СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО НЕЙТРАЛИЗАТОРА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2018 года по МПК F01N9/00 F02D41/04 F02D41/06 F02D41/14 F02D41/18 

Настоящее изобретение относится к устройству доочистки выхлопных газов для двигателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, расположенный в выпускном тракте двигателя, предусматривает как окислительные, так и восстановительные характеристики для снижения выбросов в выхлопной трубе в отношении углеводородов, окиси углерода и оксидов азота (NO_x). Когда двигатель остановлен, поток выхлопных газов через каталитический нейтрализатор прекращается, и каталитический нейтрализатор действует подобно губке, таким образом, накапливая кислород. Чем дольше двигатель выключен, тем больше кислорода накапливается каталитическим нейтрализатором, вплоть до точки насыщения кислородом каталитического нейтрализатора, которая является функцией температуры каталитического нейтрализатора. Этот дополнительный кислород, накопленный во время останова двигателя, может компенсироваться во время следующего запуска двигателя. Без компенсации, способность каталитического нейтрализатора восстанавливать NO_x будет находиться под значительным влиянием. Чтобы компенсировать накопленный кислород, дополнительное топливо может добавляться на перезапуске, чтобы «регенерировать» восстановительную способность каталитического нейтрализатора. Это гарантирует, что вырабатываемые выбросы минимизированы во время каждого перезапуска двигателя.

Многочисленные события выключения двигателя дают в результате становление каталитического нейтрализатора насыщенным кислородом. По существу, большинство перезапусков двигателя выполняется при допущении, что каталитический нейтрализатор насыщен, и, таким образом, относительно высокое количество топлива выдается для регенерации каталитического нейтрализатора. Однако, во время некоторых перезапусков двигателя, таких как вслед за автоматическим остановом двигателя, продолжительность времени выключения двигателя может быть относительно малой, давая в результате всего лишь частичное насыщение каталитического нейтрализатора. Выполнение стандартной регенерации с относительно высоким обогащением топлива над частично насыщенным каталитическим нейтрализатором может приводить к подаче в каталитический нейтрализатор большего количества топлива, чем необходимо, повышению выбросов углеводородов и растрачиванию топлива.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Авторы выявили проблемы с вышеприведенным подходом и предложили способ по меньшей мере их частичного преодоления. В одном из вариантов осуществления предложен способ регенерации каталитического нейтрализатора, присоединенного к двигателю, включающий в себя этапы, на которых:

двигатель выводят из работы, и

при перезапуске двигателя вслед за выводом из работы регулируют посредством электронного контроллера степень обогащения топливом топливно-воздушного соотношения на основании продолжительности времени выключения двигателя, определяемую от момента, когда двигатель выведен из работы, до перезапуска двигателя, и количества воздуха в двигателе при перезапуске.

В одном из вариантов предложен способ, в котором вывод из работы включает в себя этап, на котором автоматически останавливают двигатель посредством электронного контроллера на основании одного или более из положения педали акселератора, положения тормозной педали и скорости вращения двигателя, при этом в течение продолжительности времени выключения двигателя прекращают впрыск топлива и поток воздуха через двигатель.

В одном из вариантов предложен способ, в котором обогащение топливом включает в себя этап, на котором осуществляют работу двигателя с топливно-воздушным соотношением, большим, чем стехиометрия, при этом регулировка степени обогащения топливом дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют посредством электронного контроллера величину и продолжительность времени обогащения топливом.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка величины обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе включает в себя этап, на котором с увеличением продолжительности времени выключения двигателя увеличивают посредством электронного контроллера суммарное количество добавочного топлива, добавляемого посредством обогащения топливом.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка продолжительности времени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе включает в себя этап, на котором с увеличением количества воздуха в двигателе увеличивают продолжительность времени обогащения топливом.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка продолжительности времени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе включает в себя этап, на котором с увеличением количества воздуха в двигателе уменьшают относительную силу обогащения топливом.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка степени обогащения топливом дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют степень обогащения топливом на основании одного или более из заданного количества NO_x в выхлопной трубе и заданного количества углеводородов в выхлопной трубе.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка степени обогащения топливом дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют степень обогащения топливом на основании количества событий сгорания после инициации перезапуска.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка степени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе при перезапуске включает в себя этап, на котором регулируют степень обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и одного или более из массового расхода воздуха и заряда воздуха в цилиндре.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором перед выведением из работы двигателя осуществляют работы двигателя с первым стехиометрическим топливно-воздушным соотношением, включая подачу топлива в двигатель в количестве, основанном на массовом расходе воздуха в двигатель и первом топливно-воздушном соотношении, и предотвращая подачу топлива в двигатель при выведении из работы двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулирование степени обогащения топлива, основанное на продолжительности времени останова двигателя и количестве воздуха в двигателе при перезапуске, включает в себя этапы, на которых:

при перезапуске двигателя в ответ на нажатие педали акселератора на первую, большую, величину, регулируют степень обогащения топлива для осуществления работы двигателя со вторым, богатым, топливно-воздушным соотношением, и

при перезапуске двигателя в ответ на нажатие педали акселератора на вторую, меньшую, величину, регулируют степень обогащения топлива для осуществления работы двигателя с третьим, богатым, топливно-воздушным соотношением, причем третье топливно-воздушное соотношение является более богатым, чем второе топливно-воздушное соотношение.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулирование степени обогащения топлива, основанное на продолжительности времени останова двигателя и количестве воздуха в двигателе при перезапуске, включает в себя этапы, на которых:

при перезапуске двигателя в ответ на нажатие педали акселератора на первую, большую, величину, осуществляют работу двигателя с обогащением топлива в течение первой длительности времени, и

при перезапуске двигателя в ответ на нажатие педали акселератора на вторую, меньшую, величину, осуществляют работу двигателя с обогащением топлива в течение второй длительности времени, причем вторая длительность времени является более короткой, чем первая длительность времени.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ регенерации каталитического нейтрализатора, присоединенного к двигателю, содержащему электронный блок управления, осуществляющий этапы, на которых:

при первом событии регенерации каталитического нейтрализатора вслед за первым периодом выключения двигателя осуществляют первое обогащение топливом независимо от условий первого периода выключения двигателя; и

при втором событии регенерации каталитического нейтрализатора вслед за вторым периодом выключения двигателя осуществляют второе обогащение топливом в зависимости от продолжительности второго периода выключения двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором первый период выключения двигателя включает в себя событие перекрытия топлива при замедлении, при котором впрыск топлива в двигатель прекращают, но поток воздуха через двигатель поддерживают, при этом второй период выключения двигателя включает в себя событие автоматического останова, при котором прекращают как впрыск топлива, так и поток воздуха через двигатель, причем при первом событии регенерации каталитического нейтрализатора, первое обогащение топливом осуществляют независимо от продолжительности времени события перекрытия топлива при замедлении.

В одном из вариантов предложен способ, в котором первый период выключения двигателя включает в себя период выключения двигателя, больший, чем пороговое время, а второй период выключения двигателя включает в себя период выключения двигателя, меньший, чем пороговое время.

