чтобы выдавать продувочный воздух для раскручивания турбины (как конкретизировано ниже). Более точно, когда давление во впускном коллекторе (MAP) превышает давление в выпускном коллекторе (EXHMAP), клапан 52 EGR может быть открыт для осуществления рециркуляции выхлопных газов из выше по потоку от турбины 16 в ниже по потоку от компрессора 14. В сравнение, когда давление в выпускном коллекторе (EXHMAP) превышает давление во впускном коллекторе (MAP), клапан 52 EGR может быть открыт, чтобы направлять сжатый всасываемый воздух из ниже по потоку от компрессора 14 в выше по потоку от турбины 16. По существу, могут быть ошибки в оценке MAP и EXHMAP. Например, оценочные значения MAP и давления в выпускном коллекторе могут иметь значения 50 дюймов ртутного столба и 48 дюймов ртутного столба, соответственно, предусматривая, чтобы продувочный воздух направлялся из впускного коллектора в выпускной коллектор. Однако фактические значения MAP и давления в выпускном коллекторе могут иметь значение 48 дюймов ртутного столба и 50 дюймов ртутного столба, соответственно. Это вынуждало бы воздух и выхлопные газы фактически течь в противоположном направлении, из выпускного коллектора во впускной коллектор.
Для уменьшения таких ошибок, зона нечувствительности может учитываться при сравнении MAP с давлением в выпускном коллекторе (EXHMAP). Например, чтобы давать продувочному воздуху возможность быть направленным из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал 51 EGR, может подтверждаться, что MAP превышает EXHMAP по меньшей мере на пороговую величину (например, MAP>EXHMAP+X). В сравнение, чтобы давать возможность EGR через канал 51 EGR, может подтверждаться, что EXHMAP превышает MAP на по меньшей мере пороговую величину (например, EXHMAP>MAP+Y). Посредством включения в состав зон нечувствительности при сравнении давлений во впускном и выпускном коллекторах, обеспечивается допуск на отклонение измерения или оценки давлений во впускном и выпускном коллекторах.
Каждый цилиндр 30 может обслуживаться посредством одного или более клапанов. В настоящем примере, каждый цилиндр 30 содержит соответствующие впускной клапан 62 и выпускной клапан 64. Система 100 двигателя дополнительно содержит один или более распределительных валов 68 для приведения в действие впускного клапана 62 и/или выпускного клапана 64. В изображенном примере, распределительный вал 68 для впускных клапанов присоединен к впускному клапану 62 и может приводиться в действие для управления впускным клапаном 62. В некоторых вариантах осуществления, в которых впускные клапаны множества цилиндров 30 присоединены к общему распределительному валу, распределительный вал 68 для впускных клапанов может приводиться в действие, чтобы управлять впускными клапанами всех связанных цилиндров.
Впускной клапан 62 управляется между открытым положением, которое допускает всасываемый воздух в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, по существу блокирующим всасываемый воздух от цилиндра. Распределительный вал 68 для впускных клапанов может быть включен в систему 69 привода впускных клапанов. Распределительный вал 68 для впускных клапанов содержит впускной кулачок 67, который имеет профиль выступа кулачка для открывания впускного клапана 62 в течение определенной длительности впуска. В некоторых вариантах осуществления (не показанных), распределительный вал может содержать дополнительные впускные кулачки с альтернативным профилем выступа кулачка, который предоставляет впускному клапану 62 возможность открываться на альтернативную длительность (в материалах настоящего описания также указываемые ссылкой как система переключения профиля кулачков). На основании профиля выступа дополнительного кулачка, альтернативная длительность может быть более продолжительной или более короткой, чем определенная длительность впуска впускного кулачка 67. Профиль выступа может оказывать влияние на высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Контроллер может быть выполнен с возможностью переключения длительности впускного клапана, перемещая распределительный вал 68 впускных клапанов в продольном направлении и осуществляя переключение между профилями кулачков.
Таким же образом, каждый выпускной клапан 64 приводится в действие между открытым положением, допускающим выход выхлопных газов из соответствующего цилиндра, и закрытым положением, по существу удерживающим газы внутри цилиндра. Следует принимать во внимание, что несмотря на то, что только впускной клапан 62 показан являющимся с кулачковым приводом, выпускной клапан 64 также может приводиться в действие подобным распределительным валом для выпускных клапанов (не показан). В некоторых вариантах осуществления, в которых выпускной клапан множества цилиндров 30 присоединен к общему распределительному валу, распределительный вал для выпускных клапанов может приводиться в действие, чтобы управлять выпускными клапанами всех связанных цилиндров. Как и с распределительным валом 68 для впускных клапанов, когда включен в состав, распределительный вал для выпускных клапанов может содержать выпускные кулачки, имеющие профиль выступа кулачка для открывания выпускного клапана 64 в течение определенной длительности выпуска. В некоторых вариантах осуществления, распределительный вал для выпускных клапанов дополнительно может содержать дополнительные выпускные кулачки с альтернативным профилем выступа кулачка, который предоставляет выпускному клапану 64 возможность открываться на альтернативную длительность. Профиль выступа может оказывать влияние на высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Контроллер может быть выполнен с возможностью переключения длительности выпускного клапана, перемещая распределительный вал выпускных клапанов в продольном направлении и осуществляя переключение между профилями кулачков.
Следует принимать во внимание, что распределительные валы для впускных и/или выпускных клапанов могут быть привязаны к подмножествам цилиндров, и могут присутствовать многочисленные распределительные валы для впускных и/или выпускных клапанов. Например, первый распределительный вал для впускных клапанов может быть присоединен к впускным клапанам первого подмножества цилиндров наряду с тем, что второй распределительный вал для впускных клапанов может быть присоединен к впускным клапанам второго подмножества цилиндров. Подобным образом, первый распределительный вал для выпускных клапанов может быть присоединен к выпускным клапанам первого подмножества цилиндров наряду с тем, что второй распределительный вал для выпускных клапанов может быть присоединен к выпускным клапанам второго подмножества цилиндров. Кроме того еще, один или более впускных клапанов и выпускных клапанов могут быть присоединены к каждому распределительному валу. Подмножество цилиндров, присоединенных к распределительному валу, может быть основано на их положении вдоль блока цилиндров, порядке их работы, конфигурации двигателя, и т.д.
Система 69 привода впускных клапанов и система привода выпускных клапанов (не показана) дополнительно может содержать штоки толкателя, рычаги коромысла, толкатели, и т.д. Такие устройства и признаки могут управлять приводом впускного клапана 62 и выпускного клапана 64, преобразуя вращательное движение кулачков в поступательное движение клапанов. Как обсуждено ранее, клапаны также могут приводиться в действие посредством дополнительных профилей выступа кулачка на распределительных валах, на которых профили выступа кулачка между разными клапанами могут обеспечивать изменяемую высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Однако, альтернативные компоновки распределительного вала (поверх головки блока и/или с толкателями клапана) могут быть использованы, если требуется. Кроме того, в некоторых примерах, цилиндры 30 каждый может иметь более чем один выпускной клапан и/или впускной клапан. Кроме того других примерах, каждый из выпускного клапана 64 и впускного клапана 62 одного или более цилиндров может приводиться в действие общим распределительным валом. Кроме того еще, в некоторых примерах, некоторые из впускных клапанов 62 и/или выпускных клапанов 64 могут приводиться в действие своим собственным независимым распределительным валом или другим устройством.
Система 100 двигателя может содержать системы изменяемой установки фаз клапанного распределения, например, систему 80 изменяемой установки фаз кулачкового распределения, VCT. Система изменяемой установки фаз клапанного распределения может быть выполнена с возможностью открывания первого клапана в течение первой длительности в первом рабочем режиме. Первый рабочий режим может возникать при нагрузке двигателя ниже порогового значения частичной нагрузки двигателя. Кроме того, система изменяемой установки фаз клапанного распределения может быть выполнена с возможностью открывания первого клапана в течение второй длительности, более кратковременной, чем первая длительность, во втором рабочем режиме. Второй режим работы может возникать при нагрузке двигателя выше порогового значения нагрузки и скорости вращения двигателя ниже порогового значения скорости вращения двигателя (например, при низких до средних скоростях вращения двигателя).
