СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F01M13/04 F02D21/04 F02D41/00 F02D43/00 F02M25/08 F02M26/13 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системам и к способам улучшения продувки паров топлива и паров принудительной вентиляции картера во впуск двигателя. Способы могут быть особенно полезны для двигателей, которые включают в себя единственный цилиндр, который выдает внешнюю EGR в другие цилиндры двигателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы снижения токсичности выхлопных газов транспортного средства могут быть выполнены с возможностью накапливать пары топлива от операций дозаправки топливного бака и каждодневной работы двигателя в бачке с древесным углем. Во время последующей работы двигателя накопленные пары могут продуваться в двигатель, где они подвергаются сгоранию. В дополнение к парам топлива из бачка, пары топлива принудительной вентиляции картера также могут засасываться и подвергаться сгоранию в двигателе во время работы двигателя.

Одной из обычных проблем с продувкой углеводородов картера двигателя и бачка во впуск двигателя является управление отношением количества воздуха к количеству топлива сгорания. В частности, вследствие больших расхождений в оценке концентраций паров топлива из бачка и картера двигателя может быть трудно регулировать отношение количества воздуха к количеству топлива цилиндров, где пары вводятся для сгорания. По существу, ошибки отношения количества воздуха к количеству топлива могут приводить к ухудшенным рабочим характеристикам двигателя и к повышенным выбросам с выхлопными газами.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы в материалах настоящего описания выявили, что более надежное регулирование отношения количества воздуха к количеству топлива может достигаться во время продувки в системах двигателя, сконфигурированных единственным цилиндром, который специально выделен для выдачи внешней EGR в другие цилиндры двигателя. В частности, системы двигателя со целевым цилиндром EGR могут быть выполнены с возможностью подвергать работе целевой цилиндр, дающий EGR, более обогащенную, чем стехиометрия, наряду с топливоснабжением нецелевых цилиндров (то есть оставшихся цилиндров двигателя) для обеспечения общего стехиометрического выпуска. Как результат, целевой цилиндр EGR может иметь более жесткий допуск на отклонения от требуемого отношения количества воздуха к количеству топлива. Кроме того, могут быть многочисленные благоприятные возможности для точного оценивания и принятия мер в ответ на отклонения отношения количества воздуха к количеству топлива в цилиндре EGR, а также нецелевых цилиндрах EGR. Например, первый датчик отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенный к целевому цилиндру EGR, может давать отклонениям отношения количества воздуха к количеству топлива, возникающим в целевом цилиндре EGR (таким как обусловленные продувкой паров топлива в целевой цилиндр EGR) возможность оцениваться и корректироваться. В дополнение, отклонения отношения количества воздуха к количеству топлива, возникающие в нецелевых цилиндрах EGR вследствие рециркуляции выхлопных газов из целевого цилиндра EGR, могут лучше оцениваться и компенсироваться на основании выходного сигнала первого датчика отношения количества воздуха к количеству топлива. Кроме того еще, отклонения отношения количества воздуха к количеству топлива могут оцениваться на основании выходного сигнала второго датчика отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенного к нецелевым цилиндрам EGR, и использоваться для коррекции топливоснабжения целевого цилиндра EGR, а также оставшихся цилиндров двигателя. Следовательно, более точное регулирование отношения количества воздуха к количеству топлива может достигаться во время условий продувки посредством предоставления целевому цилиндру EGR возможности обогащаться по меньшей мере парами продувки, наряду с тем, что отношение количества воздуха к количеству топлива двигателя регулируется строже в оставшихся цилиндрах.

Таким образом, в одном из примеров, управление продувкой улучшается посредством способа для двигателя, включающим в себя этапы, на которых:

избирательно продувают пары топлива из одного или более из бачка топливной системы и картера двигателя только в группу целевых цилиндров рециркуляции выхлопных газов (EGR) многоцилиндрового двигателя для обогащения группы целевых цилиндров EGR; и

осуществляют рециркуляцию выхлопных газов из группы целевых цилиндров EGR в каждый из оставшихся цилиндров двигателя и в группу целевых цилиндров.

В одном из вариантов предложен способ, в котором избирательная продувка дополнительно включает в себя этап, на котором не продувают пары топлива в любой из оставшихся цилиндров двигателя, и дополнительно включает в себя этап, на котором в ответ на избирательную продувку паров топлива для обогащения только группы целевых цилиндров EGR регулируют топливоснабжение у группы целевых цилиндров EGR на основании оценки содержания продувки продуваемых паров топлива и отношения количества воздуха к количеству топлива у группы целевых цилиндров EGR.

В одном из вариантов предложен способ, в котором обогащение группы целевых цилиндров EGR включает в себя этап, на котором подвергают работе группу целевых цилиндров EGR в более обогащенном режиме, чем стехиометрия, и осуществление работы группы целевых цилиндров EGR в более обогащенном режиме, чем стехиометрия, включает в себя этап, на котором регулируют степень обогащения посредством регулировки топливоснабжения у группы целевых цилиндров EGR для обеспечения целевой величины рециркуляции выхлопных газов в оставшиеся цилиндры двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором выхлопные газы из группы целевых цилиндров EGR подают в каталитический нейтрализатор с конверсией водяного газа, присоединенный в местоположении ниже по потоку от группы целевых цилиндров EGR, перед рециркуляцией выхлопных газов в каждый из оставшихся цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором концентрация водорода выхлопных газов, принимаемых в каталитическом нейтрализаторе с конверсией водяного газа из группы целевых цилиндров EGR, находится ниже, чем концентрация водорода выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции в каждый из оставшихся цилиндров двигателя из каталитического нейтрализатора с конверсией водяного газа.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR на основании упреждающей оценки паров топлива, продуваемых в группу целевых цилиндров EGR, и дополнительно на основании обратной связи по датчику отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов в группе целевых цилиндров EGR.

В одном из вариантов предложен способ, в котором топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR уменьшают по мере того, как возрастает упреждающая оценка продувки паров топлива, чтобы поддерживать отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов в группе целевых цилиндров EGR на степени обогащения, требуемой для обеспечения некоторой величины рециркуляции выхлопных газов в оставшиеся цилиндры двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют топливоснабжение у каждого из оставшихся цилиндров двигателя на основании рециркуляции выхлопных газов, принимаемой из группы целевых цилиндров EGR, чтобы поддерживать отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов оставшихся цилиндров двигателя на или около стехиометрии.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка топливоснабжения для каждого из оставшихся цилиндров двигателя включает в себя этап, на котором снабжают топливом оставшиеся цилиндры двигателя в более обедненном режиме, чем стехиометрия, причем величину обеднения увеличивают по мере того, как возрастает величина рециркуляции выхлопных газов из группы целевых цилиндров EGR.

В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка топливоснабжения для каждого из оставшихся цилиндров двигателя включает в себя этап, на котором снабжают топливом оставшиеся цилиндры двигателя в более обедненном режиме, чем стехиометрия, причем степень обеднения увеличивают по мере того, как возрастает степень обогащения группы целевых цилиндров EGR, при этом снабжение топливом оставшихся цилиндров двигателя в более обедненном режиме, чем стехиометрия, включается в себя этап, на котором регулируют степень обеднения для поддержания выхлопных газов в выхлопной трубе на или около стехиометрии.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

регулируют топливоснабжение целевого цилиндра, выполненного с возможностью рециркуляции выхлопных газов в каждый из оставшихся цилиндров двигателя, в ответ на оценку паров топлива, продуваемых только в целевой цилиндр, и в ответ на первое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов целевого цилиндра; и

регулируют топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя в ответ на первое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов и в ответ на второе отношение количества воздуха к количеству топлива оставшихся цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором первое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов определяют первым датчиком отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенным в местоположении ниже по потоку только от целевого цилиндра, при этом второе отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов определяют вторым датчиком отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенным в местоположении ниже по потоку только от оставшихся цилиндров двигателя, причем регулирование топливоснабжения целевых цилиндров включает в себя этап, на котором осуществляют регулирование количества топлива, подаваемого в целевые цилиндры.

В одном из вариантов предложен способ, в котором пары топлива, продуваемые только в целевой цилиндр, включают в себя одно или более из паров топлива бачка топливной системы и паров топлива принудительной вентиляции картера, при этом пары топлива не продувают ни в какие из оставшихся цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором определение продуваемых паров топлива является упреждающей оценкой, основанной на интенсивности потока продувки топливных паров, продуваемых из по меньшей мере одного или более из бачка топливной системы и картера двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором топливоснабжение целевого цилиндра регулируют, чтобы подвергать работе целевой цилиндр с целевым отношением количества воздуха к количеству топлива, более обогащенным, чем стехиометрия, причем целевое отношение количества воздуха к количеству топлива выбирают, чтобы обеспечивать некоторую величину устойчивости сгорания к рециркуляции выхлопных газов для всех цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором степень обогащения топливоснабжения целевых цилиндров понижают по мере того, как возрастает оценка паров топлива, продуваемых в целевой цилиндр, и/или по мере того, как первое отношение количества воздуха к количеству топлива приближается к целевому отношению количества воздуха к количеству топлива.

