ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системам и способам улучшения переходных процессов рециркуляции выхлопных газов (EGR) в системах двигателя, снабженных группой целевых цилиндров для выдачи внешней EGR в другие цилиндры двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели могут быть снабжены системами рециркуляции выхлопных газов (EGR), чтобы отводить по меньшей мере некоторое количество выхлопных газов из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя. Посредством обеспечения требуемого разбавления для двигателя, такие системы уменьшают детонацию двигателя, потери на дросселирование, тепловые потери внутри цилиндра, а также выбросы NOx. Как результат, экономия топлива улучшается, особенно на более высоких уровнях наддува двигателя. Двигатели также были снабжены единственным цилиндром (или группой цилиндров), который специально предназначен для выдачи внешней EGR в другие цилиндры. В этом отношении, все выхлопные газы из группы целевых цилиндров рециркулируются во впускной коллектор. В качестве такового, это предоставляет по существу постоянной величине EGR возможность выдаваться в цилиндры двигателя в большинстве условиях работы. Посредством регулировки топливоснабжения группы целевых цилиндров EGR (например, чтобы работали с обогащением), состав EGR может меняться для включения в состав соединений, таких как водород, которые улучшают устойчивость двигателя к EGR и результирующие выигрыши экономии топлива.
Различные подходы могут использоваться для понижения интенсивности EGR в таких специальных системах EGR в условиях, в которых требуется снижение EGR. Один из примерных подходов включает в себя использование отводящих клапанов для отведения некоторого количества или всех выхлопных газов от целевого цилиндра EGR в местоположение выпуска. Однако использование отводящих клапанов может быть непомерно высоким по себестоимости. В дополнение, они могут иметь проблемы с долговечностью. Еще один примерный подход, показанный Геклером и другими в документе WO2014/005127 (МПК F02N19/02, опубл. 03.01.2014), подразумевает прекращение топливоснабжения в целевой цилиндр EGR посредством отключения соответствующей топливной форсунки в условиях холодного запуска двигателя и условиях низкой нагрузки двигателя. Посредством перекрытия топлива в целевой цилиндр EGR в условиях, в которых требуется меньшее разбавление в двигателе, интенсивность EGR может быстро понижаться.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у вышеприведенного подхода. В качестве примера, вывод из работы целевого цилиндра EGR может приводить к неравномерности крутящего момента. Например, даже после того, как топливо было перекрыто в целевом цилиндре EGR, вследствие задержек наполнения коллектора, может быть соответствующая задержка вычищения EGR из впуска двигателя. По существу, до тех пор, пока EGR не вычистилась в достаточной мере, и вследствие утраченного крутящего момента от целевого цилиндра EGR, выходной крутящий момент остальных цилиндров двигателя может быть ниже, чем требуется. В таком случае, когда EGR была потреблена из системы, более высокое количество свежего воздуха может приниматься в остальных цилиндрах двигателя, заставляя остальные цилиндры двигателя вырабатывать больший крутящий момент, чем требуется. В обоих случаях, колебание EGR приводит к отклонению крутящего момента. В качестве еще одного другого примера, более высокое количество свежего воздуха, принимаемого в условиях холодного запуска двигателя, может приводить к задержке розжига каталитического нейтрализатора. Кроме того еще, если есть резкое повышение требования EGR, такое как вследствие нажатия педали акселератора к более высоким условиям нагрузки, даже после того, как топливная форсунка целевого цилиндра EGR была повторно включена, некоторая задержка наполнения коллектора может вызывать задержку наращивания EGR до требуемой интенсивности EGR. По существу, до тех пор, пока EGR не была наращена до целевой интенсивности, может быть неравномерность крутящего момента.
В одном из примеров, вышеприведенные проблемы могут быть по меньшей мере частично препоручены способу улучшения переходных процессов рециркуляции выхлопных газов двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
в состоянии прогрева двигателя,
выводят из работы целевой цилиндр, выполненный с возможностью рециркуляции выхлопных газов в остальные цилиндры двигателя; и
регулируют впускной дроссель и установку момента зажигания остальных цилиндров двигателя, чтобы сначала увеличивать открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания перед выведением из работы, а затем, после выведения из работы, уменьшать открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания в соответствии с уменьшением интенсивности рециркуляции выхлопных газов (EGR) для поддержания общего крутящего момента на выходном валу двигателя при выведении из работы.
В одном из вариантов предложен способ, в котором вывод из работы целевого цилиндра включает в себя этап, на котором выводят из работы топливную форсунку целевого цилиндра.
В одном из вариантов предложен способ, в котором вывод из работы целевого цилиндра включает в себя этап, на котором выводят из работы каждый из впускного клапана и выпускного клапана целевого цилиндра, причем вывод из работы включает в себя этап, на котором уменьшают подъем клапана посредством одного из отключения роликового пальцевого толкателя и механизма переключения положения кулачков.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение и уменьшение открывания впускного дросселя и осуществление запаздывания и опережения установки момента зажигания основано на интенсивности EGR.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка включает в себя этап, на котором увеличивают открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания зажигания остальных цилиндров двигателя от максимального тормозного момента (MBT) перед выводом из работы, при интенсивности EGR выше пороговой интенсивности, а при интенсивности EGR ниже пороговой интенсивности после вывода из работы, уменьшают открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя к MBT.
В одном из вариантов предложен способ, в котором уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы дополнительно основано на скорости вращения двигателя, причем открывание впускного дросселя уменьшают быстрее при возрастании скорости вращения двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых поддерживают целевой цилиндр выведенным из работы до тех пор, пока не завершен прогрев двигателя и не принят входной сигнал водителя, а затем возобновляют работу выведенного из работы цилиндра.
В одном из вариантов предложен способ, в котором входной сигнал водителя включает в себя одно из нажатия педали акселератора, включения передачи трансмиссии, отпускания тормозной педали и включения сцепления.
В одном из вариантов предложен способ, в котором прогрев двигателя включает в себя одно или более из холодного запуска двигателя и нахождения температуры каталитического нейтрализатора ниже, чем пороговое значение, при этом прогрев двигателя завершен, когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится выше, чем пороговое значение.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых, по возобновлению работы регулируют одно или более из положения впускного дросселя и установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя, чтобы сначала уменьшать открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания, а затем, увеличивать открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания для поддержания крутящего момента на выходном валу двигателя при возобновлении работы.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка основана на интенсивности EGR, причем регулировка включает в себя этап, на котором перед возобновлением работы уменьшают открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя от MBT, при интенсивности EGR ниже пороговой интенсивности, а при интенсивности EGR выше пороговой интенсивности после возобновления работы увеличивают открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя к MBT.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ улучшения переходных процессов рециркуляции выхлопных газов двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
увеличивают открывание впускного дросселя перед выводом из работы целевого цилиндра, обеспечивающего EGR во впуск двигателя, в ответ на нагрузку двигателя, при осуществлении запаздывания установки момента зажигания по меньшей мере остальных цилиндров двигателя в ответ на EGR; и
после вывода из работы уменьшают открывание впускного дросселя в соответствии с уменьшением интенсивности EGR и в ответ на интенсивность EGR при осуществлении опережения установки момента зажигания к и затем поддержания установки момента зажигания на MBT, причем открывание впускного дросселя увеличивают и уменьшают, чтобы поддерживать крутящий момент на выходном валу двигателя при выводе из работы.
В одном из вариантов предложен способ, в котором вывод из работы целевого цилиндра в ответ на нагрузку двигателя включает в себя этап, на котором выводят из работы целевой цилиндр в ответ на нахождение нагрузки двигателя ниже, чем пороговая нагрузка, причем целевой цилиндр выводят из работы, когда нагрузка двигателя больше, чем пороговая нагрузка.
В одном из вариантов предложен способ, в котором уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы дополнительно основано на скорости вращения двигателя, причем открывание впускного дросселя уменьшают быстрее на более высоких скоростях вращения двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление запаздывания установки момента зажигания перед выводом из работы включает в себя этап, на котором осуществляют запаздывание установки момента зажигания от MBT.