Система 80 VCT может быть сдвоенной независимой системой изменяемой установки фаз распределительного вала для изменения установки фаз распределения впускных клапанов и установки фаз распределения выпускных клапанов отдельно друг от друга. Система 80 VCT содержит фазировщик распределительного вала для впускных клапанов, присоединенный к общему распределительному валу 68 для впускных клапанов для изменения установки фаз распределения впускных клапанов. Система VCT подобным образом может содержать фазировщик распределительного вала для выпускных клапанов, присоединенный к общему распределительному валу для выпускных клапанов для изменения установки фаз распределения выпускных клапанов. Система 80 VCT может быть выполнена с возможностью осуществления опережения или запаздывания установки фаз клапанного распределения, осуществляя опережение или запаздывание установки фаз кулачкового распределения, и может управляться контроллером 38. Система 80 VCT может быть выполнена с возможностью регулирования установки фаз распределения событий открывания и закрывания клапанов, меняя зависимость между положением коленчатого вала и положением распределительного вала. Например, система 80 VCT может быть выполнена с возможностью регулирования установки фаз распределения событий открывания и закрывания клапанов, меняя зависимость между положением коленчатого вала и положением распределительного вала. Например, система 80 VCT может быть выполнена с возможность поворачивания распределительного вала 68 независимо от коленчатого вала, чтобы побуждать установку фаз клапанного распределения подвергаться опережению или запаздыванию. В некоторых вариантах осуществления, система 80 VCT может быть устройством с приводом от крутящего момента кулачков, выполненным с возможностью быстрого изменения установки фаз кулачкового распределения. В некоторых вариантах осуществления, установка фаз клапанного распределения, такая как закрывание впускного клапана (IVC) и закрывание выпускного клапана (EVC) может меняться посредством устройства непрерывно изменяемого подъема клапана (CVVL).
Устройства и системы управления клапанами/кулачками, описанные выше, могут быть с гидравлическим силовым приводом или с электроприводом, или их комбинацией. В одном из примеров, положение распределительного вала может изменяться посредством регулирования фаз кулачков электрического исполнительного механизма (например, фазировщика кулачков с электроприводом) с точностью воспроизведения, которая превышает таковую у большинства фазировщиков кулачков с гидравлическим приводом. Сигнальные шины могут отправлять сигналы управления в и принимать измерения установки фаз кулачкового распределения и/или выбора кулачка из системы 80 VCT.
Посредством регулирования системы 80 VCT, положение распределительного вала 68 для впускных клапанов может регулироваться, чтобы, тем самым, изменять установку момента открывания и/или закрывания впускного клапана 62. По существу, посредством изменения открывания и закрывания впускного клапана 62, может меняться величина положительного перекрывания между впускным клапаном 62 и выпускным клапаном 64. Например, система 80 VCT может регулироваться, чтобы осуществлять опережение или запаздывание открывания и/или закрывания впускного клапана 62 относительно положения поршня.
Во время работы двигателя, поршень цилиндра постепенно перемещается вниз от ВМТ, доходя до самой нижней точки в НМТ к концу рабочего такта. Поршень затем возвращается вверх, в ВМТ, к концу такта выпуска. Поршень затем вновь перемещается обратно вниз, по направлению к НМТ, в течение такта впуска, возвращаясь в свое исходное верхнее положение в ВМТ к концу такта сжатия. Во время сгорания в цилиндре, выпускной клапан может открываться как только поршень доходит до нижней точки в конце рабочего такта. Выпускной клапан затем может закрываться, в то время как поршень завершает такт выпуска, оставаясь открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начался следующий такт впуска. Таким же образом, впускной клапан может открываться в или раньше начала такта впуска и может оставаться открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начался следующий такт сжатия.
На основании разности установок моментов между закрыванием выпускного клапана и открыванием впускного клапана, клапаны могут приводиться в действие с отрицательным перекрытием клапана, при этом, в течение короткой длительности после окончания такта выпуска и до начала такта впуска, оба, впускной и выпускной клапаны, закрыты. Этот период, в течение которого оба клапана закрыты, указывается ссылкой как отрицательное перекрытие (с впускного на выпускной) клапанов. В одном из примеров, система VCT может регулироваться, так что установка фаз распределения отрицательного перекрытия, с впускного на выпускной, клапанов может быть установленным по умолчанию положением распределительного вала двигателя во время сгорания в цилиндре.
В качестве альтернативы, клапаны могут приводиться в действие с положительным перекрытием клапанов, при этом, в течение короткой длительностью до окончания такта выпуска и после начала такта впуска, оба, впускной и выпускной, клапаны, могут быть открыты. Этот период, в течение которого оба клапана могут быть открыты, указывается ссылкой как положительное перекрытие (с впускного на выпускной) клапанов. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, система 80 VCT может регулироваться, так чтобы увеличивать величину положительного перекрытия клапанов во время выбранных условий эксплуатации двигателя с наддувом. Более точно, положение распределительного вала для впускных клапанов может регулироваться, чтобы установка момента открывания впускного клапана подвергалась опережению. Следовательно, впускной клапан может открываться раньше, до окончания такта выпуска, и длительность, в течение которой оба клапана открыты, может увеличиваться, приводя к большему положительному перекрытию клапанов. В качестве одного из примеров, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством перемещения распределительного вала для впускных клапанов из положения некоторого положительного перекрытия клапанов в положение, имеющее большее положительное перекрытие клапанов. В качестве еще одного примера, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством перемещения распределительного вала для впускных клапанов из положения некоторого отрицательного перекрытия клапанов в положение положительного перекрытия клапанов. В одном из примеров, система VCT может регулироваться, так что установка фаз распределения отрицательного перекрытия, с впускного на выпускной, клапанов может быть установленным по умолчанию положением распределительного вала двигателя во время холодного запуска двигателя.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что приведенный выше пример предлагает увеличение положительного перекрытия клапанов посредством осуществления опережения установки момента открывания впуска, в альтернативных примерах, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством регулирования распределительного вала для выпускных клапанов, чтобы осуществлять запаздывание закрывания выпускного клапана. Кроме того еще, каждый из распределительных валов для впускных и выпускных клапанов может регулироваться, чтобы менять положительное перекрытие клапанов, изменяя установки фаз распределения как впускных, так и выпускных клапанов.
В системе 100 двигателя, в течение периодов быстрого увеличения нагрузки двигателя, таких как непосредственно после запуска, при нажатии педали акселератора или по выходу из DFSO, величина сжатия всасываемого воздуха, обеспечиваемая насосом, может быть не отвечающей требованиям. Во время по меньшей мере некоторых из этих условий, величина давления наддува, имеющегося в распоряжении из компрессора, может быть ограничена вследствие турбины, не являющейся раскрученной до достаточно высокой скорости вращения (например, вследствие низких температуры или давления выхлопных газов). По существу, время, требуемое, чтобы турбина была раскручена и приводила в движение компрессор для обеспечения требуемого количества сжатого всасываемого воздуха, указывается ссылкой как запаздывание турбонагнетателя. Во время запаздывания турбонагнетателя, величина обеспечиваемого крутящего момента может не соответствовать запросу крутящего момента, приводя к падению производительности двигателя.