В одном из вариантов предложен способ, в котором топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя регулируют, чтобы поддерживать второе отношение количества воздуха к количеству топлива на или около стехиометрии, причем топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя дополнительно обедняют по мере того, как убывает первое отношение количества воздуха к количеству топлива.

В одном из дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:

первую группу цилиндров;

вторую группу цилиндров;

первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов, присоединенный в местоположении ниже по потоку только от первой группы цилиндров;

второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов, присоединенный в местоположении ниже по потоку от второй группы цилиндров;

канал EGR, выполненный с возможностью рециркуляции выхлопных газов только из первой группы цилиндров к общему впуску двигателя, подающему заряд воздуха в каждую из первой и второй группы цилиндров;

бачок топливной системы;

картер двигателя;

канал продувки, выполненный с возможностью продувки паров топлива из каждого из бачка и картера двигателя только в первую группу цилиндров;

первый датчик отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, присоединенный в местоположении ниже по потоку от первой группы цилиндров;

второй датчик отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, присоединенный в местоположении ниже по потоку от второй группы цилиндров; и

контроллер с машиночитаемыми командами для:

регулировки топливоснабжения первой группы цилиндров на основании количества паров продувки топлива, принимаемых в первой группе цилиндров, чтобы обеспечивать целевую устойчивость сгорания к рециркуляции выхлопных газов для всех цилиндров; и

регулировки топливоснабжения второй группы цилиндров на основании рециркуляции выхлопных газов, принимаемой из первой группы цилиндров, чтобы поддерживать стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива.

В одном из вариантов предложена система, в которой топливоснабжение первой группы цилиндров обогащается по мере того, как убывает количество принимаемых паров топлива продувки, и по мере того, как возрастает выходной сигнал первого датчика отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, причем количество принимаемых паров топлива продувки оценивают на основании интенсивности продувки клапана продувки бачка, загрузки бачка, давления картера двигателя.

В одном из вариантов предложена система, в которой топливоснабжение второй группы цилиндров обедняется по мере того, как возрастает рециркуляция выхлопных газов, принимаемая из первой группы цилиндров, и по мере того, как убывает выходной сигнал второго датчика отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, причем первый датчик отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов расположен в канале EGR ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Таким образом, регулирование отношения количества воздуха к количеству топлива улучшается. В качестве примера, в ответ на удовлетворение условий продувки, пары топлива из бачка продувки топливной системы, а также из вентиляции картера, могут продуваться в одиночный целевой цилиндр EGR многоцилиндрового двигателя. На основании интенсивности продувки топливоснабжение целевого цилиндра EGR может регулироваться так, что цилиндр эксплуатируется более обогащенным, чем стехиометрия. По существу, содержание продувки, принимаемой в целевом цилиндре EGR, может оцениваться с упреждением на основании загрузки бачка, интенсивности продувки и т.д. Обогащенные выхлопные газы из цилиндра могут пропускаться через каталитический нейтрализатор с конверсией водяного газа (WGS), присоединенный ниже по потоку от цилиндра в целях создания водорода из углеводородов в обогащенных выхлопных газах. Обогащенные водородом выхлопные газы из целевого цилиндра EGR затем подвергают рециркуляции через канал EGR во все цилиндры двигателя. Отношение количества воздуха к количеству топлива, обогащенной водородом EGR, принимаемой в цилиндрах двигателя, может оцениваться на основании выходного сигнала датчика отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенного ниже по потоку от жертвующего EGR цилиндра. Топливоснабжение нецелевых цилиндров затем регулируется на основании отношения количества воздуха к количеству топлива принимаемого EGR, чтобы поддерживать стехиометрическое сгорание.

Таким образом, регулирование стехиометрического отношения количества воздуха к количеству топлива делается возможным в нецелевых цилиндрах EGR, не требуя точной оценки содержания продувки. Посредством избирательной подачи паров топлива продувки в целевой цилиндр EGR по меньшей мере часть обогащения цилиндра может обеспечиваться парами продувки, улучшая коэффициент использования топлива. Посредством подачи обогащенной водородом EGR из принимающего пары продувки цилиндра во все или только нецелевые цилиндры двигателя стабильность сгорания двигателя с высоким разбавлением EGR улучшается, предоставляя двигателю возможность работать эффективнее.

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

Преимущества, описанные в материалах настоящего описания, будут полнее понятны по прочтению примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящего описания как описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения, когда воспринимаются по отдельности или со ссылкой на чертежи, на которых:

фиг.1 - схематичное изображение системы двигателя, содержащей группу целевых жертвующих EGR цилиндров;

фиг.2 - схематичное изображение камеры сгорания двигателя;

фиг.3 показывает примерный способ продувки паров топлива в целевой цилиндр EGR наряду с регулировкой топливоснабжения для регулирования отношения количества воздуха к количеству топлива двигателя;

фиг.4 показывает схематичное изображение процедуры для топливоснабжения целевых и нецелевых цилиндров EGR на основании содержания паров продувки;

фиг.5 показывает примерное регулирование отношения количества воздуха к количеству топлива в целевых и нецелевых цилиндрах EGR системы двигателя по фиг.1;

фиг.6 показывает примерную регулировку топливоснабжения для целевых и нецелевых цилиндров EGR системы двигателя для регулирования отношения количества воздуха к количеству топлива.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к продувке паров топлива в двигатель, работающий с высоко разбавленными смесями цилиндра, такой как система двигателя по фиг.1-2. Смеси цилиндра двигателя могут разбавляться с использованием подвергнутых рециркуляции выхлопных газов (EGR), которые являются побочными продуктами сжигания топливно-воздушных смесей. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг.3-4, для продувки паров топлива из бачка топливной системы и основ прорывных газов из вентиляции картера в группу целевых цилиндров двигателя. Контроллер дополнительно может регулировать топливоснабжение у группы целевых цилиндров EGR на основании упреждающей оценки содержания продувки для работы группы целевых цилиндров EGR на целевом отношении количества воздуха к количеству топлива. Топливоснабжение нецелевых цилиндров EGR, в таком случае, регулируется на основании принимаемой EGR для обеспечения общего стехиометрического выпуска. Примерные регулировки топливоснабжения и отношения количества воздуха к количеству топлива показаны со ссылкой на фиг.5-6.

Фиг.1 схематично показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, включающей в себя двигатель 10 с четырьмя цилиндрами (1-4). Как конкретизировано в материалах настоящего описания, четыре цилиндра организованы в качестве первой группы 17 цилиндров, состоящей из нецелевых цилиндров 1-3 EGR, и второй группы 18 цилиндров, состоящей из целевого цилиндра EGR. Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения каждой камеры сгорания двигателя 10 предоставлено со ссылкой на фиг.2. Система 100 двигателя может быть присоединена к транспортному средству, такому как пассажирское транспортное средство, сконфигурированное для движения по дорогам.

В изображенном варианте осуществления двигатель является двигателем с наддувом, присоединенным к турбонагнетателю 13, включающему в себя компрессор 74, приводимый в движение турбиной 76. Более точно, свежий воздух вводится по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 53 и втекает в компрессор 74. Расход окружающего воздуха, который поступает в систему впуска через впускной воздушный канал 42, может регулироваться по меньшей мере частично посредством регулировки впускного дросселя 20. Компрессор 74 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 76 через вал 19, турбина 76 приводится в движение расширяющимися выхлопными газами двигателя. В одном из вариантов осуществления компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в зависимости от скорости вращения двигателя.

Как показано на фиг.1, компрессор 74 присоединен через охладитель 78 наддувочного воздуха к впускному дросселю 20. Впускной дроссель 20 присоединен к впускному коллектору 25 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 между входом и выходом компрессора 74. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открываться в выбранных условиях работы, чтобы сбрасывать избыточное давление наддува. Например, перепускной клапан компрессора может открываться во время условий понижения скорости вращения и нагрузки двигателя для предотвращения помпажа компрессора.

Впускной коллектор 25 присоединен к ряду камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (см. фиг.2). Камеры сгорания, кроме того, присоединены к выпускному коллектору 36 через ряд выпускных клапанов (см. фиг.2). В изображенном варианте осуществления выпускной коллектор 36 включает в себя множество секций выпускного коллектора, чтобы давать вытекающему потоку из разных камер сгорания возможность направляться в разные местоположения в системе двигателя. В частности, вытекающий поток из первой группы 17 цилиндров (цилиндров 1-3) направляется через турбину 76 выпускного коллектора 36 перед обработкой каталитическим нейтрализатором выхлопных газов устройства 170 снижения токсичности выхлопных газов. Выхлопные газы из второй группы 18 цилиндров (цилиндра 4), в сравнении, направляются обратно во впускной коллектор 25 через канал 50 и каталитический нейтрализатор 70 выхлопных газов. В качестве альтернативы, по меньшей мере часть выхлопных газов из второй группы цилиндров направляется в турбину 76 выпускного коллектора 48 через клапан 65 и канал 56. Посредством регулировки клапана 65 доля выхлопных газов, направляемых из цилиндра 4 в выпускной коллектор относительно впускного коллектора, может меняться. В некоторых примерах клапан 65 и канал 56 могут быть не включены в состав.