В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление первого обогащения топливом включает в себя этап, на котором осуществляют работу двигателя с первым топливно-воздушным соотношением, выбранным независимо от продолжительности времени первого периода выключения двигателя, а осуществление второго обогащения топливом включает в себя этап, на котором осуществляют работу двигателя со вторым топливно-воздушным соотношением, выбранным на основании продолжительности времени второго периода выключения двигателя, при этом первое топливно-воздушное соотношение выбирают на основании обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов, а второе топливно-воздушное соотношение дополнительно выбирают на основании количества воздуха в двигателе при перезапуске двигателя вслед за вторым периодом выключения двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором количество воздуха в двигателе включает в себя одно или более из массового расхода воздуха и заряда воздуха в цилиндре.

Таким образом, количество кислорода, накопленного в каталитическом нейтрализаторе, может приближенно выражаться на основании продолжительности периода выключения двигателя вслед за выводом из работы двигателя. Степень обогащения, выдаваемого в двигатель при перезапуске, может быть основана на периоде выключения двигателя, чтобы восстанавливать накопленный кислород и, таким образом, регенерировать каталитический нейтрализатор. Кроме того, один или более параметров обогащения, такие как относительная сила и/или продолжительность времени обогащения, могут регулироваться на основании потока воздуха в двигатель. Соответственно, обогащение может подгоняться под поток воздуха, чтобы выдавать точное количество добавочного топлива в двигатель для регенерации каталитического нейтрализатора, не растрачивая топливо и не вырабатывая превышающие норму выбросы.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или вместе с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. 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 показывает схематичное изображение одного из цилиндров многоцилиндрового двигателя.

Фиг. 2 и 3 - блок-схемы последовательности операций способа, иллюстрирующие способы регенерации каталитического нейтрализатора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4A и 4B - схемы, иллюстрирующие различные рабочие параметры при событии регенерации каталитического нейтрализатора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5A и 5B - схемы, иллюстрирующие различные рабочие параметры при событии регенерации каталитического нейтрализатора согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При выключении двигателя, когда двигатель временно заглушен при выключении холостого хода или автоматическом останове, каталитический нейтрализатор, расположенный в выпускном канале ниже по потоку от двигателя, может начинать накапливать кислород. Накопленный кислород уменьшает способность каталитического нейтрализатора нейтрализовать выбросы в выхлопных газах, в особенности, NO_x. Соответственно, при перезапуске двигателя, добавочное топливо может впрыскиваться в двигатель. Добавочное топливо, которое не сжигается в двигателе, заключено в выхлопных газах, выдаваемых в каталитический нейтрализатор, где оно нейтрализует накопленный кислород, освобождая каталитический нейтрализатор для нейтрализации выбросов выхлопных газов. Чтобы гарантировать, что избыточное топливо не выдается в каталитический нейтрализатор, количество кислорода, накопленного в каталитическом нейтрализаторе, может приближенно выражаться продолжительностью выключения двигателя, и образ действий, которым подается добавочное топливо (например, топливно-воздушное соотношение в двигателе и/или продолжительность времени обогащения), может регулироваться, чтобы приводить подачу топлива в соответствие потоку воздуха двигателя. Фиг. 1 показывает двигатель, имеющий каталитический нейтрализатор и контроллер, выполненный с возможностью выполнять способы по фиг. 2-3. Фиг. 4A-5B показывают различные рабочие параметры во время многочисленных разных событий регенерации каталитического нейтрализатора.

Далее, со ссылкой на фиг. 1, она показывает схематичное изображение одного цилиндра многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля, которая показана. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть, цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенными в них. В некоторых вариантах осуществления, поверхность поршня 36 внутри цилиндра 30 может иметь выемку. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания выхлопных газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответствующие системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.

Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально продолжительности времени импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива.

Сгорание в двигателе 10 может иметь различные типы в зависимости от условий работы. Несмотря на то, что фиг.1 изображает двигатель с воспламенением от сжатия, следует принимать во внимание, что варианты осуществления, описанные в материалах настоящего описания, могут использоваться в любом пригодном двигателе, в том числе, но не в качестве ограничения, дизельных и бензиновых двигателях с воспламенением от сжатия, двигателях с искровым зажиганием, двигателях с непосредственным или оконным впрыском и т.д. Кроме того, может использоваться различное топливо и/или топливные смеси, такие как дизельное топливо, биодизельное топливо и т.д.

Впускной канал 42 может включать в себя дроссели 62 и 63, имеющие дроссельные заслонки 64 и 65, соответственно. В этом конкретном примере, положения дроссельных заслонок 64 и 65 могут регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, присоединенный к заслонкам 62 и 63, конфигурацию, которая обычно указывается ссылкой как электронное регулирование дросселя (ETC). Таким образом, заслонки 62 и 63 могут приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, между другими цилиндрами двигателя. Положения дроссельных заслонок 64 и 65 могут выдаваться с контроллер 12 сигналами TP положения дросселя. Давление, температура и массовый расход воздуха могут измеряться в различных точках вдоль впускного канала 42 и впускного коллектора 44. Например, впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха для измерения массового расхода чистого воздуха, поступающего через дроссель 63. Массовый расход чистого воздуха может сообщаться в контроллер 12 посредством сигнала MAF.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 162, расположенный выше по потоку от впускного коллектора 44. Что касается турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164, (например, через вал), расположенной на протяжении выпускного канала 48. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в движение двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12. Могут использоваться различные компоновки турбонагнетателя. Например, турбонагнетатель с регулируемым соплом (VNT) может использоваться, когда регулируемое сопло расположено выше по потоку и/или ниже по потоку от турбины в выпускной магистрали для изменения действующего расширения газов внутри турбины. Кроме того, другие подходы могут использоваться для изменения расширения выхлопных газов, такие как клапан регулятора давления наддува.

Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть включен в состав ниже по потоку от компрессора 162 и выше по потоку от впускного клапана 52. Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть выполнен с возможностью охлаждать газы, которые были нагреты сжатием, например, посредством компрессора 162. В одном из вариантов осуществления, охладитель 154 наддувочного воздуха может находиться выше по потоку от дросселя 62. Давление, температура и массовый расход воздуха могут измеряться ниже по потоку от компрессора 162, к примеру, датчиком 145 и 147. Измеренные результаты могут сообщаться в контроллер 12 с датчиков 145 и 147 посредством сигналов 148 и 149, соответственно. Давление и температура могут измеряться выше по потоку от компрессора 162, к примеру, датчиком 153, и сообщаться в контроллер 12 посредством сигнала 155.

Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система EGR может направлять требуемую порцию выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44. Фиг. 1 показывает систему HP-EGR и систему LP-EGR, но альтернативный вариант осуществления может включать в себя только систему LP-EGR. HP-EGR направляется через канал 140 HP-EGR, из выше по потоку от турбины 164 в ниже по потоку от компрессора 162. Количество HP-EGR, выдаваемого во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 142 HP-EGR. LP-EGR направляется через канал 150 LP-EGR из ниже по потоку от турбины 164 в выше по потоку от компрессора 162. Количество LP-EGR, выдаваемой во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 152 LP-EGR. Система HP-EGR может включать в себя охладитель 146 HP-EGR, а система LP-EGR может включать в себя охладитель 158 LP-EGR для выделения тепла из газов EGR, например, в хладагент двигателя.

В некоторых условиях, система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры 30 сгорания. Таким образом, может быть желательным измерять или оценивать массовый расход EGR. Датчики EGR могут быть расположены в пределах каналов EGR и могут давать показания одного или более из массового расхода, давления, температуры, концентрации O₂ и концентрации выхлопных газов. Например, датчик 144 HP-EGR может быть расположен в канале 140 HP-EGR.

В некоторых вариантах осуществления, один или более датчиков могут быть расположены в канале 150 LP-EGR, чтобы выдавать показание одного или более из давления, температуры и топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, подвергаемых рециркуляции по каналу LP-EGR. Выхлопные газы, подаваемые по каналу 150 LP-EGR, могут разбавляться свежим воздухом в точке смешивания, расположенной в месте соединения канала 150 LP- EGR и впускного канала 42. Более точно, посредством регулировки клапана 152 LP-EGR в координации с первым дросселем 63 воздухозаборника (расположенным в воздушном впускном канале впуска двигателя выше по потоку от компрессора), может регулироваться разбавление потока EGR.

Процентное разбавление потока LP-EGR может выводиться по выходному сигналу датчика 145 в потоке газа впуска двигателя. Более точно, датчик 145 может быть расположен ниже по потоку от первого впускного дросселя 63, ниже по потоку от клапана 152 LP-EGR и выше по потоку от второго основного впускного дросселя 62, чтобы могло точно определяться разбавление LP-EGR на или вблизи основного впускного дросселя. Датчик 145, например, может быть датчиком кислорода, таким как датчик UEGO.

Датчик 126 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 ниже по потоку от турбины 164. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания HC или CO. Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя дополнительные датчики, в том числе, датчик 128 NO_x и датчик 129 твердых частиц (PM), который указывает массу и/или концентрацию PM в выхлопных газах. В одном из примеров, датчик PM может действовать, накапливая твердые частицы в выхлопных газах со временем и выдавая указание степени накопления в качестве меры уровней твердых частиц в выхлопных газах.

Устройства 71 и 72 снижения токсичности выхлопных газов показаны расположенными вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов. Устройства 71 и 72 могут быть системой избирательного каталитического восстановления (SCR), трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO_x, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. Например, устройство 71 может быть TWC, а устройство 72 может быть сажевым фильтром (PF). В некоторых вариантах осуществления, PF 72 может быть расположен ниже по потоку от TWC 71 (как показано на фиг. 1), наряду с тем что в других вариантах осуществления PF 72 может быть расположен выше по потоку от TWC 72 (не показано на фиг. 1).

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.

Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.

Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и что каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку и т.д.

Двигатель 10 может быть выполнен с возможностью выполнять автоматические пуски/остановы во время определенных условий, чтобы сберегать топливо. Например, когда скорость вращения двигателя находится ниже порогового значения (например, на скорости вращения холостого хода), скорость транспортного средства меньше, чем пороговая скорость (например, нулевая), педаль акселератора нажата на меньшую, чем пороговая, величину, и/или тормозная педаль нажата на большую, чем пороговая, величину, это может указывать, что транспортное средство входит в продолжительный режим холостого хода, такой как когда остановлено на красный свет светофора. В ответ на такие условия, двигатель может автоматически глохнуть посредством прекращения впрыска топлива без запроса выключения от водителя транспортного средства. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, могут закрываться впускные и выпускные клапаны. Вследствие медленных или никаких скорости транспортного средства и скорости вращения двигателя и отсутствия впрыска топлива двигатель останавливает вращение. Двигатель затем может автоматически запускаться, когда водитель транспортного средства отпускает тормозную педаль и нажимает педаль акселератора.

В течение продолжительности времени, когда двигатель выключен вслед за автоматическим остановом, некоторое количество кислородсодержащих выхлопных газов и/или воздуха может достигать каталитического нейтрализатора. Кислород в выхлопных газах, достигающий каталитического нейтрализатора, может накапливаться в каталитическом нейтрализаторе, так как могут отсутствовать реагенты для реакции с кислородом (например, NO_x или углеводороды могут не присутствовать в каталитическом нейтрализаторе). Затем, во время и непосредственно после автоматического пуска, наличие кислорода в каталитическом нейтрализаторе может уменьшать способность каталитического нейтрализатора нейтрализовать NO_x, углеводороды и/или другие выбросы. Чтобы гарантировать, что выбросы на выходе двигателя нейтрализуются в каталитическом нейтрализаторе вслед за автоматическим перезапуском, дополнительное топливо может впрыскиваться в двигатель, упоминаемое в качестве обогащения топливом, чтобы привести каталитический нейтрализатор обратно на его уровень накопления кислорода до останова двигателя (например, регенерировать каталитический нейтрализатор). Дополнительное топливо может быть суммарным количеством топлива сверх топлива, необходимого для обеспечения запрошенного крутящего момента двигателя. В некоторых примерах, обогащение топливом может включать в себя работу на топливно-воздушном соотношении ниже стехиометрии.

Продолжительность, которую двигатель выключен вслед за автоматическим остановом, может сильно меняться и, таким образом, количество кислорода, накопленного в каталитическом нейтрализаторе в течение продолжительности времени выключения двигателя, может меняться между разными событиями автоматического останова/пуска. Чтобы гарантировать, что количество дополнительного топлива, выдаваемого в двигатель при обогащении топливом, приведено в соответствие количеству кислорода, накопленного в каталитическом нейтрализаторе, продолжительность времени выключения двигателя может контролироваться, а степень обогащения может быть основана на продолжительности времени выключения двигателя. Например с увеличением продолжительность времени выключения двигателя, суммарное количество общего дополнительного топлива, добавленного при обогащении, может увеличиваться. Кроме того, один или более аспектов обогащения могут меняться в зависимости от количества воздуха в двигателе при обогащении и/или требуемых выбросов двигателя. В одном из примеров, относительная сила обогащения (например, сколько добавочного топлива сверх топлива, необходимого для обеспечения запрошенного крутящего момента) может регулироваться и/или продолжительность времени обогащения может регулироваться на основании количества воздуха в двигателе при перезапуске. Кроме того, относительная сила обогащения может оказывать влияние на уровни NO_x и/или углеводородов, вырабатываемых двигателем. Таким образом, уровень обогащения может подгоняться на основании требуемых выбросов на выходе двигателя.