Для ускорения раскручивания турбины и уменьшения запаздывания турбонагнетателя, некоторое количество сжатого всасываемого воздуха, указываемого ссылкой в материалах настоящего описания как продувочный воздух, может направляться из впускного коллектора в выпускной коллектор, чтобы выдавать добавочный массовый расход для раскручивания турбины. В дополнение, впрыск топлива может обогащаться соразмерно количеству продувочного воздуха, чтобы обеспечивать добавочную энтальпию для раскручивания турбины. Продувочный воздух может обеспечиваться наряду с тем, что двигатель имеет по меньшей мере некоторый наддув, то есть, в то время как давление во впускном коллекторе (MAP) выше, чем давление в выпускном коллекторе, на по меньшей мере пороговую величину. На основании условий эксплуатации двигателя, преобладающих в момент времени, когда запрошен продувочный воздух, требуемое количество продувочного воздуха может обеспечиваться посредством внешней EGR (то есть, через канал 51 EGR) и/или через цилиндры двигателя, благодаря положительному перекрытию клапанов.
Более точно, чтобы обеспечивать продувочный воздух посредством внешней EGR (то есть, через канал 51 EGR) при давлении во впускном коллекторе выше давления в выпускном коллекторе, на пороговую величину, клапан 52 EGR может быть открыт, чтобы направлять сжатый всасываемый воздух из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора 14, в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины 16. В одном из примеров, продувочный воздух может быть обеспечен только посредством внешней EGR, если установка фаз клапанного распределения для обеспечения положительного перекрытия клапанов ухудшала бы экономию топлива, стабильность сгорания и выходной крутящий момент двигателя. В качестве еще одного примера, продувочный воздух может быть обеспечен только посредством внешней EGR, если регулировка VCT, требуемая для обеспечения положительного перекрытия клапанов, находится за пределами порогового значения.
В сравнении, для обеспечения продувания через цилиндры двигателя, система 80 VCT может быть отрегулирована из начального положения, не имеющего положительного перекрытия клапанов, в конечное положение, имеющее увеличенное положительное перекрытие клапанов. В одном из примеров, продувочный воздух может быть обеспечен только посредством положительного перекрытия клапанов, если установка фаз клапанного распределения для обеспечения положительного перекрытия клапанов не ухудшала бы экономию топлива, стабильность сгорания и выходной крутящий момент двигателя. В качестве еще одного примера, продувочный воздух может быть обеспечен только посредством положительного перекрытия клапанов, если поток через канал EGR ухудшал бы производительность двигателя (например, когда разность давления во впускном коллекторе и давления наддува не больше пороговой величины).
Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2, на основании условий эксплуатации двигателя, контроллер двигателя, в качестве альтернативы, может направлять всасываемый воздух из впускного коллектора в выпускной коллектор посредством каждого из внешней EGR и положительного перекрытия клапанов, количество воздуха, обеспеченное посредством внешней EGR, и количество воздуха, обеспеченное посредством положительного перекрытия клапанов, регулируется на основании условий эксплуатации двигателя. В материалах настоящего описания, могут использоваться регулировки VCT в пределах порогового значения, так что установка фаз клапанного распределения удерживается в рамках предельных значений стабильности сгорания, в то время как часть продувочного воздуха выдается через цилиндры. Оставшаяся часть продувочного воздуха, в таком случае, может обеспечиваться через канал EGR.
Фиг. 1 также 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, 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 командования 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 материале настоящего описания. Кроме того, для оценки условий эксплуатации в связи с функциями управления системы двигателя, электронная система управления может быть оперативно присоединена к множеству датчиков, скомпонованных на всем протяжении системы двигателя - датчикам расхода, датчикам температуры, датчикам положения педали, датчикам давления, и т.д.
Как описано выше, фиг. 1 показывает неограничивающий пример двигателя внутреннего сгорания. Следует понимать, что, в некоторых вариантах осуществления, двигатель может содержать большее или меньшее количество цилиндров сгорания, распределительных клапанов, дросселей и компрессионных устройств, среди прочего. Примерные двигатели могут иметь цилиндры, скомпонованные в «V-образной» конфигурации. Кроме того, общий распределительный вал для впускных клапанов может управлять впускными клапанами для первого набора цилиндров в первом ряду наряду с тем, что второй распределительный вал для впускных клапанов может управлять впускными клапанами для второго набора цилиндров во втором ряду. То есть, общий распределительный вал системы кулачкового привода (например, системы VCT) может использоваться для управления работой клапанов группы цилиндров.
Таким образом, система по фиг. 1 дает возможность осуществления способа уменьшения запаздывания турбонагнетателя посредством направления сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор, в ответ на нажатие педали акселератора, посредством внешней EGR и/или посредством положительного перекрытия клапанов через один или более цилиндров двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 2, способ 200 показывает примерную последовательность действия для обеспечения продувочного воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор через одно или более из канала EGR и цилиндров двигателя с использованием положительного перекрытия клапанов. Количество продувочного воздуха, подаваемого посредством EGR и положительного перекрытия клапанов, основано на условиях эксплуатации двигателя, в том числе, выходном крутящем моменте, повышенном расходе топлива, давлении наддува, и т.д. Посредством регулирования количества на основании условий эксплуатации двигателя, запаздывание турбонагнетателя может быть преодолено без ухудшения производительности и экономии топлива двигателя.
На этапе 202 способ включает в себя то, что оценивают и/или измеряют условия эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут включать в себя скорость вращения двигателя, выходной крутящий момент, температуру выхлопных газов, температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов, скорость вращения турбины, давление во впускном коллекторе (MAP), давление наддува, барометрическое давление (BP), давление в выпускном коллекторе, положение педали, скорость транспортного средства, и т.д. На этапе 204 на основании оцененных условий эксплуатации двигателя определяют, были ли удовлетворены условия продувания. В одном из примеров, условия продувания могут удовлетворяться в ответ на событие нажатия педали акселератора. В еще одном пример, условия продувания могут удовлетворяться в ответ на скорость вращения турбины, находящуюся ниже порогового значения при нажатии педали акселератора. В материалах настоящего описания, в ответ на событие нажатия педали акселератора, сжатый всасываемый воздух продувают и направляют из впускного коллектора в выпускной коллектор, чтобы раскручивать турбину и увеличивать скорость вращения турбины и наддув двигателя.
Подтверждение условий продувания дополнительно может включать в себя этап, на котором подтверждают, что давление во впускном коллекторе (MAP) находится выше, чем давление в выпускном коллекторе. То есть, подтверждают режим принудительной прокачки. По существу, могут быть ошибки в оценке MAP и давления в выпускном коллекторе. Например, оценочные значения MAP и давления в выпускном коллекторе могут иметь значения 50 дюймов ртутного столба и 48 дюймов ртутного столба, соответственно, предусматривая режим принудительной прокачки и предусматривая, чтобы продувочный воздух был направлен из впускного коллектора в выпускной коллектор. Однако фактические значения MAP и давления в выпускном коллекторе могут иметь значение 48 дюймов ртутного столба и 50 дюймов ртутного столба, соответственно. Это вынуждало бы воздух и выхлопные газы фактически течь в противоположном направлении, из выпускного коллектора во впускной коллектор.
Для уменьшения таких ошибок, зона нечувствительности может учитываться при сравнении MAP с давлением в выпускном коллекторе (EXHMAP). Например, для подтверждения, что условия продувания удовлетворены, подтверждают, что MAP выше давления в выпускном коллекторе, на по меньшей мере пороговую величину (например, MAP>EXHMAP+X). В сравнении, чтобы дать возможность EGR (которая является потоком в противоположном направлении, из выпускного коллектора во впускной коллектор), подтверждают, что давление в выпускном коллекторе выше, чем MAP, на по меньшей мере пороговую величину (например, EXHMAP>MAP+Y). Посредством включения в состав зон нечувствительности при сравнении давлений во впускном и выпускном коллекторах, обеспечивается допуск на отклонение измерения или оценки давлений во впускном и выпускном коллекторах.