Каталитический нейтрализатор 70 выхлопных газов выполнен в виде каталитического нейтрализатора с конверсией водяного газа (WGS). Каталитический нейтрализатор 70 с WGS выполнен с возможностью вырабатывать газообразный водород из обогащенных выхлопных газов, принимаемых в канале 50 из цилиндра 4.

Каждый из цилиндров 1-4 может включать в себя внутреннюю EGR, захватывая выхлопные газы от события сгорания в соответственном цилиндре и предоставляя выхлопным газам возможность оставаться в соответственном цилиндре во время следующего события сгорания. Величина внутренней EGR может меняться посредством регулировки моментов времени открывания и/или закрывания впускных и/или выпускных клапанов. Например, посредством увеличения перекрытия впускного и выпускного клапанов дополнительная EGR может удерживаться в цилиндре во время следующего события сгорания. Внешняя EGR выдается в цилиндры 1-4 исключительно посредством потока выхлопных газов из второй группы 18 цилиндров (здесь цилиндра 4) и канала 50 EGR. В еще одном примере внешняя EGR может выдаваться только в цилиндры 1-3, а не в цилиндр 4. Внешняя EGR на обеспечивается потоком выхлопных газов из цилиндров 1-3. Таким образом, в этом примере, цилиндр 4 является единственным источником внешней EGR для двигателя 10, а потому в материалах настоящего описания также указывается ссылкой как целевой цилиндр (или группа целевых цилиндров) EGR. Цилиндры 1-3 также указываются ссылкой как группа нецелевых цилиндров EGR. Несмотря на то, что данный пример показывает группу целевых цилиндров EGR в качестве имеющей одиночный цилиндр, следует принимать во внимание, что в альтернативных конфигурациях двигателя группа целевых цилиндров EGR может иметь большее количество цилиндров двигателя.

Канал 50 EGR может включать в себя охладитель 54 EGR для охлаждения EGR, подаваемой во впуск двигателя. В дополнение, канал 50 EGR может включать в себя первый датчик 51 выхлопных газов для оценивания отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции из второй группы цилиндров в оставшиеся цилиндры двигателя. Второй датчик 52 выхлопных газов может быть расположен ниже по потоку от секций выпускного коллектора первой группы цилиндров для оценивания отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов в первой группе цилиндров. Первый и второй датчики выхлопных газов могут быть датчиками отношения количества воздуха к количеству топлива, такими как универсальный датчик кислорода выхлопных газов (UEGO). Кроме того, дополнительные датчики выхлопных газов могут быть включены в систему двигателя по фиг.1.

Концентрация водорода во внешней EGR из цилиндра 4 может повышаться посредством обогащения топливно-воздушной смеси, сжигаемой в цилиндре 4. В частности, количество газообразного водорода, формируемого в каталитическом нейтрализаторе 70 с WGS, может увеличиваться посредством повышения степени обогащения выхлопных газов, принимаемых в канале 50 из цилиндра 4. Таким образом, для выдачи обогащенных водородом выхлопных газов в цилиндры 1-4 двигателя топливоснабжение второй группы 18 цилиндров может регулироваться так, чтобы цилиндр 4 обогащался. В одном из примеров концентрация водорода внешней EGR из цилиндра 4 может повышаться во время условий, когда стабильность сгорания в двигателе меньше, чем требуется. Это действие повышает концентрацию водорода во внешней EGR, и оно может повышать стабильность сгорания в двигателе, в особенности на более низких скоростях вращения и нагрузках двигателя (например, на холостом ходу). В дополнение, обогащенная водородом EGR предоставляет гораздо большим уровням EGR возможность допускаться в двигателе по сравнению с традиционной EGR (с более низкой концентрацией водорода) до столкновения с какими бы то ни было проблемами стабильности сгорания. Посредством увеличения диапазона и величины использования EGR улучшается экономия топлива двигателя.

Камеры 30 сгорания могут питаться одним или более видов топлива, таких как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ. Топливо может подаваться в камеры сгорания через форсунку 66. Топливная форсунка 66 может получать топливо из топливного бака 26. В изображенном примере топливная форсунка 66 сконфигурирована для непосредственного впрыска, хотя в других вариантах осуществления топливная форсунка 66 может быть сконфигурирована для оконного впрыска или впрыска через корпус дроссельного клапана. Кроме того, каждая камера сгорания может включать в себя одну или более топливных форсунок разных конфигураций, чтобы давать возможность каждому цилиндру принимать топливо посредством непосредственного впрыска, оконного впрыска, впрыска через корпус дроссельного клапана или их комбинации. В камерах сгорания сгорание может инициироваться посредством искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия.

Топливный бак 26 хранит легкоиспаряющееся жидкое топливо, сжигаемое в двигателе 10. Чтобы избежать выделения паров топлива из топливного бака и в атмосферу, топливный бак вентилируется в атмосферу через бачок 22 с адсорбентом. Бачок с адсорбентом может иметь значительную емкость для накопления основанных на углеводородах спиртах и/или эфирах видов топлива в адсорбированном состоянии. Например, бачок 22 может быть заполнен гранулами активированного угля и/или, например, другим материалом с большой площадью поверхности. Тем не менее, продолжительное поглощение паров топлива рано или поздно будет снижать емкость бачка с адсорбентом для дальнейшего накопления. Поэтому бачок с адсорбентом может периодически подвергаться продувке от адсорбированного топлива, как дополнительно описано в дальнейшем. В конфигурации, показанной на фиг.1, клапан 118 продувки бачка управляет продувкой паров топлива из бачка 22 во впускной коллектор, более точно, только в цилиндр 4, по магистрали 82 продувки. Запорный клапан (не показан) может быть присоединен в магистрали 82 продувки для предотвращения обратного потока из впускного коллектора в бачок 22. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что надежное управление отношением количества воздуха к количеству топлива может достигаться во время условий продувки посредством избирательной продувки паров топлива в группу цилиндров, специально выделенную для выдачи внешней EGR в другие цилиндры двигателя, поскольку целевые цилиндры EGR подвергают работе с обогащением для выработки водорода, а потому имеют более строгий допуск по отклонениям отношения количества воздуха к количеству топлива. Таким образом, по меньшей мере, часть обогащения цилиндра 4, требуемого для формирования обогащенной водородом внешней EGR, может обеспечиваться посредством продувки паров топлива бачка в цилиндр 4, уменьшая потребность в топливоснабжении цилиндра 4.

Когда условия продувки удовлетворены, к примеру, когда бачок насыщен, пары, накопленные в бачке 22 для паров топлива, могут продуваться только в цилиндры второй группы цилиндров (здесь только цилиндр 4, а не в цилиндры 1-3) посредством открывания клапана 118 продувки бачка. Пары топлива из бачка 22 затем втягиваются в цилиндр 4 с использованием разрежения во впускном коллекторе двигателя. Несмотря на то, что показан одиночный бачок 22, следует принимать во внимание, что любое количество бачков может быть присоединено к системе 100 двигателя. В одном из примеров клапан 118 продувки бачка может быть электромагнитным клапаном, при этом открывание или закрывание клапана выполняется посредством приведения в действие соленоида продувки бачка. Бачок 22 дополнительно включает в себя вентиляционный канал 117 для направления газов из бачка 22 в атмосферу при накоплении или улавливании паров топлива из топливного бака 26. Вентиляционный канал 117 также может предоставлять свежему воздуху возможность отбираться в бачок 22 для паров топлива при продувке накопленных паров топлива во впускной коллектор 144 через магистраль 82 продувки и клапан 118 продувки. Несмотря на то, что этот пример показывает вентиляционный канал 117, сообщающийся со свежим не нагретым воздухом, также могут использоваться различные модификации. Вентиляционный канал 117 может включать в себя клапан 120 вентиляции бачка для регулирования потока воздуха и паров между бачком 22 и атмосферой. Давление паров топлива в бачке 22 может определяться специальным датчиком давления в бачке.