Фиг. 2 - способ 200 регенерации каталитического нейтрализатора вслед за периодом выключения двигателя. Способ по фиг. 2 может выполняться контроллером, таким как контроллер 12 по фиг. 1, согласно постоянным командам, хранимым в контроллере. Способ 200 может регулировать количество топлива, выдаваемого в двигатель, на основании различных параметров, таких как, было ли выключение двигателя вызвано автоматическим остановом или перекрытием топлива при замедлении, продолжительность времени выключения двигателя, количество воздуха в двигателе (например, определяемое, на основании давления во впускном коллекторе с датчика 122 MAP и/или массового расхода воздуха с датчика 120 MAF) и/или выбросов на двигателе и/или выхлопной трубе (определяемых с разных датчиков выхлопных газов, таких как датчики кислорода и NO_x), чтобы регенерировать каталитический нейтрализатор, расположенный в выпускном канале ниже по потоку от двигателя, такой как устройство 71 и/или 72 доочистки. В одном из примеров, каталитический нейтрализатор может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.

На этапе 202 способ 200 включает в себя определение рабочих параметров двигателя. Определяемые рабочие параметры двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, скорость транспортного средства, положения тормозной педали и педали акселератора, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов с одного или более датчиков кислорода выхлопных газов, уровни NO_x выхлопных газов с датчика NO_x выхлопных газов, MAP, MAF и другие параметры. На этапе 204, способ 200 включает в себя определение, принят ли запрос автоматического останова. Автоматический останов может выполняться, когда скорость вращения, нагрузка двигателя и/или скорость транспортного средства находятся ниже соответствующих пороговых значений, педаль акселератора нажата на меньшую, чем пороговая, величину, и/или тормозная педаль нажата на большую, чем пороговая, величину. Если запрос автоматического останова на принят, способ 200 переходит на этап 216, чтобы определять, принят ли запрос перекрытия топлива при замедлении (DFSO), что будет подробнее пояснено ниже.

Если принят запрос автоматического останова, способ 200 переходит на этап 206, чтобы прекращать впрыск топлива. При автоматическом останове, воздух не прокачивается через двигатель, и двигатель прекращает вращение. На этапе 208, способ 200 включает в себя определение, принят ли запрос автоматического пуска. Автоматический пуск может выполняться, если, вслед за автоматическим остановом, педаль акселератора нажата на большую, чем пороговая, величину, и/или тормозная педаль нажата на меньшую, чем пороговая, величину (например, водитель транспортного средства отпускает тормозную педаль и нажимает педаль акселератора). Если запрос автоматического пуска не принят, способ 200 продолжает ожидание приема запроса автоматического пуска при выключенном двигателе.

Если запрос автоматического пуска принят, способ 200 переходит на этап 210, чтобы проворачивать коленчатый вал двигателя стартерным электродвигателем для инициации перезапуска. На этапе 212 обогащение топливом выполняется, чтобы регенерировать каталитический нейтрализатор, при перезапуске, что будет описано подробнее ниже со ссылкой на фиг. 3. Вкратце, обогащение топливом выполняется, как только начинается впрыск топлива для работы двигателя. Обогащение топливом включает в себя впрыск добавочного топлива сверх топлива, необходимого для обеспечения запрошенного крутящего момента, чтобы регенерировать каталитический нейтрализатор. Количество выдаваемого добавочного топлива может быть основано на продолжительности периода выключения двигателя до перезапуска двигателя. Кроме того, относительная сила обогащения и/или продолжительность времени обогащения может регулироваться на основании количества воздуха в двигателе, запрошенного при перезапуске.

На этапе 214, после того как обогащение топливом завершено, топливо подается в двигатель с топливно-воздушным соотношением, основанным, по меньшей мере частично, на обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов. Например, топливно-воздушное соотношение может регулироваться, чтобы быть на стехиометрии, для поддержания каталитического нейтрализатора выхлопных газов на требуемом уровне активности. Способ 200 затем осуществляет возврат.

Возвращаясь на этапе 204, если двигатель не подвергается автоматическому останову, способ 200 переходит на этап 216, чтобы определять, принят ли запрос DFSO. DFSO может включать в себя прекращение впрыска топлива при событии замедления, где транспортное средство движется накатом и, таким образом, меньший или никакого крутящего момента не нужны для приведения в движение транспортного средства. Так как транспортное средство все еще движется, воздух может прокачиваться через двигатель. По существу, каталитический нейтрализатор может принимать относительно большее количество кислорода и становиться полностью насыщенным кислородом. Соответственно, регенерация каталитического нейтрализатора после того, как выполнено событие DFSO, может быть иным, чем регенерация каталитического нейтрализатора вслед за автоматическим остановом.

DFSO может инициироваться на основании скорости вращения и/или нагрузки двигателя, находящихся ниже порогового значения, скорости транспортного средства, находящейся выше порогового значения и/или других параметров. Если двигатель не работает в условиях DFSO, способ 200 переходит на этап 218, чтобы поддерживать впрыск топлива на заданной величине для обеспечения требуемого топливно-воздушного соотношения на основании обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов, а затем, способ 200 осуществляет возврат.

Если двигатель является работающим с условиями для DFSO, способ 200 переходит на этап 220, чтобы прекращать впрыск топлива в двигатель, но продолжать прокачивать воздух через цилиндры и вращать двигатель. По существу, транспортное средство, в котором установлен двигатель, может продолжать приводиться в движение вследствие инерции от предшествующей работы двигателя и/или силы тяжести (например, оно движется накатом вниз по склону). На этапе 222, способ 200 определяет, завершена ли операция DFSO. DFSO может прекращаться, когда скорость вращения двигателя и/или скорость транспортного средства падает ниже порогового значения, и/или когда запрошенный крутящий момент возрастает (например, водитель транспортного средства нажимает педаль акселератора для повышения скорости транспортного средства). Если операция DFSO не завершена, способ 200 продолжает действовать в ходе DFSO и ожидать, чтобы операция DFSO заканчивалась.

Если операция DFSO завершена, способ 200 переходит на этап 224, чтобы возобновлять впрыск топлива для поддержания двигателя на запрошенном крутящем моменте. Во время начальных событий впрыска топлива, обогащение топливом может выполняться, как указано на этапе 226, на основании состояния насыщения каталитического нейтрализатора в качестве определяемого обратной связью с датчика кислорода каталитического нейтрализатора. Например, во время операции DFSO, датчик кислорода выхлопных газов может измерять количество кислорода в выхлопных газах, и контроллер может определять, сколько кислорода было накоплено в каталитическом нейтрализаторе во время операции DFSO. Количество добавочного топлива, выдаваемого при обогащении вслед за операцией DFSO, может быть основано на количестве кислорода, накопленного в каталитическом нейтрализаторе, в качестве определяемого на основании обратной связи с датчика кислорода. В некоторых вариантах осуществления, может предполагаться, что каталитический нейтрализатор насыщен вслед за операцией DFSO, и заданное количество топлива может выдаваться при обогащении вслед за DFSO. Способ 200 затем переходит на этап 214, чтобы подавать топливо при заданном AFR на основании обратной связи с датчика выхлопных газов (например, без обогащения), а затем, способ 200 осуществляет возврат.