По подтверждению условий продувания, на этапе 206 способ включает в себя этап, на котором определяют требуемое количество продувочного воздуха на основании по меньшей мере скорости вращения турбины. Например, по мере того, как разность межу текущей скоростью вращения турбины и пороговой скоростью вращения возрастает, большее количество продувочного воздуха требуется для раскручивания турбины. Затем, на этапе 208 определяют установку фаз клапанного распределения, требуемую для обеспечения определенного количества продувочного воздуха посредством положительного перекрытия клапанов. Например, установка фаз клапанного распределения на данный момент может быть на первой установке фаз клапанного распределения, которая соответствует отсутствию положительного перекрытия клапанов или более низкому положительному перекрытию клапанов. Контроллер может быть выполнен с возможностью определения второй установки фаз клапанного распределения, соответствующей более высокому положительному перекрытию. В дополнение, контроллер может определять регулировку VCT, требуемую для переключения установки фаз клапанного распределения с начальной установки фаз клапанного распределения на конечную установку фаз клапанного распределения, соответствующую увеличенному положительному перекрытию клапанов, так чтобы определенное количество продувочного воздуха могло обеспечиваться через цилиндры.
На этапе 210 определяют, находятся ли установка фаз клапанного распределения и/или соответствующая регулировка VCT, требуемая для обеспечения продувочного воздуха посредством положительного перекрытия клапанов, в рамках предельного значения. Например, определяют, превышает ли вторая установка фаз клапанного распределения, соответствующая (увеличенному) положительному перекрытию клапанов, предел стабильности сгорания. По существу, если (вторая) установка фаз клапанного распределения, требуемая для обеспечения количества продувочного воздуха, находится вне предельного значения, стабильность сгорания может ухудшаться. В качестве еще одного примера, определяют, находится ли разность между первой установкой фаз клапанного распределения (с отрицательным перекрытием клапанов или уменьшенным положительным перекрытием клапанов) и второй установкой фаз клапанного распределения (с более высоким положительным перекрытием клапанов) в пределах порогового значения. По существу, если разность между установками фаз клапанного распределения является выше порогового значения, возмущения крутящего момента могут вызываться изменением установки фаз клапанного распределения. Дополнительно, время реакции системы VCT может не давать такой большой разности установок фаз клапанного распределения возможности быть достигнутой, и/или начальной установке фаз распределения возможности быть возобновленной насколько требуется быстро, дополнительно ухудшая производительность двигателя.
Если установка фаз клапанного распределения находится в рамках предельного значения, то, на этапе 212 способ включает в себя этап, на котором регулируют устройство изменяемой установки фаз кулачкового распределения цилиндра, чтобы перестроить установку фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов цилиндра(ов) двигателя с первой установки фаз клапанного распределения, соответствующей отсутствию положительного перекрытия клапанов (или более низкому положительному перекрытию клапанов), на вторую установку фаз клапанного распределения, соответствующую положительному перекрытию с впускного клапана на выпускной клапан (или увеличенному положительному перекрытию клапанов). Затем, как только установка фаз клапанного распределения была отрегулирована, всасываемый воздух может быть направлен из впускного коллектора в выпускной коллектор посредством положительного перекрытия через цилиндр(ы). В дополнение, во время направления, величина впрыска топлива может регулироваться на основании количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, с тем чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов близким к или стехиометрическим. Например, во время направления, впрыск топлива цилиндра могут временно переключать на более богатый впрыск топлива, при этом, степень обогащения богатого впрыска топлива основана на количестве воздуха, направленного в качестве продувочного воздуха через цилиндры посредством положительного перекрытия клапанов. Посредством регулирования впрыска топлива цилиндра во время направления на основании количества продувочного воздуха, могут поддерживаться условия на выпуске и производительность каталитического нейтрализатора выхлопных газов.
Если установка фаз клапанного распределения не находится в рамках предельного значения на этапе 210, то на этапе 214, контроллер двигателя, выполненный с такой возможностью, направляет по меньшей мере часть всасываемого воздуха из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора, в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины, посредством внешней EGR. Более точно, если вторая установка фаз клапанного распределения, соответствующая положительному перекрытию клапанов, превышает предел стабильности сгорания, то, на этапе 214, контроллер, выполненный с такой возможностью, увеличивает количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов. Количество воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, регулируют на основании условий эксплуатации двигателя.
В качестве используемого в материалах настоящего описания, осуществление направления всасываемого воздуха посредством внешней EGR включает в себя этап, на котором открывают клапан EGR в канале EGR, присоединенном между впускным коллектором, ниже по потоку от компрессора, и выпускным коллектором, выше по потоку от турбины. Как конкретизировано выше, осуществление направления всасываемого воздуха посредством положительного перекрытия клапанов включает в себя этап, на котором регулируют устройство изменяемой установки кулачкового распределения, чтобы регулировать установку фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов цилиндра с первой установки фаз клапанного распределения, соответствующей отсутствию положительного перекрытия клапанов (или уменьшенному положительному перекрытию клапанов), на вторую установку фаз клапанного распределения, соответствующую (увеличенному) перекрытию с впускного клапана на выпускной клапан.
Обеспечение по меньшей мере части количества продувочного воздуха посредством внешней EGR, например, может включать в себя этап 216, на котором регулируют систему VCT для смещения распределительного вала в положение, которое обеспечивает установку фаз клапанного распределения на или раньше предельного значения (например, предела стабильности сгорания). Например, установка фаз клапанного распределения может переключаться с первой установки фаз клапанного распределения на третью установку фаз клапанного распределения, которая находится раньше второй установки фаз клапанного распределения, и которая находится раньше (или на) предельного значения стабильности сгорания. Посредством размещения установки фаз клапанного распределения на или раньше предельного значения, меньшая часть определенного количества продувочного воздуха выдается посредством положительного перекрытия клапанов через цилиндры. Затем, клапан EGR может регулироваться так, чтобы оставшаяся, большая часть определенного количества продувочного воздуха выдавалась посредством внешней EGR.
В еще одном примере, если изменение крутящего момента двигателя, соответствующее регулировке устройства изменяемой установки кулачкового распределения, выше, чем пороговая величина, контроллер может увеличивать количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, наряду с уменьшением количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов. Здесь, ухудшение крутящего момента от обеспечения продувочного воздуха через цилиндры превышает прирост крутящего момента при ускорении раскручивания турбины, а потому, большая часть продувочного воздуха выдается посредством внешней EGR. В качестве еще одного примера, если разность между первой установкой фаз клапанного распределения и второй установкой фаз клапанного распределения превышает пороговое значение, контроллер может увеличивать количество воздуха, направленного посредством EGR, наряду с уменьшением количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов. Здесь, разность установок фаз распределения может быть такой, что система VCT может не быть способной переключаться с начального положения в положение продувки вовремя и/или может не быть способной вновь обретать исходное положение за надлежащее время. Как результат, производительность двигателя может ухудшаться. Поэтому, как в вышеприведенных примерах, большая часть продувочного воздуха может обеспечиваться посредством внешней EGR.
В качестве используемого в материалах настоящего описания, увеличение количества воздуха, направленного посредством внешней EGR, включает в себя этап, на котором увеличивают открывание клапана EGR, а уменьшение количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором поддерживают установку фаз клапанного распределения на или раньше установки фаз клапанного распределения, соответствующей пределу стабильности сгорания.
Несмотря на то, что вышеприведенные примеры иллюстрируют регулировку количеств воздуха, направленного посредством внешней EGR и посредством положительного перекрытия клапанов, на основании регулирования установки фаз клапанного распределения и VCT относительно предельных значений стабильности сгорания и производительности двигателя, в еще одном другом примере, регулирование может быть основано на условиях эксплуатации двигателя, таких как температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов. В качестве примера, регулирование может включать в себя этап, на котором при температуре каталитического нейтрализатора выхлопных газов выше, чем пороговая температура, увеличивают количества воздуха, направленного посредством внешней EGR, наряду с уменьшением количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
В альтернативном примере, обеспечение по меньшей мере части продувочного воздуха посредством внешней EGR может включать в себя этап 218, на котором обеспечивают всю часть определенного продувочного воздуха посредством внешней EGR. Здесь, в ответ на вторую установку фаз клапанного распределения, находящуюся вне предельного значения стабильности сгорания, регулирование VCT выполняют для поддержания распределительного вала в положении, соответствующем отсутствию положительного перекрытия клапанов (или уменьшенному положительному перекрытию клапанов). Например, установка фаз клапанного распределения поддерживают на первой установке фаз клапанного распределения и не перемещают на вторую установку фаз клапанного распределения. Одновременно, клапан EGR может быть открыт, чтобы обеспечивать требуемое количество сжатого всасываемого воздуха в выпускной коллектор посредством внешней EGR.