Камеры 30 сгорания двигателя 10 могут быть расположены над заполненным смазкой картером 114 двигателя, в котором поршни возвратно-поступательного хода камер сгорания вращают коленчатый вал. Поршни возвратно-поступательного хода могут быть по существу изолированными от картера двигателя посредством одного или более поршневых колец, которые сдерживают поток топливно-воздушной смеси и газообразных продуктов сгорания в картер двигателя. Тем не менее, значительное количество паров топлива, не сожженного воздуха и выхлопных газов может ‘прорываться через’ поршневые кольца и поступать в картер двигателя со временем. Для снижения ухудшающих характеристики воздействий паров топлива на вязкость смазки двигателя и для снижения выпуска паров в атмосферу, картер двигателя может непрерывно или периодически вентилироваться, как дополнительно описано в дальнейшем. В конфигурации, показанной на фиг.1, клапан 28 вентиляции картера управляет продувкой паров топлива из картера двигателя во впускной коллектор, более точно, в цилиндр 4, по магистрали 80 вентиляции картера. Магистраль 80 вентиляции соединяется с магистралью 82 продувки выше по потоку от впускного окна второй группы цилиндров 18 (цилиндр 4). Как обсуждено со ссылкой на продувку бачка топливной системы, картерные пары топлива могут избирательно продуваться в группу цилиндров, специально выделенную для выдачи внешней EGR в другие цилиндры двигателя, поскольку целевые цилиндры EGR подвергают работеся с обогащением для выработки водорода, а потому, имеют более строгий допуск по отклонениям отношения количества воздуха к количеству топлива. Таким образом, по меньшей мере часть обогащения цилиндра 4, требуемого для формирования обогащенной водородом внешней EGR, может обеспечиваться посредством продувки картерных паров топлива в цилиндр 4, уменьшая потребность в топливоснабжении цилиндра 4.

В одном из вариантов осуществления клапан 28 вентиляции картера может быть проточным пассивным клапаном, который обеспечивает постоянный вывод картерных газов изнутри картера 114 двигателя до присоединения к впускному коллектору. Проточный клапан может перекрываться, когда поток через магистраль 80 вентиляции картера имел бы склонность течь в противоположном направлении. В еще одном варианте осуществления клапан 28 вентиляции картера может быть клапаном, который меняет свое ограничение потока в ответ на падение давления на нем (или расход через него). Кроме того, в других примерах, клапан вентиляции картера может быть клапаном с электронным управлением. В них контроллер 12 может выдавать сигнал для изменения положения клапана с открытого положения (или положения высокого расхода) в закрытое положение (или положение низкого расхода), или наоборот, или любое положение между ними.

Следует принимать во внимание, что в качестве используемого в материалах настоящего описания поток вентиляции картера указывает ссылкой на поток паров топлива и газов из картера двигателя во впускной коллектор вдоль магистрали 80 вентиляции. Подобным образом, в качестве используемого в материалах настоящего описания обратный поток картера двигателя указывает ссылкой на поток паров топлива и газов вдоль магистрали 80 вентиляции из впускного коллектора в картер двигателя. Обратный поток может возникать, когда давление во впускном коллекторе находится выше, чем давление в картере двигателя (например, во время работы двигателя с наддувом). В некоторых вариантах осуществления запорный клапан (не показан) может быть присоединен между впускным коллектором 25 и картером 114 двигателя вдоль магистрали 80 вентиляции для предотвращения обратного потока картера двигателя. Давление паров топлива в картере 114 двигателя может определяться специальным датчиком давления в картере двигателя.

Картер 114 двигателя может включать в себя один или более маслоотделителей 94 для отделения масла от картерных паров (или «прорывных газов») перед тем, как пары продуваются в цилиндр 4. Только один маслоотделитель 94 показан, так как изображенная конфигурация дает возможность однонаправленной вентиляции картера.

Во время условий без наддува свежий воздух втягивается в картер 114 двигателя из воздушного фильтра 56 по вентиляционной трубке 77. Картерные пары топлива и газы затем выпускаются по магистрали 80 вентиляции и подаются во вторую группу цилиндров во впускном коллекторе с использованием разрежения во впускном коллекторе.

Таким образом, каждые из картерных паров топлива и паров топлива бачка продуваются в группу целевых цилиндров EGR двигателя, а не в оставшиеся цилиндры двигателя. Внешняя EGR из группы целевых цилиндров EGR затем рециркулируется обратно во все цилиндры двигателя по обогащению водородом.

Выхлопные газы из выпускного коллектора 36 направляются в турбину 76, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество выхлопных газов взамен может направляться через перепускную заслонку (не показана) для выхлопных газов, обходя турбину. Объединенный поток из турбины и перепускной заслонки для выхлопных газов затем протекает через устройство 170 снижения токсичности выхлопных газов. Вообще, одно или более устройств 170 снижения токсичности выхлопных газов могут включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов доочистки выхлопных газов, выполненных с возможностью каталитически очищать поток выхлопных газов, тем самым снижать количество одного или более веществ в потоке выхлопных газов. Например, один из каталитических нейтрализаторов доочистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью улавливать NO_x из потока выхлопных газов, когда поток выхлопных газов обеднен, и восстанавливать захваченные NO_x, когда поток выхлопных газов обогащен. В других примерах каталитический нейтрализатор последующей обработки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью делать непропорциональным NO_x или избирательно восстанавливать NO_x посредством восстанавливающего агента. Кроме того, в других примерах, каталитический нейтрализатор доочистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью окислять остаточные углеводороды и/или оксид углерода в потоке выхлопных газов. Разные каталитические нейтрализаторы доочистки выхлопных газов, имеющие любые такие функциональные возможности, могут быть расположены в тонких покрытиях или где-нибудь еще в каскадах доочистки выхлопных газов отдельно или вместе. В некоторых вариантах осуществления каскады последующей очистки выхлопных газов могут включать в себя регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливать и окислять частицы сажи в потоке выхлопных газов. Все или часть очищенных выхлопных газов из устройства 170 снижения токсичности выхлопных газов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35.

Система 100 двигателя дополнительно включает в себя систему 14 управления. Система 14 управления включает в себя контроллер 12, который может быть любой электронной системой управления системы двигателя или транспортного средства, в котором установлена система двигателя. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью принимать управляющие решения по меньшей мере частично на основании входного сигнала с одного или более датчиков 16 в пределах системы двигателя и может управлять исполнительными механизмами 81 на основании управляющих решений. Например, контроллер 12 может хранить машиночитаемые команды в памяти, и исполнительные механизмы 81 могут управляться посредством выполнения команд. Примерные датчики включают в себя датчик 24 MAP, датчик 119 MAF, датчики 128 и 129 температуры и давления выхлопных газов, и датчики 51, 52 отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, и датчик 62 давления вентиляции картера. Примерные исполнительные механизмы включают в себя дроссель 20, топливную форсунку 66, клапан 118 продувки бачка, клапан 120 вентиляции бачка, клапан 28 вентиляции картера, клапан 65 группы целевых цилиндров и т.д. Дополнительные датчики и исполнительные механизмы могут быть включены в состав, как описано на фиг.2. Постоянное запоминающее устройство запоминающего носителя в контроллере 12 может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные способы и процедуры описаны в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг.3.

Со ссылкой на фиг.2 двигатель 10 внутреннего сгорания содержит множество цилиндров, как показано на фиг.1, один цилиндр которого описан далее. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 132 цилиндра с поршнем 136, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Маховик 97 и зубчатый венец 99 присоединены к коленчатому валу 40. Стартер 96 включает в себя ведущий вал 98 зубчатой передачи и ведущую шестерню 95. Ведущий вал 98 зубчатой передачи может избирательно выдвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с зубчатым венцом 99. Стартер 96 может быть установлен непосредственно спереди двигателя или сзади двигателя. В некоторых примерах стартер 96 может избирательно подавать крутящий момент на коленчатый вал 40 через ремень или цепь. В одном из примеров стартер 96 находится в базовом состоянии, когда не зацеплен с коленчатым валом двигателя.

Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 144 и выпускным коллектором 148 через соответствующий впускной клапан 152 и выпускной клапан 154. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие независимо кулачком 151 впускного клапана и кулачком 153 выпускного клапана. Механизм 85 регулировки зазора впускного клапана осуществляет опережение или запаздывание фазы впускного клапана 152 относительно положения коленчатого вала 40. Дополнительно, механизм 85 регулировки зазора впускного клапана может увеличивать или уменьшать величину подъема впускного клапана. Механизм 83 регулировки зазора выпускного клапана осуществляет опережение или запаздывание фазы выпускного клапана 154 относительно положения коленчатого вала 40. Кроме того, механизм 83 регулировки зазора выпускного клапана может увеличивать или уменьшать величину подъема выпускного клапана. Положение кулачка 151 впускного клапана может определяться датчиком 155 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 153 выпускного клапана может определяться датчиком 157 кулачка выпускного клапана. В случаях, когда камера 30 сгорания является частью целевого цилиндра EGR, установка фазы и/или величина подъема клапанов 152 и 154 могут регулироваться независимо от других цилиндров двигателя, так что заряд воздуха цилиндра у целевого цилиндра EGR может увеличиваться или уменьшаться относительно других цилиндров двигателя. Таким образом, внешняя EGR, подаваемая в цилиндры двигателя, может превышать двадцать пять процентов массы заряда цилиндра. Внешняя EGR является выхлопными газами, которые откачиваются из выпускных клапанов цилиндра и возвращаются в цилиндры через впускные клапаны цилиндров. Кроме того, величина внутренней EGR у цилиндров, иных, чем цилиндр EGR, может регулироваться независимо от целевого цилиндра EGR посредством регулировки установки фаз распределения клапанов других соответствующих цилиндров. Внутренняя EGR является выхлопными газами, которые остаются в цилиндре после события сгорания, и являются частью смеси в цилиндре для следующего события сгорания.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускное окно, что известно специалистам в данной области техники как оконный впрыск. В некоторых примерных конфигурациях двигателя один или более цилиндров могут принимать топливо из форсунок как непосредственного, так и оконного впрыска.