Таким образом, способ 200 по фиг. 2 предусматривает способ выполнения регенерации каталитического нейтрализатора вслед за периодом выключения двигателя. Если период выключения двигателя вызван автоматическим остановом, продолжительность периода выключения двигателя может быть относительно малой, и относительно меньшее количество кислорода может быть накоплено в каталитическом нейтрализаторе. Соответственно, количество добавочного топлива, выдаваемого при обогащении топливом, может быть основано на продолжительности времени выключения двигателя, чтобы приводить количество добавочного топлива в соответствие количеству кислорода, накопленного в каталитическом нейтрализаторе, независимо от обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов. В противоположность, если выключение двигателя вызвано операцией DFSO, относительно большое количество кислорода может быть накоплено в каталитическом нейтрализаторе. По существу, регенерация каталитического нейтрализатора может включать в себя обогащение, имеющее избыточное количество топлива, которое является заданным (при условии, что каталитический нейтрализатор становится насыщенным во время DFSO), либо которое основано на обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов.

Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ 300 для выполнения регенерации каталитического нейтрализатора вслед за выключением двигателя во время автоматического перезапуска двигателя. Способ 300 может выполняться во время выполнения способа 200, как пояснено выше, в ответ на автоматический перезапуск двигателя вслед за автоматическим остановом двигателя.

На этапе 302 способ 300 включает в себя определение продолжительности периода выключения двигателя. В одном из примеров, продолжительность времени выключения двигателя может быть временем от того, когда прекращается впрыск топлива при автоматическом останове, до момента времени, когда стартерный электродвигатель начинает проворачивание коленчатого вала двигателя при перезапуске. В других примерах, период выключения двигателя может начинаться, когда двигатель прекращает вращение и/или может прекращаться, когда впрыск топлива начинается при перезапуске.

На этапе 304 общее суммарное количество добавочного топлива для выдачи при обогащении рассчитывается на основании продолжительности времени выключения двигателя. В одном из примеров, общее суммарное количество добавочного топлива может увеличиваться линейно с увеличением продолжительности времени выключения двигателя. В других примерах, общее суммарное количество добавочного топлива может иметь иное соотношение с продолжительностью выключения двигателя.

Как указано на этапе 306, в некоторых условиях, общее суммарное количество добавочного топлива может быть основано исключительно на продолжительности времени выключения двигателя независимо от других факторов, таких как обратная связь с датчика кислорода выхлопных газов. Как пояснено ранее со ссылкой на фиг. 2, датчик кислорода выхлопных газов может использоваться для оценки количества кислорода, накопленного в каталитическом нейтрализаторе, и/или выявления, когда произошел прорыв обогащения (указывающий, что регенерация каталитического нейтрализатора завершена). Однако если продолжительность времени выключения двигателя относительно мала, как часто происходит при автоматическом останове, продолжительность времени обогащения может быть короткой настолько, что она может заканчиваться до того, как способен реагировать датчик кислорода выхлопных газов. Например, во время периода выключения двигателя, датчик кислорода выхлопных газов может уменьшать температуру, выводиться из работы или испытывать другое состояние, которое делает выходной сигнал с датчика недействительным на некоторый период времени вслед за перезапуском двигателя. Как только двигатель перезапущен, флажковый признак, указывающий, что выходной сигнал датчика кислорода действителен, может устанавливаться, как только датчик прогрет или является действующим в других отношениях. После того, как флажковый признак установлен, выходной сигнал датчика может использоваться в стратегии управления двигателем, например, для регулирования топливно-воздушного соотношения двигателя.

Если продолжительность времени выключения двигателя настолько коротка, что предсказывается, что обогащение закончится до того, как установлен флажковый признак, обогащение может быть основано исключительно на продолжительности времени выключения двигателя, чтобы избегать выдачи избыточного топлива сверх количества топлива, необходимого для регенерации каталитического нейтрализатора. Однако если спрогнозировано, что обогащение будет относительно большим, например, вследствие продолжительного периода выключения двигателя, выходной сигнал с датчика кислорода выхлопных газов может использоваться для управления продолжительностью времени обогащения, например, посредством выявления переключения с обеднения на обогащение, указывающее, что регенерация завершена. Однако, в некоторых условиях, даже если обогащение выполняется, когда датчик действителен, величина обогащения может быть настолько малой и/или настолько ранней в процессе запуска, что, даже если бы датчик был работающим, он все же мог бы выдавать выходной сигнал слишком поздно в процессе обогащения вследствие транспортных задержек, времени реакции датчика и т.д.

На этапе 308 продолжительность времени и/или уровень обогащения могут определяться на основании условий перезапуска. Как указано на этапе 310, продолжительность времени и/или уровень обогащения могут быть основаны на количестве воздуха в двигателе при обогащении. Количество воздуха в двигателе может быть массовым расходом воздуха по воздуху в двигатель в одном из примеров. В еще одном примере, количество воздуха в двигателе может быть количеством наддувочного воздуха, выдаваемого в каждый цилиндр, определяемого на основании модели наполнения цилиндра, которая учитывает MAP, MAF, другие источники наддувочного воздуха (такие как EGR), скорость вращения двигателя и т.д. Количество воздуха в двигателе может определяться начиная с инициирующего перезапуск двигателя нажатия педали акселератора и включающим в себя запрошенное и/или подаваемое количества воздуха во время проворачивания коленчатого вала двигателя и/или одного или более событий сгорания у перезапуска. В одном из примеров, количество воздуха в двигателе, кроме того, может определяться во время каждого события сгорания в течение продолжительности времени обогащения.

Несмотря на то что общее суммарное количество добавочного топлива, выдаваемого при перезапуске, может быть основано только на продолжительности времени выключения двигателя, образ действий, которым такое добавочное топливо подается, может быть основан на количестве воздуха в двигателе, чтобы, для каждого события сгорания в цилиндре при обогащении, достигалось целевое топливно-воздушное соотношение, которое подает заданную часть добавочного топлива, которая соответствует количеству воздуха, поступающего в двигатель. В одном из примеров, продолжительность времени обогащения может быть функцией количества воздуха в двигателе. Например, продолжительность времени обогащения может возрастать по мере того, как увеличивается количество воздуха в двигателе. Величина потока воздуха в двигатель может измеряться или рассчитываться, и продолжительность времени обогащения может быть основана на суммарном потоке воздуха через каталитический нейтрализатор, где поток воздуха в двигатель является равным потоку воздуха, проходящему через каталитический нейтрализатор. Когда суммарный поток воздуха в двигатель достигает порогового значения, обогащение может сводиться на нет и прекращаться. В одном из примеров, секундомер потока воздуха может устанавливаться при останове двигателя, а по перезапуску двигателя, секундомер может отсчитываться в обратном направлении измеренными приращениями потока воздуха до тех пор, пока он не истекают.

В еще одном примере относительная сила обогащения может быть функцией количества воздуха в двигателе. Например с увеличением количество воздуха в двигателе, относительная сила обогащения может убывать. Соответственно, в некоторых примерах с увеличением количество воздуха в двигателе, продолжительность времени обогащения может возрастать, но каждый цилиндр может снабжаться меньшим добавочным топливом, чтобы заданное общее добавочное суммарное количество топлива выдавалось в ходе обогащения. Возможны другие регулировки в отношении обогащения, основанные на количестве воздуха в двигателе. Например, если количество воздуха в двигателе во время начальной части перезапуска является относительно высоким по сравнению с количеством воздуха в двигателе для более поздней части перезапуска, относительная сила обогащения начальной части перезапуска может уменьшаться, но, по мере того, как развивается перезапуск, и уменьшается количество воздуха в двигателе, относительная сила обогащения может возрастать. Кроме того, в некоторых примерах, продолжительность времени и/или сила обогащения могут регулироваться на основании количества событий сгорания после того, как был инициирован перезапуск. Например с увеличением количество событий сгорания, относительная сила может убывать.

Другие условия перезапуска также могут оказывать влияние на параметры обогащения. Как указано на этапе 312, продолжительность времени и/или уровень обогащения могут быть основаны на требуемых выбросах NO_x и/или HC в выхлопной трубе. Например, более высокий уровень обогащения может давать в результате повышенные выбросы HC, но пониженные выбросы NO_x. Соответственно, если обратная связь с датчика NO_x указывает, что выбросы NO_x находятся выше, чем требуется, относительная сила обогащения может уменьшаться. Если регулируется относительная сила обогащения, продолжительность времени обогащения может регулироваться одновременно, чтобы гарантировать, что подается исключительно общее суммарное количество добавочного топлива, а не дополнительное топливо сверх необходимого для регенерации и для выработки запрошенного крутящего момента.

До первого события впрыска топлива, может определяться начальное количество воздуха в двигателе, и параметры обогащения (например, относительная сила и продолжительность времени) могут устанавливаться на основании начального количества воздуха в двигателе и продолжительности времени выключения двигателя. Затем, как указано на этапе 314, топливно-воздушное соотношение для приема топлива первым цилиндром может устанавливаться на основании заданного количества добавочного топлива и количества воздуха в двигателе, которые должны подаваться в этот цилиндр. Так как работа двигателя продолжается, и оставшиеся цилиндры снабжаются топливом, топливно-воздушное соотношение для каждого цилиндра может регулироваться, чтобы продолжать обеспечивать заданные добавочную часть топлива и количество воздуха в двигателе. По мере того, как количество воздуха в двигателе изменяется, может регулироваться топливно-воздушное соотношение. Кроме того, относительная сила и/или продолжительность времени также могут регулироваться до тех пор, пока общее количество добавочного топлива не было подано в каталитический нейтрализатор.

Фиг. 4A и 4B иллюстрируют различные рабочие параметры при первом событии регенерации каталитического нейтрализатора вслед за автоматическим пуском двигателя наряду с тем, что фиг. 5A и 5B иллюстрируют рабочие параметры при втором событии регенерации каталитического нейтрализатора вслед за другим автоматическим пуском. Фиг. 4A и 5A - диаграммы 400 и 500, соответственно, и каждая иллюстрирует количество воздуха в двигателе (в материалах настоящего описания показанное в качестве массового расхода воздуха, хотя возможны другие количества воздуха), скорость вращения двигателя и топливно-воздушное соотношение в зависимости от времени. Фиг. 4B и 5B - диаграммы 450 и 550, соответственно, и каждая иллюстрирует количество добавочного топлива, подаваемого для регенерации каталитического нейтрализатора, в течение подмножества событий сгорания во время соответствующего перезапуска.

Со ссылкой на фиг. 4A и 4B до момента t1 времени двигатель является работающим на стехиометрическом топливно-воздушном соотношении, как показано кривой 406. Скорость вращения двигателя, как показано кривой 404, сначала находится на среднем скорости вращения, но снижается по мере того, как время приближается к t1. Подобным образом, MAF, проиллюстрированное кривой 42, убывает по мере того, как время приближается к t1. В t1, принимается запрос автоматического останова. Соответственно, впрыск топлива прекращается (и, таким образом, нет значений для AFR) и двигатель снижает вращение до остановки в момент t2 времени. Двигатель выключен до момента t3 времени, где принимается запрос автоматического пуска. Стартерный электродвигатель вводится в действие в момент t3 времени, и двигатель подвергается проворачиванию коленчатого вала. По существу, MAF и скорость вращения двигателя начинают возрастать. В момент t4 времени, инициируется впрыск топлива. Как проиллюстрировано кривой 406, AFR находится выше стехиометрии вследствие обогащения топливом для регенерации каталитического нейтрализатора. В t5 времени, перезапуск двигателя завершен (например, двигатель раскрутился и стабилизировался на скорости вращения холостого хода двигателя). Регенерация каталитического нейтрализатора продолжается до момента t6 времени. Общее суммарное количество добавочного топлива, добавляемого во время регенерации, основано на продолжительности времени выключения двигателя. Кроме того, количество воздуха в двигателе при перезапуске может контролироваться, и параметры регенерации могут регулироваться на основании количества воздуха в двигателе.

Специфичное количество добавочного топлива добавляется в каждый цилиндр для каждого события сгорания во время регенерации. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр (и каждое событие сгорания) может принимать одинаковое количество добавочного топлива, где количество добавочного топлива определяется на основании продолжительности времени выключения двигателя. Однако, как показано на фиг. 4B, в некоторых вариантах осуществления, количество добавочного топлива, добавляемого в каждый цилиндр, может различаться для каждого события сгорания. На фиг. 4B, первые два проиллюстрированных события сгорания, а также последние проиллюстрированные события сгорания, принимают одинаковое количество добавочного топлива. События 3, 4 и 5 сгорания, с другой стороны, каждое принимает большее количество добавочного топлива, чем другие события сгорания. Добавочное топливо, добавляемое в эти события сгорания, может быть основано на количестве воздуха в двигателе. Например, количество воздуха в двигателе во время этих событий сгорания может быть большим, чем у других событий сгорания, и, таким образом, большее количество топлива может добавляться во время этих событий. В некоторых примерах, топливно-воздушное соотношение двигателя может поддерживаться одинаковым на протяжении всех восьми примерных событий сгорания наряду с тем, что, в других примерах, топливно-воздушное соотношение двигателя может быть разным между событиями сгорания. Например, событие сгорания четыре может иметь более высокое (например, более богатое) топливно-воздушное соотношение, чем событие сгорания пять. Независимо от варьирования топливно-воздушного соотношения от цилиндра к цилиндру, общее суммарное количество добавочного топлива в ходе регенерации может быть задано на основании продолжительности времени выключения двигателя.