В одном из примеров, в ответ на событие нажатия педали акселератора, при скорости вращения турбины ниже порогового значения, контроллер может уменьшать запаздывание турбонагнетателя посредством открывания клапана EGR, чтобы направлять по меньшей мере часть сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал EGR при поддержании установки фаз клапанного распределения цилиндра при отрицательном перекрытии клапанов (то есть, на первой установке фаз клапанного распределения). Контроллер затем может закрывать клапан EGR после того, как скорость вращения турбины достигает порогового значения.
Следует принимать во внимание, что в каждом из вышеприведенных примеров, при осуществлении направления всасываемого воздуха, контроллер может регулировать величину впрыска топлива на основании количеств воздуха, направленного посредством EGR, и/или воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, с тем чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов близким к или стехиометрическим. Более точно, при осуществлении направления сжатого всасываемого воздуха посредством канала EGR и/или положительного перекрытия клапанов, контроллер может регулировать впрыск топлива в цилиндры, чтобы он был богаче, чем стехиометрический, со степенью обогащения впрыска топлива, основанной на количестве сжатого всасываемого воздуха, направленного в качестве продувочного воздуха посредством канала EGR и/или положительного перекрытия клапанов, с тем чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов близким к или стехиометрическим.
Несмотря на то, что вышеприведенные примеры иллюстрируют регулирование количества, чтобы увеличивать количество продувочного воздуха, обеспечиваемого посредством EGR, наряду с уменьшением количества воздуха, обеспечиваемого посредством положительного перекрытия клапанов, следует принимать во внимание, что в кроме того других примерах, количество может регулироваться, чтобы уменьшать количество продувочного воздуха, обеспечиваемого посредством EGR, наряду с увеличением количества воздуха, обеспечиваемого посредством положительного перекрытия клапанов. В качестве примера, когда разность давлений во впускном коллекторе и в выпускном коллекторе ниже порогового значения, контроллер может уменьшать количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, наряду с увеличением количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов. Здесь, продувочный воздух может подаваться посредством внешней EGR, только когда двигатель находится в режиме принудительной прокачки и с достаточной разностью давлений во впускном коллекторе и в выпускном коллекторе, с тем чтобы уменьшить вероятность протекания воздуха в обратном направлении, из выпускного коллектора во впускной коллектор, через канал EGR.
Осуществление направления сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор только посредством положительного перекрытия клапанов (на этапе 212) или по меньшей мере посредством некоторой величины EGR (на этапе 214) выполняется до тех пор, пока скорость вращения турбины не достигнет пороговой скорости вращения. Соответственно, на этапе 220, определяют, раскрутилась ли турбина и достигла ли пороговой скорости вращения. Если нет, осуществление направления продувочного воздуха в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины, продолжают до тех пор, пока не раскрутилась турбина. Если турбина раскрутилась, то, на этапе 222, возобновляют начальную установку фаз клапанного распределения, соответствующую отрицательному перекрытию клапанов (или более низкому положительному перекрытию клапанов). Более точно, если сколько-нибудь продувочного воздуха выдавалось посредством положительного перекрытия клапанов, распределительный вал может смещаться обратно в исходное положение. В одном из примеров, регулирование распределительного вала может возвращать установку фаз клапанного распределения со второй установки фаз клапанного распределения на первую установку фаз клапанного распределения. Дополнительно, если сколько-нибудь продувания обеспечивалось через канал EGR, клапан EGR может быть закрыт, чтобы прекращать направление воздуха посредством внешней EGR.
Таким образом, посредством обеспечения по меньшей мере части требуемого количества продувочного воздуха посредством внешней EGR и части требуемого количества продувочного воздуха посредством положительного перекрытия клапанов, раскручивание турбины может ускоряться без переключения установки фаз клапанного распределения на установку фаз распределения, которая ухудшает производительность двигателя и снижает экономию топлива.
Примерные регулировки установки фаз клапанного распределения и EGR, которые ускоряют раскручивание турбины, далее описаны со ссылкой на фиг. 3-4.
На фиг. 3, многомерная регулировочная характеристика 300 показывает примерную работу двигателя, при которой запаздывание турбонагнетателя уменьшается посредством направления всасываемого воздуха из ниже по потоку от компрессора во впускном коллекторе в выше по потоку от турбины в выпускном коллекторе только посредством положительного перекрытия клапанов (штриховая линия) или только посредством внешней EGR (сплошная линия). В изображенном примере, двигатель содержит устройство изменяемой установки фаз кулачкового распределения (VCT) для регулирования установки фаз клапанного распределения цилиндра. Более точно, многомерная регулировочная характеристика 300 изображает изменение положения педали (PP) на графике 302, изменение скорости вращения турбины на графике 304, состояние открывания или закрывания клапана EGR в канале EGR, присоединенном выше по потоку от турбины и ниже по потоку от компрессора, на графиках 308 и 309, изменение положения распределительного вала (или регулировку VCT), которое регулирует соответствующую установку фаз клапанного распределения цилиндра, на графиках 310 и 311, и изменение топливно-воздушного соотношения цилиндра (AFR цилиндра) относительно стехиометрического на графике 314.
До t1, двигатель может быть работающим с низким наддувом. Например, двигатель может быть работающим без наддува или на низком уровне наддува, как указано низкими скоростями вращения турбины на графике 304. В t1, подтверждают событие нажатия педали акселератора, как указано изменением положения педали (график 302). В ответ на событие нажатия педали акселератора, контроллер, выполненный с такой возможностью, направляет сжатый всасываемый воздух из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора, в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины, чтобы, тем самым, выдавать дополнительные массовый расход и энтальпию для ускорения раскручивания турбины. По существу, сжатый всасываемый воздух, который продувается, в материалах настоящего описания также указывается ссылкой как продувочный воздух, может обеспечиваться через канал EGR двигателя и/или может обеспечиваться через один или более цилиндров двигателя, работающих с положительным перекрытием клапана.
В качестве примера, при первом нажатии педали акселератора, контроллер двигателя может открывать клапан EGR (график 308, сплошная линия) в t1, чтобы направлять всасываемый воздух из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал EGR высокого давления наряду с поддержанием положения распределительного вала (график 310, сплошная линия), чтобы установка клапанного распределения цилиндров сохранялась на установке фаз распределения, соответствующей более низкому положительному перекрытию клапанов. Это, например, может включать в себя этап, на котором поддерживают установку фаз клапанного распределения цилиндра на отрицательном перекрытии клапанов. Это предоставляет продувочному воздуху возможность обеспечиваться только через канал EGR.