Впускной коллектор 144 показан сообщающимся с возможным электронным дросселем 162, который регулирует положение дроссельной заслонки 164 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 144. В некоторых вариантах осуществления дроссель 162 и дроссельная заслонка 164 могут быть расположены между впускным клапаном 152 и впускным коллектором 144, так что дроссель 162 является дросселем окна. Крутящий момент требования водителя может определяться по положению педали 170 акселератора, которое считывается датчиком 174 педали акселератора. Напряжение или ток, указывающие крутящий момент требования водителя выводятся с датчика 174 педали акселератора, когда ступня 172 водителя управляет педалью 170 акселератора.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 148 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 170 выхлопных газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

Нейтрализатор 170 выхлопных газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выхлопных газов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 170 выхлопных газов, в одном из примеров, может быть каталитическим нейтрализатором трехкомпонентного типа.

Контроллер 12 показан на фиг.2 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное (некратковременное) запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 113 охлаждения; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; датчика положения двигателя с датчика 115 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 119; и измерение положения дросселя с датчика 158. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания датчик 115 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов, при этом каждый оборот коленчатого вала может определяться по скорости вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска обычно выпускной клапан 154 закрывается, а впускной клапан 152 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 144, поршень 136 перемещается ко дну цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 136 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия впускной клапан 152 и выпускной клапан 154 закрыты. Поршень 136 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 136 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC).

В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 136 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска выпускной клапан 154 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 148, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки фаз открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.

Таким образом, компоненты по фиг.1-2 предусматривают систему двигателя, которая предоставляет возможность, чтобы избирательная продувка паров топлива из одного или более из бачка топливной системы и картера двигателя обогащала только группу целевых цилиндров EGR многоцилиндрового двигателя, и рециркуляции выхлопных газов из группы целевых цилиндров EGR в каждый из оставшихся цилиндров двигателя и группы целевых цилиндров.

Далее, с обращением к фиг.3, показан примерный способ 300 для регулировки топливоснабжения группы целевых цилиндров EGR и оставшихся цилиндров двигателя у многоцилиндрового двигателя на основании условий продувки, чтобы поддерживать отношение количества воздуха к количеству топлива каждой группы цилиндров на целевом отношении количества воздуха к количеству топлива.

На этапе 302 процедура включает в себя определение и/или измерение условий работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка, наддув, MAP, поток всасываемого воздуха двигателя, условия окружающей среды, такие как давление, температура, влажность окружающей среды и т.д. На этапе 304 требуемая величина рециркуляции выхлопных газов (EGR) может определяться на основании условий работы двигателя. Более точно, требуемая величина разбавления двигателя может определяться на основании условий работы двигателя, а интенсивность EGR может определяться на основании требуемого разбавления в двигателе. По существу, EGR может обеспечиваться посредством рециркуляции выхлопных газов только из группы выделенных цилиндров EGR (например, только из цилиндра 4 двигателя 10 на фиг.1-2) во все цилиндры двигателя (во все цилиндры 1-4).

На этапе 306 целевое отношение количества воздуха к количеству топлива может определяться для работы целевого цилиндра(ов) EGR на основании запрошенного разбавления в двигателе. Например, целевое отношение количества воздуха к количеству топлива может выбираться, чтобы выдавать требуемую величину EGR в двигатель. В качестве альтернативы, целевое отношение количества воздуха к количеству топлива может выбираться для обеспечения требуемой величины устойчивости сгорания к EGR у двигателя. То есть целевое отношение количества воздуха к количеству топлива может вырабатывать достаточное количество водорода, так чтобы двигатель мог подвергать работе с требуемой величиной EGR (например, на более высоких уровнях EGR), не подвергаясь проблемам устойчивости сгорания. В частности, могут обогащаться только целевые цилиндры EGR. Обогащение группы целевых цилиндров EGR может включать в себя работу группы целевых цилиндров EGR (и не оставшихся цилиндров двигателя) богаче, чем стехиометрия, степень обогащения регулируется, чтобы выдавать запрошенную величину рециркуляции выхлопных газов в оставшиеся цилиндры двигателя.

Как обсуждено со ссылкой на фиг.1-2, выхлопные газы из группы целевых цилиндров EGR подаются в каталитический нейтрализатор с конверсией водяного газа, присоединенный ниже по потоку от группы целевых цилиндров EGR, перед рециркуляцией выхлопных газов в каждый из оставшихся цилиндров двигателя. Каталитический нейтрализатор с конверсией водяного газа использует оксид углерода из обогащенных выхлопных газов для создания избыточного водорода. Обогащенные водородом выхлопные газы затем подвергают рециркуляции во впуск двигателя. Таким образом, концентрация водорода выхлопных газов, принимаемых в каталитическом нейтрализаторе с конверсией водяного газа из группы целевых цилиндров EGR, находится ниже, чем концентрация водорода выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции в каждый из оставшихся цилиндров двигателя и целевой цилиндр EGR из каталитического нейтрализатора с конверсией водяного газа. Посредством рециркуляции обогащенной водородом EGR в двигатель большая величина разбавления в двигателе может обеспечиваться до возникновения проблем стабильности сгорания.

На этапе 308 может определяться, были ли удовлетворены условия продувки. В частности, может определяться, присутствуют ли условия для продувки паров топлива из бачка топливной системы и/или для продувки картерных газов из картера двигателя. Условия продувки бачка могут подтверждаться в ответ на загрузку бачка выше, чем пороговое значение, или в ответ на пороговую продолжительность времени, истекшую после последней продувки бачка. Условия вентиляции картера двигателя могут подтверждаться в ответ на давление в картере двигателя или в ответ на пороговую продолжительность времени, истекшую после последней продувки картера двигателя. В альтернативном примере картер двигателя может вентилироваться непрерывно.

Если условия продувки не подтверждены, на этапе 320, процедура включает в себя определение отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов целевых цилиндров EGR (AFR_D). Например, отношение количества воздуха к количеству топлива может оцениваться на основании обратной связи с первого датчика выхлопных газов (например, датчика отношения количества воздуха к количеству топлива, такого как датчик UEGO), присоединенного ниже по потоку от группы целевых цилиндров EGR (такого как датчик 51 в канале 50). На этапе 322 процедура включает в себя регулировку топливоснабжения у целевого цилиндра(ов) EGR на основании оцененного отношения количества воздуха к количеству топлива для работы целевого цилиндра(ов) EGR на целевом (более обогащенном, чем стехиометрия) отношении количества воздуха к количеству топлива. Таким образом, топливо может добавляться в целевой цилиндр(ы) EGR на основании разности между оцененным отношением количества воздуха к количеству топлива и целевым отношением количества воздуха к количеству топлива. На этапе 324 процедура включает в себя осуществление рециркуляции выхлопных газов из группы целевых цилиндров EGR во все цилиндры (в каждый из оставшихся цилиндров двигателя и в группу целевых цилиндров EGR).

На этапе 326 процедура включает в себя определение отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов оставшихся цилиндров EGR (AFR_ND). Например, отношение количества воздуха к количеству топлива может оцениваться на основании обратной связи со второго датчика выхлопных газов (например, датчика отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, такого как датчик UEGO), присоединенного ниже по потоку от оставшихся цилиндров двигателя (такого как датчик 56). На этапе 328 процедура включает в себя регулировку топливоснабжения у каждого из оставшихся цилиндров двигателя на основании EGR, принимаемой из группы целевых цилиндров EGR, для обеспечения отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов двигателя на или около стехиометрии. Например, оставшиеся цилиндры двигателя могут снабжаться топливом беднее, чем стехиометрия, по мере того, как возрастает степень обогащения выхлопных газов, принимаемых из группы целевых цилиндров EGR.

Возвращаясь на этап 308, если условия продувки подтверждены, то на этапе 310 процедура включает в себя избирательную продувку паров топлива из одного или более из бачка топливной системы и картера двигателя для обогащения только группы целевых цилиндров EGR многоцилиндрового двигателя. По существу, избирательная продувка дополнительно включает в себя неосуществление продувки паров топлива в какой бы то ни было из оставшихся цилиндров двигателя у двигателя. На этапе 312 процедура включает в себя упреждающее оценивание содержания продувки, принимаемой в группе целевых цилиндров EGR. Упреждающая оценка содержания продувки может быть основана на интенсивности продувки клапана продувки бачка, загрузке бачка, давлении в картере двигателя и т.д.