В одном из вариантов предложен способ, в котором уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы основано на положительном переходе крутящего момента, связанном с ослаблением EGR после вывода из работы.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
перед возобновлением работы целевого цилиндра уменьшают открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя от MBT в ответ на EGR; и после возобновления работы увеличивают открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя к MBT, причем открывание впускного дросселя увеличивают и уменьшают, а установку момента зажигания подвергают запаздыванию и опережению, чтобы поддерживать крутящий момент на выходном валу двигателя при возобновлении работы.
В одном из дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:
двигатель, содержащий первую и вторую группу цилиндров;
канал EGR, выполненный с возможностью рециркуляции выхлопных газов только из первой группы цилиндров во впуск двигателя, подающий заряд воздуха в каждую из первой и второй группы цилиндров;
дроссель, присоединенный к впуску двигателя для изменения величины заряда воздуха цилиндра в группы цилиндров;
избирательно отключаемые топливные форсунки, присоединенные к каждому цилиндру двигателя;
свечу зажигания, присоединенную к каждому цилиндру двигателя; и
контроллер с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:
отключения топливоснабжения только у первой группы цилиндров в выбранных условиях;
увеличения открывания впускного дросселя перед выводом из работы и в то время как интенсивность EGR находится выше порогового значения после вывода из работы при осуществлении запаздывания установки момента зажигания второй группы цилиндров от MBT для увеличения заряда воздуха цилиндра; и
в то время как интенсивность EGR находится выше порогового значения после вывода из работы, начала уменьшения открывания впускного дросселя в соответствии с выведением из работы и затем продолжения уменьшения открывания впускного дросселя при поддержании установки момента зажигания второй группы цилиндров на MBT для уменьшения заряда воздуха цилиндра, причем заряд воздуха цилиндра увеличивается, а затем уменьшается, чтобы поддерживать выходной крутящий момент двигателя, в то время как первая группа цилиндров выводится из работы, при этом дроссель непрерывно регулируется на основании интенсивности EGR с уменьшаемым открыванием впускного дросселя при падении интенсивности EGR так, что заряд воздуха цилиндра уменьшается при продувке EGR из впуска двигателя.
В одном из вариантов предложен система, в которой выбранные условия включают в себя состояние холодного запуска двигателя, состояние прогрева каталитического нейтрализатора и состояние низкой нагрузки двигателя, при этом уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы основано на снижении интенсивности EGR после вывода из работы.
В одном из вариантов предложен система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для:
избирательного отключения топливоснабжения первой группы цилиндров, когда условия прогрева каталитического нейтрализатора завершены и нагрузка двигателя является более высокой; и
поддержания уменьшенного открывания впускного дросселя и осуществление запаздывания установки момента зажигания по меньшей мере первой группы цилиндров, чтобы уменьшать заряд воздуха цилиндра до тех пор, пока интенсивность EGR после возобновления работы первой группы цилиндров не станет выше порогового значения.
В качестве примера, система двигателя может быть снабжена одиночным целевым цилиндром EGR для выдачи внешней EGR во все цилиндры двигателя. В выбранных условиях, где требование EGR является низким, таких как во время холодного запуска двигателя, во время прогрева каталитического нейтрализатора и/или в условиях низкой нагрузки двигателя, целевой цилиндр EGR может избирательно выводиться из работы. Например, топливо в целевой цилиндр EGR может перекрываться посредством отключаемой топливной форсунки. Посредством вывода из работы цилиндра EGR, разбавление в двигателе, обеспечиваемое цилиндром, уменьшается. Вывод из работы цилиндра также дает в результате понижение крутящего момента на выходном валу двигателя в начальной стадии. Затем, по мере того, как EGR во впускном коллекторе истощается и замещается свежим воздухом, крутящий момент на выходном валу двигателя возрастает. Для уменьшения неравномерности крутящего момента, связанного с выводом из работы цилиндра EGR и последующим изменением EGR, перед выводом из работы, каждый из впускного дросселя и установки момента зажигания может модулироваться для наращивания резерва по крутящему моменту раньше ожидаемого отрицательного перехода крутящего момента. Более точно, перед выводом из работы, открывание впускного дросселя может увеличиваться для усиления потока всасываемого воздуха в остальные цилиндры двигателя и наращивания резерва крутящего момента наряду с тем, что установка момента зажигания цилиндров подвергается запаздыванию от MBT, чтобы поддерживать постоянный крутящий момент двигателя (несмотря на усиление потока воздуха). Во время переходного процесса, когда целевой цилиндр EGR выведен из работы, установка момента зажигания может подвергаться опережению к MBT для повышения крутящего момента и обеспечения плавного перехода крутящего момента. Более точно, результирующий крутящий момент двигателя поддерживается несмотря на вывод из работы цилиндра. Дополнительные регулировки затем используются по мере того, как EGR вычищается из системы двигателя. Более точно, по мере того, как EGR во впускном коллекторе падает и замещается свежим воздухом, впускной дроссель и установка момента зажигания могут регулироваться для избегания избыточного крутящего момента. Более точно, когда уровень EGR на впуске достаточно низок, открывание впускного дросселя может уменьшаться (относительно EGR) наряду с тем, что установка момента зажигания остальных цилиндров двигателя подвергается запаздыванию для понижения выходного крутящего момента цилиндра остальных цилиндров двигателя. Таким образом, заряд воздуха цилиндра может сначала увеличиваться, а затем, уменьшаться при выводе из работы цилиндра для уменьшения неравномерности крутящего момента.
Целевой цилиндр EGR может подвергаться возобновлению работы, когда подтверждены условия возобновления работы, к примеру, когда двигатель и каталитический нейтрализатор выхлопных газов прогреты в достаточной мере, а кроме того, на основании входного сигнала водителя транспортного средства (такого как входной сигнал педали или входной сигнал переключения передачи трансмиссии). Подобные регулировки дросселя и установки момента зажигания могут использоваться, когда целевой цилиндр EGR подвергается возобновлению работы (посредством возобновления топливоснабжения и работы клапанов в целевом цилиндре EGR), для уменьшения переходных процессов крутящего момента, претерпеваемых при возобновлении работы. Например, открывание впускного дросселя (и, в силу этого, заряда воздуха цилиндра) может сначала уменьшаться наряду с тем, что установка момента зажигания подвергается запаздыванию для компенсации повышения крутящего момента от дополнительного работающего цилиндра, а затем, открывание дросселя может уменьшаться наряду с тем, что установка момента зажигания подвергается опережению обратно к MBT.
Таким образом, внешняя EGR может меняться посредством ввода в действие или вывода из работы целевого цилиндра EGR наряду с уменьшением неравномерности крутящего момента во время ввода в действие или вывода из работы. Посредством регулировки положения впускного дросселя и установки момента зажигания всех остальных цилиндров двигателя перед выводом из работы целевого цилиндра EGR, резерв крутящего момента может наращиваться, чтобы противостоять падению крутящего момента, ожидаемому при выводе из работы целевого цилиндра EGR. Посредством последующей регулировки положения впускного дросселя и установки момента зажигания на основании изменения EGR во впускном коллекторе, подъем крутящего момента, ожидаемый, когда EGR замещается свежим воздухом, может быть предотвращен. Более точно, крутящий момент нецелевых цилиндров должен повышаться, чтобы компенсировать вывод из работы целевого цилиндра, но, по мере того, как EGR вычищается из системы, крутящий момент нецелевых цилиндров поддерживается, а не понижается. Дроссель может немного закрываться по мере того, как вычищается EGR, но масса свежего воздуха и выходной крутящий момент нецелевых цилиндров поддерживаются приблизительно постоянными. Таким образом, посредством первоначального увеличения заряда воздуха цилиндра, а затем, уменьшения заряда воздуха цилиндра при выводе из работы целевого цилиндра EGR, крутящий момент на выходном валу двигателя может поддерживаться на всем протяжении вывода из работы.
Подобным образом, при возобновлении работы, крутящий момент в нецелевых цилиндрах понижается, когда целевой цилиндр EGR вводится в действие, а затем, поддерживается по мере того, как EGR транспортируется через систему впуска. Здесь, посредством первоначального уменьшения заряда воздуха цилиндра, а затем, увеличения заряда воздуха цилиндра при возобновлении работы целевого цилиндра EGR, крутящий момент на выходном валу двигателя может поддерживаться на всем протяжении возобновления работы. Посредством уменьшения неравномерности крутящего момента в условиях, в которых наращивается или снижается EGR из целевого цилиндра EGR, рабочие характеристики двигателя улучшаются.