В одном из примеров, при первом нажатии педали акселератора, установка фаз клапанного распределения (график 310) поддерживают на установке фаз клапанного распределения, соответствующей отрицательному перекрытию клапанов, так как установка фаз клапанного распределения, требуемая для обеспечения положительного перекрытия, может находиться вне предела 312 устойчивости сгорания. То есть, если положение распределительного вала регулировалось для переключения установки фаз клапанного распределения на положительное перекрытие клапанов (с тем чтобы выдавать продувочный воздух через цилиндры), стабильность сгорания и выходной крутящий момент могут ухудшаться. В качестве альтернативы, при первом нажатии педали акселератора, разность между установкой фаз клапанного распределения цилиндра при более низком положительном перекрытии клапанов и установкой фаз клапанного распределения цилиндра при положительном перекрытии клапанов может быть выше, чем пороговая величина, вследствие чего, своевременное регулирование VCT на или из положения положительного перекрытия клапанов может не быть возможной. Кроме того в еще одном примере, при первом нажатии педали акселератора, изменение выходного крутящего момента двигателя на каждый градус изменения VCT может быть более высоким, чем пороговая величина. Другими словами, одно или более из выходного крутящего момента, стабильности сгорания и экономии топлива двигателя может ухудшаться, если регулирование VCT используется для обеспечения продувочного воздуха посредством положительного перекрытия клапанов. Таким образом, для уменьшения запаздывания турбонагнетателя, не навлекая ухудшений экономии топлива, связанных с регулированием VCT, продувочный воздух, взамен, может обеспечиваться посредством внешней EGR.
В частности, клапан EGR может открываться на длительность между t1 и t2 (график 308). С открытым клапаном EGR, сжатый всасываемый воздух может направляться из ниже по потоку от компрессора в выше по потоку от турбины через канал EGR, чтобы выдавать добавочный массовый расход для раскручивания турбины (график 304) между t1 и t2. По существу, при первом нажатии педали акселератора, разность давлений во впускном коллекторе и в выпускном коллекторе может быть выше порогового значения, так что поток направляется из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал EGR (а не в противоположном направлении).
При первом нажатии педали акселератора, наряду с направлением воздуха через клапан EGR, может регулироваться величина впрыска топлива в цилиндры двигателя. Более точно, впрыск топлива может регулироваться на основании общего количества воздуха, направленного из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал EGR, так чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов по существу стехиометрическим. В изображенном примере, между t1 и t2, впрыск топлива временно обогащается (график 314) до степени обогащения, основанной на количестве воздуха, направленного через канал EGR. Посредством обеспечения дополнительного топлива для приведения в соответствие дополнительному продувочному воздуху, топливно-воздушное соотношение цилиндра, а потому, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, могут поддерживаться стехиометрическими - 315. Дополнительно, добавочная энтальпия может направляться в турбину, чтобы дополнительно ускорять раскручивание турбины.
В t2, скорость вращения турбины может достигать пороговой скорости 305 вращения, за пределами которой дополнительный продувочный воздух может не требоваться для содействия раскручиванию турбины. Следовательно, в t2, клапан EGR может закрываться (график 308). Посредством обеспечения продувочного воздуха (здесь, посредством внешней EGR), ускоряется раскручивание турбины. По существу, в отсутствие продувочного воздуха, раскручивание турбины могло бы быть более медленным, как показано графиком 306 (штриховая линия). Таким образом, при первом нажатии педали акселератора, продувочный воздух может обеспечиваться посредством внешней EGR для уменьшения запаздывания турбонагнетателя.
В качестве альтернативного примера, при втором, другом нажатии педали акселератора, контроллер двигателя может поддерживать клапан EGR (график 309, штриховая линия) закрытым наряду с регулированием положения распределительного вала (график 311, штриховая линия) между t1 и t2, чтобы направлять всасываемый воздух из впускного коллектора в выпускной коллектор через один или более цилиндров двигателя. Здесь, всасываемый воздух направляется из впускного коллектора в выпускной коллектор посредством регулирования установки фаз клапанного распределения цилиндров на установку фаз распределения, соответствующую более высокому положительному перекрытию клапанов, наряду с поддержанием клапана EGR закрытым. Например, регулирование распределительного вала, изображенное на графике 311, может перемещать установку фаз клапанного распределения с первой установки фаз клапанного распределения (до t1) при отрицательном перекрытии клапанов на вторую установку фаз клапанного распределения (между t1 и t2) при положительном перекрытии клапанов. В альтернативном примере, первая установка фаз клапанного распределения может соответствовать более низкой величине положительного перекрытия клапанов наряду с тем, что вторая установка фаз клапанного распределения может соответствовать большей величине положительного перекрытия клапанов. Во время положительного перекрытия клапанов (между t1 и t2), сжатый всасываемый воздух может направляться из ниже по потоку от компрессора в выше по потоку от турбины через один или более цилиндров двигателя, чтобы выдавать добавочный массовый расход для раскручивания турбины (график). Это предоставляет продувочному воздуху возможность быть обеспеченным только посредством положительного перекрытия клапанов.
В одном из примеров, при втором нажатии педали акселератора, установка фаз клапанного распределения (график 311) переключается с установки фаз распределения, соответствующей отрицательному перекрытию клапанов, на установку фаз распределения, соответствующую положительному перекрытию клапанов, так как установка фаз клапанного распределения, требуемая для обеспечения положительного перекрытия, находится в рамках предела 312 стабильности сгорания. То есть, если бы положение распределительного вала регулировалось для переключения установки фаз клапанного распределения на положительное перекрытие клапанов (с тем чтобы выдавать продувочный воздух через цилиндры), стабильность сгорания и выходной крутящий момент не ухудшались бы. В качестве альтернативы, при втором нажатии педали акселератора, разность между установкой фаз клапанного распределения цилиндра при более низком положительном перекрытии клапанов и установкой фаз клапанного распределения цилиндра при положительном перекрытии клапанов может быть ниже, чем пороговая величина, вследствие чего, своевременное регулирование VCT на или из положения положительного перекрытия клапанов может быть возможной. В кроме того еще одном примере, при втором нажатии педали акселератора, изменение выходного крутящего момента двигателя на каждый градус изменения VCT может быть более низким, чем пороговая величина. Другими словами, запаздывание турбонагнетателя уменьшалось бы, не оказывая влияния на выходной крутящий момент, стабильность сгорания и экономию топлива двигателя, если бы регулирование VCT использовалось для обеспечения продувочного воздуха посредством положительного перекрытия клапанов.
При втором нажатии педали акселератора, наряду с осуществлением направления воздуха через цилиндры двигателя, также может регулироваться величина впрыска топлива в цилиндры двигателя. Более точно, впрыск топлива может регулироваться на основании общего количества воздуха, направленного из впускного коллектора в выпускной коллектор через цилиндры двигателя, так чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов по существу стехиометрическим. В изображенном примере, между t1 и t2, впрыск топлива временно обогащается (график 314) до степени обогащения, основанной на количестве воздуха, направленного через цилиндры. Посредством обеспечения дополнительного топлива для приведения в соответствие дополнительному продувочному воздуху, топливно-воздушное соотношение цилиндра, а потому, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, могут поддерживаться стехиометрическими - 315. Дополнительно, добавочная энтальпия может направляться в турбину, чтобы дополнительно ускорять раскручивание турбины.
В t2, скорость вращения турбины может достигать пороговой скорости 305 вращения, за пределами которой дополнительный продувочный воздух может не требоваться для содействия раскручиванию турбины. Следовательно, в t2, распределительный вал может переустанавливаться (график 311), так что установка фаз клапанного распределения возвращается со второй установки фаз клапанного распределения на первую установку фаз клапанного распределения. Одновременно, клапан EGR поддерживают закрытым (график 309). Посредством обеспечения продувочного воздуха (здесь, посредством положительного перекрытия через цилиндры), ускоряется раскручивание турбины. По существу, в отсутствие продувочного воздуха, раскручивание турбины могло бы быть более медленным, как показано графиком 306 (штриховая линия). Таким образом, при втором нажатии педали акселератора, продувочный воздух может обеспечиваться посредством положительного перекрытия клапанов через один или более цилиндров для уменьшения запаздывания турбонагнетателя.