На этапе 314 процедура включает в себя оценивание отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов целевых цилиндров EGR (AFR_D). Например, отношение количества воздуха к количеству топлива может оцениваться на основании обратной связи с первого датчика выхлопных газов (датчика отношения количества воздуха к количеству топлива), присоединенного ниже по потоку от группы целевых цилиндров EGR (такого как датчик 51 в канале 50). На этапе 316 процедура включает в себя регулировку топливоснабжения группы целевых цилиндров EGR на основании упреждающей оценки продувки паров топлива в группу целевых цилиндров EGR, а кроме того, на основании обратной связи по датчику отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов группы целевых цилиндров EGR. В частности, топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR может уменьшаться по мере того, как возрастает упреждающая оценка продувки паров топлива, чтобы поддерживать отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов группы целевых цилиндров EGR на целевом отношении количества воздуха к количеству топлива в группе целевых цилиндров EGR, чтобы выдавать требуемую величину EGR в оставшиеся цилиндры двигателя. Другими словами, по мере того, как пары продувки, принимаемые из бачка для топлива и/или картера двигателя, возрастают, величина топливоснабжения, требуемого в группе целевых цилиндров EGR для достижения целевой степени обогащения для достаточной выработки водорода в каталитическом нейтрализаторе с WGS и выдачи целевой интенсивности разбавления в двигателе, убывает. Водород улучшает стабильность сгорания с EGR и предоставляет возможность для улучшения экономии топлива.

После этапа 316 процедура переходит на этап 324, чтобы рециркулировать выхлопные газы из группы целевых цилиндров EGR в каждый из оставшихся цилиндров двигателя и группы целевых цилиндров EGR. В частности, выхлопные газы подвергают рециркуляции только из группы целевых цилиндров EGR во впускной коллектор двигателя выше по потоку от впускного окна всех цилиндров двигателя. На этапе 326 отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов оставшихся цилиндров EGR (AFR_ND) оценивается на основании обратной связи со второго датчика выхлопных газов, присоединенного ниже по потоку от нецелевых цилиндров двигателя. На этапе 328 топливоснабжение у каждого из оставшихся цилиндров двигателя регулируется на основании EGR, принимаемой из группы целевых цилиндров EGR, для обеспечения отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов двигателя на или около стехиометрии. Например, оставшиеся цилиндры двигателя могут снабжаться топливом беднее, чем стехиометрия, по мере того, как возрастает величина рециркуляции выхлопных газов, принимаемой из группы целевых цилиндров EGR. Подобным образом, по мере того, как возрастает количество паров продувки, принимаемых в группе целевых цилиндров EGR, меньший впрыск топлива требуется в целевом цилиндре EGR для достижения требуемого отношения количества воздуха к количеству топлива.

Процедура регулировки топлива по фиг.3 изображена в качестве структурной схемы в процедуре 400 по фиг.4. Процедура 400 содержит первую подпрограмму 410 для определения количества топлива, которое должно подаваться в группу целевых цилиндров двигателя, и вторую подпрограмму 420 для определения количества топлива, которое должно подаваться в группу нецелевых цилиндров EGR. Топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR регулируется для работы группы цилиндров богаче, чем стехиометрия, наряду с тем, что топливоснабжение группы нецелевых цилиндров EGR регулируется для работы группы цилиндров двигателя на стехиометрии.

Подпрограмма 410 включает в себя прием, на этапе 402, входных сигналов касательно оцененного отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов группы целевых цилиндров (AFR_D), требуемой степени обогащения (Rich_reference) и упреждающей оценки содержания продувки (Purge_content). Оцененное отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов группы целевых цилиндров (AFR_D) может быть основано на обратной связи с датчика выхлопных газов, присоединенного ниже по потоку от группы целевых цилиндров, к примеру, в канале EGR, рециркулирующем выхлопные газы из группы целевых цилиндров EGR во впуск двигателя. Требуемая степень обогащения может определяться на основании требуемой величины разбавления в двигателе (Target_EGR) в преобладающих условиях работы двигателя. Например, по мере того, как требуемая величина разбавления в двигателе возрастает, требуемая степень обогащения может повышаться, так чтобы большее количество водорода могло вырабатываться в каталитическом нейтрализаторе с WGS ниже по потоку от группы целевых цилиндров EGR.

На основании сравнения между действующим отношением количества воздуха к количеству топлива, в комбинации с воздухом продувки, с целевым отношением количества воздуха к количеству топлива, рассчитывается отклонение. Отклонение отправляется на первый регулятор K1, который затем рассчитывает количество топлива, которое должно впрыскиваться в группу целевых цилиндров EGR (Fuel_D). Первый регулятор K1, например, может быть первым пропорционально-интегрально-дифференциальным (PID, ПИД) регулятором.

Подпрограмма 420 включает в себя прием, на этапе 404, входных сигналов касательно оцененного отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов группы нецелевых цилиндров (AFR_ND) и требуемого отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, которое здесь находится на стехиометрии (Stoich_reference). Оцененное отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов группы нецелевых цилиндров (AFR_ND) может быть основано на обратной связи со второго датчика выхлопных газов, присоединенного ниже по потоку от группы целевых цилиндров, к примеру, в секции выпускного коллектора непосредственно ниже по потоку от группы нецелевых цилиндров EGR. На основании сравнения между действующим отношением количества воздуха к количеству топлива группы нецелевых цилиндров EGR и целевым стехиометрическим отношением количества воздуха к количеству топлива рассчитывается отклонение. Отклонение затем отправляется во второй регулятор K2, который также может быть ПИД-регулятором. Выходной сигнал второго регулятора затем сравнивается с фильтрованной оценкой отношения количества воздуха к количеству топлива группы целевых цилиндров EGR (AFR_D). Более точно, AFR_D может фильтроваться по прохождению через фильтр F1 перед сравнением с выходным сигналом второго регулятора. Выходной сигнал фильтра F1 сравнивается с выходным сигналом регулятора K2 на этапе 406, чтобы определять количество топлива, которое должно впрыскиваться в группу нецелевых цилиндров (Fuel_ND). По существу, это может составлять упреждающую часть контура топливоснабжения. В дополнение, обратная связь касательно количества топлива, впрыскиваемого в группу нецелевых цилиндров, принимается в качестве входного сигнала в фильтр F1.

Таким образом, предусмотрен способ, в котором топливоснабжение целевого цилиндра EGR, выполненного с возможностью рециркуляции выхлопных газов для обогащения оставшихся цилиндров двигателя, регулируется в ответ на оценку паров топлива, продуваемых только в целевой цилиндр, и в ответ на первое отношение количества воздуха к количеству топлива целевого цилиндра. Пары топлива, продуваемые в целевой цилиндр, включают в себя одно или более из паров топлива бачка топливной системы и паров топлива принудительной вентиляции картера, пары топлива не продуваются ни в какие из оставшихся цилиндров двигателя. По существу, оценка продуваемых паров топлива может быть упреждающей оценкой, основанной на интенсивности потока продувки. Топливоснабжение целевого цилиндра регулируется, чтобы подвергать работе целевой цилиндр с целевым отношением количества воздуха к количеству топлива, более обогащенным, чем стехиометрия, целевое отношение количества воздуха к количеству топлива выбирается, чтобы обеспечивать некоторую величину рециркуляции выхлопных газов в оставшиеся цилиндры двигателя. Например, степень обогащения топливоснабжения целевого цилиндра может понижаться по мере того, как возрастает оценка паров топлива, продуваемых в целевой цилиндр, и/или по мере того, как первое отношение количества воздуха к количеству топлива приближается к целевому отношению количества воздуха к количеству топлива.

В сравнении, топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя регулируется в ответ на первое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов и в ответ на второе отношение количества воздуха к количеству топлива оставшихся цилиндров двигателя. Здесь, первое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов оценивается первым датчиком отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенным ниже по потоку только от целевого цилиндра, а второе отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов оценивается вторым датчиком отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенным ниже по потоку только от оставшихся цилиндров двигателя. Например, топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя может регулироваться, чтобы поддерживать второе отношение количества воздуха к количеству топлива на или около стехиометрии, топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя дополнительно обедняется по мере того, как убывает первое отношение количества воздуха к количеству топлива. Это предоставляет возможность точного регулирования отношения количества воздуха к количеству топлива, даже если невозможна очень точная оценка содержания продувки.