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, где:
фиг. 1 - схематичное изображение системы двигателя, включающей в себя группу целевых EGR цилиндров;
фиг. 2 - схематичное изображение камеры сгорания двигателя;
Фиг. 3-4 показывают примерный способ регулировки работы двигателя для изменения интенсивности EGR наряду с регулировкой работы одного или более исполнительных механизмов для уменьшения переходных процессов крутящего момента.
Фиг. 5 показывает примерную регулировку искрового зажигания и дросселя, используемую при выводе из работы и возобновления работы целевого цилиндра EGR для уменьшения переходных процессов крутящего момента.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание имеет отношение к управлению потоком EGR в двигателе, работающем с высоко разбавленными смесями цилиндра, таком как системы 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 регулировки топливоснабжения группы целевых цилиндров EGR в ответ на повышение или снижение требования EGR. В дополнение, контроллер может регулировать один или более исполнительных механизмов двигателя, таких как установку момента зажигания и установку фаз клапанного распределения наряду с изменением потока EGR из группы целевых цилиндров EGR для уменьшения переходных процессов крутящего момента. Примерная регулировка для сдерживания переходного процесса крутящего момента показана со ссылкой на фиг. 5.
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, снабженное 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 в условиях замедления скорости вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 25 присоединен к ряду камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (смотрите фиг. 2). Камеры сгорания, кроме того, присоединены к выпускному коллектору 36 через ряд выпускных клапанов (смотрите 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 сравнение, 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. Посредством рециркуляции выхлопных газов из одного цилиндра четырехцилиндрового двигателя во впускной коллектор двигателя, может обеспечиваться почти постоянная (например, около 25%) интенсивность 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. 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 в условиях, в которых 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 предусмотрена для непосредственного впрыска, хотя, в других вариантах осуществления, топливная форсунка 66 может быть предусмотрена 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.
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 NOx из потока выхлопных газов, когда поток выхлопных газов обеднен, и восстанавливать захваченные NOx, когда поток выхлопных газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью делать непропорциональным NOx или избирательно восстанавливать NOx посредством восстанавливающего агента. В кроме того 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 боле 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 53 MAF, датчики 128 и 129 температуры и давления выхлопных газов, и датчики 51, 52 кислорода 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 52 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. 3-4.
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 исходном состоянии, когда не зацеплен с коленчатым валом двигателя.
Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 144 и выпускным коллектором 148 через соответствующие 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, где 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.
В одном из примеров, топливная форсунка 66 может быть избирательно отключаемой топливной форсункой. Таким образом, цилиндр двигателя может избирательно выводиться из работы закрыванием топлива в данный цилиндр. В контексте целевого цилиндра EGR (цилиндра 4 по фиг. 1), форсунка 66, снабжающая топливом цилиндр EGR, может отключаться в выбранных условиях, когда требование EGR является низким, чтобы предоставлять возможность для быстрого падения внешней EGR из целевого цилиндра. Таковые, например, могут включать в себя, условия, когда нагрузка двигателя низка (например, ниже, чем пороговая нагрузка), во время холодного запуска двигателя или в состоянии прогрева каталитического нейтрализатора. Однако, переходные процессы крутящего момента могут возникать, в то время как падает EGR. Более точно, вывод из работы целевого цилиндра EGR приводит к незамедлительному падению крутящего момента двигателя. Затем, после того, как EGR в достаточной мере вычистилась из впускного коллектора, большее количество свежего воздуха принимается в остальных цилиндрах двигателя, приводя к подъему крутящего момента. Как конкретизировано в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 3-4, регулировки впускного дросселя и установки момента зажигания могут использоваться при выводе из работы цилиндра EGR, чтобы сначала повышать крутящий момент цилиндра (для противодействия начальному падению крутящего момента), чтобы поддерживать выходной крутящий момент двигателя при выводе из работы. Подобные регулировки могут использоваться для поддержания крутящего момента двигателя при возобновлении работы целевого цилиндра EGR.
В некоторых вариантах осуществления, целевой цилиндр EGR может избирательно выводиться из работы посредством перекрытия воздуха взамен или в дополнение к перекрытию топлива. Например, могут выводиться из работы впускные клапаны или выпускные клапаны цилиндра EGR. Посредством вывода из работы впускных или выпускных клапанов, насосная работа цилиндра может увеличиваться, что может требоваться во время прогрева каталитического нейтрализатора. Доведение до максимума насосной работы целевого цилиндра EGR также может включать в себя регулировку фазировки кулачков, подъема клапана, положения оконного дросселя или устройства управления движением заряда, и т.д. В качестве альтернативы, все клапаны целевого цилиндра EGR могут выводиться из работы, когда требуется ослаблять EGR без увеличения насосной работы, например, на низких нагрузках двигателя после того, как прогрет каталитический нейтрализатор.
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 180 акселератора, которое считывается датчиком 184 педали акселератора. Напряжение или ток, указывающие крутящий момент требования водителя выводятся с датчика 184 педали акселератора, когда ступня 182 водителя управляет педалью 180 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 каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться скорость 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 к 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 положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.
Таким образом, компоненты по фиг. 1-2 предусматривают систему двигателя, выполненную с возможностью выполнять способ, содержащий: в условиях прогрева двигателя, вывод из работы группы целевых цилиндров, выполненной с возможностью избирательной рециркуляции выхлопные газы во впускной коллектор; и регулировку одного или более из впускного дросселя и установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя, чтобы сначала повышать выходной крутящий момент цилиндра, а затем, понижать выходной крутящий момент цилиндра (посредством ослабления потока всасываемого воздуха) для поддержания общего крутящего момента на выходном валу двигателя. Например, способ может включать в себя: перед выводом из работы целевого цилиндра, выдающего EGR во впуск двигателя, в ответ на нагрузку двигателя, регулировку каждого из открывания впускного дросселя и установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя в ответ на EGR для ослабления потока всасываемого воздуха при осуществлении запаздывания установки момента зажигания от MBT; и после вывода из работы, ослабление потока всасываемого воздуха в двигатель при осуществлении опережения установки момента зажигания к MBT, поток всасываемого воздуха усиливается и ослабляется для поддержания крутящего момента на выходном валу двигателя при выводе из работы. Таким образом, переходные процессы крутящего момента уменьшаются. Подобные регулировки могут использоваться для ослабления, а затем, усиления потока всасываемого воздуха при возобновлении работы целевого цилиндра EGR наряду с тем, что установка момента зажигания одновременно регулируется для поддержания крутящего момента на выходе двигателя при возобновлении работы.
Далее, с обращением к фиг. 3, показан примерный способ 300 для регулировки параметров группы целевых цилиндров EGR и остальных цилиндров двигателя у многоцилиндрового двигателя на основании условий работы двигателя для поддержания выходного крутящего момента даже в то время, как меняется интенсивность EGR.
На этапе 302, процедура включает в себя оценивание 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, температура каталитического нейтрализатора, и т.д. На этапе 304, может определяться, были ли удовлетворены условия вывода из работы группы целевых цилиндров EGR. По существу, группа целевых цилиндров EGR может выводиться из работы в время выбранных условий, когда требование EGR является низким. В одном из примеров, группа целевых цилиндров EGR может выводиться из работы в состоянии прогрева двигателя, которое может включать в себя одно или более из холодного запуска двигателя и температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов, находящейся ниже, чем пороговое значение. В еще одном примере, группа целевых цилиндров EGR, выдающая EGR во впуск двигателя, может выводиться из работы в ответ на нагрузку двигателя. Более точно, целевой цилиндр(ы) EGR может выводиться из работы в ответ на нагрузку двигателя ниже, чем пороговая нагрузка.