Далее, с обращением к фиг. 4, многомерная регулировочная характеристика 400 показывает примерную работу двигателя, в которой запаздывание турбонагнетателя уменьшается посредством направления всасываемого воздуха из ниже по потоку от компрессора во впускном коллекторе в выше по потоку от турбины в выпускном коллекторе посредством каждого из внешней EGR и положительного перекрытия клапанов. В изображенном примере, двигатель содержит устройство изменяемой установки фаз кулачкового распределения (VCT) для регулирования установки фаз клапанного распределения цилиндра. Более точно, многомерная регулировочная характеристика 400 изображает изменение положения педали (PP) на графике 402, изменение скорости вращения турбины на графике 404, состояние открывания или закрывания клапана EGR в канале EGR, присоединенном выше по потоку от турбины и ниже по потоку от компрессора, на графике 408, изменение положения распределительного вала (или регулировку VCT), которое регулирует соответствующую установку фаз клапанного распределения цилиндра, на графике 410 и изменение топливно-воздушного соотношения цилиндра (AFR цилиндра) относительно стехиометрического на графике 414.
В настоящем примере, до t1, двигатель может быть работающим с низким наддувом. Например, двигатель может быть работающим без наддува или на низком уровне наддува, как указано низкими скоростями вращения турбины на графике 404. В t1, подтверждают событие нажатия педали акселератора, как указано изменением положения педали (график 402). В ответ на событие нажатия педали акселератора контроллер, выполненный с такой возможностью, направляет сжатый всасываемый воздух из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора, в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины, чтобы, тем самым, выдавать дополнительные массовый расход и энтальпию для ускорения раскручивания турбины. По существу, сжатый всасываемый воздух, который продувается, в материалах настоящего описания также указываемый ссылкой как продувочный воздух, может обеспечиваться посредством каждого из канала EGR двигателя и одного или более цилиндров двигателя, работающих с положительным перекрытием клапанов, и при этом, количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, и воздуха, направленного через цилиндры, основаны на условиях эксплуатации двигателя.
В изображенном примере, в ответ на событие нажатия педали акселератора, контроллер может определять общее количество продувочного воздуха, требуемого для раскручивания турбины. Контроллер затем может определять регулировку распределительного вала, требуемую для размещения установки фаз клапанного распределения на положительном перекрытии клапанов. В текущем примере, регулировка, требуемая для переключения установки фаз клапанного распределения с начальной установки фаз распределения более низкого положительного перекрытия на конечную установку фаз распределения более высокого положительного перекрытия клапанов (например, с начальной установки фаз распределения отрицательного перекрытия клапанов на конечную установку фаз распределения положительного перекрытия клапанов), может находиться вне предела 412 стабильности сгорания. Таким образом, контроллер может регулировать распределительный вал (график 410), чтобы перестроить установку фаз клапанного распределения с начальной установки фаз распределения (до t1) на конечную установку фаз распределения, которая находится на пределе 412. Контроллер затем может удерживать распределительный вал в отрегулированном положении, чтобы поддерживать установку клапанного распределения на пределе 412 между t1 и t2. Это дает части требуемого наддувочного воздуха возможность обеспечиваться через цилиндры посредством положительного перекрытия клапанов. Контроллер затем может открывать клапан EGR (график 408), чтобы выдавать оставшуюся часть продувочного воздуха через канал EGR.
Следует принимать во внимание, что предел 412 стабильности сгорания в примере по фиг. 4 может быть ниже, чем предел 312 стабильности сгорания в примере по фиг. 3. Как результат, меньшая часть продувочного воздуха выдается через цилиндры во время положительного перекрытия клапанов в примере по фиг. 4 по сравнению со вторым нажатием педали акселератора по фиг. 3. Подобным образом, открывание клапана EGR (график 408) в примере по фиг. 4 может быть меньшим, чем открывание клапана EGR (график 308) при первом нажатии педали акселератора по фиг. 3. Как результат, меньшая часть продувочного воздуха выдается через канал EGR в примере по фиг. 4 по сравнению с первым нажатием педали акселератора по фиг. 3.
Пропорция продувочного воздуха, выдаваемого посредством каждого подхода, может регулироваться на основании условий эксплуатации двигателя. В качестве примера, в то время как изменение крутящего момента двигателя, соответствующее требуемой регулировке VCT, превышает пороговую величину, количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, может увеличиваться наряду с тем, что количество воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов может уменьшаться соответствующим образом. В качестве еще одного примера, в то время как разность между начальной установкой фаз клапанного распределения и окончательной установкой фаз клапанного распределения превышает пороговое значение, количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, может увеличиваться наряду с тем, что количество воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, уменьшается соответствующим образом. В качестве еще одного другого примера, в то время как конечная установка фаз клапанного распределения, соответствующая положительному перекрытию клапанов, превышает предел стабильности сгорания, количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, может увеличиваться наряду с тем, что количество воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, уменьшается соответствующим образом. В еще одном примере, если разность давлений во впускном коллекторе и в выпускном коллекторе ниже порогового значения, количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, может уменьшаться наряду с увеличением количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов. В качестве еще одного другого примера, когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится выше, чем пороговая температура, количество воздуха, направленного посредством внешней EGR, может увеличиваться наряду с уменьшением количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов. В каждом из вышеприведенных примеров, увеличение количества воздуха, направленного посредством внешней EGR, включает в себя этап, на котором увеличивают открывание клапана EGR, а уменьшение количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором поддерживают установку фаз клапанного распределения на или раньше установки фаз клапанного распределения, соответствующей пределу стабильности сгорания.
Возвращаясь к фиг. 4, регулировка распределительного вала может сохраняться между t1 и t2 (график 410). Подобным образом, клапан EGR может открываться на длительность между t1 и t2 (график 408). С открытым клапаном EGR и распределительным валом, отрегулированном в положение более высокого положительного перекрытия клапанов, сжатый всасываемый воздух может направляться из ниже по потоку от компрессора в выше по потоку от турбины через канал EGR и через цилиндры, чтобы выдавать добавочный массовый расход для раскручивания турбины (график 404) между t1 и t2. При осуществлении направления воздуха через канал EGR и через цилиндры, величина впрыска топлива в цилиндры двигателя также может регулироваться. Более точно, впрыск топлива может регулироваться на основании общего количества воздуха, направленного из впускного коллектора в выпускной коллектор через каждое из канала EGR и посредством положительного перекрытия клапанов, так чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов по существу стехиометрическим. В изображенном примере, между t1 и t2, впрыск топлива временно обогащается (график 414) до степени обогащения, основанной на общем количестве продувочного воздуха. Посредством обеспечения дополнительного топлива для приведения в соответствие дополнительному продувочному воздуху, топливно-воздушное соотношение цилиндра, а потому, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов поддерживается стехиометрическим - 415. Дополнительно, добавочная энтальпия может направляться в турбину, чтобы дополнительно ускорять раскручивание турбины.
В t2, скорость вращения турбины может достигать пороговой скорости 405 вращения, за пределами которой дополнительный продувочный воздух может не требоваться для содействия раскручиванию турбины. Следовательно, в t2, клапан EGR может закрываться (график 408), и распределительный вал может вновь обретать свое исходное положение (график 410), тем самым, к тому же, приводя установку фаз клапанного распределения к начальной установке фаз клапанного распределения более низкого положительного перекрытия клапанов. Посредством обеспечения продувочного воздуха (в материалах настоящего описания, посредством внешней EGR и через цилиндры), ускоряется раскручивание турбины. По существу, в отсутствие продувочного воздуха, раскручивание турбины могло бы быть более медленным, как показано графиком 406 (штриховая линия).
Таким образом, по меньшей мере некоторая часть продувочного воздуха может обеспечиваться посредством внешней EGR наряду с тем, что по меньшей мере другая часть продувочного воздуха выдается через один или более цилиндров посредством положительного перекрытия клапанов. Посредством использования комбинации обоих подходов, скорость вращения турбины может увеличиваться, не требуя, чтобы установка фаз клапанного распределения смещалась от установки фаз распределения, требуемой для оптимальной производительности двигателя. Посредством уменьшения ухудшений крутящего момента и повышенного расхода топлива, связанных с регулировкой VCT, требуемой для обеспечения продувочного воздуха, запаздывание турбонагнетателя может быть преодолено, не ухудшая производительность и экономию топлива двигателя.
Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, 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 ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2656218C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕЖДЕВРЕМЕННЫМ ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ | 2015 |
|
RU2669433C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ПРОДУВКИ С ПОМОЩЬЮ РАЗДЕЛЕННОГО ВЫПУСКА | 2015 |
|
RU2669078C2 |
| 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 ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С ТУРБОНАДДУВОМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2639925C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2015 |
|
RU2688071C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2578265C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2576564C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ | 2014 |
|
RU2665091C2 |
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что направляют всасываемый воздух из впускного коллектора (22), ниже по потоку от компрессора (14), в выпускной коллектор (36), выше по потоку от турбины (16), посредством внешних рециркулируемых отработавших газов (EGR) и положительного перекрытия клапанов (62), (64) через цилиндр (30). Направление всасываемого воздуха посредством внешней EGR заключается в том, что открывают клапан (52) EGR в канале (51) EGR, расположенном между впускным коллектором (22) ниже по потоку от компрессора (14) и выпускным коллектором (36), выше по потоку от турбины (16). Количество воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, регулируют на основании условий эксплуатации двигателя. Раскрыты варианты способа для двигателя. Технический результат заключается в повышении производительности турбонагнетателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил. 
1. Способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором:
направляют всасываемый воздух из впускного коллектора, ниже по потоку от компрессора, в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины, посредством каждого из внешних рециркулируемых отработавших газов (EGR) и положительного перекрытия клапанов через цилиндр, при этом количество воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, регулируют на основании условий.
2. Способ по п. 1, в котором направление осуществляют в ответ на событие нажатия педали акселератора.
3. Способ по п. 2, в котором направление всасываемого воздуха посредством внешней EGR включает в себя этап, на котором открывают клапан EGR в канале EGR, соединенном между впускным коллектором, ниже по потоку от компрессора, и выпускным коллектором, выше по потоку от турбины.
4. Способ по п. 3, в котором направление всасываемого воздуха посредством положительного перекрытия клапанов включает в себя этап, на котором регулируют устройство изменяемой установки фаз кулачков для регулирования установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов цилиндра с первой установки фаз клапанного распределения, соответствующей отсутствию положительного перекрытия клапанов, на вторую установку фаз клапанного распределения, соответствующую положительному перекрытию впускного клапана на выпускной клапан.
5. Способ по п. 4, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, если изменение крутящего момента двигателя, соответствующее регулировке устройства изменяемой установки фаз кулачков, выше пороговой величины, увеличивают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
6. Способ по п. 4, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, если разность между первой установкой фаз клапанного распределения и второй установкой фаз клапанного распределения превышает пороговое значение, увеличивают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
7. Способ по п. 4, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, если вторая установка фаз клапанного распределения, соответствующая положительному перекрытию клапанов, превышает предел стабильности сгорания, увеличивают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
8. Способ по п. 7, в котором увеличение количества воздуха, направленного посредством внешней EGR, включает в себя этап, на котором увеличивают открывание клапана EGR, при этом уменьшение количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором поддерживают установку фаз клапанного распределения на или раньше установки фаз, соответствующей пределу стабильности сгорания.
9. Способ по п. 4, в котором направление осуществляют до тех пор, пока скорость вращения турбины не достигнет порогового значения, при этом способ дополнительно включает в себя этап, на котором, после того, как скорость вращения турбины достигнет порогового значения, закрывают клапан EGR и возобновляют первую установку фаз клапанного распределения.
10. Способ по п. 4, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, когда разность между давлением во впускном коллекторе и давлением в выпускном коллекторе ниже порогового значения, уменьшают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при увеличении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
11. Способ по п. 4, в котором регулирование количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов, включает в себя этап, на котором, когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов выше пороговой температуры, увеличивают количество воздуха, направленного посредством внешней EGR при уменьшении количества воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов.
12. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором при осуществлении направления регулируют величину впрыска топлива на основании количества воздуха, направленного посредством EGR, и воздуха, направленного посредством положительного перекрытия клапанов для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов близким к или стехиометрическим.
13. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
при первом нажатии педали акселератора, открывают клапан EGR, чтобы направлять всасываемый воздух из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал EGR при поддержании установки фаз клапанного распределения цилиндра на отрицательном перекрытии клапанов; и
при втором, другом нажатии педали акселератора, направляют всасываемый воздух из впускного коллектора в выпускной коллектор посредством регулирования установки фаз клапанного распределения цилиндра на положительное перекрытие клапанов при поддержании клапана EGR закрытым.
14. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя этап, на котором, при каждом из первого и второго нажатий педали акселератора, регулируют величину впрыска топлива на основании количества воздуха, направленного из впускного коллектора в выпускной коллектор для поддержания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов по существу стехиометрическим.
15. Способ по п. 13, в котором, при первом нажатии педали акселератора, установка фаз клапанного распределения цилиндра в отрицательное перекрытие клапанов включает в себя этап, на котором осуществляют установку фаз клапанного распределения цилиндра в отрицательное перекрытие клапанов, при этом при втором нажатии педали акселератора регулирование установки фаз клапанного распределения цилиндра на положительное перекрытие клапанов включает в себя этап, на котором регулируют установку фаз клапанного распределения цилиндра с отрицательного перекрытия клапанов на положительное перекрытие клапанов.
16. Способ по п. 13, в котором, при первом нажатии педали акселератора, разность между давлением во впускном коллекторе и давлением в выпускном коллекторе выше порогового значения, при этом при втором нажатии педали акселератора разность между давлением во впускном коллекторе и давлением в выпускном коллекторе ниже порогового значения.
17. Способ по п. 13, в котором при первом нажатии педали акселератора разность между установкой фаз клапанного распределения цилиндра при отрицательном перекрытии клапанов и установкой фаз клапанного распределения цилиндра при положительном перекрытии клапанов выше пороговой величины, а при втором нажатии педали акселератора разность между установкой фаз клапанного распределения цилиндра при отрицательном перекрытии клапанов и установкой фаз клапанного распределения цилиндра при положительном перекрытии клапанов ниже пороговой величины.
18. Способ по п. 13, в котором двигатель содержит устройство изменяемой установки фаз кулачкового распределения для регулирования установки фаз клапанного распределения цилиндров, при этом при первом нажатии педали акселератора изменение выходного крутящего момента двигателя на каждый градус изменения установки фаз клапанного распределения (VCT) выше пороговой величины, а при втором нажатии педали акселератора изменение выходного крутящего момента двигателя на каждый градус изменения VCT ниже пороговой величины.
19. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
в ответ на нажатие педали акселератора,
при скорости вращения турбины ниже порогового значения, уменьшают запаздывание турбонагнетателя посредством того, что открывают клапан EGR, чтобы направлять по меньшей мере некоторое количество сжатого всасываемого воздуха из впускного коллектора в выпускной коллектор через канал EGR при поддерживании установки фаз клапанного распределения цилиндра на отрицательном перекрытии клапанов; и
закрывают клапан EGR после того, как скорость вращения турбины достигнет порогового значения.
20. Способ по п. 19, дополнительно включающий в себя этап, на котором, при осуществлении направления сжатого всасываемого воздуха через канал EGR, регулируют впрыск топлива в цилиндр, чтобы он был более богатым, чем стехиометрический, при этом степень обогащения впрыска топлива основана на количестве сжатого всасываемого воздуха, направленного через канал EGR, чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение выхлопных газов близким к или стехиометрическим.
| US 2011094482 A1, 28.04.2011 | |||
| Способ приготовления лака | 1924 |
|
SU2011A1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УВЕЛИЧЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, В ЧАСТНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ В ДИЗЕЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ | 2005 |
|
RU2382888C2 |
| Пресс для выдавливания из деревянных дисков заготовок для ниточных катушек | 1923 |
|
SU2007A1 |
| Колосоуборка | 1923 |
|
SU2009A1 |