Фиг. 5A иллюстрирует рабочие параметры во время еще одной регенерации каталитического нейтрализатора. Подобно событию регенерации, проиллюстрированному на фиг. 4A, проиллюстрированы MAF (кривая 502), скорость вращения двигателя (кривая 504), и AFR (кривая 506). Событие регенерации по фиг. 5A инициировано вслед за событием автоматического останова/пуска двигателя, которое происходит аналогично останову/пуску по фиг. 4A (например, AFR, скорость вращения двигателя, и MAF до момента t4 времени идентичны между фиг. 4A и 5A). Однако во время автоматического перезапуска по фиг. 5A педаль акселератора может нажиматься на меньшую величину, чем при перезапуске по фиг. 4A. Соответственно, меньшее количество воздуха в двигателе может присутствовать при перезапуске по фиг. 5A, как показано кривой 502. Вследствие относительно меньшего количества воздуха в двигателе, топливно-воздушное соотношение двигателя по фиг. 5A (проиллюстрированное кривой 506) может быть иным, чем топливно-воздушное соотношение по фиг. 4A. Например, AFR по фиг. 5A может быть в большей степени богатым, чем AFR по фиг. 4A, кроме того, продолжительность времени обогащения может быть меньшей на фиг. 5A, чем 4A.

Фиг. 5B иллюстрирует количество добавочного топлива, добавляемого в каждое событие сгорания из восьми примерных событий сгорания регенерации по фиг. 5A. Первые два события сгорания могут принимать наибольшее добавочное топливо, причем, каждое последующее событие сгорания принимает меньшее количество добавочного топлива. События сгорания семь и восемь не принимают заметного добавочного топлива.

Продолжительность времени выключения двигателя периода работы по фиг. 5A является такой же, как продолжительность времени выключения двигателя периода работы по фиг. 4A. По существу, общее суммарное количество топлива, добавленного во время восьми событий сгорания, проиллюстрированных на фиг. 4B, равно общему суммарному количеству добавочного топлива, добавленного во время восьми событий сгорания, проиллюстрированных на фиг. 5B.

Таким образом, способы и системы, описанные в материалах настоящего описания, предусматривают способ регенерации каталитического нейтрализатора, присоединенного к двигателю. В одном из вариантов осуществления, способ содержит при перезапуске двигателя вслед за выводом из работы, регулировку степени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе при перезапуске. Вывод из работы содержит автоматический останов двигателя на основании одного или более из положения педали акселератора, положения тормозной педали и скорости вращения двигателя, при этом в течение продолжительности времени выключения двигателя, прекращены впрыск топлива и поток воздуха через двигатель.

В примере обогащение топливом содержит работу двигателя с топливно-воздушным соотношением, большим, чем стехиометрия, при этом регулировка степени обогащения топливом дополнительно содержит регулировку величины и продолжительность времени обогащения топливом. Регулировка величины обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе содержит с увеличением продолжительность времени выключения двигателя, увеличение суммарного количества добавочного топлива, добавляемого посредством обогащения топливом.

В некоторых примерах топливно-воздушное соотношение в течение продолжительности не изменяется (например, не повышается) на основании продолжительности времени выключения двигателя, но увеличивается общее количество добавленного топлива. Например, с увеличением продолжительность времени выключения двигателя, относительный уровень обогащения может убывать, но продолжительность времени обогащения может возрастать. Обогащение может приводиться в соответствие с потоком воздуха в двигатель, чтобы подавать обогащение, которое является наилучшим для восстановления кислорода в каталитическом нейтрализаторе.

В одном из примеров регулировка продолжительности времени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе содержит с увеличением количество воздуха в двигателе, увеличение продолжительности времени обогащения топливом. В еще одном примере регулировка продолжительности времени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе содержит с увеличением количество воздуха в двигателе, понижение относительной силы обогащения топливом.

Регулировка степени обогащения топливом дополнительно может содержать регулировку степени обогащения топливом на основании одного или более из заданного количества NO_x в выхлопной трубе и заданного количества углеводородов в выхлопной трубе. Регулировка степени обогащения топливом дополнительно может содержать регулировку степени обогащения топливом на основании количества событий сгорания после инициации перезапуска. Регулировка степени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе при перезапуске может содержать регулировку степени обогащения топливом на основании продолжительности включения двигателя и одного или более из массового расхода воздуха и заряда воздуха в цилиндре.

Еще один вариант осуществления способа двигателя содержит при работе двигателя до автоматического останова, регулировку количества топлива, впрыскиваемого в двигатель, на основании обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов; и при перезапуске двигателя вслед за автоматическим остановом, регулировку количества топлива, впрыскиваемого в двигатель, на основании продолжительности автоматического останова независимо от обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов.

Регулировка количества топлива, впрыскиваемого в двигатель, на основании продолжительности автоматического останова дополнительно содержит увеличение суммарного количества добавочного топлива, впрыскиваемого в двигатель посредством работы с богатым топливно-воздушным соотношением, уровень увеличения основан на продолжительности автоматического останова. Продолжительность времени работы с богатым топливно-воздушным соотношением может быть основана на количестве воздуха в двигателе. Автоматический останов содержит глушение двигателя на основании одного или более положения педали акселератора, положения тормозной педали и скорости вращения двигателя, при этом при автоматическом останове, прекращены впрыск топлива и поток воздуха через двигатель. Количество топлива, впрыскиваемого в двигатель при перезапуске, может дополнительно регулироваться на основании одного или более из заданного количества NO_x в выхлопной трубе и заданного количества углеводородов в выхлопной трубе.

Кроме того, при продолжающейся работе двигателя с запуска, через заданное количество событий сгорания от запуска, способ может включать в себя регулировку количества впрыскиваемого топлива вновь на основании обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов, как раз когда датчик кислорода выхлопных газов был достаточно прогрет и способен выдавать информацию обратной связи при перезапуске двигателя, где топливоснабжение регулирулось независимо от обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов.

Дополнительный вариант осуществления способа двигателя, имеющего каталитический нейтрализатор, содержит при первом событии регенерации каталитического нейтрализатора вслед за первым периодом выключения двигателя, выполнение первого обогащения топливом, не зависящего от условий первого периода выключения двигателя; и при втором событии регенерации каталитического нейтрализатора вслед за вторым периодом выключения двигателя, выполнение второго обогащения топливом, зависящего от продолжительности времени второго периода выключения двигателя.

В примере, первый период выключения двигателя содержит событие перекрытия топлива при замедлении, где впрыск топлива в двигатель прекращается, но поток воздуха через двигатель сохраняется, а второй период выключения двигателя содержит событие автоматического останова, где прекращаются как впрыск топлива, так и поток воздуха через двигатель. В еще одном примере, первый период выключения двигателя содержит период выключения двигателя, больший, чем пороговое время, а второй период выключения двигателя содержит период выключения двигателя, меньший, чем пороговое время.

Выполнение первого обогащения топливом может содержать работу двигателя с первым топливно-воздушным соотношением, которое выбрано независимо от продолжительности первого состояния выключения двигателя, а выполнение второго обогащения топливом содержит работу двигателя с вторым топливно-воздушным соотношением, выбранным на основании продолжительности периода выключения двигателя. Первое топливно-воздушное соотношение может выбираться на основании обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов, а второе топливно-воздушное соотношение может дополнительно выбираться на основании количества воздуха в двигателе при перезапуске двигателя вслед за вторым периодом выключения двигателя. Количество воздуха в двигателе может содержать одно или более из массового расхода воздуха и заряда воздуха в цилиндре.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящего описания, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. 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 и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя 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 изобретения включает в себя все новейшие и не очевидные 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 изобретения.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложены варианты способов осуществления регенерации каталитического нейтрализатора при перезапуске двигателя после его остановки. В одном из примеров способ регенерации каталитического нейтрализатора, присоединенного к двигателю, включает в себя этап, на котором при перезапуске двигателя вслед за выводом его из работы регулируют степень обогащения топливом топливовоздушной смеси на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе при перезапуске. Изобретение позволяет точно регулировать добавочное количество топлива, необходимое для регенерации каталитического нейтрализатора, что способствует повышению топливной экономичности и снижению токсичности двигателя. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ регенерации каталитического нейтрализатора, присоединенного к двигателю, включающий в себя этапы, на которых:

двигатель выводят из работы и

при перезапуске двигателя вслед за выводом из работы регулируют посредством электронного контроллера степень обогащения топливом топливно-воздушного соотношения на основании продолжительности времени выключения двигателя, определяемую от момента, когда двигатель выведен из работы, до перезапуска двигателя, и количества воздуха в двигателе при перезапуске.

2. Способ по п. 1, в котором вывод из работы включает в себя этап, на котором автоматически останавливают двигатель посредством электронного контроллера на основании одного или более из положения педали акселератора, положения тормозной педали и скорости вращения двигателя, при этом в течение продолжительности времени выключения двигателя прекращают впрыск топлива и поток воздуха через двигатель.

3. Способ по п. 1, в котором обогащение топливом включает в себя этап, на котором осуществляют работу двигателя с топливно-воздушным соотношением, большим, чем стехиометрия, при этом регулировка степени обогащения топливом дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют посредством электронного контроллера величину и продолжительность времени обогащения топливом.

4. Способ по п. 3, в котором регулировка величины обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе включает в себя этап, на котором с увеличением продолжительности времени выключения двигателя увеличивают посредством электронного контроллера суммарное количество добавочного топлива, добавляемого посредством обогащения топливом.

5. Способ по п. 4, в котором регулировка продолжительности времени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе включает в себя этап, на котором с увеличением количества воздуха в двигателе увеличивают продолжительность времени обогащения топливом.

6. Способ по п. 4, в котором регулировка продолжительности времени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе включает в себя этап, на котором с увеличением количества воздуха в двигателе уменьшают относительную силу обогащения топливом.

7. Способ по п. 1, в котором регулировка степени обогащения топливом дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют степень обогащения топливом на основании одного или более из заданного количества NO_x в выхлопной трубе и заданного количества углеводородов в выхлопной трубе.

8. Способ по п. 1, в котором регулировка степени обогащения топливом дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют степень обогащения топливом на основании количества событий сгорания после инициации перезапуска.

9. Способ по п. 1, в котором регулировка степени обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и количества воздуха в двигателе при перезапуске включает в себя этап, на котором регулируют степень обогащения топливом на основании продолжительности времени выключения двигателя и одного или более из массового расхода воздуха и заряда воздуха в цилиндре.

10. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап, на котором перед выведением из работы двигателя осуществляют работы двигателя с первым стехиометрическим топливно-воздушным соотношением, включая подачу топлива в двигатель в количестве, основанном на массовом расходе воздуха в двигатель и первом топливно-воздушном соотношении, и предотвращая подачу топлива в двигатель при выведении из работы двигателя.

11. Способ по п.10, в котором регулирование степени обогащения топлива, основанное на продолжительности времени останова двигателя и количестве воздуха в двигателе при перезапуске, включает в себя этапы, на которых:

при перезапуске двигателя в ответ на нажатие педали акселератора на первую, большую, величину, регулируют степень обогащения топлива для осуществления работы двигателя со вторым, богатым, топливно-воздушным соотношением и

при перезапуске двигателя в ответ на нажатие педали акселератора на вторую, меньшую, величину, регулируют степень обогащения топлива для осуществления работы двигателя с третьим, богатым, топливно-воздушным соотношением, причем третье топливно-воздушное соотношение является более богатым, чем второе топливно-воздушное соотношение.

12. Способ по п.11, в котором регулирование степени обогащения топлива, основанное на продолжительности времени останова двигателя и количестве воздуха в двигателе при перезапуске, включает в себя этапы, на которых:

при перезапуске двигателя в ответ на нажатие педали акселератора на первую, большую, величину, осуществляют работу двигателя с обогащением топлива в течение первой длительности времени и

при перезапуске двигателя в ответ на нажатие педали акселератора на вторую, меньшую, величину, осуществляют работу двигателя с обогащением топлива в течение второй длительности времени, причем вторая длительность времени является более короткой, чем первая длительность времени.

13. Способ регенерации каталитического нейтрализатора, присоединенного к двигателю, содержащему электронный блок управления, осуществляющий этапы, на которых:

при первом событии регенерации каталитического нейтрализатора вслед за первым периодом выключения двигателя осуществляют первое обогащение топливом независимо от условий первого периода выключения двигателя; и

при втором событии регенерации каталитического нейтрализатора вслед за вторым периодом выключения двигателя осуществляют второе обогащение топливом в зависимости от продолжительности второго периода выключения двигателя.

14. Способ по п. 13, в котором первый период выключения двигателя включает в себя событие перекрытия топлива при замедлении, при котором впрыск топлива в двигатель прекращают, но поток воздуха через двигатель поддерживают, при этом второй период выключения двигателя включает в себя событие автоматического останова, при котором прекращают как впрыск топлива, так и поток воздуха через двигатель, причем при первом событии регенерации каталитического нейтрализатора первое обогащение топливом осуществляют независимо от продолжительности времени события перекрытия топлива при замедлении.

15. Способ по п. 13, в котором первый период выключения двигателя включает в себя период выключения двигателя, больший, чем пороговое время, а второй период выключения двигателя включает в себя период выключения двигателя, меньший, чем пороговое время.

16. Способ по п. 13, в котором осуществление первого обогащения топливом включает в себя этап, на котором осуществляют работу двигателя с первым топливно-воздушным соотношением, выбранным независимо от продолжительности времени первого периода выключения двигателя, а осуществление второго обогащения топливом включает в себя этап, на котором осуществляют работу двигателя со вторым топливно-воздушным соотношением, выбранным на основании продолжительности времени второго периода выключения двигателя, при этом первое топливно-воздушное соотношение выбирают на основании обратной связи с датчика кислорода выхлопных газов, а второе топливно-воздушное соотношение дополнительно выбирают на основании количества воздуха в двигателе при перезапуске двигателя вслед за вторым периодом выключения двигателя.

17. Способ по п. 16, в котором количество воздуха в двигателе включает в себя одно или более из массового расхода воздуха и заряда воздуха в цилиндре.