Если условия вывода из работы цилиндров не удовлетворены, на этапе 306, процедура включает в себя определение требуемой величины рециркуляции выхлопных газов (EGR) 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 308, топливоснабжение группы целевых цилиндров EGR может регулироваться, чтобы обеспечивать требование, в то время как топливоснабжение остальных цилиндров двигателя регулируется для поддержания выхлопных газов двигателя на или около стехиометрии. В одном из примеров, для обеспечения целевого разбавления в двигателе, целевые цилиндры EGR могут обогащаться со степенью обогащения богатого впрыска топлива, регулируемой, чтобы выдавать запрошенную величину рециркуляции выхлопных газов в остальные цилиндры, улучшая устойчивость двигателя к разбавлению (EGR). 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 и воду из обогащенных выхлопных газов для создания избыточного водорода. Обогащенные водородом выхлопные газы затем рециркулируются 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 из каталитического нейтрализатора с конверсией водяного газа. Посредством рециркуляции богатой водородом EGR в двигатель, большая величина разбавления в двигателе может обеспечиваться до навлекания проблем стабильности сгорания. Топливоснабжение у каждого из остальных цилиндров двигателя затем регулируется на основании отношения количества воздуха к количеству топлива EGR, принимаемой из группы целевых цилиндров EGR, чтобы поддерживать отношение 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.
Если условия вывода из работы цилиндра подтверждены, то, на этапе 310, процедура включает в себя оценивание отрицательного перехода крутящего момента, ожидаемого в при выводе из работы целевых цилиндров EGR (DEGR). По существу, падение крутящего момента на выходном валу двигателя ожидается вследствие вывода из работы ранее осуществляющего сгорание цилиндра. на этапе 312, процедура включает в себя, перед выводом из работы целевого цилиндра(ов), выдающего EGR во впуск двигателя, регулировку каждого из открывания впускного дросселя и установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя, чтобы наращивать резерв крутящего момента перед выводом из работы. Резерв крутящего момента создается для поддержания крутящего момента на выходном валу двигателя во время перехода по мере того, как целевой цилиндр EGR выводится из работы. Поток всасываемого воздуха двигателя (и открывание впускного клапана) может усиливаться на основании ожидаемого отрицательного перехода крутящего момента, связанного с выводом из работы цилиндра (например, на основании количества цилиндров в выводимой из работы группе целевых цилиндров EGR). Более точно, регулировка включает в себя, перед выводом из работы, увеличение открывания впускного дросселя (для усиления потока свежего воздуха во впуск двигателя) при осуществлении запаздывания установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя от MBT (чтобы поддерживать постоянный крутящий момент двигателя, несмотря на усиление потока всасываемого воздуха). Увеличение открывания впускного дросселя, а также применяемое запаздывание искрового зажигания могут быть основаны на ожидаемом отрицательном переходе крутящего момента, связанном с EGR по выводу из работы группы целевых цилиндров EGR, и могут выполняться перед тем, как происходить отрицательный переход крутящего момента. Затем, когда происходит ожидаемый отрицательный переход крутящего момента, установка момента зажигания может подвергаться опережению в направлении MBT. При действии таким образом, резерв крутящего момента наращивается перед отрицательным переходом крутящего момента, который происходит при выводе из работы цилиндров, а затем, этот резерв крутящего момента применяется, предоставляя возможность, чтобы крутящий момент на выходном валу двигателя поддерживался без отклонений и колебаний при выводе из работы цилиндров.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что изображенный пример предлагает осуществление запаздывания, а затем, опережения, установки момента зажигания только в остальных (не предназначенных для EGR) цилиндров, в альтернативных примерах, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию, а затем опережению, во всех цилиндрах двигателя.
На этапе 314, процедура включает в себя избирательный вывод из работы группы целевых цилиндров EGR, выполненных с возможностью рециркуляции выхлопные газы в остальные цилиндры двигателя. Вывод из работы группы целевых цилиндров EGR включает в себя, на этапе 315, отключение топливной форсунки группы целевых цилиндров EGR. Дополнительно, вывод из работы включает в себя, на этапе 316, вывод из работы впускных клапанов и выпускных клапанов группы целевых цилиндров EGR. Вывод из работы впускных клапанов и выпускных клапанов включает в себя регулировку (например, уменьшение) подъема клапана посредством отключения роликового пальцевого толкателя, механизма переключения положения кулачков или другого механизма для вывода из работы впускных клапанов и выпускных клапанов.
На этапе 318, по выводу из работы группы целевых цилиндров EGR, по меньшей мере установка момента зажигания может незамедлительно модулироваться. Например, установка момента зажигания может подвергаться опережению к MBT (от подвергнутой запаздыванию установки момента) во время перехода в выведенное из работы состояние группы целевых цилиндров EGR.
По существу, вслед за выводом из работы группы целевых цилиндров EGR, интенсивность EGR во впуске может начинать снижаться по мере того, как EGR потребляется и постепенно замещается свежим всасываемым воздухом. Сначала, при выводе из работы, может быть отрицательный переход крутящего момента. Однако, как только достаточная величина EGR была потреблена или вычищена и замещена свежим всасываемым воздухом, положительный переход крутящего момента может испытываться вследствие более высокого крутящего момента цилиндра на более низких уровнях EGR. Таким образом, на этапе 322, при поддержании установки момента зажигания на MBT, открывание впускного дросселя может непрерывно регулироваться на основании интенсивности EGR. Более точно, открывание дросселя может уменьшаться по мере того, как интенсивность EGR падает, так что заряд воздуха цилиндра уменьшается по мере того, как EGR вычищается из двигателя. Ослабление потока всасываемого воздуха, а потому, уменьшение заряда воздуха цилиндра, основано на положительном переходе крутящего момента, связанном с (более низкой) EGR во впуске двигателя после вывода из работы. Таким образом, выходной крутящий момент двигателя поддерживается, даже в то время как целевой цилиндр EGR выводится из работы и по мере того, как EGR вычищается из двигателя.
Следует принимать во внимание, что, поскольку дроссель является медленным исполнительным механизмом крутящего момента, в то время как установка момента зажигания является быстрым исполнительным механизмом крутящего момента, два исполнительных механизма преимущественно используются в комбинации, чтобы поддерживать крутящий момент, несмотря на вывод из работы цилиндра.
Таким образом, контроллер может сначала усиливать поток воздуха двигателя (и заряд воздуха цилиндра) посредством увеличения открывания впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания в направлении MBT, при EGR выше пороговой интенсивности перед выводом из работы группы целевых цилиндров EGR, а затем, при EGR ниже пороговой интенсивности после вывода из работы группы целевых цилиндров EGR, контроллер может ослаблять поток воздуха двигателя (и заряд воздуха в цилиндре) посредством уменьшения открывания впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания к MBT. Другими словами, увеличение и уменьшение положения впускного дросселя, и осуществление запаздывания и опережения установки момента зажигания могут быть основаны на переключении цилиндра и интенсивности EGR.
Следует принимать во внимание, что уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы группы целевых цилиндров EGR может быть дополнительно основано на скорости вращения двигателя. По существу, скорость вращения двигателя оказывает влияние на скорость вычищения EGR. Таким образом, открывание впускного дросселя может уменьшаться быстрее, когда скорость вращения двигателя является более высоким (что происходит, когда EGR вычищается быстрее), и открывание впускного дросселя может уменьшаться медленнее, когда скорость вращения двигателя является более низким (что происходит, когда EGR вычищается медленнее).
Таким образом, в состоянии прогрева двигателя, когда группа целевых цилиндров EGR выводится из работы, контроллер может регулировать одно или более из впускного дросселя и установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя, чтобы сначала усиливать поток всасываемого воздуха при осуществлении запаздывания установки момента зажигания (ввиду ожидаемого падения крутящего момента), а затем, ослаблять поток всасываемого воздуха при осуществлении опережения установки момента зажигания (ввиду ожидаемого подъема крутящего момента) для поддержания общего крутящего момента на выходном валу двигателя в течение перехода в выведенное из работы состояние. Как обсуждено выше, регулировка впускного дросселя и установки момента зажигания основана на интенсивности EGR, предоставляя неравномерности крутящего момента, являющейся результатом изменения EGR, возможность лучше предвидеться и компенсироваться.