Фиг.5 показывает многомерную характеристику, изображающую примерную регулировку топливоснабжения у группы целевых и нецелевых цилиндров EGR, чтобы предоставлять возможность для регулирования отношения количества воздуха к количеству топлива (AFR). Многомерная характеристика 500 изображает изменения отношения количества воздуха к количеству топлива группы целевых цилиндров (AFR_D) на графике 502, а изменения отношения количества воздуха к количеству топлива группы нецелевых цилиндров (AFR_ND) на графике 504. Оба графика показаны по времени (вдоль оси x).

График 502 показывает изменения AFR_D по сравнению с целевой регулировкой 503 обогащения (пунктирной линией). На основании изменений топливоснабжения, а также содержания продувки в группе целевых цилиндров EGR, отношение количества воздуха к количеству топлива может периодически становится беднее, чем регулировка обогащения (как показано до t1) или становится богаче, чем регулировка обогащения (как показано после t2). AFR_D может регулироваться более бедным, чем целевая регулировка 503 обогащения, если добавочный водород не нужен для стабильности сгорания, или целевой цилиндр EGR достигает своего «предела обогащения» в данных условиях работы. В качестве альтернативы, AFR_D может регулироваться более обогащенным, чем целевая регулировка обогащения, если дополнительный водород необходим для стабильности сгорания, и целевой цилиндр EGR не достиг своего «предела обогащения». Например, AFR группы целевых цилиндров может кратковременно возрастать (как показано до t1). Обогащенные выхлопные газы из группы целевых цилиндров принимаются в оставшихся цилиндрах двигателя. Поэтому, в ответ на изменение AFR_D, топливоснабжение группы нецелевых цилиндров регулируется так, что общее отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов цилиндров находится на или около стехиометрии. Например, во время условий, когда выхлопные газы, принимаемые из группы целевых цилиндров, являются более обогащенными, как видно после t1, топливоснабжение группы нецелевых цилиндров регулируется, чтобы быть более бедным. По существу, вследствие временной задержки, включенной в прием обогащенных выхлопных газов во впускном коллекторе, и задержки смешивания в коллекторе, может быть запаздывание d1 между изменением отношения количества воздуха к количеству топлива группы целевых цилиндров и изменением отношения количества воздуха к количеству топлива группы нецелевых цилиндров.

Таким образом, управление топливоснабжением и отношением количества воздуха к количеству топлива группы целевых цилиндров EGR и группы нецелевых цилиндров EGR координируется так, чтобы стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов могло поддерживаться даже в то время, как пары топлива продувки принимаются в группе целевых цилиндров.

Далее, с обращением к фиг.6, изображена примерная регулировка топливоснабжения у группы целевых и нецелевых цилиндров EGR наряду с приемом паров продувки топлива. Способ предоставляет возможность для регулирования отношения количества воздуха к количеству топлива (AFR). Многомерная характеристика 600 изображает изменения разбавления в двигателе или требование EGR на графике 602, топливоснабжение группы целевых цилиндров (Fuel_D) показано на графике 604, топливоснабжение группы нецелевых цилиндров (Fuel_ND) показано на графике 606, избирательная продувка паров топлива в группу целевых цилиндров показана на графике 608, и оценка отношения количества воздуха к количеству топлива в выхлопной трубе для выхлопных газов показана на графике 610. Все графики показаны по времени (вдоль оси x).

До t1 топливоснабжение группы целевых цилиндров может регулироваться на основании потребности в разбавлении в двигателе. По существу, до t1, условия продувки могут не подтверждаться, и накопленные пары топлива могут не приниматься ни в каком цилиндре двигателя. Более точно, по мере того, как возрастает требование разбавления в двигателе, топливоснабжение группы целевых цилиндров регулируется, чтобы быть более обогащенными, чем стехиометрия (пунктирная линия), так что каталитический нейтрализатор с конверсией водяного газа, присоединенный ниже по потоку от группы целевых цилиндров, может вырабатывать большее количество водорода с использованием углеводородов из обогащенных выхлопных газов. Обогащенные водородом выхлопные газы затем подвергаются рециркуляции из группы целевых цилиндров EGR во впуск двигателя, где они засасываются оставшимися цилиндрами двигателя и группой целевых цилиндров EGR. По мере того, как возрастает обогащение выхлопных газов, принимаемых из группы целевых цилиндров EGR, топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя в группе нецелевых цилиндров EGR может обедняться, так что выхлопные газы в выхлопной трубе могут поддерживаться на или около стехиометрии. Например, когда степень обогащения топливоснабжения группы целевых цилиндров возрастает, степень обеднения топливоснабжения группы нецелевых цилиндров EGR также может повышаться соответствующим образом.

В t1 условия продувки могут подтверждаться. В ответ на удовлетворение условий продувки, пары топлива из одного или более из бачка для паров топливной системы и/или картера двигателя могут приниматься избирательно только в группе целевых цилиндров. Топливо может продуваться с постепенно повышающейся интенсивностью продувки до тех пор, пока интенсивность продувки не стабилизируется. По существу, пары продувки подаются избирательно только в группу целевых цилиндров EGR и не подаются ни в какой из оставшихся цилиндров в группе нецелевых цилиндров EGR. Пары продувки, поэтому, могут составлять по меньшей мере часть обогащения, требуемого в группе целевых цилиндров EGR для обеспечения запрошенного разбавления в двигателе. Поэтому, по мере того, как возрастает интенсивность продувки и возрастает количество паров продувки, принимаемых в группе целевых цилиндров EGR, обогащенное топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR может уменьшаться. Другими словами, меньшему количеству топлива может быть необходимым впрыскиваться в группу целевых цилиндров EGR, чтобы поддерживать требуемое обогащенное отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов для выдачи EGR в оставшиеся цилиндры двигателя. Например, может делаться возможным топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR ближе к стехиометрическому топливоснабжению.

В t2 загрузка бачка может быть достаточно низкой, и продувка может прерываться. Соответственно, интенсивность продувки может падать и обогащенное топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR может повышаться наряду с тем, что бедное топливоснабжение группы нецелевых цилиндров EGR повышается соответствующим образом. По существу, скоординированные регулировки топливоснабжения группы целевых цилиндров EGR и группы нецелевых цилиндров EGR, при наличии или отсутствии паров топлива продувки, предоставляют отношению количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов на выхлопной трубе возможность поддерживаться на или около стехиометрии во время работы двигателя.

В одном из примеров система двигателя содержит первую группу цилиндров, вторую группу цилиндров, первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов, присоединенный ниже по потоку только от первой группы цилиндров, второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов, присоединенный ниже по потоку от каждой из первой и второй группы цилиндров, и канал EGR, выполненный с возможностью рециркуляции выхлопных газов только из первой группы цилиндров в общий впуск двигателя, общий впуск двигателя подает заряд воздуха в каждую из первой и второй группы цилиндров. Первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов может быть каталитическим нейтрализатором с конверсией водяного газа наряду с тем, что второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. Система двигателя дополнительно может содержать бачок топливной системы, картер двигателя, канал продувки, выполненный с возможностью продувки паров топлива из каждого из бачка и картера двигателя только в первую группу цилиндров, первый датчик отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, присоединенный ниже по потоку от первой группы цилиндров, второй датчик отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенный ниже по потоку от второй группы цилиндров, и контроллер. Контроллер может быть сконфигурирован машиночитаемыми командами для регулировки топливоснабжения первой группы цилиндров на основании количества паров топлива продувки, принимаемых в первой группе цилиндров, чтобы выдавать целевую рециркуляцию выхлопных газов во вторую группу цилиндров. Кроме того, контроллер может включать в себя команды для регулировки топливоснабжения второй группы цилиндров на основании рециркуляции выхлопных газов, принимаемой из первой группы цилиндров, чтобы поддерживать стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива. Топливоснабжение первой группы цилиндров может обогащаться по мере того, как убывает количество принимаемых паров топлива продувки, и по мере того, как возрастает выходной сигнал первого датчика отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов. Топливоснабжение второй группы цилиндров может обедняться по мере того, как возрастает рециркуляция выхлопных газов, принимаемая из первой группы цилиндров, и по мере того, как убывает выходной сигнал второго датчика отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов.

Таким образом, посредством избирательного приема паров топлива продувки в группе целевых цилиндров EGR управление парами продувки и PCV упрощается и улучшается. В дополнение, общее обогащение и выработка водорода целевого цилиндра EGR улучшает экономию топлива посредством улучшения устойчивости двигателя к EGR. Посредством использования паров продувки для обеспечения по меньшей мере части обогащения целевого цилиндра EGR управление продувкой PCV улучшается, так как все обогащенные топливом пары направляются для обогащения целевого цилиндра EGR. Посредством обогащения целевого цилиндра EGR для рециркуляции обогащенных водородом выхлопных газов в двигатель, стабильность сгорания двигателя улучшается, даже в работе при высоких разбавлениях в двигателе. Посредством улучшения диапазона условий работы, где EGR может подаваться, не навлекая проблем стабильности сгорания, достигаются дополнительные улучшения экономии топлива и рабочих характеристик двигателя.