После этапа 322, процедура переходит на этап 324 (на фиг. 4), чтобы определять, были ли удовлетворены условия возобновления работы целевых цилиндров EGR. По существу, группа целевых цилиндров EGR может подвергаться возобновлению работы в время выбранных условий, когда требование EGR является высоким. В одном из примеров, группа целевых цилиндров EGR может подвергаться возобновлению работы после того, как прогрев двигателя был завершен, к примеру, после того, как завершен холодный запуск двигателя, или после того, как температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов является более высокой, чем пороговая температура. В еще одном примере, группа целевых цилиндров EGR, выдающая EGR во впуск двигателя, может подвергаться возобновлению работы в ответ на нагрузку двигателя, являющуюся более высокой, чем пороговая нагрузка. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что, когда вывод из работы целевых цилиндров EGR выполняется в целях холодного запуска и прогрева каталитического нейтрализатора, возобновление работы целевого цилиндра EGR после того, как завершен прогрев каталитического нейтрализатора, может вызывать проблемы NVH. Например, в условиях горячего запуска, где каталитический нейтрализатор прогрелся, но входной сигнал не был принят от водителя транспортного средства, проблемы NVH могут возникать, когда целевой цилиндр EGR переключается обратно. Поэтому, контроллер может поддерживать группу целевых цилиндров EGR выведенными из работы до тех пор, пока не завершен прогрев двигателя, и до тех пор, пока не принят входной сигнал водителя. Работа группы выведенных из работы цилиндров возобновляется только после того, как подтверждены оба критерия. В качестве используемого в материалах настоящего описания, входной сигнал водителя может включать в себя одно из нажатия педали акселератора, включения передачи трансмиссии, отпускания тормозной педали и включения сцепления.
Если условия возобновления работы целевых цилиндров EGR не подтверждены, на этапе 326, процедура включает в себя поддержание установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя на MBT и поддержание открывания (например, уменьшенного открывания) впускного дросселя на основании EGR. Если условия возобновления работы целевого цилиндра EGR подтверждены, то, на этапе 328, процедура включает в себя избирательное возобновление работы группы целевых цилиндров EGR. Возобновление работы группы целевых цилиндров EGR включает в себя, на этапе 329, повторное включение топливной форсунки группы целевых цилиндров EGR. Дополнительно, возобновление работы включает в себя, на этапе 330, возобновление работы впускных клапанов и выпускных клапанов группы целевых цилиндров EGR (более точно, клапанов, которые раньше были выведены из работы).
На этапе 332, процедура включает в себя, при возобновлении работы, регулировку одного или более из положения впускного дросселя и установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя, чтобы сначала ослаблять поток всасываемого воздуха посредством уменьшения положения впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания. По существу, подъем крутящего момента на выходном валу двигателя ожидается вследствие возобновления работы ранее выведенного из работы цилиндра. Поэтому, поток всасываемого воздуха и заряд воздуха цилиндра могут сначала уменьшаться на основании положительного перехода крутящего момента, ожидаемого при возобновлении работы. Более точно, регулировка включает в себя, перед и при возобновлении работы, уменьшение открывания впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания по меньшей мере остальных цилиндров двигателя дальше от MBT. Запаздывание искрового зажигания используется для поддержания крутящего момента двигателя, несмотря на изменение потока воздуха во время перехода целевого цилиндра EGR в возобновленное введенное в действие состояние. В альтернативном примере, установка момента зажигания всех цилиндров двигателя может подвергаться запаздыванию от MBT. Посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания во всех цилиндрах двигателя, абсолютная величина запаздывания зажигания, требуемая в каждом цилиндре, уменьшается. Уменьшение открывания впускного дросселя и осуществление запаздывания установки момента зажигания могут быть основаны на положительном переходе крутящего момента, связанном с EGR по возобновлению работы группы целевых цилиндров EGR. Например, по мере того, как возрастает ожидаемый положительный переход крутящего момента, открывание впускного дросселя может дополнительно уменьшаться. При действии таким образом, чрезмерное нарастание крутящего момента при возобновлении работы предотвращается, предоставляя возможность, чтобы крутящий момент на выходном валу двигателя поддерживался без отклонений и колебаний при возобновлении работы цилиндра.
Вслед за возобновлением работы группы целевых цилиндров EGR, интенсивность EGR во впуске может начинать возрастать по мере того, как EGR постепенно заполняет впускной коллектор. Сначала, после возобновления работы, в то время как интенсивность EGR возрастает, может быть положительный переход крутящего момента. Однако, как только достаточная величина EGR была наращена, и свежий всасываемый воздух был замещен, отрицательный переход крутящего момента может испытываться вследствие более низкого крутящего момента цилиндра на более высоких уровнях EGR. Таким образом, на этапе 334, после возобновления работы (например, через некоторую продолжительность времени после возобновления работы), каждое из открывания впускного дросселя и установки момента зажигания может регулироваться в ответ на усиление EGR. Более точно, регулировка включает в себя увеличение (например, незначительное увеличение) открывания впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания всех цилиндров двигателя в направлении MBT после возобновления работы. Увеличение основано на отрицательном переходе крутящего момента, связанном с (более интенсивной) EGR во впуске двигателя через продолжительность времени после возобновления работы. Например, перед возобновлением работы выведенного из работы цилиндра, контроллер может поддерживать уменьшенное открывание впускного дросселя, чтобы ослаблять поток всасываемого воздуха и уменьшать заряд цилиндра в ожидании повышения крутящего момента, когда цилиндр подвергается возобновлению работы, при осуществлении запаздывания установки момента зажигания от MBT во время перехода, чтобы поддерживать постоянный крутящий момент двигателя, несмотря на изменение потока воздуха. Затем, после возобновления работы, контроллер может увеличивать (а затем, поддерживать) открывание впускного дросселя и осуществлять опережение искрового зажигания в направлении MBT по мере того, как впускной коллектор наполняется EGR, тем самым, поддерживая крутящий момент на выходном валу двигателя при возобновлении работы. Таким образом, поток всасываемого воздуха и заряд цилиндра регулируются наряду с установкой момента зажигания, чтобы уменьшать неравномерность крутящего момента при возобновлении работы.
Следует принимать во внимание, что увеличение открывания впускного дросселя после возобновления работы группы целевых цилиндров EGR может быть дополнительно основано на скорости вращения двигателя. По существу, скорость вращения двигателя оказывает влияние на скорость заполнения EGR. Таким образом, открывание впускного дросселя может увеличиваться быстрее, когда скорость вращения двигателя является более высоким (что происходит, когда EGR заполняется быстрее), и открывание впускного дросселя может увеличиваться медленнее, когда скорость вращения двигателя является более низким (что происходит, когда EGR заполняется медленнее).
Также следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что вышеприведенный пример преподает использование регулировок установки момента зажигания и дросселя при выводе из работы и возобновления работы группы целевых цилиндров EGR для модуляции выходного крутящего момента цилиндра и поддержания крутящего момента на выходном валу двигателя, в кроме того других примерах, проскальзывание гидротрансформатора может использоваться для модуляции крутящего момента двигателя. Например, при возобновлении работы, проскальзывание гидротрансформатора может сначала повышаться, а затем, понижаться. Подобным образом, при выводе из работы, проскальзывание гидротрансформатора сначала может уменьшаться, а затем увеличиваться.
Одна из примерных систем двигателя содержит: двигатель, включающий в себя первую и вторую группу цилиндров; канал EGR, выполненный с возможностью рециркуляции выхлопных газов только из первой группы цилиндров во впуск двигателя, подающий заряд воздуха в каждую из первой и второй группы цилиндров; дроссель, присоединенный к впуску двигателя для изменения величины заряда воздуха у группы цилиндров; избирательно отключаемые топливные форсунки, присоединенные к каждому цилиндру двигателя; свечу зажигания, присоединенную к каждому цилиндру двигателя; и контроллер. Контроллер может быть снабжен машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для: отключения топливоснабжения только у первой группы цилиндров в выбранных условиях. При выводе из работы и в то время, как интенсивность EGR находится выше порогового значения в течение вывода из работы, контроллер может увеличивать открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания второй группы цилиндров в направлении MBT, чтобы увеличивать заряд цилиндра и усиливать поток всасываемого воздуха. Затем, в то время как интенсивность EGR находится ниже порогового значения после вывода из работы, контроллер может уменьшать открывание впускного дросселя при поддержании установки момента зажигания второй группы цилиндров на MBT для уменьшения заряда цилиндра и ослабления потока всасываемого воздуха, заряд цилиндра увеличивается, а затем, уменьшается, чтобы поддерживать ровный выходной крутящий момент двигателя, в то время как первая группа цилиндров выводится из работы. Выбранные условия могут включать в себя одно или более из состояния холодного запуска двигателя, состояния прогрева каталитического нейтрализатора и состояния низкой нагрузки двигателя, а уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы может быть основано на снижении интенсивности EGR после вывода из работы. Контроллер может включать в себя дополнительные команды для: избирательное отключение топливоснабжения у первой группы цилиндров, когда прогрев каталитического нейтрализатора завершен, и нагрузка двигателя является более высокой; и поддержание уменьшенного открывания впускного дросселя и осуществление запаздывания установки момента зажигания по меньшей мере первой группы цилиндров, чтобы уменьшать крутящий момент на выходном валу цилиндра, до тех пор, пока интенсивность EGR после возобновления работы первой группы цилиндров не находится выше порогового значения.
В еще одном представлении, в условиях, в которых интенсивность EGR находится ниже порогового значения при возобновлении работы, контроллер может уменьшать открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания действующих цилиндров от MBT, чтобы уменьшать заряд воздуха цилиндра и ослаблять поток всасываемого воздуха. Затем, в условиях, в которых интенсивность EGR находится выше порогового значения после возобновления работы, контроллер может увеличивать открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания к MBT, чтобы увеличивать заряд воздуха цилиндра и усиливать поток всасываемого воздуха. В этом случае, заряд воздуха цилиндра уменьшается, а затем, увеличивается, чтобы поддерживать ровный выходной крутящий момент двигателя, в то время как группа целевых цилиндров EGR выведена из работы.
В еще одном другом представлении, по мере того, как интенсивность EGR поднимается выше порогового значения, чтобы создавать отрицательный переход крутящего момента, контроллер может осуществлять запаздывание установки момента зажигания осуществляющих сгорание цилиндров двигателя от MBT и увеличивать открывание впускного дросселя на основании отрицательного перехода крутящего момента, чтобы поддерживать выходной крутящий момент. Затем, по мере того, как интенсивность EGR падает ниже первого порогового значения для создания положительного перехода крутящего момента, контроллер может осуществлять опережение установки момента зажигания осуществляющих сгорание цилиндров двигателя к MBT и уменьшать открывание впускного дросселя на основании положительного перехода крутящего момента, чтобы поддерживать выходной крутящий момент.
Далее, с обращением к фиг. 5, показана примерная регулировка исполнительного механизма, происходящая, в то время как целевой цилиндр EGR выводится из работы и подвергается возобновлению работы. Многомерная характеристика 500 изображает вывод из работы и возобновление работы целевого цилиндра EGR на графике 502, положение впускного дросселя на графике 504, установку момента зажигания на графике 506 и интенсивность EGR (в %) на графике 508. Крутящий момент целевого цилиндра EGR показан на графике 510, крутящий момент нецелевого цилиндра EGR показан на графике 512, а полный крутящий момент двигателя показан на графике 514. Графики показаны со временем (по оси x).
До момента t1 времени, двигатель может быть работающим со всеми цилиндрами, осуществляющими сгорание, и с выхлопными газами, рециркулируемыми из целевого цилиндра EGR (DEGR) во впуск двигателя, так чтобы EGR выдавался из цилиндров DEGR во все остальные цилиндры двигателя и цилиндр DEGR. Таким образом, до t1, EGR выдаваться по существу с постоянной интенсивностью. В дополнение, открывание дросселя может регулироваться на основании нагрузки двигателя, а установка момента зажигания всех цилиндров двигателя может находиться на MBT.
В t1, вследствие изменения условий работы двигателя, может определяться, что требуется снижение разбавления в двигателе. Более точно, снижение интенсивности EGR требуется в t2. Поэтому, вывод из работы цилиндра DEGR может запрашиваться в t2. В изображенном примере, цилиндр DEGR может выводиться из работы посредством отключения топливоснабжения и впускных и выпускных клапанов у цилиндра наряду с продолжением подавать топливо в остальные цилиндры двигателя. При выводе из работы, выходной крутящий момент цилиндра DEGR (крутящий момент DEGR) понижается наряду с тем, что выходной крутящий момент каждого из остальных цилиндров двигателя (крутящий момент не DEGR) повышается. В ожидании падения крутящего момента двигателя в t2, обусловленного выводом из работы цилиндра DEGR, в t1, перед выводом из работы, поток всасываемого воздуха двигателя может усиливаться, чтобы наращивать резерв крутящего момента. В частности, в t1, перед выводом из работы, открывание впускного дросселя увеличивается наряду с тем, что установка момента зажигания цилиндра не DEGR подвергается запаздыванию от MBT. Запаздывание искрового зажигания предоставляет крутящему моменту двигателя возможность поддерживаться постоянным во время перехода по мере того, как усиливается поток всасываемого воздуха, и цилиндр DEGR выводится из работы. Модуляция дросселя и искрового зажигания регулируется, так чтобы достаточный резерв крутящего момента наращивался для компенсации ожидаемого отрицательного перехода крутящего момента в t2, чтобы общий крутящий момент двигателя поддерживался во время перехода в t2.
В t2, цилиндр DEGR выводится из работы, так чтобы интенсивность EGR двигателя могла быстро понижаться. К тому же, в t2, установка момента зажигания остальных цилиндров двигателя подвергается опережению к MBT, чтобы поддерживать результирующий крутящий момент двигателя, несмотря на вывод из работы цилиндра DEGR. В дополнение, после вывода из работы, открывание дросселя регулируется на основании интенсивности EGR, чтобы компенсировать какую бы то ни было неравномерность крутящего момента. Более точно, по мере того, как интенсивность EGR падает, и разбавление двигателя замещается свежим воздухом, открывание впускного дросселя уменьшается. Модуляция дросселя регулируется, так чтобы достаточный крутящий момент цилиндра убирался для компенсации положительного перехода крутящего момента, ожидаемого при более низкой интенсивности EGR. Это предоставляет общему крутящему моменту двигателя возможность поддерживаться по мере того, как падает интенсивность EGR.
Таким образом, перед переходом (здесь, выводом из работы) поток воздуха усиливается, чтобы наращивать резерв крутящего момента. Во время этого процесса, запаздывание искрового зажигания используется для поддержания постоянного крутящего момента двигателя (то есть, поток воздуха усиливается, но крутящий момент постоянен). При переходе, искровое зажигание подвергается опережению, чтобы поддерживать результирующий крутящий момент двигателя, несмотря на вывод из работы цилиндра(ов). Кроме того, регулировки дросселя используются по мере того, как EGR вычищается из системы.
Несмотря на то, что изображенный пример показывает открывание впускного дросселя, уменьшаемое начиная с t2, в альтернативных примерах, впускной дросселя может удерживаться в более открытом положении (относительно до t2) в течение некоторого количества циклов сгорания до тех пор, пока интенсивность EGR не упала ниже пороговой интенсивности. Затем, ниже пороговой интенсивности EGR, дроссель может перемещаться в менее открытое положение, открывание дросселя уменьшается по мере того, как интенсивность EGR падает ниже пороговой интенсивности. Здесь, выше пороговой интенсивности EGR, ожидается падение крутящего момента, связанное с выводом из работы цилиндра DEGR и более высокой интенсивностью EGR. Затем, ниже пороговой интенсивности EGR, ожидается подъем крутящего момента, связанный с более низкой интенсивностью EGR (и более высокой доступностью свежего воздуха во впуске). Таким образом, через некоторую продолжительность времени после вывода из работы в t2, дроссель может перемещаться в направлении более закрытого положения, чтобы компенсировать подъем крутящего момента на более низких интенсивностях EGR. Как только интенсивность EGR достаточно низка, положение дросселя может поддерживаться. Таким образом, переход вывода из работы DEGR, регулировки дросселя используются, чтобы сначала усиливать, а затем, ослаблять поток всасываемого воздуха наряду с тем, что искровое зажигание, одновременно, сначала подвергается запаздыванию, а затем, опережению, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя во время перехода.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что изображенный пример показывает цилиндр DEGR, выводимый из работы посредством перекрытия топлива и вывода из работы клапанов в t2, в t3, вследствие изменения условий работы двигателя, может определяться, что требуется повышение разбавления в двигателе. Точнее, повышение интенсивности EGR требуется в t4. Поэтому, возобновление работы цилиндра DEGR может запрашиваться в t4. В изображенном примере, цилиндр DEGR может подвергаться возобновлению работы посредством возобновления топливоснабжения и работы впускных и выпускных клапанов у цилиндра. При возобновлении работы, выходной крутящий момент цилиндра DEGR ( крутящий момент DEGR) повышается наряду с тем, что выходной крутящий момент каждого из остальных цилиндров двигателя (крутящий момент не DEGR) понижается.
В t4, цилиндр DEGR подвергается возобновлению работы, так чтобы интенсивность EGR двигателя могла быстро повышаться. К тому же, в t4, установка момента зажигания остальных цилиндров двигателя (или всех цилиндров) подвергается запаздыванию от MBT наряду с тем, что дроссель перемещается в направлении в большей степени закрытого положения. Посредством уменьшения открывания дросселя, поток всасываемого воздуха может ослабляться, чтобы компенсировать положительный переход крутящего момента, связанный с возобновлением работы цилиндра DEGR. Посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания в t4, крутящий момент двигателя поддерживается постоянным даже по мере того, как поток всасываемого воздуха ослабляется, и возобновляется работа цилиндра DEGR.
Таким образом, во время перехода (здесь, возобновления работы) поток воздуха ослабляется, чтобы наращивать резерв крутящего момента. Во время этого процесса, запаздывание искрового зажигания используется для поддержания постоянного крутящего момента двигателя (то есть, поток воздуха ослабляется, но крутящий момент постоянен). После перехода, искровое зажигание подвергается опережению, чтобы поддерживать результирующий крутящий момент двигателя, несмотря на возобновление работы цилиндра(ов). Кроме того, регулировки дросселя используются по мере того, как EGR наращивается в системе.
В некоторых примерах, в ожидании подъема крутящего момента двигателя в t4, обусловленного возобновлением работы цилиндра DEGR, в t3, перед возобновлением работы, крутящий момент может начинать понижаться, чтобы избежать формирования избыточного крутящего момента в t4. Например, в t3, открывание впускного дросселя может уменьшаться (не показано) наряду с тем, что установка момента зажигания цилиндров не DEGR подвергается запаздыванию от MBT (до t4). Модуляция дросселя может регулироваться, так чтобы достаточный отрицательный крутящий момент наращивался для компенсации ожидаемого положительного перехода крутящего момента в t4, чтобы общий крутящий момент двигателя поддерживался равномерно во время перехода в t4.
Установка момента зажигания может регулироваться при возобновлении работы на основании интенсивности EGR. Более точно, по мере того, как интенсивность EGR возрастает, и свежий воздух во впуске замещается разбавлением в двигателе, открывание впускного дросселя слегка уменьшается (а затем, поддерживается) наряду с тем, что установка момента зажигания постепенно подвергается опережению в направлении MBT. Запаздывание искрового зажигания по возобновлению работы используется для компенсации повышения крутящего момента дополнительного работающего цилиндра(ов). Дроссель затем будет слегка закрываться, чтобы предоставлять искровому зажиганию возможность регулироваться обратно на MBT (дроссель может быть должным повторно открываться до некоторой степени по мере того, как EGR проникает в систему). Таким образом, при более низкой EGR, и вскоре после возобновления работы, где крутящий момент на выходном валу двигателя иначе был бы большим, чем требуется, большее запаздывание искрового зажигания используется для поддержания крутящего момента двигателя. По мере того, как EGR возрастает, и крутящий момент на выходном валу двигателя подходит ближе к требуемому крутящему моменту, установка момента зажигания перемещается в направлении MBT. Модуляция искрового зажигания регулируется, так чтобы достаточный отрицательный крутящий момент цилиндра добавлялся в резерв для компенсации положительного перехода крутящего момента, ожидаемого при более низкой интенсивности EGR. Это предоставляет общему крутящему моменту двигателя возможность поддерживаться по мере того, как интенсивность EGR поднимается.
В изображенном примере, искровое зажигание подвергается опережению между t4 и t5 в течение некоторого количества циклов сгорания по мере того, как интенсивность EGR возрастает в направлении пороговой интенсивности. Затем, по-прежнему ниже пороговой интенсивности EGR, по мере того, как EGR все еще наполняет впускной коллектор, в t5, открывание дросселя может увеличиваться по мере того, как интенсивность EGR движется к пороговой интенсивности. Здесь, на пороговой интенсивности EGR, ожидается пороговое падение крутящего момента, связанное с более высокой интенсивностью EGR. Затем, на пороговой интенсивности EGR, дроссель может поддерживаться в более открытом положении, чтобы компенсировать падение крутящего момента, ожидаемое при более низкой интенсивности EGR. Как только интенсивность EGR достаточно высока, положение дросселя может поддерживаться. Таким образом, во время перехода возобновления работы DEGR, регулировки дросселя и искрового зажигания используются, чтобы сначала понижать, а затем, повышать крутящий момент цилиндра, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя во время перехода.
Таким образом, поскольку дроссель является более медленным исполнительным механизмом крутящего момента, а искровое зажигание является более быстрым исполнительным механизмом крутящего момента, эти два преимущественно используются в комбинации, чтобы поддерживать выходной крутящий момент двигателя, несмотря на вывод из работы и возобновление работы цилиндров.
Таким образом, переходы крутящего момента могут лучше управляться в системе двигателя со специальной EGR, даже в то время как группа целевых цилиндров EGR выводится из работы и подвергается возобновлению работы, чтобы менять разбавление в двигателе. Посредством использования регулировок дросселя и искрового зажигания, положительный резерв крутящего момента может создаваться во время (или до) переходов EGR, где ожидается падение крутящего момента, к примеру, при выводе из работы цилиндров DEGR и высоких интенсивностей EGR при возобновлении работы цилиндров. Подобным образом, регулировки дросселя и искрового зажигания могут использоваться для наращивания отрицательного резерва крутящего момента во время (или перед) переходами, где ожидается подъем крутящего момента, к примеру, при возобновлении работы цилиндра DEGR и на низких интенсивностях EGR при выводе из работы цилиндров. Посредством использования вывода из работы цилиндров на целевом цилиндре EGR, разбавление в двигателе может быстро меняться в системе двигателя. Посредством регулировок исполнительных механизмов для уменьшения переходных процессов крутящего момента по мере того, как EGR наращивается у подвергаемого возобновлению работы целевого цилиндра EGR или снижается у выведенного из работы целевого цилиндра EGR, рабочие характеристики двигателя улучшаются.
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 не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и 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 раскрытия.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2015 |
|
RU2688071C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2667537C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2596019C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГИБРИДНЫМ ПРИВОДОМ (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2653665C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2680027C2 |
| СПОСОБ ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ, ПРИСОЕДИНЕННОГО К ТРАНСМИССИИ | 2012 |
|
RU2622344C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ВЫВОДА ИЗ РАБОТЫ ОДНОГО ИЛИ БОЛЕЕ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ | 2014 |
|
RU2663604C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2583489C2 |
| СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ | 2013 |
|
RU2638699C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2684136C2 |
Изобретение относится к переходным процессам рециркуляции выхлопных газов (EGR) в системах двигателя. Предложены способы и системы для уменьшения переходных процессов крутящего момента, испытываемых, когда специальный цилиндр EGR выводится из работы для ослабления EGR. Перед выводом из работы специального цилиндра положение впускного дросселя и установка момента зажигания остальных цилиндров двигателя регулируют для наращивания резерва крутящего момента в ожидании отрицательного перехода крутящего момента при выводе из работы. Затем положение дросселя или установка момента зажигания регулируется для понижения крутящего момента, когда ожидается положительный переход крутящего момента. Изобретение обеспечивает улучшение переходных процессов рециркуляции выхлопных газов и повышение устойчивости двигателя к EGR. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Способ улучшения переходных процессов рециркуляции выхлопных газов двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
в состоянии прогрева двигателя
выводят из работы целевой цилиндр, выполненный с возможностью рециркуляции выхлопных газов в остальные цилиндры двигателя; и
регулируют впускной дроссель и установку момента зажигания остальных цилиндров двигателя, чтобы сначала увеличивать открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания перед выведением из работы, а затем, после выведения из работы, уменьшать открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания в соответствии с уменьшением интенсивности рециркуляции выхлопных газов (EGR) для поддержания общего крутящего момента на выходном валу двигателя при выведении из работы.
2. Способ по п. 1, в котором вывод из работы целевого цилиндра включает в себя этап, на котором выводят из работы топливную форсунку целевого цилиндра.
3. Способ по п. 1, в котором вывод из работы целевого цилиндра включает в себя этап, на котором выводят из работы каждый из впускного клапана и выпускного клапана целевого цилиндра, причем вывод из работы включает в себя этап, на котором уменьшают подъем клапана посредством одного из отключения роликового пальцевого толкателя и механизма переключения положения кулачков.
4. Способ по п. 1, в котором увеличение и уменьшение открывания впускного дросселя и осуществление запаздывания и опережения установки момента зажигания основано на интенсивности EGR.
5. Способ по п. 4, в котором регулировка включает в себя этап, на котором увеличивают открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания зажигания остальных цилиндров двигателя от максимального тормозного момента (MBT) перед выводом из работы при интенсивности EGR выше пороговой интенсивности, а при интенсивности EGR ниже пороговой интенсивности после вывода из работы уменьшают открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя к MBT.
6. Способ по п. 5, в котором уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы дополнительно основано на скорости вращения двигателя, причем открывание впускного дросселя уменьшают быстрее при возрастании скорости вращения двигателя.
7. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этапы, на которых поддерживают целевой цилиндр выведенным из работы до тех пор, пока не завершен прогрев двигателя и не принят входной сигнал водителя, а затем возобновляют работу выведенного из работы цилиндра.
8. Способ по п. 7, в котором входной сигнал водителя включает в себя одно из нажатия педали акселератора, включения передачи трансмиссии, отпускания тормозной педали и включения сцепления.
9. Способ по п. 7, в котором прогрев двигателя включает в себя одно или более из холодного запуска двигателя и нахождения температуры каталитического нейтрализатора ниже чем пороговое значение, при этом прогрев двигателя завершен, когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится выше чем пороговое значение.
10. Способ по п. 7, дополнительно включающий в себя этапы, на которых по возобновлении работы регулируют одно или более из положения впускного дросселя и установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя, чтобы сначала уменьшать открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания, а затем увеличивать открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания для поддержания крутящего момента на выходном валу двигателя при возобновлении работы.
11. Способ по п. 10, в котором регулировка основана на интенсивности EGR, причем регулировка включает в себя этап, на котором перед возобновлением работы уменьшают открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя от MBT при интенсивности EGR ниже пороговой интенсивности, а при интенсивности EGR выше пороговой интенсивности после возобновления работы увеличивают открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя к MBT.
12. Способ улучшения переходных процессов рециркуляции выхлопных газов двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
увеличивают открывание впускного дросселя перед выводом из работы целевого цилиндра, обеспечивающего EGR во впуск двигателя, в ответ на нагрузку двигателя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания по меньшей мере остальных цилиндров двигателя в ответ на EGR; и
после вывода из работы уменьшают открывание впускного дросселя в соответствии с уменьшением интенсивности EGR и в ответ на интенсивность EGR при осуществлении опережения установки момента зажигания к и затем поддержания установки момента зажигания на MBT, причем открывание впускного дросселя увеличивают и уменьшают, чтобы поддерживать крутящий момент на выходном валу двигателя при выводе из работы.
13. Способ по п. 12, в котором вывод из работы целевого цилиндра в ответ на нагрузку двигателя включает в себя этап, на котором выводят из работы целевой цилиндр в ответ на нахождение нагрузки двигателя ниже, чем пороговая нагрузка, причем целевой цилиндр выводят из работы, когда нагрузка двигателя больше, чем пороговая нагрузка.
14. Способ по п. 13, в котором уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы дополнительно основано на скорости вращения двигателя, причем открывание впускного дросселя уменьшают быстрее на более высоких скоростях вращения двигателя.
15. Способ по п. 13, в котором осуществление запаздывания установки момента зажигания перед выводом из работы включает в себя этап, на котором осуществляют запаздывание установки момента зажигания от MBT.
16. Способ по п. 14, в котором уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы основано на положительном переходе крутящего момента, связанном с ослаблением EGR после вывода из работы.
17. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
перед возобновлением работы целевого цилиндра уменьшают открывание впускного дросселя при осуществлении запаздывания установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя от MBT в ответ на EGR; и после возобновления работы увеличивают открывание впускного дросселя при осуществлении опережения установки момента зажигания остальных цилиндров двигателя к MBT, причем открывание впускного дросселя увеличивают и уменьшают, а установку момента зажигания подвергают запаздыванию и опережению, чтобы поддерживать крутящий момент на выходном валу двигателя при возобновлении работы.
18. Система двигателя, содержащая:
двигатель, содержащий первую и вторую группу цилиндров;
канал EGR, выполненный с возможностью рециркуляции выхлопных газов только из первой группы цилиндров во впуск двигателя, подающий заряд воздуха в каждую из первой и второй группы цилиндров;
дроссель, присоединенный к впуску двигателя для изменения величины заряда воздуха цилиндра в группы цилиндров;
избирательно отключаемые топливные форсунки, присоединенные к каждому цилиндру двигателя;
свечу зажигания, присоединенную к каждому цилиндру двигателя; и
контроллер с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:
отключения топливоснабжения только у первой группы цилиндров в выбранных условиях;
увеличения открывания впускного дросселя перед выводом из работы и в то время как интенсивность EGR находится выше порогового значения после вывода из работы при осуществлении запаздывания установки момента зажигания второй группы цилиндров от MBT для увеличения заряда воздуха цилиндра; и
в то время как интенсивность EGR находится выше порогового значения после вывода из работы, начала уменьшения открывания впускного дросселя в соответствии с выведением из работы и затем продолжения уменьшения открывания впускного дросселя при поддержании установки момента зажигания второй группы цилиндров на MBT для уменьшения заряда воздуха цилиндра, причем заряд воздуха цилиндра увеличивается, а затем уменьшается, чтобы поддерживать выходной крутящий момент двигателя, в то время как первая группа цилиндров выводится из работы, при этом дроссель непрерывно регулируется на основании интенсивности EGR с уменьшаемым открыванием впускного дросселя при падении интенсивности EGR так, что заряд воздуха цилиндра уменьшается при продувке EGR из впуска двигателя.
19. Система по п. 18, в которой выбранные условия включают в себя состояние холодного запуска двигателя, состояние прогрева каталитического нейтрализатора и состояние низкой нагрузки двигателя, при этом уменьшение открывания впускного дросселя после вывода из работы основано на снижении интенсивности EGR после вывода из работы.
20. Система по п. 19, в которой контроллер содержит дополнительные команды для:
избирательного отключения топливоснабжения первой группы цилиндров, когда условия прогрева каталитического нейтрализатора завершены и нагрузка двигателя является более высокой; и
поддержания уменьшенного открывания впускного дросселя и осуществления запаздывания установки момента зажигания по меньшей мере первой группы цилиндров, чтобы уменьшать заряд воздуха цилиндра до тех пор, пока интенсивность EGR после возобновления работы первой группы цилиндров не станет выше порогового значения.
| US 8631646 B2, 21.01.2014 | |||
| US 6301887 B1, 16.10.2001 | |||
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМЫ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И КЛАПАН, А ТАКЖЕ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ | 1999 |
|
RU2230212C2 |
| ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ | 2009 |
|
RU2509907C2 |
| СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ДЕТОНАЦИОННОГО СГОРАНИЯ В МНОГОЦИЛИНДРОВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 1998 |
|
RU2185524C2 |