Необходимо 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 необязательно 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.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены способы и системы для улучшения управления отношением количества воздуха к количеству топлива продувки. Пары топлива и газы из бачка для паров топлива и картера двигателя избирательно продуваются в определенные выбранные группу цилиндров или один цилиндр двигателя и не продуваются в оставшиеся цилиндры двигателя. Затем выхлопные газы посредством системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) из выбранной группы цилиндров или одного цилиндра подают во впуск двигателя, откуда указанные рециркулируемые выхлопные газы засасываются в оставшиеся цилиндры двигателя и в выбранную группу цилиндров. Изобретение позволяет достигнуть улучшения процесса сгорания в цилиндрах и улучшения характеристик двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

избирательно продувают пары топлива из одного или более из бачка топливной системы и картера двигателя только в группу целевых цилиндров рециркуляции выхлопных газов (EGR) многоцилиндрового двигателя для обогащения группы целевых цилиндров EGR; и

осуществляют рециркуляцию выхлопных газов из группы целевых цилиндров EGR в каждый из оставшихся цилиндров двигателя и в группу целевых цилиндров.

2. Способ по п.1, в котором избирательная продувка дополнительно включает в себя этап, на котором не продувают пары топлива в любой из оставшихся цилиндров двигателя, и дополнительно включает в себя этап, на котором в ответ на избирательную продувку паров топлива для обогащения только группы целевых цилиндров EGR регулируют топливоснабжение у группы целевых цилиндров EGR на основании оценки содержания продувки продуваемых паров топлива и отношения количества воздуха к количеству топлива у группы целевых цилиндров EGR.

3. Способ по п.1, в котором обогащение группы целевых цилиндров EGR включает в себя этап, на котором подвергают работе группу целевых цилиндров EGR в более обогащенном режиме, чем стехиометрия, и осуществление работы группы целевых цилиндров EGR в более обогащенном режиме, чем стехиометрия, включает в себя этап, на котором регулируют степень обогащения посредством регулировки топливоснабжения у группы целевых цилиндров EGR для обеспечения целевой величины рециркуляции выхлопных газов в оставшиеся цилиндры двигателя.

4. Способ по п.3, в котором выхлопные газы из группы целевых цилиндров EGR подают в каталитический нейтрализатор с конверсией водяного газа, присоединенный в местоположении ниже по потоку от группы целевых цилиндров EGR, перед рециркуляцией выхлопных газов в каждый из оставшихся цилиндров двигателя.

5. Способ п п.4, в котором концентрация водорода выхлопных газов, принимаемых в каталитическом нейтрализаторе с конверсией водяного газа из группы целевых цилиндров EGR, находится ниже, чем концентрация водорода выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции в каждый из оставшихся цилиндров двигателя из каталитического нейтрализатора с конверсией водяного газа.

6. Способ по п.5, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR на основании упреждающей оценки паров топлива, продуваемых в группу целевых цилиндров EGR, и дополнительно на основании обратной связи по датчику отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов в группе целевых цилиндров EGR.

7. Способ по п.6, в котором топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR уменьшают по мере того, как возрастает упреждающая оценка продувки паров топлива, чтобы поддерживать отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов в группе целевых цилиндров EGR на степени обогащения, требуемой для обеспечения некоторой величины рециркуляции выхлопных газов в оставшиеся цилиндры двигателя.

8. Способ по п.7, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют топливоснабжение у каждого из оставшихся цилиндров двигателя на основании рециркуляции выхлопных газов, принимаемой из группы целевых цилиндров EGR, чтобы поддерживать отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов оставшихся цилиндров двигателя на или около стехиометрии.

9. Способ по п.8, в котором регулировка топливоснабжения для каждого из оставшихся цилиндров двигателя включает в себя этап, на котором снабжают топливом оставшиеся цилиндры двигателя в более обедненном режиме, чем стехиометрия, причем величину обеднения увеличивают по мере того, как возрастает величина рециркуляции выхлопных газов из группы целевых цилиндров EGR.

10. Способ по п.8, в котором регулировка топливоснабжения для каждого из оставшихся цилиндров двигателя включает в себя этап, на котором снабжают топливом оставшиеся цилиндры двигателя в более обедненном режиме, чем стехиометрия, причем степень обеднения увеличивают по мере того, как возрастает степень обогащения группы целевых цилиндров EGR, при этом снабжение топливом оставшихся цилиндров двигателя в более обедненном режиме, чем стехиометрия, включается в себя этап, на котором регулируют степень обеднения для поддержания выхлопных газов в выхлопной трубе на или около стехиометрии.

11. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

регулируют топливоснабжение целевого цилиндра, выполненного с возможностью рециркуляции выхлопных газов в каждый из оставшихся цилиндров двигателя, в ответ на оценку паров топлива, продуваемых только в целевой цилиндр, и в ответ на первое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов целевого цилиндра; и

регулируют топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя в ответ на первое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов и в ответ на второе отношение количества воздуха к количеству топлива оставшихся цилиндров двигателя.

12. Способ по п.11, в котором первое отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов определяют первым датчиком отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенным в местоположении ниже по потоку только от целевого цилиндра, при этом второе отношение количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов определяют вторым датчиком отношения количества воздуха к количеству топлива, присоединенным в местоположении ниже по потоку только от оставшихся цилиндров двигателя, причем регулирование топливоснабжения целевых цилиндров включает в себя этап, на котором осуществляют регулирование количества топлива, подаваемого в целевые цилиндры.

13. Способ по п.12, в котором пары топлива, продуваемые только в целевой цилиндр, включают в себя одно или более из паров топлива бачка топливной системы и паров топлива принудительной вентиляции картера, при этом пары топлива не продувают ни в какие из оставшихся цилиндров двигателя.

14. Способ по п.13, в котором определение продуваемых паров топлива является упреждающей оценкой, основанной на интенсивности потока продувки топливных паров, продуваемых из по меньшей мере одного или более из бачка топливной системы и картера двигателя.

15. Способ по п.14, в котором топливоснабжение целевого цилиндра регулируют, чтобы подвергать работе целевой цилиндр с целевым отношением количества воздуха к количеству топлива, более обогащенным, чем стехиометрия, причем целевое отношение количества воздуха к количеству топлива выбирают, чтобы обеспечивать некоторую величину устойчивости сгорания к рециркуляции выхлопных газов для всех цилиндров двигателя.

16. Способ по п.15, в котором степень обогащения топливоснабжения целевых цилиндров понижают по мере того, как возрастает оценка паров топлива, продуваемых в целевой цилиндр, и/или по мере того, как первое отношение количества воздуха к количеству топлива приближается к целевому отношению количества воздуха к количеству топлива.

17. Способ по п.16, в котором топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя регулируют, чтобы поддерживать второе отношение количества воздуха к количеству топлива на или около стехиометрии, причем топливоснабжение оставшихся цилиндров двигателя дополнительно обедняют по мере того, как убывает первое отношение количества воздуха к количеству топлива.

18. Система двигателя, содержащая:

первую группу цилиндров;

вторую группу цилиндров;

первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов, присоединенный в местоположении ниже по потоку только от первой группы цилиндров;

второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов, присоединенный в местоположении ниже по потоку от второй группы цилиндров;

канал EGR, выполненный с возможностью рециркуляции выхлопных газов только из первой группы цилиндров к общему впуску двигателя, подающему заряд воздуха в каждую из первой и второй группы цилиндров;

бачок топливной системы;

картер двигателя;

канал продувки, выполненный с возможностью продувки паров топлива из каждого из бачка и картера двигателя только в первую группу цилиндров;

первый датчик отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, присоединенный в местоположении ниже по потоку от первой группы цилиндров;

второй датчик отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, присоединенный в местоположении ниже по потоку от второй группы цилиндров; и

контроллер с машиночитаемыми командами для:

регулировки топливоснабжения первой группы цилиндров на основании количества паров продувки топлива, принимаемых в первой группе цилиндров, чтобы обеспечивать целевую устойчивость сгорания к рециркуляции выхлопных газов для всех цилиндров; и

регулировки топливоснабжения второй группы цилиндров на основании рециркуляции выхлопных газов, принимаемой из первой группы цилиндров, чтобы поддерживать стехиометрическое отношение количества воздуха к количеству топлива.

19. Система по п.18, в которой топливоснабжение первой группы цилиндров обогащается по мере того, как убывает количество принимаемых паров топлива продувки, и по мере того, как возрастает выходной сигнал первого датчика отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, причем количество принимаемых паров топлива продувки оценивают на основании интенсивности продувки клапана продувки бачка, загрузки бачка, давления картера двигателя.

20. Система по п.19, в которой топливоснабжение второй группы цилиндров обедняется по мере того, как возрастает рециркуляция выхлопных газов, принимаемая из первой группы цилиндров, и по мере того, как убывает выходной сигнал второго датчика отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, причем первый датчик отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов расположен в канале EGR ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов.