Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам для управления двигателем транспортного средства для увеличения топливной экономичности и устранения проблем неустойчивости горения при поддержании низких уровней нежелательных выбросов при низких нагрузках двигателя и во время событий запуска двигателя.
Уровень техники / Раскрытие изобретения
Двигатели могут быть выполнены с системами рециркуляции отработавших газов (РОГ) для отвода части отработавших газов из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя. Посредством обеспечения требуемого разбавления в двигателе, такие системы снижают детонацию двигателя, потери на дросселирование, внутри цилиндровые тепловые потери, а также выбросы оксидов азота (OA). В результате улучшается топливная экономичность при частичной нагрузке двигателя и при повышенных уровнях нагрузки, например, во время наддува двигателя. Согласно одному примеру, путем рециркуляции части отработавших газов двигателя обратно в цилиндры двигателя, кислород в поступающем потоке воздуха разбавляется, и газы, инертные при сгорании, действуют как абсорбенты тепла сгорания для снижения пиковых внутрицилиндровых температур. Т.к. оксиды азота (OA) образуются главным образом, когда смесь азота и кислорода подвержена воздействию высокой температуры, более низкие температуры в камере сгорания, обусловленные РОГ, приводят к снижению количества OA, образуемых при сгорании. Двигатели также выполняют с единственным цилиндром (или группой цилиндров), специально выделенным для обеспечения внешней РОГ для остальных цилиндров двигателя. При этом все отработавшие газы из выделенной группы цилиндров перенаправляют во впускной коллектор. В целом, это позволяет обеспечивать цилиндры двигателя по существу постоянной величиной РОГ при большинстве рабочих условий. Путем регулирования подачи топлива (в частности, для работы с обогащением) в группу цилиндров, выделенную для РОГ (ВРОГ), можно изменить состав газов РОГ для включения таких веществ, как водород и СО, которые повышают допустимый уровень РОГ в двигателе, что в результате приводит к выгодам в плане топливной экономичности.
Когда один или более цилиндров выделены для обеспечения РОГ, при стандартной подаче топлива и стандартном управлении, доля РОГ в потоке заряда есть просто отношение количества цилиндров РОГ к общему количеству цилиндров. Согласно одному примеру, двигатель, содержащий один ВРОГ цилиндр из четырех цилиндров в целом, будет работать с 25% РОГ, если все цилиндры работают одинаково. Хотя такая компоновка упрощает работу двигателя в плане управления, аппаратных устройств и т.п., упрощенная работа приведет к общей нехватке управления всей системой. Например, ключевым недостатком является невозможность снизить уровень РОГ при небольших нагрузках, когда устойчивость горения ограничена. Другим примером неблагоприятной нехватки управления может являться то, что во время неустановившихся условий, давление потока заряда во впускном коллекторе может меняться быстрее, чем давление отработавших газов в выпускном коллекторе цилиндра (цилиндров), выделенного для РОГ, например, когда водитель отпускает педаль, что вызывает быстрое закрытие дросселя. В таком примере обеспечиваемая доля РОГ может значительно возрастать выше ожидаемой или требуемой доли РОГ. Отклонения от ожидаемой или требуемой доли РОГ могут привести к нежелательным рабочим условиям, таким как пропуски зажигания в цилиндре и неустойчивость горения. Таким образом, требуется обеспечить возможность управления во время небольших нагрузок и неустановившихся условий без значительного увеличения затрат.
Согласно другому примеру, недостаток работы двигателя с одним или более ВРОГ цилиндров состоит в неспособности регулирования количества газов РОГ во время режима запуска двигателя. Например, на ранних стадиях холодного запуска двигателя температура впускных каналов и камер сгорания двигателя может препятствовать правильному испарению топлива. В результате этого несгоревшие пары топлива могут поступать в каталитический нейтрализатор отработавших газов устройства снижения токсичности отработавших газов. При таких условиях холодного запуска температура каталитического материала в устройстве снижения токсичности отработавших газов (в частности, температура активации) может быть не достаточна для обработки нежелательных, несгоревших побочных продуктов сгорания, что может привести к увеличению нежелательных выбросов из выхлопной трубы. В двигателе, выполненном с одним или более ВРОГ цилиндров, эти проблемы могут усугубляться тем, что впрыск топлива обеспечивается в один или более ВРОГ цилиндров во время события холодного запуска. Например, может пострадать устойчивость горения, что приведет к возможным замедленному запуску двигателя, падению оборотов или колебанию двигателя и повышенным нежелательным выбросам.
Одно решение для снижения выбросов во время холодного запуска состоит в использовании электронагреваемого каталитического нейтрализатора (ЭНКН). По существу, нагреваемый каталитический нейтрализатор обладает лучшей способностью к обработке нежелательных побочных продуктов сгорания. Однако, использование ЭНКН связано с дополнительными издержками, сложностью и, что особенно важно, требует задержки перед запуском двигателя для предварительного нагрева каталитического нейтрализатора. Соответственно, требуются усовершенствованные системы и способы для операций холодного запуска двигателя, в частности, для двигателя, содержащего один или более ВРОГ цилиндров.
В патентной заявке США № US 8996281 раскрыт способ использования выделенной РОГ для снижения требуемого времени активации каталитического устройства дополнительной обработки отработавших газов. Если определяют, что двигатель пребывает в режиме холодного запуска, активируют клапан для направления выделенных газов РОГ в перепускную магистраль, выполненную с возможностью направления газов РОГ в точку, расположенную непосредственно выше по потоку от устройства дополнительной обработки и непосредственно ниже по потоку от турбины отработавших газов. В таком примере ВРОГ оптимизируется для роста температуры, что включает в себя работу ВРОГ цилиндра (цилиндров) при богатом воздушно-топливном отношении для того, чтобы получить высокие концентрации Н2 (водород) и СО (монооксид углерода) в газах РОГ. Кроме того, вторичный воздушный клапан переводят в открытое положение во время условий холодного запуска для обеспечения подачи O2 в перепускную магистраль. В результате этого Н2 в газах ВРОГ окисляются за счет O2 в составе отработавших газов, при этом горячие газы ВРОГ, обогащенные Н2, не контактируют с большим теплоотводом турбины отработавших газов. Таким образом, могут быть уменьшено время активации по сравнению с событиями холодного запуска без нагрева ВРОГ. Однако, авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с таким способом. Например, в результате наличия дополнительных перепускной магистрали (магистралей), перепускного клапана (клапанов) и воздушного клапана (клапанов) для контроля O2 в перепускной магистрали (магистралях) могут увеличится стоимость и сложности двигательной системы.
В патентной заявке США № US 20160025021 аналогичным образом раскрыта подача отработавших газов из ВРОГ цилиндра в каталитический нейтрализатор отработавших газов через перепускной канал и на впуск двигателя через канал РОГ, и регулирование относительного потока через каналы посредством перепускного клапана, причем регулирование осуществляют в соответствии с температурой каталитического нейтрализатора. По существу, перепускной клапан может содержать бесступенчато-регулируемый перепускной клапан, который позволяет осуществлять дозирование части отработавших газов в каталитический нейтрализатор отработавших газов через перепускной канал, в то время как остальная часть отработавших газов может продолжать рециркулироваться на впуск двигателя через канал РОГ. Согласно одному примеру, в заявке № US 20160025021 раскрыто, что во время условий, когда температура каталитического нейтрализатора ниже порогового значения, например, как при условиях холодного запуска или после продолжительной работы с небольшой нагрузкой, перепускной клапан может регулироваться для увеличения потока отработавших газов через перепускной канал при соответствующем уменьшении потока отработавших газов через канал РОГ. В дополнение, ВРОГ цилиндр может быть обогащен для обеспечения подачи потока отработавших газов, обогащенных Н2, СО и углеводородом в каталитический нейтрализатор отработавших газов, где степень обогащения может регулироваться на основе теплового потока, требуемого для достижения пороговой или более высокой температуры каталитического нейтрализатора. Однако, авторы настоящего изобретения также выявили потенциальные проблемы, связанные с таким способом, а именно то, что использование бесступенчато-регулируемого клапана в дополнение к перепускному каналу может увеличить стоимость и сложность двигательной системы.
Поэтому, авторы изобретения разработали системы и способы для по меньшей мере частичного решения вышеуказанных проблем. Согласно одному примеру, разработан способ, содержащий шаги, на которых соединяют выпуск одного или более цилиндров (ВРОГ цилиндров) многоцилиндрового двигателя сгорания со впускным коллектором двигателя; и при первом условии, содержащем холодный запуск и прогрев двигателя, отключают подачу топлива и искры во ВРОГ цилиндры при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов ВРОГ цилиндров (в частности, остальных цилиндров), и возобновляют подачу топлива и искры и поддерживают активированными впускные и выпускные клапаны ВРОГ цилиндров при втором условии.
Согласно одному примеру, первое условие включает в себя то, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов, взаимодействующих с отработавшими газами из цилиндров, не выделенных для РОГ, ниже заранее заданной пороговой температуры, необходимой для каталитической активности, а второе условие включает в себя индикацию того, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов, взаимодействующих с отработавшими газами из цилиндров, не выделенных для РОГ, достигла заранее заданной пороговой температуры. Кроме того, один пример включает шаг, на котором увеличивают запаздывание зажигания двигателя во время запуска двигателя при первом наборе рабочих условий. Таким образом, путем отключения подачи топлива и зажигания во ВРОГ цилиндры при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов ВРОГ цилиндров, на впуск цилиндров, не выделенных для РОГ, может быть направлен воздух, вместо отработавших газов, что в результате обедняет отработавшие газы относительно стехиометрии. Путем запаздывания зажигания цилиндров, не выделенных для РОГ, в дополнение к обеднению отработавших газов из цилиндров, не выделенных для РОГ, может быть сокращено время, необходимое для повышения температуры одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов до заранее заданной пороговой температуры, необходимой для каталитической активности. Таким образом, могут быть устранены проблемы устойчивости горения во время холодных запусков двигателя путем остановки подачи топлива и искры во ВРОГ цилиндр, а путем использования ВРОГ цилиндра в качестве «воздушного насоса» для быстрого нагрева каталитического нейтрализатора, могут быть устранены нежелательные выбросы.
Вышеуказанные преимущества и другие преимущества, а также признаки настоящего раскрытия будут вполне ясны из последующего раздела «Осуществление изобретения», при рассмотрении его одного или в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан схематический чертеж двигательной системы, содержащей группу ВРОГ цилиндров.
На фиг. 2 показано схематическое изображение камеры сгорания двигательной системы по фиг. 1.
На фиг. 3 показано схематическое изображение системы гибридного электрического транспортного средства.
На фиг. 4 показана блок-схема примерного высокоуровневого способа работы двигателя гибридного транспортного средства, причем двигатель содержит один или более ВРОГ цилиндров.
На фиг. 5 показана блок-схема примерного высокоуровневого способа регулирования работы двигателя гибридного транспортного средства во время события перезапуска двигателя, причем двигатель содержит один или более ВРОГ цилиндров.
На фиг. 6 показана блок-схема примерного высокоуровневого способа работы двигателя гибридного транспортного средства, в ответ на событие отпускания педали акселератора, причем двигатель содержит один или более ВРОГ цилиндров.
На фиг. 7 показана блок-схема примерного высокоуровневого способа работы двигателя гибридного транспортного средства, содержащего один или более ВРОГ цилиндров, в ответ на то, что нагрузка двигателя ниже порогового значения или событие отпускания педали акселератора при условиях, когда требуется работа двигателя.
На фиг. 8 показана примерная временная линия работы двигателя гибридного транспортного средства, содержащего один или более ВРОГ цилиндров, в соответствии со способами, показанными на фиг. 4-7.
Осуществление изобретения
Данное подробное раскрытие относится к системам и способам для работы двигателя гибридного транспортного средства, причем двигатель содержит один или более ВРОГ цилиндров. Конкретнее, раскрытие относится к управлению работой двигателя при условиях, когда работа двигателя с ВРОГ может привести к проблемам устойчивости горения и/или увеличить уровни шума, вибрации и неровности (ШВН). Система и способы могут быть применимы к двигателю транспортного средства, содержащего один или более цилиндров, не выделенных для РОГ (не-ВРОГ), такому как двигательная система, показанная на фиг. 1. На фиг. 2 изображена примерная иллюстрация одного из цилиндров, соответствующего двигателю транспортного средства, показанному на фиг. 1. Двигатель, содержащий один или более ВРОГ цилиндров, может быть выполнен с гибридной движительной установкой, такой как гибридная движительная установка, проиллюстрированная на фиг. 3. В соответствии с условиями, когда работа двигателя с ВРОГ может привести к проблемам устойчивости горения, если заряд аккумуляторной батареи выше порогового значения, и работа двигателя не требуется, подача топлива в двигатель может быть отключена, и транспортное средство может работать в режиме аккумуляторной батареи, при котором для приведения в движение транспортного средства используется крутящий момент мотора, в соответствии со способом, показанным на фиг. 4. Альтернативно, может использоваться способ, показанный на фиг. 4, для увеличения нагрузки двигателя выше порогового значения, так чтобы продолжающаяся работа ВРОГ не привела к проблемам устойчивости горения, причем избыточный крутящий момент используют для зарядки аккумуляторной батареи системы транспортного средства при условиях, когда заряд аккумуляторной батареи ниже порогового уровня заряда. Если двигатель транспортного средства остановлен, он может быть перезапущен, в соответствии со способом, показанным на фиг. 5, и может предполагаться различная эксплуатация двигателя транспортного средства и мотора гибридного транспортного средства в зависимости от индикации, того, содержит событие перезапуска горячий запуск или холодный запуск. В ответ на внезапное событие отпускания педали акселератора, двигатель может быть быстро остановлен, а энергия аккумуляторной батареи может использоваться для приведения в движение транспортного средства, как показано способом по фиг. 6, при условии, что работа двигателя не требуется. В примерном условии, когда проблемы устойчивости горения могут возникнуть при продолжающейся работе двигателя с ВРОГ, пока требуется работа двигателя, подача топлива во ВРОГ цилиндр может быть деактивирована, и электромотор может использоваться для погашения высокочастотных пульсаций крутящего момента, обусловленных неравномерным интервалом зажигания, в соответствии со способом, показанным на фиг. 7. На фиг. 8 проиллюстрирована временная линия для управления работой двигателя в гибридном транспортном средстве, причем двигатель содержит один или более ВРОГ цилиндров, в соответствии со способами, показанными на фиг. 4-7.
На фиг. 1 схематически показаны аспекты примерной двигательной системы 100, содержащей двигатель 10 с четырьмя цилиндрами (1-4). Как предполагается в настоящем раскрытии, четыре цилиндра организованы как первая группа 17 цилиндров, состоящая из цилиндров 1-3, не выделенных для РОГ, которые не рециркулируют (направляют) отработавшие газы во впускной коллектор, а направляют их только в выпускной канал, и вторая группа 18 цилиндров, состоящая из цилиндра 4, выделенного для РОГ, который направляет отработавшие газы непосредственно из второй группы во впускной коллектор. Подробное описание каждой камеры сгорания двигателя 10 представляется со ссылкой на фиг. 2. Двигательная система 100 может быть установлена в транспортном средстве, таком как пассажирское транспортное средство, выполненное для дорожного движения.
В показанном варианте осуществления двигатель 10 является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 74, приводимый в действие турбиной 76. Конкретнее, свежий воздух всасывается по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 49 и течет в компрессор 74. Расходом атмосферного воздуха, поступающего во впускную систему через впускной воздушный канал 42, можно управлять по меньшей мере частично путем регулирования впускного дросселя 20. Компрессор 74 может представлять собой любой пригодный компрессор впускного воздуха, такой как компрессор нагнетателя с приводом от мотора или ведущего вала. В двигательной системе 10, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически соединенным с турбиной 76 посредством вала 19, причем турбина 76 приводится в действие за счет увеличивающихся в объеме отработавших газов двигателя. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут быть установлены в турбонагнетателе с двойной улиткой. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может представлять собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией (ТИГ), в котором геометрия турбины активным образом изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя.
Как показано на фиг. 1, компрессор 74 соединен через охладитель 78 наддувочного воздуха с впускным дросселем 20. Впускной дроссель 20 соединен с впускным коллектором 25 двигателя. Сжатый воздух от компрессора течет через охладитель наддувочного воздуха и дроссельный клапан во впускной коллектор. Охладитель наддувочного воздуха может являться, например, воздухо-воздушным или воздухо-водяным теплообменником. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление заряда воздуха во впускном коллекторе измеряется датчиком 27 давления воздуха в коллекторе (ДВК). Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть соединен последовательно между входом и выходом компрессора 74. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открытия при выбранных рабочих условиях для разгрузки избыточного давления наддува. Например, перепускной клапан компрессора может быть открыт при условиях снижения частоты вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 25 соединен с рядом камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (см. фиг. 2). Камеры сгорания также соединены с выпускным коллектором 48 через ряд выпускных клапанов (см. фиг. 2). В показанном варианте осуществления выпускной коллектор 48 включает в себя множество секций выпускного коллектора для создания возможности направлять выбросы из различных камер сгорания в различные места впускной системы. В частности, выбросы из первой группы 17 цилиндров (цилиндры 1-3) направляют через турбину 76 выпускного коллектора 48 перед их обработкой каталитическим нейтрализатором отработавших газов устройства 170 снижения токсичности отработавших газов. Отработавшие газы из второй группы 18 цилиндров (цилиндр 4), напротив, направляются обратно во впускной коллектор 25 через канал 50, и каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов. Альтернативно, по меньшей мере часть отработавших газов из второй группы цилиндров направляют в турбину 76 выпускного коллектора 48 через клапан 65 и канал 56. Путем регулирования клапана 65 можно изменять долю отработавших газов, направляемых из цилиндра 4 в выпускной коллектор относительно газов, направляемых во впускной коллектор. В некоторых примерах клапан 65 и канал 56 могут отсутствовать. Согласно одному примеру, клапан 65 может представлять собой трехходовой клапан. Согласно одному примеру, клапан 65 может регулироваться для пропускания всех отработавших газов из цилиндра 4 в выпускной коллектор 48. Согласно другому примеру, клапан 65 может регулироваться для пропускания всех отработавших газов из цилиндра 4 во впускной коллектор 25 при блокировке потока любых газов РОГ в выпускной коллектор.
Каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов выполнен как каталитический нейтрализатор конверсии водяного газа (КВГ). Каталитический нейтрализатор 70 КВГ выполнен с возможностью генерации газообразного водорода из богатых отработавших газов в канале 50, поступающих из цилиндра 4.
Каждый из цилиндров 1-4 может включать в себя внутреннюю РОГ за счет захвата отработавших газов от события сгорания в соответствующем цилиндре и позволения отработавшим газам остаться в соответствующем цилиндре во время последующего события сгорания. Величина внутренней РОГ может изменяться путем регулирования моментов открытия и/или закрытия впускных и/или выпускных клапанов. Например, путем увеличения перекрытия впускного и выпускного клапанов, дополнительные газы РОГ могут быть удержаны в цилиндре во время последующего события сгорания. Внешняя РОГ обеспечивается в цилиндры 1-4 исключительно посредством потока отработавших газов из второй группы 18 цилиндров (здесь цилиндр 4) и канала 50 РОГ. Согласно другому примеру, внешняя РОГ может быть обеспечена только для цилиндров 1-3, и не для цилиндра 4.
Внешняя РОГ не обеспечивается потоком отработавших газов из цилиндров 1-3. Таким образом, в этом примере цилиндр 4 является единственным источником внешней РОГ для двигателя 10 и, поэтому, также называется в контексте настоящего изобретения цилиндром, выделенным для РОГ (или группой цилиндров, выделенной для РОГ). Цилиндры 1-3 также называются в контексте настоящего изобретения группой цилиндров, не выделенных для РОГ, или цилиндрами, не выделенными для РОГ. Хотя в текущем примере показано, что группа цилиндров, выделенная для РОГ, имеет единственный цилиндр, следует понимать, что в альтернативных конфигурациях двигателя группа цилиндров, выделенная для РОГ, может иметь большее число цилиндров двигателя.
Канал 50 РОГ может содержать охладитель 45 РОГ для охлаждения газов РОГ, подаваемых на впуск двигателя. В дополнение, канал 50 РОГ может содержать первый датчик 59 отработавших газов для оценки воздушно-топливного отношения отработавших газов, рециркулирующих из второй группы цилиндров в остальные цилиндры двигателя. Второй датчик 61 отработавших газов может быть расположен ниже по потоку от секций выпускного коллектора первой группы цилиндров для оценки воздушно-топливного отношения отработавших газов в первой группе цилиндров. В двигательную систему по фиг. 1 могут быть включены и дополнительные датчики отработавших газов.
Концентрация водорода во внешней РОГ от цилиндра 4 может быть увеличена посредством обогащения топливно-воздушной смеси, сжигаемой в цилиндре 4. В частности, количество газообразного водорода, генерируемого в каталитическом нейтрализаторе 70 КВГ может быть увеличено путем увеличения степени обогащения отработавших газов, поступающих в канал 50 из цилиндра 4. Дополнительно, температура каталитического нейтрализатора может регулироваться с целью увеличения эффективности каталитического нейтрализатора 70 КВГ. Таким образом, для подачи в цилиндры 1-4 двигателя отработавших газов, обогащенных водородом, подача топлива во вторую группу 18 цилиндров может регулироваться так, чтобы обогатить цилиндр 4. Согласно одному примеру, концентрация водорода в газах внешней РОГ от цилиндра 4 может быть увеличена во время условий, когда устойчивость горения в двигателе ниже требуемой. Это действие увеличивает концентрацию водорода в газах внешней РОГ и может улучшить устойчивость горения в двигателе, особенно на низких частотах вращения и нагрузках двигателя (в частности, на холостом ходу). В дополнение, газы РОГ, обогащенные водородом, позволяют добиться более высоких уровней РОГ, допустимых для двигателя, по сравнению с традиционной РОГ (с более низкой концентрацией водорода), перед столкновением с какими-либо проблемами устойчивости горения. Путем увеличения диапазона и величины использования РОГ, могут быть улучшены выбросы двигателя и топливная экономичность двигателя.
Камеры 30 сгорания могут снабжаться одним или более типами топлива, такими как бензин, спиртосодержащие топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.д. Топливо может подаваться в камеры сгорания посредством инжектора 66. Топливный инжектор 66 может вытягивать топливо из топливного бака 26. В показанном примере топливный инжектор 66 выполнен с возможностью непосредственного впрыска, хотя в других вариантах осуществления топливный инжектор 66 может быть выполнен с возможностью впрыска во впускной канал или впрыска в корпус дроссельной заслонки. Далее, каждая камера сгорания может включать в себя один или более топливных инжекторов различных конфигураций для того, чтобы каждый цилиндр мог принимать топливо посредством непосредственного впрыска, впрыска во впускной канал, впрыска в в корпус дроссельной заслонки или их комбинации. В камерах сгорания горение может инициироваться посредством искрового зажигания и/или компрессионного зажигания.
Отработавшие газы из выпускного коллектора 48 направляются в турбину 76 для приведения в действие турбины. Когда требуется пониженный крутящий момент турбины, некоторые отработавшие газы могут направляться не в турбину, а через перепускную заслонку отработавших газов (не показана) в обход турбины. Объединенный поток из турбины и перепускной заслонки затем течет через устройство 170 снижения токсичности отработавших газов. В целом, одно или более устройств 170 снижения токсичности отработавших газов может включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов дополнительной обработки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и, тем самым, снижения количества одного или более веществ в потоке отработавших газов. Например, один каталитический нейтрализатор дополнительной обработки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливания оксидов азота (OA) из потока отработавших газов, когда поток отработавших газов обеднен, и восстановления уловленных OA, когда поток отработавших газов обогащен. В других примерах каталитический нейтрализатор дополнительной обработки отработавших газов может быть выполнен с возможностью диспропорционирования OA или выборочного восстановления OA с помощью восстанавливающего агента. В иных примерах каталитический нейтрализатор дополнительной обработки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или монооксида углерода в потоке отработавших газов. Различные каталитические нейтрализаторы дополнительной обработки отработавших газов, имеющие любые такие функции, могут быть расположены в слоях покрытия или в любом ином месте в ступенях дополнительной обработки отработавших газов, как раздельно, так и вместе. В некоторых вариантах осуществления ступени дополнительной обработки отработавших газов могут включать в себя регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливания и окисления частиц сажи в потоке отработавших газов. Все или часть обрабатываемых отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности отработавших газов может быть выпущена в атмосферу через выпускной трубопровод 35.
Двигательная система 100 дополнительно содержит систему 14 управления. Система 14 управления включает в себя контроллер 12, который может представлять собой любую электронную систему управления двигательной системы или транспортного средства, в котором установлена двигательная система. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью принимать управляющие решения по меньшей мере частично на основе входного сигнала от одного или более датчиков 16 в двигательной системе, и может управлять исполнительными механизмами 81 на основе управляющих решений. Например, контроллер 12 может сохранять машиночитаемые инструкции в памяти, а управление исполнительными механизмами 81 может осуществляться посредством выполнения инструкций. Примерные датчики включают в себя датчик 27 ДВК, датчик 47 МРВ, датчики 128 и 129 температуры и давления отработавших газов, а также датчики 24 и 61 содержания кислорода. Примерные исполнительные механизмы включают в себя дроссель 20, топливный инжектор 66, клапан 65 выделенной группы цилиндров и т.п. Могут также быть установлены дополнительные датчики и исполнительные механизмы, как раскрыто на фиг. 2. Постоянное запоминающее устройство носителя данных в контроллере 12 может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими инструкции, исполняемые процессором, для осуществления способов, раскрываемых ниже, а также иных вариантов, которые предполагаются, но которые конкретно не перечисляются. Примеры способов и алгоритмов раскрыты в настоящем документе со ссылкой на фиг. 4-7.
Со ссылкой на фиг. 2, двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим множество цилиндров, один из которых показан на фиг. 1, управляют посредством электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным внутри них и соединенным с коленчатым валом 40. Маховик 97 и зубчатый венец 99 соединены с коленчатым валом 40. Стартер 96 включает в себя вал 98 шестерни и ведущую шестерню 95. Вал 98 шестерни может выборочно продвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с зубчатым венцом 99. Стартер 96 может быть установлен непосредственно на передней части двигателя или задней части двигателя. В некоторых примерах стартер может выборочно подавать крутящий момент на коленчатый вал 40 через ремень или цепь. Показано, что камера 30 сгорания сообщается с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через, соответственно, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может управляться впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. Положение впускного кулачка 51 можно определять датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 можно определять датчиком 57 выпускного кулачка.
Показано, что топливный инжектор 66 расположен так, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру 30 сгорания, что специалистам в данной области известно как непосредственный впрыск. Альтернативно, топливо можно впрыскивать во впускное окно цилиндра, что специалистам в данной области известно как впрыск во впускной канал. Топливный инжектор 66 подает жидкое топливо пропорционально ширине топливного импульса сигнала ШТИ от контроллера 12. Топливо подают в топливный инжектор 66 посредством топливной системы (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). Топливный инжектор 66 получает ток срабатывания от драйвера 68, который реагирует на команду контроллера 12. Кроме того, показано, что впускной коллектор 44 сообщается с опциональным электронным дросселем 62, регулирующим положение дроссельной заслонки, 64 для управления потоком воздуха от воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. Согласно одному примеру, может использоваться система непосредственного впрыска низкого давления, в которой давление топлива может быть повышено примерно до 20-30 бар. Альтернативно, может использоваться двухступенчатая топливная система высокого давления для создания более высоких давлений топлива. В некоторых примерах дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44 так, что дроссель 62 является дросселем впускного окна.
Бесконтактная система 88 зажигания обеспечивает искру зажигания в камеру сгорания 30 посредством свечи 92 зажигания в ответ на сигнал от контроллера 12. Показано, что универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (УДКОГ) соединен с выпускным коллектором 48 выше по потоку от устройства 170 снижения токсичности отработавших газов. Альтернативно, вместо УДКОГ 126 может присутствовать датчик кислорода в отработавших газах с двумя состояниями. Устройство 170 снижения токсичности отработавших газов может быть выполнено, как раскрывалось выше со ссылкой на фиг. 1.
Контроллер 12 показан на фиг. 2 как стандартный микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройства (ПЗУ) 106, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимую память (ЭНП) 110 и стандартную шину данных. Показано, что контроллер 12 принимает различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнении к тем сигналам, которые рассматривались ранее, включая: температуру хладагента двигателя (ТХД) от датчика 122 температуры, соединенного с рубашкой 115 охлаждения; сигнал от датчика 134 положения, соединенного с педалью 130 акселератора для определения усилия, прикладываемого стопой 132; измерение давления в коллекторе двигателя (ДВК) от датчика 122 давления, соединенного с впускным коллектором 44; сигнал положения двигателя отдатчика 119 на эффекте Холла, измеряющего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель от датчика 121; и измерение положения дросселя от датчика 58. Также может измеряться барометрическое давление (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего раскрытия датчик 119 положения двигателя выдает заданное число равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала, на основе чего может быть определена частота вращения двигателя (ЧВД).
Согласно некоторым примерам, двигатель может быть соединен с системой электрического мотора/аккумуляторной батареи в гибридном транспортном средстве, как показано на фиг. 3, или транспортном средстве с системой старт/стоп, оснащенным стартерной системой высокого напряжения (не показана).
Во время работы каждый цилиндр внутри двигателя 10, как правило, проходит четырехтактный цикл, включающий: такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Во время такта впуска выпускной клапан 54 обычно закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух всасывается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, и поршень 36 движется ко дну цилиндра для увеличения объема камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень находится около дна цилиндра в конце своего такта (в частности, когда объем камеры 30 сгорания максимальный), специалистами в данной области обычно называется нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра для сжатия воздуха в камере 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится около головки цилиндра в конце своего такта (в частности, когда объем камеры 30 сгорания минимальный), специалистами в данной области обычно называется верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, далее именуемом впрыском, топливо вводят в камеру сгорания. В процессе, далее именуемом зажиганием, впрыснутое топливо зажигают с помощью устройств зажигания, таких как свеча 92 зажигания, что приводит к сгоранию топлива. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня во вращательное движение поворотного вала. Наконец, во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается для высвобождения сгоревшей воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается к ВМТ. Следует отметить, что вышеуказанное раскрытие приведено исключительно в качестве примера, и что моменты открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов могут быть изменены для создания положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или для различных других целей.
На фиг. 3 изображена гибридная движительная установка 300 для транспортного средства. В изображенном варианте осуществления транспортное средство представляет собой гибридное электрическое транспортное средство (ГЭТС). Для простоты и ясности в настоящем раскрытии сфокусируемся на управлении работой двигателя с одним или более ВРОГ цилиндров в ГЭТС, однако, следует понимать, что использование ГЭТС в данном раскрытии не следует трактовать в ограничивающем смысле. Например, способы, показанные в настоящем раскрытии, могут быть применены к управлению работой двигателя с одним или более ВРОГ цилиндров в гибридном транспортном средстве с гироскопическим аккумулятором энергии, в котором вместо электрической аккумуляторной батареи используется устройство накопления механической энергии маховика, или в гидравлическом гибридном транспортном средстве, в котором энергия накапливается не в электрической аккумуляторной батарее, а в аккумуляторе давления, без отступления от объема настоящего раскрытия.
Движительная установка 300 включает в себя двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров 30. Топливо может быть доставлено в каждый цилиндр двигателя 10 из топливной системы (не показана), содержащей один или более топливных баков, один или более топливных насосов и инжекторы 66.
Двигатель 10 подает энергию на трансмиссию 244 через входной вал 318 крутящего момента. В изображенном примере трансмиссия 344 является трансмиссией с разделением потока мощности (или узел ведущий мост - коробка передач), которая включает в себя планетарный редуктор 322 и один или более поворотных элементов зубчатой передачи. Трансмиссия 344 также содержит электрогенератор 324 и электромотор 326. Электрогенератор 324 и электромотор 326 могут также называться электрическими машинами, т.к. каждый могут работать как мотор или генератор. Крутящий момент является выходом трансмиссии 344 для приведения в движение ведущие колеса 352 транспортного средства через зубчатый механизм 334 передачи мощности, выходной вал 319 крутящего момента и узел 336 дифференциал-мост.
Генератор 324 соединен с возможностью привода с электромотором 326 так, что и электрогенератор 324, и электромотор 326 могут работать с помощью электроэнергии от устройства накопления электроэнергии, показанного здесь как аккумуляторная батарея 354. В некоторых вариантах осуществления между аккумуляторной батареей и мотором может быть установлено устройство преобразования энергии, такое как инвертор, для преобразования выходного постоянного тока аккумуляторной батареи в выходной переменный ток для использования мотором. Однако, в альтернативных вариантах осуществления инвертор может быть встроен в электромотор.
Электромотор 326 может работать в режиме рекуперации, то есть, как генератор, для поглощения энергии от движения транспортного средства и/или двигателя и преобразования поглощенной кинетической энергии в форму, пригодную для накопления в аккумуляторной батарее 354. Кроме того, электромотор 326 может работать как мотор или генератор, в зависимости от потребности, для увеличения или поглощения крутящего момента, обеспечиваемого двигателем.
Планетарный редуктор 322 содержит эпициклическую шестерню 342 и солнечную шестерню 343, а также узел 346 водила планетарной передачи. Эпициклическая шестерня и солнечная шестерня могут быть соединены друг с другом посредством водила. Первая входная сторона планетарного редуктора 322 соединена с двигателем 10, а вторая входная сторона планетарного редуктора 322 соединена с генератором 324. Выходная сторона планетарного редуктора соединена с ведущими колесами 352 транспортного средства через зубчатый механизм 334 передачи мощности, содержащий один или более зацепляющий элементов 360-368 зубчатой передачи. Согласно одному примеру, зацепляющие элементы 360-368 зубчатой передачи могут быть ступенчатыми зубчатыми передачами, причем узел 346 водила может раздавать крутящий момент ступенчатым зубчатым передачам. Элементы 362, 364 и 366 зубчатой передачи установлены на промежуточном валу 317, причем элемент 364 зубчатой передачи входит в зацепление с элементом 370 зубчатой передачи, который имеет привод от электромотора. Электромотор 326 приводит в действие элемент 370 зубчатой передачи, который подает крутящий момент на зубчатый механизм промежуточного вала. Таким путем, водило 346 планетарной передачи (а следовательно, двигатель и генератор) могут быть соединены с колесами транспортного средства и мотором через один или более элементов зубчатой передачи. Гибридная движительная установка 300 может эксплуатироваться в различных вариантах осуществления, в том числе как полноценная гибридная система, в которой транспортное средство приводится в движение только за счет совместной работы двигателя и генератора, только электромотора или их комбинаций. Альтернативно, могут также использоваться варианты осуществления с вторичным или умеренным гибридом, в которых двигатель является основным источником крутящего момента, а электромотор выборочно добавляет крутящий момент во время определенных условий, например во время события нажатия на педаль акселератора.
Например, транспортное средство может приводиться в движение в режиме двигателя, в котором двигатель 10 работает в сочетании с электрогенератором (который подает реактивный крутящий момент на планетарный зубчатый механизм и обеспечивает результирующий планетарный выходной крутящий момент для приведения в движение) и используется как основной источник крутящего момента для привода колес 352 (генератор также может подавать крутящий момент на колеса в режиме мотора). Во время режима двигателя топливо могут подавать в двигатель 10 из топливного бака через топливный инжектор 66 так, что двигатель может вращаться за счет подачи топлива для обеспечения крутящего момента для приведения в движение транспортное средство. Конкретнее, мощность двигателя подается на эпициклическую шестерню планетарного редуктора. В данных обстоятельствах генератор подает крутящий момент на солнечную шестерню 343, производя реактивный крутящий момент для двигателя. Впоследствие, крутящий момент подается водилом планетарной передачи на зубчатые передачи 362, 364, 366 на промежуточном валу 317, который, в свою очередь, подает мощность на колеса 352. Кроме того, двигатель может при работе вырабатывать больше крутящего момента, чем нужно для приведения в движение, и в этом случае дополнительная мощность поглощается генератором (в режиме генератора) для зарядки аккумуляторной батареи 354 или подачи электроэнергии для других потребителей транспортного средства.
Согласно другому примеру, транспортное средство может приводится в движение в режиме содействия, в котором двигатель 10 работает и используется как основной источник крутящего момента для привода колес 352, а электромотор используется как дополнительный источник крутящего момента для совместного действия с двигателем и дополнения крутящего момента, обеспечиваемого двигателем 10. Во время режима содействия так же, как и в режиме двигателя, топливо подают в двигатель 10 так, что двигатель вращается за счет подачи топлива и обеспечивает крутящий момент на колеса транспортного средства.
В ином примере транспортное средство может приводится в движение в режиме выключенного двигателя или электрическом режиме, в котором работает электромотор 326, питаемый аккумуляторной батареей, используемый как единственный источник крутящего момента для привода колес 352. По существу, во время электрического режима топливо могут не впрыскивать в двигатель 10 независимо от того, вращается двигатель или нет. Электрический режим может применяться, например, при торможении, низких скоростях, низких нагрузках, при остановках на светофорах и т.п. Конкретнее, энергия мотора подается на элемент 370 зубчатой передачи, который, в свою очередь, приводит в движение элементы зубчатой передачи на промежуточном валу 317, и тем самым приводит в движение колеса 352.
Движительная установка 300 может также включать в себя систему управления, которая содержит контроллер 12, выполненный с возможностью получать информацию от множества датчиков 16 (различные примеры которых раскрыты в настоящей заявке) и отправляет управляющие сигналы на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых раскрыты в настоящей заявке). Согласно одному примеру, датчики 16 могут включать в себя различные датчики давления и температуры, датчик уровня топлива, различные датчики отработавших газов и т.д. Различные исполнительные механизмы могут включать в себя, например, зубчатый механизм, топливные инжекторы цилиндров (не показаны), воздушный впускной дроссель, соединенный с впускным коллектором двигателя (не показан) и т.п. Дополнительные датчики и исполнительные механизмы показаны на фиг. 1-2. Контроллер 12 может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и запускать исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основе инструкций или кода, запрограммированного в нем, в соответствии с одним или более алгоритмом. Примеры управляющих алгоритмов раскрыты в настоящей заявке в отношении фиг. 4-7.
На фиг. 4 показана блок-схема примерного высокоуровневого способа 400 работы двигателя гибридного транспортного средства, причем двигатель содержит один или более цилиндров, выделенных для РОГ (ВРОГ). Более конкретно, способ 400 может использоваться для индикации события отпускания педали акселератора или того, работает ли транспортное средство под низкой нагрузкой, когда не желательна продолжающаяся работа двигателя с ВРОГ из-за проблем устойчивости горения. В ответ на условия низкой нагрузки, когда нет индикации события отпускания педали акселератора, если заряд аккумуляторной батареи выше порогового значения и если работа двигателя не требуется, транспортное средство может быть приведено в движение посредством энергии аккумуляторной батареи при остановленной работе двигателя. Альтернативно, если состояние заряда аккумуляторной батареи ниже порогового значения, работа двигателя может быть продолжена, нагрузка двигателя может быть увеличена (или во время частичного отпускания педали акселератора, без полного уменьшения нагрузки и частоты вращения, требуемого для уменьшения мощности, подаваемой на колеса), а избыточный крутящий момент используется для зарядки аккумуляторной батареи. Таким путем, в обстоятельствах, когда нежелательна полноценная продолжающаяся работа двигателя, выполненного с одним или более ВРОГ цилиндров, могут быть предприняты такие действия, что проблемы устойчивости горения могут быть предотвращены. Путем сочетания двигателя с выделенной РОГ и гибридной силовой передачи, может быть таким образом улучшена топливная экономичность при предотвращении проблем, связанных с выделенной РОГ на низких нагрузках. Способ 400 будет раскрыт со ссылкой на системы, раскрытые в настоящей заявке и показанные на фиг. 1-3, хотя следует понимать, что аналогичные способы применимы и для иных систем без отступления от объема настоящего раскрытия. Способ 400 может быть исполнен контроллером, таким как контроллер 12 на фиг. 1, и может быть сохранен в контроллере в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти. Инструкции для осуществления способа 400 и остальных способов, включенных в настоящее раскрытие, могут быть исполнены контроллером на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и в совокупности с сигналами, получаемыми от датчиков двигательной системы, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1-3. Контроллер может применять исполнительные механизмы топливной системы, такие как топливные инжекторы (в частности, 66), свечу зажигания (в частности, 92), впускной дроссель (в частности, 20) и т.д., в соответствии с нижеизложенным способом.
Способ 400 начинается на шаге 402 и включает в себя оценку и/или измерение рабочих условий двигателя и рабочих параметров транспортного средства. Например, могут быть оценены и/или измерены положение педали тормоза, положение педали акселератора, запрошенный водителем крутящий момент, состояние заряда (СЗ) аккумуляторной батареи, температура (Teng) двигателя, температура и влажность окружающей среды, барометрическое давление (БД) и т.д. Согласно одному примеру, система гибридного транспортного средства является гибридным транспортным средством с разделением потоков мощности. Однако, как раскрывалось выше в отношении фиг. 3, в других примерах система гибридного транспортного средства может включать в себя гибридное транспортное средство с гироскопическим аккумулятором энергии или с гидравлическим аккумулятором энергии, без отступления от объема настоящего раскрытия.
На шаге 404 могут определить режим работы транспортного средства на основе оцененных рабочих условий. Например, по меньшей мере на основе оцененного запрошенного крутящего момента и СЗ аккумуляторной батареи могут определить то, работает ли транспортное средство в режиме с приводом только от двигателя (в котором двигатель приводит в движение колеса транспортного средства), в режиме содействия (в котором аккумуляторная батарея оказывает содействие двигателю в приведении в движение транспортного средства) или в режиме только с электрическим приводом (в котором только аккумуляторная батарея приводит в движение транспортное средство). Согласно одному примеру, если запрошенный крутящий момент может быть обеспечен только аккумуляторной батареей, как обсуждается более детально ниже, транспортное средство может работать в режиме только с электрическим приводом. Согласно другому примеру, если запрошенный крутящий момент не может быть обеспечен исключительно аккумуляторной батареей, транспортное средство может работать в режиме двигателя или в режиме содействия. Транспортное средство, соответственно, может работать в установленном режиме работы.
На шаге 406 могут подтвердить то, работает ли транспортное средство в режиме с включенным двигателем. Например, могут подтвердить, что транспортное средство работает в режиме с приводом только от двигателя, в котором транспортное средство приводится в движение только с помощью крутящего момента двигателя. Альтернативно, могут подтвердить, что транспортное средство работает в режиме содействия и что транспортное средство приводится в движение, по меньшей мере частично, с помощью крутящего момента двигателя. Если режим включенного двигателя не подтвержден, то способ 400 может перейти на шаг 408. На шаге 408 способ 400 может включать в себя индикацию того, соблюдены ли условия перезапуска двигателя. Например, условия перезапуска двигателя могут быть соблюдены в одном или более из следующих случаев: СЗ аккумуляторной батареи ниже порогового уровня заряда, получен запрос на обогрев пассажирского салона или на кондиционирование воздуха, запрошенный водителем крутящий момент выше пороговой величины и т.д. Если условия перезапуска двигателя не соблюдены на шаге 408, способ 400 может перейти на шаг 409. На шаге 409 способа 400 могут поддерживать текущее рабочее состояние транспортного средства. Например, двигатель могут поддерживать выключенным, и транспортное средство может продолжать работать посредством энергии аккумуляторной батареи. Согласно другому примеру, если двигатель не в работе, например транспортное средство находится в выключенном состоянии, двигатель могут аналогичным образом поддерживать отключенным до тех пор, пока не будут соблюдены условия перезапуска. Альтернативно, если на шаге 408 есть индикация того, что условия перезапуска соблюдены, способ 400 может перейти к способу 500, показанный на фиг. 5, в котором могут определить, содержит событие перезапуска двигателя горячий запуск или холодный запуск, причем работа двигателя во время перезапуска может быть отрегулирована, как раскрывается более детально ниже.
Если на шаге 406 есть индикация того, что транспортное средство находится в режиме включенного двигателя, способ 400 может перейти на шаг 410. На шаге 410 способ 400 может включать в себя индикацию того, есть ли указание на событие отпускания педали акселератора. Событие отпускания педали акселератора указывает на то, что водитель запрашивает уменьшение мощности или замедление транспортного средства, и может указывать на торможение транспортного средства, отпускание педали акселератора или сочетание торможения и/или отпускания педали акселератора. Если есть индикация на событие отпускания педали акселератора, способ 400 может перейти к способу 600, показанному на фиг. 6, в котором могут произвести выключение двигателя с целью предотвращения быстрого повышения процентной доли РОГ во впускном коллекторе.
Если на шаге 410 нет индикации события отпускания педали акселератора, способ 400 может перейти на шаг 412. На шаге 412 способ 400 может включать в себя индикацию того, ниже ли запрошенный крутящий момент двигателя порогового запрошенного крутящего момента (заранее выбранной нагрузки). Например, пороговый запрошенный крутящий момент может представлять собой нагрузку двигателя, при которой выделенная величина РОГ может привести к проблемам устойчивости горения. Пороговый запрошенный крутящий момент может представлять собой уровень крутящего момента, превышающий на заранее заданную величину уровень крутящего момента при событии отпускания педали акселератора. По существу, водителем транспортного средства может быть запрошен уровень крутящего момента, меньший порогового запрошенного крутящего момента, но превышающий крутящий момент при событии отпускания педали акселератора. Кроме того, переход к уровню запрошенного крутящего момента, который ниже порогового запрошенного крутящего момента, может быть более постепенным, чем переход к запрошенному крутящему моменту, который возникает в ответ на событие отпускания педали акселератора.
Если на шаге 412 запрошенный крутящий момент не ниже порогового запрошенного крутящего момента, а на шаге 410 не было индикации события отпускания педали акселератора, способ 400 может перейти на шаг 414. На шаге 414 способа 400 могут поддерживать параметры работы двигателя. Например, если транспортное средство работает в режиме с приводом только от двигателя, в котором транспортное средство приводится в движение только с помощью крутящего момента двигателя, транспортное средство может поддерживаться в таком рабочем состоянии. Альтернативно, если транспортное средство работает в режиме содействия, в котором транспортное средство работает, по меньшей мере частично, за счет крутящего момента двигателя, транспортное средство может поддерживаться в таком рабочем состоянии. Кроме того, когда транспортное средство работает в режиме включенного двигателя, могут непрерывно отслеживать то, есть ли индикация события отпускания педали акселератора или то, есть ли падение запрошенного крутящего момента двигателя ниже порогового запрошенного крутящего момента.
Если на шаге 412 есть индикация того, что запрошенный крутящий момент ниже порогового запрошенного крутящего момента, способ 400 может перейти на шаг 416. Как вкратце раскрывалось выше, если запрошенный крутящий момент падает ниже порогового запрошенного крутящего момента, продолжающаяся работа двигателя с выделенной РОГ может привести к проблемам устойчивости горения. По существу, в гибридном транспортном средстве для предотвращения проблем, связанных с продолжающейся работой двигателя с выделенной РОГ, когда запрошенный крутящий момент ниже порогового запрошенного крутящего момента, могут быть предприняты смягчающие действия. Соответственно, на шаге 416 способа 400 могут оценить и/или измерить СЗ аккумуляторной батареи (способность к накоплению энергии) и сравнить оцененное и измеренное СЗ с пороговым уровнем заряда (заранее заданная величина). Если гибридное транспортное средство представляет собой гибридное транспортное средство с гироскопическим аккумулятором энергии или гибридное транспортное средство с гидравлическим аккумулятором энергии, на шаге 416 способа 400 могут оценить и/или измерить уровень энергии, накопленной в маховике (инерционном механизме) или величину накопленного давления, и сравнить соответствующие уровни энергии/давления с соответствующими пороговыми уровнями заряда. В примере, раскрытом здесь, который содержит ГЭТС, пороговый заряд можно определить как состояние заряда аккумуляторной батареи, при котором аккумуляторная батарея не способна принимать дополнительный заряд. Если на шаге 416 есть индикация того, что СЗ аккумуляторной батареи выше порогового уровня заряда, то способ 400 может перейти на шаг 418.
На шаге 418 могут осуществить индикацию того, требуется ли работа двигателя. В некоторых примерах работа двигателя может потребоваться, если водитель транспортного средства запросил обогрев салона транспортного средства или кондиционирование воздуха салона транспортного средства. Если требуется работа двигателя, способ 400 может перейти к способу 700, изображенному на фиг. 7, что может включать в себя выключение топливного инжектора для ВРОГ цилиндра, как раскрыто более детально в настоящем документе. Альтернативно, если на шаге 418 есть индикация того, что работа двигателя не требуется, способ 400 может перейти на шаг 420.
На шаге 420 способа 400 могут заблокировать подачу топлива в двигатель. Блокировка подачи топлива в двигатель на шаге 420 может содержать остановку впрыска топлива в цилиндры двигателя и прекращение подачи искры. Кроме того, на шаге 420 могут эксплуатировать мотор/генератор системы гибридного транспортного средства. То есть, транспортное средство может приводится в движение с помощью крутящего момента мотора, вместо крутящего момента двигателя, полностью за счет энергии из устройства накопления энергии (например, аккумуляторной батареи). Путем приведения в движение транспортного средства за счет крутящего момента мотора, могут быть предотвращены проблемы неустойчивости горения при запрошенном крутящем моменте, который ниже порогового запрошенного крутящего момента. Как раскрывалось выше, в случае гибридного транспортного средства с гироскопическим аккумулятором энергии или с гидравлическим аккумулятором энергии, крутящий момент может быть обеспечен за счет энергии, накопленной в маховике, или энергии, накопленной в аккумуляторе давления, соответственно, вместо энергии, накопленной в аккумуляторной батарее. Для упрощения дальнейшие ссылки на технологии гибридного транспортного средства с гироскопическим аккумулятором энергии и/или с гидравлическим аккумулятором энергии будут опущены, а вместо этого будут даваться ссылка на гибридные электрические транспортные средства. Однако, следует понимать, что любой пример, раскрываемый ниже, может включать в себя технологию гибридного транспортного средства с гироскопическим аккумулятором энергии или с гидравлическим аккумулятором энергии, без отступления от объема настоящего раскрытия. Перейдем на шаг 422, для ускорения продувки оставшихся РОГ во впускном коллекторе, способ 400 включает в себя прокручивание двигателя без подачи топлива посредством мотора/генератора. Например, двигатель могут прокручивать без подачи топлива в течение дополнительных 1-3 секунд посредством мотора/генератора. В дополнение, если воздух, подаваемый во впускной коллектор, регулируется впускным дросселем, то впускной дроссель во впускном канале может быть полностью открыт. Путем полного открытия впускного дросселя во время прокручивания, система выделенной РОГ и система забора воздуха могут быть продуты от остатков отработавших газов и наполнены свежим впускным воздухом. Путем продувки системы забора воздуха и системы РОГ от остатков отработавших газов, проблемы устойчивости горения, связанные с последующим перезапуском двигателя, могут быть предотвращены.
Прокручивание двигателя без подачи топлива посредством мотора включает в себя работу генератора с помощью электроэнергии от аккумуляторной батареи системы для прокручивания двигателя с выбранной частотой вращения двигателя. Двигатель могут прокручивать без подачи топлива с выбранной частотой вращения двигателя, основанной на частоте вращения двигателя перед отключением топливных инжекторов. Например, контроллер может задействовать генератор для поддержания частоты вращения двигателя, с которой двигатель вращался непосредственно до того, как были отключены топливные инжекторы. Согласно другому примеру, генератор может прокручивать двигатель без подачи топлива с частотой вращения двигателя, которая является функцией (например, долей) частоты вращения двигателя, с которой двигатель вращался непосредственно до отключения топливных инжекторов. Альтернативно, выбранная частота вращения двигателя может быть эффективной частотой вращения как для двигателя, так и для трансмиссии. Так, время продувки, требуемое для полной продувки РОГ будет являться функцией частоты вращения двигателя и положения дросселя.
В альтернативном примере двигатель могут прокручивать без подачи топлива с частотой вращения, основанной на скорости транспортного средства. Например, частота вращения двигателя может быть установлена как калибруемая частота вращения, сохраненная в памяти контроллера в справочной таблице, с возможностью доступа к ней, как функция скорости транспортного средства. В еще одном примере двигатель могут прокручивать с частотой вращения, основанной на скорости транспортного средства и частоте вращения (или пределе частоты вращения) вращающихся компонентов планетарной зубчатой передачи. Настройки мотора/генератора могут быть отрегулированы для возможности прокручивания двигателя посредством крутящего момента мотора с выбранной частотой вращения двигателя. В некоторых вариантах осуществления генератор и мотор могут работать для прокручивания двигателя с выбранной частотой вращения двигателя. В других вариантах осуществления может быть необходима работа только генератора.
В еще одном примере двигатель могут прокручивать без подачи топлива с частотой вращения двигателя, соответствующей по меньшей мере частоте прокручивания коленчатого вала двигателя. В дополнение, для ускорения продувки РОГ, это позволяет быстро перезапустить двигатель в случае изменения намерений водителя (например, когда водитель увеличивает запрашиваемый крутящий момент двигателя вскоре после падения запрошенного крутящего момента ниже порогового значения). Например, в ответ на индикацию изменения намерений водителя, контроллер может начать подачу топлива в двигатель и ускорять вращение двигателя от частоты прокручивания коленчатого вала для удовлетворения потребности водителя в крутящем моменте.
В еще одних примерах двигатель могут прокручивать без подачи топлива с частотой вращения двигателя, которая позволяет продувку РОГ насколько это возможно быстро. При этом частота вращения двигателя может быть выбрана на основе уровня РОГ на впуске на момент уменьшения запрошенного крутящего момента (в частности, в момент отпускания педали акселератора водителем). Например, частота вращения двигателя может быть временно поднята до максимально возможной частоты вращения двигателя, которая не влияет на выходной крутящий момент, но позволяет продуть РОГ насколько это возможно быстро. В еще одних примерах двигатель могут прокручивать без подачи топлива с частотой вращения двигателя, которая позволяет продувку РОГ с меньшей скоростью.
В дополнительных примерах, вместо непрерывного прокручивания двигателя до тех пор, пока РОГ не будут продуты, двигатель могут прокручивать без подачи топлива периодически посредством генератора. Например, во время движения под гору, двигатель могут периодически прокручивать без подачи топлива посредством генератора для продувки РОГ.
На шаге 424 способа 400 осуществляют индикацию того, были ли достаточно продуты РОГ из впускного коллектора двигателя. Например, могут определить, ниже ли порогового значения РОГ (поток, величина, концентрация, уровень и т.д.) на впуске. Согласно одному примеру, может использоваться датчик содержания кислорода на впуске, такой как датчик 24 по фиг. 1, для оценки концентрации РОГ во впуске. При этом падение концентрации кислорода на впуске может использоваться для предположения об увеличении разбавления подаваемыми РОГ. Согласно одному примеру, пороговое значение может быть основано на максимально допустимом уровне РОГ в двигателе в условиях низкой нагрузки двигателя.
Если РОГ не ниже порогового значения, то контроллер может продолжить прокручивать двигатель без подачи топлива посредством мотора/генератора до тех пор, пока РОГ не будут достаточно продуты. Если РОГ ниже порогового значения, то на шаге 426 алгоритм включает в себя прокручивание двигателя до состояния покоя. Например, двигатель могут прокручивать до состояния покоя посредством мотора/генератора и после этого двигатель могут поддерживать остановленным до тех пор, пока не будут соблюдены условия перезапуска двигателя. А тем временем транспортное средство могут продолжать приводить в движение с помощью крутящего момента мотора. Таким образом, это позволяет вернуть в исходное состояние расход РОГ (например, до нуля), так что, когда двигатель перезапускают, проблемы устойчивости горения могут не осложняться остаточными РОГ во впуске двигателя.
Вернемся к шагу 428, как раскрывалось выше в отношении шага 408 способа 400, условия перезапуска могут быть выполнены, если СЗ аккумуляторной батареи ниже порогового уровня заряда, в случае запроса на обогрев или кондиционирование воздуха, если запрошенный крутящий момент выше пороговой величины и т.д. Согласно одному примеру, во время приведения в движение транспортного средства посредством крутящего момента мотора, в случае индикации того, что состояние заряда аккумуляторной батареи превышает пороговый уровень заряда (в частности, заранее заданную величину или второе пороговое СЗ), условия перезапуска могут включать в себя прекращение приведения в движение транспортного средства посредством аккумуляторной батареи (или иного устройства накопления энергии) и возобновление подачи топлива (и искры зажигания) в один или более цилиндров, которые осуществляют рециркуляцию отработавших газов в остальные цилиндры, а нагрузка двигателя может быстро увеличится выше порогового запрошенного крутящего момента путем зарядки аккумуляторной батареи системы в соответствии со способом, изображенным на фиг. 4 и далее раскрытым на фиг. 8.
Если условия перезапуска двигателя не выполнены, способ 400 может включать в себя поддерживание рабочего состояния транспортного средства, что может включать в себя продолжение приведения в движение транспортного средства посредством крутящего момента мотора или, если в некоторой точке будет обнаружено событие отключения транспортного средства, поддержание двигателя выключенным во время состояния выключенного транспортного средства до тех пор, пока не будут соблюдены условия перезапуска двигателя.
Если на шаге 428 условия перезапуска соблюдены, способ 400 может перейти к способу 500, показанному на фиг. 5, в котором могут определить, содержит событие перезапуска двигателя горячий запуск или холодный запуск, причем работа двигателя во время перезапуска может быть отрегулирована, как раскрывается более детально ниже.
Вернемся на шаг 416, если есть индикация того, что СЗ аккумуляторной батареи ниже порогового уровня заряда, то могут определить, что аккумуляторная батарея способна принимать дополнительный заряд. Поэтому, на шаге 430 способа 400 могут продолжить работу двигателя с подачей топлива с выходным крутящим моментом двигателя выше запрошенного крутящего момента. Таким образом, аккумуляторная батарея системы может быть заряжена за счет того, что выходной крутящий момент двигателя превышает запрошенный крутящий момент. Зарядка аккумуляторной батареи может включать в себя работу генератора, соединенного с аккумуляторной батареей, за счет избыточного выходного крутящего момента двигателя. Например, двигатель может работать на уровне крутящего момента и нагрузки, при которых выделенная РОГ не приводит к проблемам неустойчивости горения. Уровень крутящего момента в некоторых примерах может представлять собой заранее заданный уровень крутящего момента.
Перейдем на шаг 432, на котором двигатель работает на уровне крутящего момента, превышающего запрошенный крутящий момент, а избыточный крутящий момент используется для зарядки аккумуляторной батареи, причем СЗ аккумуляторной батареи может контролироваться. Если на шаге 432 есть индикация того, что СЗ аккумуляторной батареи достигло порогового СЗ аккумуляторной батареи, причем пороговое СЗ содержит уровень заряда, при котором аккумуляторная батарея не может принимать дополнительный заряд, способ 400 может перейти на шаг 418 и может включать в себя индикацию того, требуется ли работа двигателя. Как раскрывалось выше, работа двигателя может потребоваться, например, если водитель транспортного средства запросил обогрев или кондиционирование воздуха. Если требуется работа двигателя, способ 400 может перейти к способу 700, в котором подачу топлива в ВРОГ цилиндр могут остановить, как раскрыто более детально в настоящем документе. Если на шаге 418 нет индикации того, что требуется работа двигателя, способ 400 может перейти на шаг 420 и может включать в себя блокировку подачи топлива (и искры зажигания) в двигатель и приведение в движение транспортного средства с помощью крутящего момента мотора вместо крутящего момента двигателя. После блокировки подачи топлива в двигатель на шаге 420, способ 400 может продолжаться как раскрывалось выше. С целью предотвращения избыточной информации, каждый шаг способа не будет детально повторятся, но можно понять, что каждый шаг, начиная с 420, может содержать все аспекты способа 400, раскрытого подробно выше. Вкратце, приведение в движение транспортного средства с помощью крутящего момента мотора может предотвратить проблемы неустойчивости горения при запрошенных крутящих моментах, меньших порогового уровня крутящего момента, когда заряд аккумуляторной батареи увеличился до уровня, при котором дальнейшая зарядка не возможна. С целью быстрой продувки остаточных газов РОГ во впускном коллекторе, двигатель могут прокручивать без подачи топлива с полностью открытым впускным дросселем, для наполнения системы выделенной РОГ и системы забора воздуха свежим впускным воздухом. В ответ на индикацию того, что газы РОГ были в достаточной степени продуты из впускного коллектора двигателя, двигатель могут прокрутить до состояния покоя посредством мотора, и далее поддерживать отключенным до тех пор, пока не будут соблюдены условия перезапуска двигателя. Если условия перезапуска соблюдены, способ 400 может перейти к способу 500, показанному на фиг. 5, в котором могут определить, содержит событие перезапуска двигателя горячий запуск или холодный запуск, причем работа двигателя во время перезапуска может быть отрегулирована, как раскрывается более детально ниже.
Вернемся к шагу 432, если есть индикация того, что СЗ аккумуляторной батареи не достигло порогового СЗ, при котором аккумуляторная батарея не способна принимать дополнительный заряд, во время работы двигателя с уровнем крутящего момента, превышающим запрошенный крутящий момент, при зарядке аккумуляторной батареи, способ 400 может перейти на шаг 434. На шаге 434 способ 400 может включать в себя индикацию того, остается ли запрошенный крутящий момент двигателя ниже порогового значения. Например, пороговый уровень может содержать пороговый уровень, раскрытый в отношении шага 412 способа 400. Другими словами, пороговый запрошенный крутящий момент может содержать уровень крутящего момента, при котором выделенная РОГ может привести к проблемам устойчивости горения. Если запрошенный крутящий момент двигателя остается ниже порогового значения, двигатель могут продолжать прокручивать с подачей топлива при уровне крутящего момента, превышающем запрошенный крутящий момент, заряжая при этом аккумуляторную батарею. Однако, если запрошенный крутящий момент двигателя остается ниже порогового значения, и на шаге 435 есть индикация события отпускания педали акселератора, способ 400 может перейти к способу 600, как раскрывалось выше. Альтернативно, если на шаге 434 есть индикация того, что запрошенный крутящий момент двигателя возрос выше пороговой величины, способ 400 может перейти на шаг 436. На шаге 436 способа 400 могут восстановить установленные по умолчанию рабочие условия двигателя. Например, в ответ на то, что крутящий момент двигателя увеличился выше порогового значения, двигатель могут эксплуатировать на уровне запрошенного крутящего момента, без избыточного крутящего момента, обеспечиваемого для зарядки аккумуляторной батареи. Способ 400 может затем завершиться.
На фиг. 5 показана блок-схема примерного высокоуровневого способа 500 для регулирования работы двигателя во время события перезапуска двигателя. Более конкретно, способ 500 может являться продолжением способа 400, способа 600 или способа 700 и включать в себя определение того, содержит событие перезапуска двигателя событие горячего запуска или событие холодного запуска, и различным образом регулировать рабочие условия транспортного средства в зависимости от типа события перезапуска двигателя. Например, в ответ на событие горячего запуска, цилиндры, не выделенные для РОГ, могут быть изначально активированы с последующей активацией одного или более ВРОГ цилиндров в ответ на индикацию устойчивых частоты вращения и нагрузки двигателя, превышающих определенные пороговые значения. Альтернативно, в ответ на событие холодного запуска, цилиндры, не выделенные для РОГ, могут быть изначально активированы с последующей активацией одного или более ВРОГ цилиндров в ответ на индикацию устойчивой частоты вращения двигателя, превышающей пороговое значение, в то время как нагрузку двигателя поддерживают выше предела пороговой нагрузки для работы выделенной РОГ с использованием избыточного крутящего момента для зарядки аккумуляторной батареи во время периода прогрева двигателя. Способ 500 будет раскрыт со ссылкой на системы, раскрытые в настоящей заявке и показанные на фиг. 1-3, хотя следует понимать, что аналогичные способы могут быть применены к другим системам без отступления от объема настоящего раскрытия. Способ 500 может быть исполнен контроллером, таким как контроллер 12 на фиг. 1, и может быть сохранен в контроллере в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти. Инструкции для осуществления способа 500 и остальных способов, включенных в настоящее раскрытие, могут быть исполнены контроллером на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и в совокупности с сигналами, получаемыми от датчиков двигательной системы, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1-3. Контроллер может применять исполнительные механизмы топливной системы, такие как топливные инжекторы (в частности, 66), свечу зажигания (в частности, 92) и т.д., в соответствии с нижеизложенным способом.
Способ 500 начинается на шаге 505 и включает в себя оценку и/или измерение рабочих условий транспортного средства. Рабочие условия транспортного средства могут включать в себя, но не ограничиваться, частоту вращения двигателя, положение педали акселератора, положение дросселя, положение педали тормоза, скорость транспортного средства, температуру двигателя и нагрузку. На шаге 510 способ 500 включает в себя индикацию того, содержит событие перезапуска двигателя событие горячего запуска или событие холодного запуска. Например, на шаге 510 индикация холодного запуска двигателя может включать в себя то, что температура двигателя (или температура хладагента двигателя ниже пороговой температуры (такой как температура активации каталитического нейтрализатора). Если условия холодного запуска не подтверждены, то могут определить, что двигатель находится в условии горячего запуска, и способ 500 может перейти на шаг 515. Более конкретно, условие горячего запуска может содержать определение того, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов, соединенных с выпусками цилиндров не ВРОГ, выше или равна заранее заданной температуре; что время с момента последнего запуска двигателя меньше заранее выбранного времени; индикация того, что температура отработавших газов выше заранее заданной величины; или температура хладагента, взаимодействующего с двигателем, выше пороговой величины.
На шаге 515 способ 500 может включать в себя работу не-ВРОГ цилиндров на основе оцененных условий работы и отсутствие работы ВРОГ цилиндров. Не-ВРОГ цилиндры могут работать путем приведения в действие клапанов не-ВРОГ цилиндров и подачи топлива и искры зажигания в не-ВРОГ цилиндры для сгорания топлива. В некоторых примерах во время работы двигателя в режиме старт-стоп, когда двигатель перезапускают, не-ВРОГ цилиндры могут работать так, чтобы воздушно-топливное отношение двигателя было богаче стехиометрического значения с целью регенерации или активации устройства снижения токсичности отработавших газов, такого как устройство 170 снижения токсичности отработавших газов на фиг. 1.
На шаге 520 способ 500 может включать в себя текущий контроль частоты вращения двигателя во время пускового периода (в частности, от момента, когда частота вращения двигателя равна нулю, до достижения двигателем стабильной частоты вращения). Далее, частоту вращения двигателя могут контролировать в течение заранее заданной продолжительности времени после того, как частота вращения двигателя достигнет стабильной частоты вращения во время запуска двигателя. Текущий контроль частоты вращения двигателя может включать в себя сравнение фактической частоты вращения двигателя с требуемой траекторией частоты вращения двигателя, сохраненной в памяти контроллера. После текущего контроля частоты вращения двигателя способ 500 переходит на шаг 525. На шаге 525 способа 500 осуществляют индикацию того, выше или нет частота вращения двигателя пороговой частоты вращения, и ниже или нет скорость изменения частоты вращения двигателя пороговой скорости изменения. Другими словами, в способе 500 осуществляют индикацию того, достигла ли частота вращения двигателя стабильной частоты вращения с момента запуска двигателя. В некоторых примерах температура хладагента, температура окружающей среды и температура каталитического нейтрализатора могут использоваться в дополнении к частоте вращения двигателя для определения стабильных условий работы двигателя. Если на шаге 525 определяют, что частота вращения двигателя ниже пороговой частоты вращения, и скорость изменения выше пороговой скорости изменения, способ 500 может перейти на шаг 530. На шаге 530 способа могут продолжить работу двигателя с работой не-ВРОГ цилиндров и без работы ВРОГ цилиндров до тех пор, пока частота вращения двигателя не достигнет пороговой частоты вращения, а скорость изменения частоты вращения не станет ниже пороговой скорости. Если на шаге 525 определяют, что частота вращения двигателя выше пороговой частоты вращения, а скорость изменения частоты вращения ниже пороговой скорости изменения, способ 500 может перейти на шаг 535. На шаге 535 способа 500 могут осуществлять индикацию того, ниже ли запрошенный крутящий момент двигателя порогового запрошенного крутящего момента. Например, как раскрывалось выше, пороговый запрошенный крутящий момент может содержать нагрузку двигателя, при которой выделенная величина РОГ может привести к проблемам устойчивости горения. Если запрошенный крутящий момент двигателя ниже порогового запрошенного крутящего момента, способ 500 может перейти к шагу 530 и может включать в себя продолжение работы двигателя с работой не-ВРОГ цилиндров и без работы ВРОГ цилиндров, как раскрывалось выше. Однако, если на шаге 535 есть индикация того, что запрошенный крутящий момент двигателя выше порогового запрошенного крутящего момента, способ 535 может перейти на шаг 536 и может включать в себя активацию ВРОГ цилиндра (цилиндров). По существу, ВРОГ цилиндры могут быть активированы путем приведения в действие впускных/выпускных клапанов и подачи топлива и искры зажигания в цилиндр для сгорания топлива. Подача топлива во ВРОГ цилиндры и не-ВРОГ цилиндры может быть отрегулированы так, чтобы воздушно-топливное отношение в двигателе было стехиометрическим. В некоторых примерах, перед активацией ВРОГ цилиндра, способ 500 может включать в себя использование электромотора для подавления высокочастотных пульсаций крутящего момента, возникающих в результате дисбаланса между крутящим моментом, производимым сгоранием в не-ВРОГ цилиндрах, и крутящим моментом от сгорания во ВРОГ цилиндре. Например, мотором могут управлять для подачи крутящего момента в трансмиссию транспортного средства для обеспечения уровня крутящего момента, который по существу равен крутящему моменту, обеспечиваемому цилиндрами, в которых сгорание происходило ранее и/или будет происходить позже. По существу, шум, вибрация и неровность работы могут быть уменьшены во время событий запуска двигателя.
Согласно другому примеру, раскрытому в настоящей заявке и показанному более детально на фиг. 8, в ответ на событие горячего запуска, вместо работы не-ВРОГ цилиндров с последующей активацией ВРОГ цилиндра (цилиндров), в соответствии с индикацией стабильной частоты вращения и нагрузки двигателя, которые превышают определенные пороговые значения, может быть применена альтернативная методика. Согласно одному примеру, в ответ на событие горячего запуска, могут быть одновременно активированы не-ВРОГ цилиндры и ВРОГ цилиндры, в то время как нагрузка может быстро возрасти свыше порогового запрошенного крутящего момента путем зарядки аккумуляторной батареи системы, причем пороговый запрошенный крутящий момент может содержать нагрузку двигателя, при которой выделенная величина РОГ может привести к проблемам устойчивости горения, как раскрывалось выше. Тем самым, проблемы устойчивости горения могут быть предотвращены, а выбросы OA - снижены во время события горячего запуска. В таком примере нагрузка двигателя может поддерживаться выше порогового запрошенного крутящего момента путем зарядки устройства накопления энергии до возникновения индикации того, что запрошенный водителем крутящий момент превышает пороговый запрошенный крутящий момент, и в этот момент двигатель может работать на уровне запрошенного крутящего момента без избыточного крутящего момента, обеспечиваемого для зарядки аккумуляторной батареи, как раскрывалось выше в отношении фиг. 4. Кроме того, в таком примере, перед одновременной активацией не-ВРОГ цилиндров и ВРОГ цилиндров, могут осуществить индикацию того, ниже ли СЗ аккумуляторной батареи порогового значения, т.е. может ли аккумуляторная батарея принимать дополнительный заряд. Если есть индикация того, что аккумуляторная батарея способна принимать дополнительный заряд, то способ может продолжаться, как показано на фиг. 5, путем работы не-ВРОГ цилиндров с последующей активацией ВРОГ цилиндров, как раскрыто.
Вернемся на шаг 510; если условия холодного запуска подтверждены, способ 500 может перейти на шаг 540. На шаге 540 способ 500 может включать в себя работу не-ВРОГ цилиндра (цилиндров) на основе оцененных условий работы и отсутствие работы ВРОГ цилиндров. Как раскрывалось выше, не-ВРОГ цилиндры могут работать за счет приведения в действие клапанов не-ВРОГ цилиндров и подачи топлива и искры зажигания в не-ВРОГ цилиндры для сгорания, и в некоторых примерах (в частности, режим старт-стоп) не-ВРОГ цилиндры могут работать так, чтобы воздушно-топливное отношение в двигателе было богаче стехиометрии, с целью регенерации или активации устройства снижения токсичности отработавших газов.
Перейдем на шаг 545, способ 500 может включать в себя текущий контроль частоты вращения двигателя во время пускового периода, как раскрывалось выше, и может включать в себя сравнение фактической частоты вращения двигателя с требуемой траекторией частоты вращения двигателя, сохраненной в памяти контроллера. На шаге 550 способа 500 могут осуществлять индикацию того, выше ли частота вращения двигателя пороговой частоты вращения, и ниже или нет скорость изменения частоты вращения пороговой скорости изменения. Другими словами, как раскрывалось выше, могут определять то, достигла ли частота вращения двигателя стабильной частоты вращения. Температура хладагента, температура окружающей среды и температура каталитического нейтрализатора могут дополнительно использоваться для определения стабильных условий работы двигателя. Если стабильная частота вращения не достигнута, способ 500 может продолжить работу двигателя с работой не-ВРОГ цилиндров и без работы ВРОГ цилиндров до тех пор, пока частота вращения двигателя не достигнет пороговой частоты вращения, а скорость изменения частоты вращения не станет ниже пороговой скорости.
Если определяют, что частота вращения двигателя достигла стабильной частоты вращения, способ 500 может перейти на шаг 555. На шаге 555 способ 500 включает в себя индикацию того, выше ли состояние заряда (СЗ) аккумуляторной батареи порогового уровня заряда. Согласно одному примеру, пороговый уровень заряда может быть определен как СЗ аккумуляторной батареи, при котором аккумуляторная батарея не способна принимать дополнительный заряд, как раскрывалось выше в отношении фиг. 4. Если на шаге 555 есть индикация того, что СЗ аккумуляторной батареи не выше порогового уровня заряда, то способ 500 может перейти на шаг 560. На шаге 560 способ 500 может включать в себя работу двигателя с подачей топлива в не-ВРОГ цилиндры с выходным крутящим моментом двигателя, превышающим пороговое значение, при этом пороговое значение выходного крутящего момента двигателя может представлять собой заранее заданный пороговый уровень выходного крутящего момента двигателя. Согласно одному примеру, уровень выходного крутящего момента двигателя может содержать уровень крутящего момента, при котором выделенная РОГ не приводит к проблемам устойчивости горения. Соответственно, аккумуляторная батарея системы может быть заряжена за счет того, что выходной крутящий момент двигателя превышает запрошенный крутящий момент, а способ может включать в себя работу генератора, соединенного с аккумуляторной батареей. Как раскрывалось выше, во время работы не-ВРОГ цилиндров, с целью снижения шума, вибрации и неплавности, может использоваться электромотор для подавления высокочастотных пульсаций крутящего момента, возникающих в результате дисбаланса между крутящим моментом, производимым сгоранием в не-ВРОГ цилиндрах, и крутящим моментом отсутствия сгорания во ВРОГ цилиндрах. По существу, мотором могут управлять для подачи крутящего момента в трансмиссию транспортного средства для обеспечения уровня крутящего момента, который по существу равен крутящему моменту, обеспечиваемому цилиндрами, в которых сгорание происходило ранее и/или будет происходить позже.
В ответ на увеличение выходного крутящего момента двигателя до порогового уровня, способ 500 может перейти на шаг 565, на котором способ 500 включает в себя активацию ВРОГ цилиндра. ВРОГ цилиндр может быть активирован путем приведения в действие впускных/выпускных клапанов и подачи топлива и искры зажигания в цилиндр для сгорания топлива, и при этом подача топлива во ВРОГ цилиндр (цилиндры) и не-ВРОГ цилиндры может быть отрегулирована так, чтобы воздушно-топливное отношение двигателя было стехиометрическим. Путем активации ВРОГ цилиндра, когда выходной крутящий момент двигателя выше или равен пороговому уровню, проблемы устойчивости горения могут быть предотвращены во время событий холодного запуска.
Способ 500 может продолжиться для работы двигателя с выходным крутящим моментом, превышающим пороговый уровень во время зарядки аккумуляторной батареи системы до тех пор, пока запрошенный крутящий момент двигателя не достигнет или не превысит пороговый уровень выходного крутящего момента. Соответственно, на шаге 570 способ 500 может включать в себя индикацию того, равен ли или выше запрошенный водителем крутящий момент двигателя пороговому уровню. Если на шаге 570 есть индикация того, что запрошенный водителем крутящий момент двигателя не равен и не выше порогового уровня, способ 500 может перейти на шаг 575, на котором способ 500 включает в себя поддержание работы двигателя с выходным крутящим моментом, превышающим пороговое значение, причем избыточный крутящий момент используется для зарядки аккумуляторной батареи системы, как раскрывалось выше. Если на шаге 570 запрошенный крутящий момент равен или выше порогового уровня, способ 500 может перейти на шаг 580. На шаге 580 способа 500 могут восстановить установленные по умолчанию рабочие условия двигателя. Например, как раскрывалось выше, в ответ на то, что запрошенный крутящий момент двигателя увеличился выше порогового уровня, двигатель могут эксплуатировать на уровне запрошенного крутящего момента, при активированных не-ВРОГ цилиндрах и ВРОГ цилиндрах, без избыточного крутящего момента, обеспечиваемого для зарядки аккумуляторной батареи.
Хотя это явно не показано в способе 500, но следует понимать, что после активации ВРОГ цилиндра после увеличения крутящего момента двигателя выше порогового значения и зарядки аккумуляторной батареи с помощью избыточного крутящего момента, если СЗ аккумуляторной батареи повысилось выше порогового значения, при котором аккумуляторная батарея не может принимать дополнительный заряд, обеспечение избыточного выходного крутящего момента двигателя может быть прекращено, а ВРОГ клапан деактивирован. В таких обстоятельствах двигатель может продолжать работать без ВРОГ до тех пор, пока запрошенный водителем крутящий момент не превысит пороговое значение, при котором ВРОГ не скажется негативно на устойчивости горения.
Соответственно, если на шаге 555 есть индикация того, что СЗ аккумуляторной батареи выше порогового уровня после индикации того, что частота вращения двигателя достигла стабильного значения, способ 500 может перейти на шаг 585 и может включать в себя поддержание ВРОГ цилиндра деактивированным и работу двигателя с подачей топлива в не-ВРОГ цилиндры до тех пор, пока запрошенный крутящий момент не превысит пороговое значение, при котором ВРОГ не будет негативно влиять на устойчивость горения, после чего способ 500 может перейти на шаг 590 и может включать в себя активацию ВРОГ цилиндра и возобновление установленных по умолчанию условий работы двигателя.
Согласно другому примеру, раскрытому в настоящей заявке и показанному более детально на фиг. 8, в ответ на событие холодного запуска, не-ВРОГ цилиндры могут быть активированы путем инициирования подачи топлива, подачи искры зажигания и активации впускных и выпускных клапанов. Однако, подача топлива и искры зажигания (в частности, момент зажигания) для ВРОГ цилиндра может быть отключена, а впускные и выпускные клапаны ВРОГ цилиндра могут быть активированы. В таком примере условий холодного запуска температура каталитического материала в устройстве снижения токсичности отработавших газов (в частности, температура активации) может быть не достаточна для обработки выбросов отработавших газов. Таким образом, может быть желательно быстро увеличить температуру каталитического материала, тем самым снижая время активации одного или более каталитических нейтрализаторов, соединенных с не-ВРОГ цилиндрами. Путем активации не-ВРОГ цилиндров и активации впускных и выпускных клапанов ВРОГ цилиндра, с отключением подачи топлива и искры во ВРОГ цилиндр, на впуск не-ВРОГ цилиндров может быть направлен воздух, вместо отработавших газов, что в результате обедняет отработавшие газы относительно стехиометрии. В таком примере момент зажигания и впрыск топлива в не-ВРОГ цилиндры (в частности, остальные цилиндры) могут быть отрегулированы для учета замещения отработавших газов воздухом. Вследствие того, что отработавшие газы обеднены относительно стехиометрического значения, избыточный кислород в отработавших газах может использоваться для активации каталитического нейтрализатора. Кроме того, во время такого примерного события холодного запуска, зажигание в не-ВРОГ цилиндры может подаваться с запаздыванием, что может привести к увеличению температуры отработавших газов, проходящих к каталитическому материалу. По существу, путем работы двигателя с обеднением относительно стехиометрии посредством работы ВРОГ цилиндра в качестве воздушного насоса, для направления воздуха на впуск не-ВРОГ цилиндров и запаздывания зажигания в не-ВРОГ цилиндрах, время активации каталитического нейтрализатора может быть уменьшено, что может понизить нежелательные выбросы во время события холодного запуска.
Во время такого примерного события холодного запуска температуру каталитического нейтрализатора могут контролировать, например, посредством непосредственного измерения температуры одного или более каталитических нейтрализаторов; измерения температуры хладагента, взаимодействующего с двигателем; времени с момента последней работы двигателя; определения температуры отработавших газов на основе рабочих условий двигателя, таких как нагрузка, частота вращения, воздушно-топливное отношение, момент зажигания и т.д. Согласно одному примеру, в ответ на индикацию того, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов превышает заранее заданную пороговую температуру, необходимую для каталитической активности, а также в ответ на индикацию того, что частота вращения двигателя выше пороговой частоты вращения и достигла устойчивого значения, может быть инициирована подача топлива и искры зажигания во ВРОГ цилиндр. В таком примере, если запрошенный водителем крутящий момент ниже порогового уровня выходного крутящего момента после индикации того, что температура каталитического нейтрализатора выше заранее заданного порогового значения, могут определить, выше ли состояние заряда (СЗ) аккумуляторной батареи порогового уровня, при этом пороговый уровень заряда может содержать условие, при котором аккумуляторная батарея не способна принимать дополнительный заряд, как раскрывалось выше. Если СЗ аккумуляторной батареи не выше порогового уровня заряда, выходной крутящий момент двигателя может быть увеличен выше порогового значения выходного крутящего момента двигателя путем применения отрицательного крутящего момента для двигателя и зарядки аккумуляторной батареи системы. Двигатель может работать на пороговом уровне выходного крутящего момента двигателя путем зарядки аккумуляторной батареи системы до тех пор, пока не будет индикации того, что запрошенный водителем крутящий момент равен или выше порогового значения выходного крутящего момента двигателя. В ответ на то, что запрошенный водителем крутящий момент равен или превышает пороговое значение выходного крутящего момента двигателя, могут быть возобновлены установленные по умолчанию условия работы двигателя. Например, как раскрывалось выше, двигатель могут эксплуатировать на уровне запрошенного крутящего момента, при активированных не-ВРОГ цилиндрах и ВРОГ цилиндрах, без избыточного крутящего момента, обеспечиваемого для зарядки аккумуляторной батареи.
Однако, в состоянии, когда СЗ аккумуляторной батареи выше порогового уровня заряда, при котором температура одного или более каталитических нейтрализаторов выше заранее заданной пороговой температуры, необходимой для каталитической активности, запрошенный крутящий момент двигателя еще ниже порогового значения выходного крутящего момента двигателя, подача топлива и искры зажигания во ВРОГ цилиндр может поддерживаться выключенной, а впускные и выпускные клапаны ВРОГ цилиндра могут быть деактивированы. Например, деактивация впускных и выпускных клапанов может включать в себя перевод впускных и выпускных клапанов ВРОГ цилиндра в закрытую конфигурацию. В таком примерном состоянии закрытие впускных и выпускных клапанов может не допустить направление воздуха на впуск не-ВРОГ цилиндров и может тем самым предотвратить перегрев каталитического нейтрализатора. Таким образом, в ответ на индикацию того, что запрошенный водителем крутящий момент равен или превышает пороговое значение выходного крутящего момента двигателя, могут быть возобновлены установленные по умолчанию условия работы двигателя. Например, как раскрывалось выше, двигатель могут эксплуатировать на уровне запрошенного крутящего момента, при активированных не-ВРОГ цилиндрах и ВРОГ цилиндрах.
На фиг. 6 показана блок-схема высокоуровневого примерного способа 600 работы двигателя гибридного транспортного средства в ответ на событие отпускания педали акселератора, причем двигатель содержит один или более цилиндров, выделенных для РОГ. Более конкретно, способ 600 продолжает способ 400 и может использоваться для быстрого отключения двигателя в ответ на событие отпускания педали акселератора в обстоятельствах, когда работа двигателя не требуется, и независимо от того, выше или ниже состояние заряда устройства накопления энергии заранее заданной величины. Таким путем, может быть предотвращен быстрый рост доли РОГ, возникающий во время событий отпускания педали акселератора, который может привести к неустойчивости горения. Способ 600 будет раскрыт со ссылкой на системы, раскрытые в настоящей заявке и показанные на фиг. 1-3, хотя следует понимать, что аналогичные способы могут быть применены к другим системам без отступления от объема настоящего раскрытия. Способ 600 может быть исполнен контроллером, таким как контроллер 12 на фиг. 1, и может быть сохранен в контроллере в виде исполнимых инструкций в долговременной памяти. Инструкции для осуществления способа 600 и остальных способов, включенных в настоящее раскрытие, могут быть исполнены контроллером на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и в совокупности с сигналами, получаемыми от датчиков двигательной системы, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1-3. Контроллер может применять исполнительные механизмы топливной системы, такие как топливные инжекторы (в частности, 66), свечу зажигания (в частности, 92) и т.д., в соответствии с нижеизложенным способом.
Способ 600 начинается на шаге 602 и включает в себя индикацию того, требуется ли работа двигателя. Как раскрывалось выше, работа двигателя может потребоваться, если водитель транспортного средства запросил обогрев пассажирского салона или кондиционирование воздуха. Если требуется работа двигателя, способ 600 может перейти к способу 700, изображенному на фиг. 7, что может включать в себя выключение топливного инжектора для ВРОГ цилиндра, как раскрыто более детально в настоящем документе. Альтернативно, если на шаге 602 есть индикация того, что работа двигателя не требуется, способ 600 может перейти на шаг 604.
Остальная часть способа 600 может продолжаться аналогичным образом, как раскрывалось выше в отношении шагов 420-428 способа 400. Для предотвращения избыточного повторения, эти шаги будут повторены здесь кратко. Однако, следует понимать, что каждый шаг, продолжающийся с шага 604 способа 600, может содержать все аспекты способа 400 в отношении шагов 420-428. Далее, повторим, что в ответ на событие отпускания педали акселератора способ 600 может перейти непосредственно к отключению подачи топлива в двигатель, как раскрыто более детально ниже, без увеличения крутящего момента двигателя выше запрошенного крутящего момента и зарядки аккумуляторной батареи, даже если СЗ аккумуляторной батареи ниже порогового значения, как раскрыто в отношении способа 400, проиллюстрированного на фиг. 4. Путем непосредственного перехода к отключению, могут быть предотвращены проблемы устойчивости горения, возникающие в результате быстрого процентного увеличения РОГ, которое может возникнуть во время событий отпускания педали акселератора.
Соответственно, на шаге 604 способ 600 включает в себя блокировку подачи топлива в двигатель, что может содержать остановку впрыска топлива в цилиндры двигателя и прекращение подачи искры. Кроме того, мотор/генератор системы гибридного транспортного средства может работать так, чтобы транспортное средство приводилось в движение с помощью крутящего момента мотора. Перейдем на шаг 606, продувка оставшихся газов РОГ во впускном коллекторе может быть ускорена путем прокручивания двигателя без подачи топлива посредством мотор-генератора при полностью открытом впускном дросселе во впускном канале. Прокручивание двигателя без подачи топлива может включать в себя работу мотора/генератора с помощью электроэнергии от аккумуляторной батареи системы. Согласно одному примеру, двигатель могут прокручивать без подачи топлива с частотой вращения двигателя, основанной на частоте вращения двигателя перед отключением топливных инжекторов. Другой пример может содержать то, что генератор прокручивает двигатель без подачи топлива с долей частоты вращения двигателя, с которой двигатель вращался непосредственно перед отключением топливных инжекторов. Альтернативно, выбранная частота вращения может быть эффективной частотой вращения как для двигателя, так и для трансмиссии. Другие примеры могут включать в себя прокручивание двигателя без подачи топлива с частотой вращения, основанной на скорости транспортного средства или на комбинации скорости транспортного средства и частоты вращения вращающихся компонентом планетарной зубчатой передачи. Иные примеры могут включать в себя прокручивание двигателя без подачи топлива с частотой вращения двигателя, соответствующей по меньшей мере частоте прокручивания коленчатого вала двигателя, для возможности быстрого перезапуска двигателя в случае перемены намерений водителя (в частности, отпускание педали акселератора с последующим резким нажатием на педаль акселератора). Например, как раскрывалось выше, в ответ на индикацию изменения намерений водителя, контроллер может начать подачу топлива в двигатель и ускорять вращение двигателя от частоты прокручивания коленчатого вала для удовлетворения запроса водителя в крутящем моменте. В еще одних примерах двигатель могут прокручивать без подачи топлива с частотой вращения двигателя, которая позволяет продувку РОГ насколько это возможно быстро и которая может быть основана на уровне РОГ на впуске в момент события отпускания педали акселератора. Наконец, вместо постоянной прокрутки, двигатель могут прокручивать без подачи топлива периодически. В каждом из раскрытых выше примеров настройки мотора/генератора могут быть отрегулированы для возможности прокручивания двигателя с выбранной частотой вращения двигателя. В некоторых вариантах осуществления генератор и мотор могут использоваться для прокручивания двигателя с выбранной частотой вращения, в то время как в других вариантах осуществления может быть необходима работа только генератора.
На шаге 608 способа 600 осуществляют индикацию того, были ли достаточно продуты газы РОГ из впускного коллектора двигателя. Как раскрывалось выше, определение того, достаточно ли были продуты газы РОГ, может включать в себя индикацию того, ниже ли РОГ на впуске порогового значения, и может быть основано на показании датчике содержания кислорода на впуске (в частности, 24).
Если РОГ не ниже порогового значения, то контроллер может продолжить прокручивать двигатель без подачи топлива посредством мотора/генератора до тех пор, пока РОГ не будут достаточно продуты. Если РОГ ниже порогового значения, то на шаге 610 алгоритм включает в себя прокручивание двигателя до состояния покоя. Например, двигатель могут прокручивать до состояния покоя посредством мотора и после этого двигатель могут поддерживать выключенным до тех пор, пока не будут соблюдены условия перезапуска двигателя. А тем временем транспортное средство могут продолжать приводить в движение с помощью крутящего момента мотора. Таким образом, это позволяет вернуть в исходное состояние расход РОГ (например, до нуля), так что, когда двигатель перезапускают, проблемы устойчивости горения могут не осложняться остаточными РОГ во впуске двигателя.
Вернемся к шагу 612, как раскрывалось, условия перезапуска могут быть выполнены, если СЗ аккумуляторной батареи ниже порогового уровня заряда, в случае запроса на обогрев или кондиционирование воздуха, если запрошенный крутящий момент выше пороговой величины и т.д. Как раскрывалось выше, во время приведения в движение транспортного средства посредством крутящего момента мотора, в случае индикации того, что состояние заряда аккумуляторной батареи превышает пороговый уровень заряда (в частности, заранее заданную величину или второе пороговое СЗ), условия перезапуска могут включать в себя прекращение приведения в движение транспортного средства посредством аккумуляторной батареи (или иного устройства накопления энергии) и возобновление подачи топлива в один или более цилиндров, которые осуществляют рециркуляцию отработавших газов в остальные цилиндры, в то время как нагрузка двигателя может быстро увеличится выше порогового запрошенного крутящего момента за счет зарядки аккумуляторной батареи системы в соответствии со способом, изображенным на фиг. 4 и далее раскрытым на фиг. 5 и фиг. 8.
Если условия перезапуска двигателя не выполнены, способ 600 может включать в себя поддерживание рабочего состояния транспортного средства, что может включать в себя продолжение приведения в движение транспортного средства посредством крутящего момента мотора или, если в некоторой точке будет обнаружено событие отключения транспортного средства, поддержание двигателя выключенным во время состояния выключенного транспортного средства до тех пор, пока не будут соблюдены условия перезапуска двигателя.
Если на шаге 612 условия перезапуска соблюдены, способ 600 может перейти к способу 500, показанному на фиг. 5, в котором могут определить, содержит событие перезапуска двигателя горячий запуск или холодный запуск, причем работа двигателя во время перезапуска может быть отрегулирована, как раскрывается более детально ниже.
На фиг. 7 показана блок-схема примерного высокоуровневого способа 700 работы гибридного транспортного средства, причем двигатель содержит один или более ВРОГ цилиндров, в ответ на событие отпускания педали акселератора или если запрошенный крутящий момент двигателя ниже порогового значения. Более конкретно, способ 700 может продолжаться со способа 400 или способа 600 и может включать в себя отключение топливного инжектора одного или более ВРОГ цилиндров в ответ на событие отпускания педали акселератора (фиг. 6) или если запрошенный крутящий момент двигателя ниже порогового значения, а СЗ аккумуляторной батареи выше порогового значения (фиг. 4), в условиях, в которых требуется работы двигателя. Таким путем, если требуется работа двигателя, например, вследствие запроса водителя транспортного средства на кондиционирование воздуха или обогрев салона транспортного средства, работа двигателя может поддерживаться, в то время как подача топлива в один или более ВРОГ цилиндров может быть отключена, тем самым ослабляя потенциальные проблемы неустойчивости горения, связанные с продолжительной работой одного или более ВРОГ цилиндров. Способ 700 будет раскрыт со ссылкой на системы, раскрытые в настоящей заявке и показанные на фиг. 1-3, хотя следует понимать, что аналогичные способы могут быть применены к другим системам без отступления от объема настоящего раскрытия. Способ 700 может быть исполнен контроллером, таким как контроллер 12 на фиг. 1, и может быть сохранен в контроллере в виде исполнимых инструкций в долговременной памяти. Инструкции для осуществления способа 700 и остальных способов, включенных в настоящее раскрытие, могут быть исполнены контроллером на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и в совокупности с сигналами, получаемыми от датчиков двигательной системы, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1-3. Контроллер может применять исполнительные механизмы топливной системы, такие как топливные инжекторы (в частности, 66), свечу зажигания (в частности, 92) и т.д., в соответствии с нижеизложенным способом.
Способ 700 начинается на шаге 705 и включает в себя остановку подачи топлива во ВРОГ цилиндр (цилиндры). Например, контроллер может подать сигнал на исполнительный механизм топливного инжектора для перемещения в требуемое положение с целью остановки подачи топлива в ВРОГ цилиндр. Соответственно, исполнительный механизм топливного инжектора может быть перемещен в требуемое положение, и подача топлива во ВРОГ цилиндр может быть остановлена. Кроме того, может быть отключена подача искры зажигания во ВРОГ цилиндр. При деактивации ВРОГ цилиндра дисбаланс между крутящим моментом, производимым в цилиндрах, в которых выполняется сгорания, и крутящим моментом деактивированных цилиндров может привести к увеличению вибраций и неровности работы двигателя. Эти вибрацию и неровность работы может почувствовать водитель транспортного средства, что может ухудшить его впечатления о поездке. Для снижения шума, вибрации и неровности (ШВН), частота вращения двигателя может быть увеличена на шаге 710 посредством мотора/генератора, а на шаге 715 ВРОГ цилиндр может работать при отсутствии подачи топлива. На шаге 720 способ 700 может включать в себя использование электромотора для подавления высокочастотных пульсаций крутящего момента, возникающих в результате дисбаланса между крутящим моментом, производимым сгоранием в не-ВРОГ цилиндрах, и крутящим моментом от сгорания во ВРОГ цилиндрах. Например, мотором могут управлять для подачи крутящего момента в трансмиссию транспортного средства для обеспечения уровня крутящего момента, который по существу равен крутящему моменту, обеспечиваемому цилиндрами, в которых сгорание происходило ранее и/или будет происходить позже. Путем работы ВРОГ цилиндра после остановки подачи топлива во ВРОГ цилиндр, свежий воздух, подаваемый на впуск через впускной дроссель, может быть прокачан через ВРОГ цилиндр. Свежий воздух в системе РОГ может сместить газы РОГ во впускной коллектор. По существу, газы РОГ могут быть продуты из впускной системы, что приведет к уменьшению расхода РОГ во впускной системе и увеличению концентрации кислорода на впуске. Таким путем, остальные цилиндры могут работать на стехиометрии без РОГ.
На шаге 725 способа 700 могут осуществлять индикацию того, ниже ли запрошенный крутящий момент двигателя порогового запрошенного крутящего момента. Например, как раскрывалось выше в отношении фиг. 4, пороговый запрошенный крутящий момент может содержать нагрузку двигателя, при которой выделенная величина РОГ может привести к проблемам устойчивости горения. Если на шаге 725 запрошенный крутящий момент не ниже порогового запрошенного крутящего момента, способ 700 может перейти на шаг 730. На шаге 730 способа 700 могут осуществлять индикацию того, были ли достаточно продуты газы РОГ из впускного коллектора двигателя. Например, как раскрывалось выше, могут определить, ниже ли РОГ (поток, величина, концентрация, уровень и т.д.) на впуске порогового значения, причем пороговое значение может быть основано на максимально допустимой величине РОГ в двигателе в условиях низкой нагрузки двигателя. Согласно одному примеру, может использоваться датчик содержания кислорода на впуске (такой как 24), для оценки РОГ во впуске. Если РОГ не ниже порогового значения, способ 700 может продолжить работу двигателя с подачей топлива при деактивированном ВРОГ цилиндре для дальнейшей продувки газов РОГ из впуска. Если РОГ не ниже порогового значения, но запрошенный крутящий момент двигателя выше порогового значения, то, в дополнении к использованию электромотора для подавления высокочастотных пульсаций крутящего момента, вызванных неактивностью ВРОГ цилиндра, может быть обеспечен дополнительный крутящий момент посредством электромотора для приведения в движение транспортное средство при работе транспортного средства в режиме содействия, как раскрывалось выше в отношении фиг. 4. Альтернативно, если РОГ ниже порогового значения, способ 700 может перейти на шаг 735 и может включать в себя возобновление установленных по умолчанию условий работы двигателя в ответ на увеличение запрошенного крутящего момента двигателя выше порогового значения. Например, возобновление установленных по умолчанию условий работы двигателя может содержать активацию подачи топлива в деактивированный ВРОГ цилиндр и возобновление подачи искры зажигания во ВРОГ цилиндр. Когда запрошенный крутящий момент выше порогового значения, и газы РОГ были достаточно продуты из впускного коллектора во время работы двигателя с подачей топлива, путем активации ВРОГ цилиндра на шаге 735 для возобновления установленных по умолчанию условий работы двигателя проблемы неустойчивости горения могут быть предотвращены.
Вернемся на шаг 725; если есть индикация того, что запрошенный крутящий момент двигателя остается ниже порогового значения, способ 700 может перейти на шаг 740. На шаге 740 способа 700 могут осуществить индикацию того, требуется ли еще работа двигателя. Согласно одному примеру, работа двигателя может больше не требоваться в ответ на прекращение запроса водителя транспортного средства на обогрев или кондиционирование воздуха. Таким образом, на шаге 740, если работа двигателя еще требуется, а запрошенный крутящий момент двигателя остается ниже порогового значения, двигатель может продолжать работать с подачей топлива при деактивированном ВРОГ цилиндре, при этом электромотор обеспечивает подавление высокочастотных пульсаций крутящего момента, вызванных работой двигателя с деактивированным ВРОГ цилиндром. Альтернативно, если на шаге 740 нет индикации того, что запрошена работа двигателя, способ 700 может перейти на шаг 745. На шаге 745 способа 700 могут осуществлять индикацию того, были ли достаточно продуты газы РОГ из впускного коллектора двигателя. Как раскрывалось выше, может использоваться датчик содержания кислорода на впуске для оценки РОГ во впуске, и могут осуществить индикацию того, ниже ли РОГ на впуске порогового значения. Если РОГ на впуске не ниже порогового значения, работа двигателя может быть продолжена с подачей топлива при деактивированном ВРОГ цилиндре для достаточной продувки газов РОГ из впуска. Альтернативно, на шаге 745, если есть индикация того, что РОГ на впуске ниже порогового значения, способ 700 может перейти на шаг 750 и может включать в себя остановку впрыска топлива в не-ВРОГ цилиндры двигателя и прекращение подачи искры зажигания в не-ВРОГ цилиндры. Кроме того, на шаге 750 способ 700 может включать в себя работу мотора/генератора системы гибридного транспортного средства так, чтобы транспортное средство могло приводиться в движение с помощью крутящего момента мотора вместо крутящего момента двигателя. Путем приведения в движение транспортного средства за счет крутящего момента мотора, могут быть предотвращены проблемы неустойчивости горения при запрошенном крутящем моменте, меньшем порогового запрошенного крутящего момента. Перейдем на шаг 755, где способ 700 может включать в себя прокручивание двигателя до состояния покоя. Например, двигатель могут прокручивать до состояния покоя посредством мотора и после этого двигатель могут поддерживать остановленным до тех пор, пока не будут соблюдены условия перезапуска двигателя. А тем временем транспортное средство могут продолжать приводить в движение с помощью крутящего момента мотора.
Вернемся к шагу 760, как раскрывалось выше в отношении шага 408 способа 400, условия перезапуска могут быть выполнены, если СЗ аккумуляторной батареи ниже порогового уровня заряда, в случае запроса на обогрев или кондиционирование воздуха, если запрошенный крутящий момент выше пороговой величины и т.д. Как раскрывалось выше, во время приведения в движение транспортного средства посредством крутящего момента мотора, в случае индикации того, что состояние заряда аккумуляторной батареи превышает пороговый уровень заряда (в частности, заранее заданную величину или второе пороговое СЗ), условия перезапуска могут включать в себя прекращение приведения в движение транспортного средства посредством аккумуляторной батареи (или иного устройства накопления энергии) и возобновление подачи топлива в один или более цилиндров, которые осуществляют рециркуляцию отработавших газов в остальные цилиндры, в то время как нагрузка двигателя может быстро увеличится выше порогового запрошенного крутящего момента за счет зарядки аккумуляторной батареи системы в соответствии со способом, изображенным на фиг. 4 и далее раскрытым на фиг. 5 и фиг. 8.
Если условия перезапуска двигателя не выполнены, способ 700 может включать в себя поддерживание рабочего состояния транспортного средства, что может включать в себя продолжение приведения в движение транспортного средства посредством крутящего момента мотора или, если в некоторой точке будет обнаружено событие отключения транспортного средства, поддержание двигателя выключенным во время состояния выключенного транспортного средства до тех пор, пока не будут соблюдены условия перезапуска двигателя.
Если на шаге 760 условия перезапуска соблюдены, способ 700 может перейти к способу 500, показанному на фиг. 5, в котором могут определить, содержит событие перезапуска двигателя горячий запуск или холодный запуск, причем работа двигателя во время перезапуска может быть отрегулирована, как раскрывалось выше.
На фиг. 8 изображена примерная временная шкала 800 для управления работой гибридного транспортного средства, в котором один или более цилиндров содержат выделенный для РОГ (ВРОГ) цилиндр, с использованием способов, раскрытых в настоящей заявке и со ссылкой на фиг. 4-7. Временная шкала 800 включает в себя график 805, показывающий изменение частоты вращения двигателя во времени. Линия 806 представляет пороговую частоту вращения двигателя, выше которой могут быть активированы один или более ВРОГ цилиндров во время события горячего запуска двигателя, или при которой нагрузка двигателя может быть увеличена посредством электромотора/генератора путем обеспечения отрицательного крутящего момента для двигателя, так что один или более ВРОГ цилиндров могут быть активированы во время события холодного запуска двигателя. Временная шкала 800 также включает в себя график 810, показывающий изменение во времени крутящего момента двигателя. Линия 811 представляет пороговый уровень выходного крутящего момента двигателя, ниже которого работа двигателя с ВРОГ может привести к проблемам устойчивости горения. Также, линии 812 и 813 показывают запрошенный водителем транспортного средства крутящий момент в сравнении с графиком 810, который показывает фактический крутящий момент двигателя. Там, где запрошенный крутящий момент двигателя конкретно не показан, можно понять, что запрошенный крутящий момент и фактический крутящий момент равны. Линия 814 отображает альтернативный пример крутящего момента двигателя во время события горячего запуска, как более подробно раскрывается ниже. Временная шкала 800 также включает в себя график 815, показывающий изменение во времени положения дросселя. Временная шкала 800 также включает в себя график 820, показывающий изменение во времени доли РОГ во впускном коллекторе двигателя. Линия 821 представляет пороговую долю РОГ, ниже которой может быть осуществлена индикация того, что газы РОГ достаточно продуты из впускного коллектора, так что будущие перезапуски двигателя могут быть инициированы без остаточных газов РОГ на впуске двигателя. Линия 821 отображает альтернативный пример доли РОГ во время события горячего запуска, как более подробно раскрывается ниже. Временная шкала 800 также включает в себя график 825, показывающий изменение во времени крутящего момента мотора/генератора. С целью упрощения отрицательный крутящий момент мотора/генератора показывает зарядку аккумуляторной батареи системы транспортного средства, а положительный крутящий момент мотора/генератора показывает крутящий момент, который можно использовать для приведения в движение транспортного средства через трансмиссию транспортного средства. Линия 826 отображает альтернативный пример крутящего момента мотора/генератора во время события горячего запуска, как более подробно раскрывается ниже. Временная шкала 800 также включает в себя график 830, показывающий изменение во времени состояния заряда (СЗ) аккумуляторной батареи транспортного средства. Линия 831 показывает пороговое СЗ и может включать в себя уровень заряда, при котором аккумуляторная батарея не способна принимать дополнительный заряд. Линия 832 показывает второе пороговое СЗ, причем во время приведения в движение транспортного средства посредством крутящего момента мотора в ответ на то, что запрошенный крутящий момент ниже порогового уровня выходного крутящего момента, если СЗ достигает второго порогового значения, двигатель могут активировать, а нагрузка двигателя может быть быстро увеличена выше порогового запрошенного крутящего момента путем зарядки аккумуляторной батареи системы в соответствии со способом, показанным на фиг. 4. Линия 833 отображает альтернативный пример СЗ аккумуляторной батареи во время события горячего запуска, как более подробно раскрывается ниже. Временная шкала 800 также включает в себя график 835, показывающий изменение с течением времени состояния «ВКЛ» или «ВЫКЛ» не-ВРОГ цилиндров в транспортном средстве, причем состояние ВКЛ содержит условие, при котором в не-ВРОГ цилиндры подают топливо из одного или более топливных инжекторов, а также обеспечивают искру зажигания для инициирования сгорания. Временная шкала 800 также включает в себя график 840, показывающий изменение во времени того, обеспечен ли впрыск топлива (и подача искры зажигания) в один или более выделенных для РОГ цилиндров. Линия 841 отображает альтернативный пример обеспечения впрыска топлива (и подачи искры зажигания) в один или более выделенных для РОГ цилиндров во время события горячего запуска, как более подробно раскрывается ниже. Временная шкала 800 также включает в себя график 845, показывающий изменение во времени уровня кислорода во впускном коллекторе двигателя транспортного средства. Линия 846 представляет уровень кислорода, при котором может быть осуществлена индикация того, что газы РОГ достаточно продуты из впускного коллектора. Линия 847 отображает альтернативный пример уровня кислорода во время события горячего запуска, как более подробно раскрывается ниже. Временная шкала 800 также включает в себя график 850, показывающий изменение во времени запроса на обогрев салона транспортного средства или кондиционирование воздуха. Временная шкала 800 также включает в себя график 855, показывающий изменение во времени того, активированы ли впускные и выпускные клапаны одного или более выделенных для РОГ цилиндров. Например, если активация клапанов находится в состоянии «ВЫКЛ», можно понять, что впускные и выпускные клапаны переведены в закрытую конфигурацию. Линия 856 отображает альтернативный пример возможной активации впускных и выпускных клапанов во время события холодного запуска. Линия 857 отображает альтернативный пример возможной активации впускных и выпускных клапанов во время события горячего запуска.
Можно понять, что в момент времени t0 транспортное средство не находится в работе. Другими словами, момент времени t0 может представлять событие выключения. Частота вращения двигателя равна нулю (например, миль/час), что показано графиком 805, и транспортное средство не приводится в движение за счет энергии аккумуляторной батареи, показанной графиком 825. Соответственно, крутящий момент не обеспечивается двигателем, что показано графиком 810. Поскольку двигатель не работает, доля РОГ, показанная графиком 820, ниже порогового значения, представленного линией 821, что указывает на то, что газы РОГ продуты из впуска двигателя. Соответственно, кислород на впуске, контролируемый датчиком содержания кислорода на впуске (например, 24) находится на пороговом уровне, показанном линией 846, причем пороговое значение показывает уровень РОГ, меньший определенной доли. Как не-ВРОГ, так и ВРОГ цилиндры выключены, что показано графиками 835 и 840 соответственно. СЗ аккумуляторной батареи, представленное графиком 830, ниже порогового значения, представленного линией 831, что указывает на то, что аккумуляторная батарея способна принимать дополнительный заряд. Положение дросселя близко к закрытому положению, что указывает на положение дросселя при событии выключенного транспортного средства, что показано графиком 815. Кроме того, обогрев и/или кондиционирование воздуха не запрошены, что показано графиком 850.
В момент времени t1 инициируют событие холодного запуска. Событие холодного запуска может содержать индикацию того, что температура двигателя (или температура хладагента двигателя) ниже пороговой температуры (в частности, температуры активации каталитического нейтрализатора). Соответственно, не-ВРОГ цилиндры могут работать путем приведения в действие клапанов не-ВРОГ цилиндров и подачи топлива и искры зажигания в не-ВРОГ цилиндры для сгорания топлива. По существу, частота вращения и крутящий момент двигателя увеличиваются. Кроме того, в момент времени t1 подача топлива и искры зажигания во ВРОГ цилиндр (цилиндры) отключена. Однако, в некоторых примерах, показанных линией 856, впускные и выпускные клапаны могут быть активированы на ВРОГ цилиндре (цилиндрах) с целью направления воздуха в не-ВРОГ цилиндры, так чтобы отработавшие газы из не-ВРОГ цилиндров были беднее стехиометрии. В таком примере момент зажигания не-ВРОГ цилиндров может быть дополнительно смещен в сторону запаздывания для увеличения нагрева отработавших газов. Путем активации впускных и выпускных клапанов ВРОГ цилиндра (цилиндров) при отсутствии подачи топлива во ВРОГ цилиндр (цилиндры), в дополнении к запаздыванию зажигания, каталитический нейтрализатор отработавших газов может быть быстрее нагрет, как раскрывалось выше в отношении фиг. 5. Как раскрывалось выше, в некоторых примерах, перед активацией ВРОГ цилиндра, может использоваться электромотор для подавления высокочастотных пульсаций крутящего момента, возникающих в результате дисбаланса между крутящим моментом, производимым сгоранием в не-ВРОГ цилиндрах, и крутящим моментом от отсутствия сгорания во ВРОГ цилиндре. Например, мотором могут управлять для подачи крутящего момента в трансмиссию транспортного средства для обеспечения уровня крутящего момента, который по существу равен крутящему моменту, обеспечиваемому цилиндрами, в которых сгорание происходило ранее и/или будет происходить позже. По существу, шум, вибрация и неровность работы могут быть уменьшены во время событий запуска двигателя.
Между моментами времени t1 и t2 частота вращения двигателя возрастает выше порогового уровня, и крутящий момент двигателя соответственно возрастает. К моменту времени t2 частота вращения двигателя, как показано, находится на стабильном уровне выше порогового значения. Однако, крутящий момент двигателя остается на уровне, при котором могут возникнуть проблемы устойчивости горения при работе двигателя с ВРОГ цилиндром (цилиндрами). С целью быстрого обеспечения возможности работы двигателя с включенными ВРОГ цилиндрами, в момент времени t2 к двигателю может быть приложен отрицательный крутящий момент, показанный графиком 825, и может быть инициирован впрыск топлива (и подача искры зажигания) во ВРОГ цилиндр (цилиндры). В некоторых примерах инициирование впрыска топлива (и искры зажигания) во ВРОГ цилиндр (цилиндры) может содержать инициирование впрыска топлива в последний в порядке зажигания в цилиндрах ВРОГ цилиндр, в ответ на индикацию того, что впрыск топлива во ВРОГ цилиндр может быть инициирован. Другими словами, в ответ на приложение отрицательного крутящего момента к двигателю для увеличения фактического крутящего момента двигателя, может быть запланирован впрыск топлива во ВРОГ цилиндр так, чтобы ВРОГ цилиндр был активирован последним в порядке зажигания в цилиндрах. Путем приложения отрицательного крутящего момента к двигателю, двигатель может работать при выходном крутящем моменте двигателя, равном или превышающем пороговое значение выходного крутящего момента двигателя, представленное линией 811, причем пороговое значение может представлять уровень выходного крутящего момента двигателя, при котором выделенная РОГ не приводит к проблемам устойчивости горения. Соответственно, между моментами времени t2 и t3 фактический выходной крутящий момент двигателя, отображенный графиком 810, равен пороговому значению выходного крутящего момента двигателя, тогда как при отсутствии отрицательного крутящего момента, приложенного к двигателю посредством мотора/генератора, крутящий момент двигателя остался бы ниже порогового значения выходного крутящего момента двигателя, показанного линией 812. Понятно, что продолжительность, включающая время от t2 до t3, может содержать продолжительность «прогрева». С целью достаточно подробного представления продолжительности прогрева, период между моментами времени t2 и t3 показан так, как проиллюстрировано на фиг. 8, хотя понятно, что эта продолжительность может не быть отражена на шкале, и что продолжительность прогрева может содержать более короткий или более длинный период. Поскольку ВРОГ цилиндр активирован, доля РОГ возрастает до определенного уровня, причем определенный уровень может содержать долю РОГ, основанную на отношении не-ВРОГ цилиндров к ВРОГ цилиндрам. Например, в четырехцилиндровом двигателе, если один из цилиндров содержит ВРОГ цилиндр, то РОГ во впускном коллекторе будет равна двадцати пяти процентам, если цилиндры работают одинаково. Дополнительно, при приложении к двигателю отрицательного крутящего момента, СЗ аккумуляторной батареи системы возрастает, когда крутящий момент двигателя, превышающий запрошенный крутящий момент, используется для зарядки аккумуляторной батареи системы. В некоторых примерах зарядка аккумуляторной батареи системы может включать в себя работу генератора транспортного средства, соединенного с аккумуляторной батареей системы. Кроме того, при активации ВРОГ в момент времени t2, между моментами времени t2 и t3, показано, что уровни кислорода на впуске двигателя понижаются, что отображено на графике 845, т.к. кислород вытесняется отработавшими газами.
В момент времени t3 транспортное средство начинает ускоряться. По существу, что положение дросселя показано как открытое, когда педаль газа нажата. Соответственно, показано, что запрошенный крутящий момент двигателя увеличивается, что видно на графике 812. Однако, между моментами времени t3 и t4, в то время как запрошенный крутящий момент остается ниже порогового уровня выходного крутящего момента двигателя, отрицательный крутящий момент продолжают прикладывать к двигателю так, чтобы фактический крутящий момент двигателя оставался равным пороговому значению, а избыточный крутящий момент продолжал использоваться для зарядки аккумуляторной батареи системы.
В момент времени t4 запрошенный выходной крутящий момент двигателя достигает порогового уровня выходного крутящего момента двигателя. Соответственно, приложение отрицательного крутящего момента к двигателю останавливают, и операция зарядки аккумуляторной батареи тоже останавливается. Между моментами времени t4 и t5 дроссель дальше открывают по мере нажатия на педаль газа до определенной величины. По существу, показано, что крутящий момент двигателя и частота вращения двигателя увеличиваются и достигают насыщения. Как не-ВРОГ цилиндры, так и ВРОГ цилиндры остаются активированными, и как доля РОГ, так и уровень кислорода на впуске двигателя остаются стабильными.
В момент времени t5 показано, что положение дросселя начинает перемещаться к закрытию, в соответствии с небольшим отпусканием педали газа от ее выжатого состояния. Соответственно, между моментами времени t5 и t6, по мере закрывания дросселя, частота вращения двигателя и уровень запрошенного крутящего момента двигателя уменьшаются. В момент времени t6 уровень выходного крутящего момента двигателя пересекает пороговое значение, и поэтому продолжающаяся работа ВРОГ цилиндра (цилиндров) может привести к проблемам устойчивости горения. Таким образом, в момент времени t6 к двигателю прикладывают отрицательный крутящий момент посредством мотора для поддержания фактического выходного крутящего момента двигателя выше порогового уровня выходного крутящего момента двигателя, несмотря на то, что запрошенный крутящий момент, определяемый нажатием на педаль водителем, представленный линией 813, продолжает падать ниже порогового значения. Величина отрицательного крутящего момента, прикладываемого к двигателю, может в точности такой, чтобы увеличить уровень выходного крутящего момента двигателя до порогового уровня в некоторых примерах, как показано в настоящей заявке. В других примерах величина отрицательного крутящего момента, прикладываемого к двигателю, может быть большей величиной и в некоторых случаях может быть основана на уровне заряда аккумуляторной батареи. Например, в ответ на то, что заряд аккумуляторной батареи ниже порогового значения, величина отрицательного крутящего момента может быть увеличена так, чтобы могла быть проведена дополнительная зарядка аккумуляторной батареи. По существу, между моментами времени t6 и t7, хоть запрошенный крутящий момент ниже порогового значения выходного крутящего момента двигателя, путем приложения к двигателю отрицательного крутящего момента, фактический выходной крутящий момент двигателя может поддерживаться на пороговом уровне так, чтобы ВРОГ цилиндр (цилиндры) могли поддерживаться активированными без проблем устойчивости горения. Соответственно, избыточный крутящий момент продолжают использовать для зарядки аккумуляторной батареи системы.
В момент времени t7 СЗ аккумуляторной батареи достигает уровня, при котором аккумуляторная батарея не может принимать дополнительный заряд, представленного линией 831. Однако, запрошенный крутящий момент двигателя остается ниже порогового значения выходного крутящего момента двигателя. Когда СЗ аккумуляторной батареи достигнет порогового значения, крутящий момент может не поддерживаться на уровне или выше порогового уровня выходного крутящего момента двигателя путем продолжающейся зарядки аккумуляторной батареи системы. По существу, могут определить то, требуется ли работа двигателя. Поскольку запрос на обогрев или кондиционирование воздуха не указан, что представлено графиком 850, не указано также и требование работы двигателя. Если бы потребовалась работа двигателя, подача топлива во ВРОГ цилиндр могла бы быть остановлена, а транспортное средство работало бы со сгоранием в не-ВРОГ цилиндрах, причем мотором могли бы управлять для подавления высокочастотных пульсаций крутящего момента, обусловленных дисбалансом между крутящим моментом, производимым сгоранием в не-ВРОГ цилиндрах, и крутящим моментом от сгорания во ВРОГ цилиндре, как раскрывается детально в отношении способа 700. Поскольку требование работы двигателя не указано, в момент времени t7 двигатель отключают, что включает в себя деактивацию впрыска топлива и подачи искры зажигания в не-ВРОГ цилиндры и ВРОГ цилиндр (цилиндры). Кроме того, может быть активирован мотор для приведения в движение транспортного средства посредством энергии аккумуляторной батареи, путем подачи положительного крутящего момента на колеса через трансмиссию транспортного средства.
Между моментами времени t7 и t8, в то время как мотор может использоваться для приведения в движение транспортного средства, мотор/генератор может дополнительно использоваться для прокручивания двигателя без подачи топлива и без искры зажигания (как ВРОГ, так и не-ВРОГ цилиндры) при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов. По существу, газы РОГ могут быть замещены на воздух, допуская быструю продувку газов РОГ из впуска двигателя. Дополнительно, на впускной дроссель могут подать команду на открытие, что показано на графике 815. Путем полного открытия впускного дросселя во время прокручивания, система выделенной РОГ и система забора воздуха могут быть продуты от остатков отработавших газов и наполнены свежим впускным воздухом. Таким образом, между моментами времени t7 и t8 показано, что доля РОГ уменьшается, а уровень кислорода на впуске увеличивается. Поскольку мотор приводит в движение транспортное средство, а двигатель прокручивают без подачи топлива посредством энергии аккумуляторной батареи, между моментами времени t7 и t8 СЗ аккумуляторной батареи снижается.
В момент времени t8 показано, что уровень кислорода на впуске двигателя достигает порогового уровня, показанного линией 846, и по существу показано, что доля РОГ на впуске двигателя может также достичь порогового уровня, показанного линией 821. Таким образом, в момент времени t8 могут указать, что впуск двигателя достаточно продут от газов РОГ. Путем продувки системы забора воздуха и системы РОГ от остатков отработавших газов, проблемы устойчивости горения, связанные с последующим перезапуском двигателя, могут быть уменьшены или предотвращены. Когда впускная система и система РОГ продуты от остаточных отработавших газов, прокручивание двигателя без подачи топлива может быть прекращено. Соответственно, между моментами времени t8 и t9 двигатель могут вращать до состояния покоя, и на дроссель могут подать команду на его установке в установленное по умолчанию положение. Транспортное средство могут продолжать приводить в движение мотором посредством энергии аккумуляторной батареи. По существу, СЗ аккумуляторной батареи может продолжать уменьшаться. Однако, поскольку не показано, что СЗ аккумуляторной батареи достигло второго порогового СЗ, представленного линией 832, транспортное средство продолжают приводить в движение посредством крутящего момента мотора вместо активации двигателя и быстрого увеличения нагрузки двигателя выше порогового запрошенного крутящего момента путем зарядки аккумуляторной батареи системы для снижения неустойчивости горения.
А момент времени t9 показано, что транспортное средство приближается к остановке, что указано остановкой приведения в движение транспортного средства посредством крутящего момента мотора. В некоторых примерах остановка может указывать на событие дозаправки топливом. В других примерах транспортное средство может быть остановлено у светофора, перед знаком остановки и т.п. В этом примере понятно также, что транспортное средство может содержать систему старт-стоп, при этом двигатель транспортного средства может быть перезапущен в ответ на запрос на ускорение. Например, запрос на ускорение может включать в себя отпускание педали тормоза водителем или началом нажатия на педаль газа. Другие примеры инициирования перезапуска двигателя в ответ на запрос на ускорение может включать в себя любые примеры, традиционно известные в уровне техники. По существу, в момент времени t10 может быть инициировано событие горячего запуска, поскольку двигатель был остановлен недавно, и, таким образом, понятно, что температура двигателя и/или температура хладагента двигателя может оставаться выше порогового уровня.
Между моментами времени t10 и t13 показано два примера управления работой транспортного средства в ответ на событие горячего запуска. Один пример представлен сплошными линиями, а альтернативный второй пример представлен пунктирными линиями, как более детально раскрыто ниже. В случае, где присутствуют только сплошные линии, они представляют оба примера. Для упрощения раскрытия, первый пример будет сначала раскрыт во всех подробностях, а впоследствии будет раскрыт второй пример.
В первом примере в момент времени t10 не-ВРОГ цилиндры активируют, что показано графиком 835, а ВРОГ цилиндр (цилиндры) остается отключенным. Между моментами времени t10 и t11 частота вращения двигателя возрастает выше порогового уровня, и крутящий момент двигателя соответственно возрастает. К моменту времени t11, как показано, частота вращения двигателя находится на стабильном уровне выше порогового значения. Поскольку событие запуска двигателя содержит событие горячего запуска, фаза прогрева не показана. В момент времени t11 положение дросселя показано открытым в результате нажатия на педаль газа. Частота вращения двигателя и крутящий момент возрастают, поскольку транспортное средство приводится в движение вперед посредством двигателя. Во время периода, когда в не-ВРОГ цилиндрах происходит сгорание, а во ВРОГ цилиндрах сгорание не происходит, может использоваться мотор/генератор для подавления высокочастотных пульсаций крутящего момента, возникающих в результате дисбаланса между крутящим моментом, производимым сгоранием в не-ВРОГ цилиндрах, и крутящим моментом от сгорания во ВРОГ цилиндре (цилиндрах), как раскрывалось выше. В момент времени t12 крутящий момент двигателя повышается до порогового уровня, при котором выделенная РОГ не повлияет на устойчивость горения, и при частоте вращения двигателя выше порогового уровня инициируют впрыск топлива во ВРОГ цилиндр (цилиндры). Соответственно, между моментами времени t12 и t13 доля РОГ на впуске двигателя повышается и стабилизируется, в то время как уровень кислорода на впуске понижается и аналогично стабилизируется. Поскольку транспортное средство приводится в движение посредством двигателя, СЗ аккумуляторной батареи не изменяется, и мотор не обеспечивает крутящий момент. Частота вращения и крутящий момент двигателя колеблются в зависимости от потребности водителя, в функции положения дросселя.
Вернемся к моменту времени t10, в альтернативном втором примере не-ВРОГ цилиндры могут быть активированы, а ВРОГ цилиндр (цилиндры) могут одновременно быть активированы, что показано пунктирной линией 841. В случае, где подача топлива (и искры зажигания) во ВРОГ цилиндр (цилиндры) начинается в момент времени t10, впускные и выпускные клапаны ВРОГ цилиндра могут быть дополнительно активированы, что показано пунктирной линией 857. В таком альтернативном примере к двигателю может быть приложен отрицательный крутящий момент, что показано пунктирной линией 826, для быстрого увеличения фактического крутящего момента двигателя до порогового выходного крутящего момента двигателя, показанного пунктирной линией 814. Доля РОГ начинает расти в момент времени t10, что показано пунктирной линией 821, избыточный крутящий момент двигателя применяют к аккумуляторной батарее, что показано пунктирной линией 833, а уровень кислорода во впускном коллекторе начинает падать, что показано пунктирной линией 847.
Между моментами времени t10 и t12 доля РОГ возрастает и стабилизируется, уровень кислорода во впускном коллекторе падает и стабилизируется, а СЗ аккумуляторной батареи увеличивается. В момент времени t12 запрошенный крутящий момент достигает порогового уровня, при котором выделенная РОГ не повлияет на устойчивость горения, и, соответственно, двигатель может работать запрошенном уровне крутящего момента без избыточного крутящего момента, подаваемого для зарядки аккумуляторной батареи. Соответственно, между моментами времени t12 и t13 транспортное средство приводят в движение посредством двигателя, СЗ аккумуляторной батареи не изменяется, и мотор не обеспечивает крутящий момент. Частота вращения и крутящий момент двигателя колеблются в зависимости от потребности водителя, в функции положения дросселя.
Таким путем, в ответ на небольшие нагрузки двигателя, при которых ключевой недостаток использования выделенной РОГ заключается в наличии проблем устойчивости горения, указанные проблемы устойчивости горения могут быть устранены посредством систем и способов, раскрытых в настоящей заявке, что позволяет продолжительное использование РОГ при небольших нагрузках двигателя. Кроме того, использование выделенного для РОГ цилиндра в качестве «воздушного насоса» во время условий холодного запуска в сочетании с запаздыванием зажигания в не выделенных для РОГ цилиндрах, может служить для быстрого увеличения температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов до температуры, достаточной для обработки выбросов отработавших газов. По существу, могут быть уменьшены нежелательные выбросы при условиях холодного запуска, а возможность продолжения использования РОГ во время работы двигателя на небольших нагрузках может снизить выбросы OA. Например, увеличение выходной мощности двигателя транспортного средства и использование избыточного крутящего момента для зарядки бортового устройства накопления энергии позволяет поддерживать РОГ из одного или более выделенных для РОГ цилиндров, в то же время устраняя проблемы устойчивости горения и сохраняя низкими уровни OA.
Технический эффект состоит в поддержании работы двигателя на таком уровне, на котором выделенная РОГ не приведет к проблемам устойчивости горения, даже во время продолжительной работы на небольших нагрузках двигателя. Такой эффект достигается за счет комбинации использования выделенного для РОГ цилиндра (цилиндров) и транспортного средства, способного накапливать и использовать энергию в бортовом устройстве накопления энергии. Такое транспортное средство не ограничивается гибридным электрическим транспортным средством, а может представлять собой любое транспортное средство, способное улавливать и утилизировать энергию в бортовом устройстве накопления энергии. Некоторые примеры устройств накопления энергии, отличные от аккумуляторных батарей, могут включать в себя устройство накопления механической энергии маховика или аккумулятор гидравлического давления. Путем комбинации использования выделенной РОГ с транспортным средством, способным накапливать и использовать энергию в бортовом устройстве накопления энергии, могут быть достигнуты преимущества топливной экономичности от использования выделенной РОГ с помощью недорогого оборудования при снижении выбросов OA.
Дополнительный технический эффект состоит в возможности использования выделенного для РОГ цилиндра в качестве воздушного насоса во время условий холодного запуска. Путем активации впускных и выпускных клапанов выделенного для РОГ цилиндра при поддержании отключенной подачи топлива и искры зажигания, воздух тем самым может быть направлен на впуск не-ВРОГ цилиндров, что в результате обеспечит обеднение отработавших газов относительно стехиометрии. Путем дополнительного запаздывания зажигания не-ВРОГ цилиндров в условиях холодного запуска, температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов, соединенных с невыделенными для РОГ цилиндрами, может быть быстро увеличена, тем самым снижая потенциальные нежелательные выбросы во время условий холодного запуска, без дополнительных затрат и усложнений, связанных с дополнительными перепускными магистралями, перепускными клапанами, внешними источниками кислорода и т.д.
Системы, раскрытые в настоящей заявке со ссылкой на фиг. 1-3, а также способы, раскрытые в настоящей заявке со ссылкой на фиг. 4-7, могут допускать одну или более систем и один или более способов. Согласно одному примеру, способ содержит шаги, на которых соединяют выпуск одного или более цилиндров многоцилиндрового двигателя сгорания со впускным коллектором двигателя; и во время запуска и прогрева двигателя, при первом наборе рабочих условий, отключают подачу топлива и искры зажигания в один или более цилиндров при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов одного или более цилиндров. В первом примере способа способ дополнительно включает в себя то, что первый набор рабочих условий связан с тем, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов ниже температуры, необходимой для каталитической активности. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что температуру определяют на основе одного или более из следующего: непосредственное измерение температуры одного или более каталитических нейтрализаторов; температура хладагента, взаимодействующего с двигателем; время с момента последней работы двигателя; определение температуры отработавших газов на основе рабочих условий двигателя, таких как нагрузка, частота вращения, воздушно-топливное отношение и/или момент зажигания. Третий пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя то, что запуск и прогрев двигателя при первом наборе рабочих условий путем отключения подачи топлива и искры зажигания в один или более цилиндров при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов одного или более цилиндров приводит к снижению времени активации одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов, причем активация включает в себя то, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов выше температуры, необходимой для каталитической активности. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из примеров с первого по третий и дополнительно включает в себя шаг, на котором увеличивают запаздывание зажигания двигателя во время запуска и прогрева двигателя при первом наборе рабочих условий. Пятый пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из примеров с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что работа одного или более цилиндров с активированными впускными и выпускными клапанами при отключенной подаче топлива приводит к направлению воздуха, вместо отработавших газов, во впускной коллектор двигателя, и с учетом этого направления воздуха, вместо отработавших газов, регулируют момент зажигания и впрыск топлива для остальных цилиндров. Шестой пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из примеров с первого по пятый и дополнительно включает в себя шаг, на котором подают топливо в один или более цилиндров и в остальные цилиндры во время запуска двигателя при втором наборе рабочих условий; причем остальные цилиндры двигателя не соединены выпусками с впускным коллектором двигателя. Седьмой пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из примеров с первого по шестой и дополнительно включает в себя то, что второй набор рабочих условий содержит одно или более из следующего: определение того, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов выше или равна заранее заданной температуре; время с момента последнего запуска двигателя меньше заранее выбранного времени; индикация того, что температуры отработавших газов выше заранее заданной величины; или температура хладагента, взаимодействующего с двигателем, выше пороговой величины. Восьмой пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из примеров с первого по седьмой и дополнительно включает в себя то, что запуск двигателя при втором наборе рабочих условий дополнительно содержит следующие шаги: увеличивают крутящий момент двигателя по меньшей мере до порогового значения выходного крутящего момента двигателя, причем пороговое значение выходного крутящего момента двигателя предусматривает условие, при котором соединение выпуска одного или более цилиндров с впускным коллектором двигателя не приводит к неустойчивости горения, и заряжают бортовое устройство накопления энергии, когда есть индикация того, что его энергоемкость ниже заранее заданной величины; и причем бортовое устройство накопления энергии содержит одно или более из следующего: аккумуляторная батарея, устройство накопления механической энергии маховика или аккумулятор гидравлического давления. Девятый пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из примеров с первого по восьмой и дополнительно содержит шаги, на которых в ответ на запуск двигателя при втором набор рабочих условий и при наличии индикации того, что энергоемкость устройства накопления энергии выше заранее заданной величины; активируют двигатель путем инициирования впрыска топлива в остальные цилиндры, отключают подачу топлива в один или более цилиндров и не активируют впускные и выпускные клапаны одного или более цилиндров; осуществляют текущий контроль частоты вращения двигателя; и в ответ на то, что частота вращения двигателя достигла пороговой частоты вращения двигателя, при наличии дополнительной индикации того, что скорость изменения частоты вращения двигателя ниже пороговой скорости изменения: поддерживают впрыск топлива в остальные цилиндры двигателя и инициируют впрыск топлива в один или более цилиндров, причем инициирование впрыска топлива в один или более цилиндров, соединенных выпусками с впускным коллектором двигателя дополнительно содержит индикацию того, что запрошенный крутящий момент двигателя выше порогового значения выходного крутящего момента двигателя.
Другой пример способа содержит шаги, на которых соединяют выпуск одного или более цилиндров многоцилиндрового двигателя сгорания с впускным коллектором двигателя; при первом условии, содержащем холодный запуск и прогрев двигателя, когда температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов ниже заранее заданной пороговой температуры, необходимой для каталитической активности, отключают подачу топлива в один или более цилиндров при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов одного или более цилиндров; и возобновляют подачу топлива и поддерживают активированными впускные и выпускные клапаны одного или более цилиндров при втором условии. В первом примере способа способ дополнительно включает в себя то, что второе условие содержит индикацию того, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов достигла заранее заданной пороговой температуры. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что второе условие относится к индикации запуска и прогрева двигателя. Третий пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя то, что индикация запуска двигателя содержит то, что частота вращения двигателя выше пороговой частоты вращения, а скорость изменения частоты вращения двигателя ниже пороговой скорости изменения. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из примеров с первого по третий и дополнительно включает в себя шаги, на которых при втором условии, в ответ на то, что крутящий момент двигателя ниже порогового значения выходного крутящего момента двигателя, причем пороговое значение выходного крутящего момента двигателя подразумевает условие, при котором соединение выпуска одного или более цилиндров с впускным коллектором двигателя не приводит к неустойчивости горения: увеличивают крутящий момент двигателя по меньшей мере до порогового значения выходного крутящего момента двигателя и заряжают бортовое устройство накопления энергии; причем есть индикация того, что энергоемкость устройства накопления энергии ниже заранее заданной величины; причем бортовое устройство накопления энергии содержит одно или более из следующего: аккумуляторная батарея, устройство накопления механической энергии маховика или аккумулятор гидравлического давления; и при этом в ответ на индикацию того, что требуемый крутящий момент двигателя равен или выше порогового значения выходного крутящего момента двигателя: поддерживают активированными остальные цилиндры двигателя и указанные один или более цилиндров и эксплуатируют двигатель при требуемом крутящем моменте двигателя без зарядки бортового устройства накопления энергии; при этом остальные цилиндры не соединены выпуском с впускным коллектором двигателя. Пятый пример способа опционально включает в себя один или более или каждый из примеров с первого по четвертый и дополнительно включает в себя шаги, на которых при втором условии, в ответ на то, что крутящий момент двигателя ниже порогового значения выходного крутящего момента двигателя, и энергоемкость устройства накопления энергии выше заранее заданной величины: поддерживают отключенной подачу топлива в один или более цилиндров и деактивируют впускные и выпускные клапаны одного или более цилиндров, при этом деактивация впускных и выпускных клапанов содержит настройку впускных и выпускных клапанов в закрытую конфигурацию; и в ответ на индикацию того, что требуемый крутящий момент двигателя равен или выше порогового значения выходного крутящего момента двигателя: поддерживают активированными остальные цилиндры двигателя и возобновляют подачу топлива и активируют впускные и выпускные клапаны одного или более цилиндров.
Пример системы гибридного транспортного средства содержит двигатель, содержащий впускной канал и выпускной канал; устройство накопления энергии; колеса транспортного средства, выполненные с возможностью приведения их в движение с использованием крутящего момента от двигателя и/или энергии от устройства накопления энергии; первый набор из одного или более цилиндров, выполненных с возможностью направления отработавших газов двигателя в выпускной канал, причем первый набор цилиндров содержит один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов; второй набор из одного или более цилиндров, выполненных с возможностью направления отработавших газов непосредственно из второго набора цилиндров во впускной коллектор двигателя, причем второй набор цилиндров содержит один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов; одно или более устройств снижения токсичности отработавших газов, расположенных в выпускном канале; и контроллер, хранящий инструкции в долговременной памяти, которые при их выполнении побуждают контроллер: при первом условии, отключать или поддерживать отключенными подачу топлива во второй набор цилиндров, активировать впускные и выпускные клапаны второго набора цилиндров и активировать подачу топлива и активировать впускные и выпускные клапаны первого набора цилиндров; при втором условии, поддерживать активированными впускные и выпускные клапаны второго набора цилиндров и активировать подачу топлива во второй набор цилиндров; и регулировать выходную мощность двигателя до требуемой мощности для приведения в движение транспортного средства двигателем с требуемой скоростью, и, когда нагрузки двигателя ниже заранее выбранной нагрузки и когда состояние заряда устройства накопления энергии ниже заранее заданной величины, увеличивать мощность выше требуемой мощности и заряжать устройство накопления энергии для снижения мощности до требуемой мощности. В первом примере система дополнительно включает в себя то, что контроллер дополнительно содержит инструкции, хранимые в долговременной памяти, которые при их выполнении побуждают контроллер: осуществлять индикацию, когда нагрузки двигателя ниже заранее выбранной нагрузки и когда состояние заряда устройства накопления энергии выше заранее заданной величины; останавливать подачу топлива по меньшей мере во второй набор цилиндров, выполненных с возможностью направлять отработавшие газы во впускной коллектор двигателя; и приводить приводить в движение транспортное средство по меньшей мере частично с помощью энергии от устройства накопления энергии; причем бортовое устройство накопления энергии содержит одно или более из следующего: аккумуляторная батарея, устройство накопления механической энергии маховика или аккумулятор гидравлического давления. Второй пример системы опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что контроллер дополнительно содержит инструкции, хранимые в долговременной памяти, которые при их выполнении побуждаю контроллер: осуществлять индикацию температуры одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов; причем первое условие подразумевает, что температура одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов ниже температуры, необходимой для каталитической активности; причем второе условие подразумевает, что температура одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов выше температуры, необходимой для каталитической активности; и при этом температура одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов основана на по меньшей мере одном из следующего: непосредственное измерение температуры одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов, температура хладагента, взаимодействующего с двигателем, время с момента последней работы двигателя или определение температуры отработавших газов на основе нагрузки двигателя, частоты вращения, воздушно-топливного отношения и/или момента зажигания. Третий пример системы опционально включает в себя один или более или каждый из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя то, что контроллер дополнительно содержит инструкции, хранимые в долговременной памяти, которые при их выполнении побуждаю контроллер: прекращать приведение в движение транспортного средства с помощью устройства накопления энергии и возобновлять подачу топлива во второй набор цилиндров в ответ на то, что состояние заряда устройства накопления энергии ниже заранее заданной величины.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным оснащением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрываемые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрываемые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Изобретение может быть использовано в двигателях транспортных средств. Способ управления двигателем (10) транспортного средства заключается в том, что соединяют выпуск одного или более цилиндров (18) многоцилиндрового двигателя (10) сгорания со впускным коллектором (25) двигателя. Во время запуска и прогрева двигателя (10), при первом наборе рабочих условий отключают подачу топлива и искры зажигания в один или более цилиндров (18) при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов одного или более цилиндров (18). Раскрыты вариант (способ) управления двигателем транспортного средства и система гибридного транспортного средства. Технический результат заключается в устранении проблем устойчивости горения во время холодного запуска двигателя и в ускорении нагрева каталитического нейтрализатора для устранения нежелательных выбросов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Способ управления двигателем транспортного средства, содержащий шаги, на которых:
соединяют выпуск одного или более цилиндров многоцилиндрового двигателя сгорания со впускным коллектором двигателя; и
во время запуска и прогрева двигателя, при первом наборе рабочих условий, отключают подачу топлива и искры зажигания в один или более цилиндров при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов одного или более цилиндров.
2. Способ по п. 1, в котором первый набор рабочих условий связан с тем, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов ниже температуры, необходимой для каталитической активности.
3. Способ по п. 2, в котором температуру определяют на основе одного или более из следующего: непосредственное измерение температуры одного или более каталитических нейтрализаторов; температура хладагента, взаимодействующего с двигателем; время с момента последней работы двигателя; определение температуры отработавших газов на основе рабочих условий двигателя, таких как нагрузка, частота вращения, воздушно-топливное отношение и/или момент зажигания.
4. Способ по п. 2, в котором запуск и прогрев двигателя при первом наборе рабочих условий путем отключения подачи топлива и искры зажигания в один или более цилиндров при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов одного или более цилиндров приводит к снижению времени активации одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов, причем активация включает в себя то, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов выше температуры, необходимой для каталитической активности.
5. Способ по п. 1, в котором дополнительно увеличивают запаздывание зажигания двигателя во время запуска и прогрева двигателя при первом наборе рабочих условий.
6. Способ по п. 1, в котором работа одного или более цилиндров с активированными впускными и выпускными клапанами при отключенной подаче топлива приводит к направлению воздуха, вместо отработавших газов, во впускной коллектор двигателя, и с учетом этого направления воздуха, вместо отработавших газов, регулируют момент зажигания и впрыск топлива для остальных цилиндров.
7. Способ по п. 1, в котором дополнительно подают топливо и искру зажигания в один или более цилиндров и в остальные цилиндры во время запуска двигателя при втором наборе рабочих условий;
при этом остальные цилиндры не соединены выпуском с впускным коллектором двигателя.
8. Способ по п. 7, в котором второй набор рабочих условий содержит одно или более из следующего: определение того, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов выше или равна заранее заданной температуре; время с момента последнего запуска двигателя меньше заранее выбранного времени; индикация того, что температуры отработавших газов выше заранее заданной величины; или температура хладагента, взаимодействующего с двигателем, выше пороговой величины.
9. Способ по п. 7, в котором запуск двигателя при втором наборе рабочих условий дополнительно содержит шаги, на которых:
увеличивают крутящий момент двигателя по меньшей мере до порогового значения выходного крутящего момента двигателя, причем пороговое значение выходного крутящего момента двигателя предусматривает условие, при котором соединение выпуска одного или более цилиндров с впускным коллектором двигателя не приводит к неустойчивости горения, и заряжают бортовое устройство накопления энергии, когда есть индикация того, что его энергоемкость ниже заранее заданной величины; и
причем бортовое устройство накопления энергии содержит одно или более из следующего: аккумуляторная батарея, устройство накопления механической энергии маховика или аккумулятор гидравлического давления.
10. Способ по п. 9, в котором дополнительно:
в ответ на запуск двигателя при втором наборе рабочих условий и при наличии индикации того, что энергоемкость устройства накопления энергии выше заранее заданной величины;
активируют двигатель путем включения впрыска топлива и подачи искры зажигания в остальные цилиндры, отключают подачу топлива и искры зажигания в один или более цилиндров без активации впускных и выпускных клапанов одного или более цилиндров;
осуществляют текущий контроль частоты вращения двигателя; и
в ответ на то, что частота вращения двигателя достигла пороговой частоты вращения двигателя, при наличии дополнительной индикации того, что скорость изменения частоты вращения двигателя ниже пороговой скорости изменения:
поддерживают впрыск топлива в остальные цилиндры двигателя и инициируют впрыск топлива и подачу искры зажигания в один или более цилиндров;
причем инициирование впрыска топлива и подачи искры зажигания в один или более цилиндров, которые соединены выпусками с впускным коллектором двигателя, дополнительно содержит индикацию того, что запрошенный крутящий момент двигателя выше порогового значения выходного крутящего момента двигателя.
11. Способ управления двигателем транспортного средства, содержащий шаги, на которых:
соединяют выпуск одного или более цилиндров многоцилиндрового двигателя сгорания с впускным коллектором двигателя;
при первом условии, содержащем холодный запуск и прогрев двигателя, когда температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов ниже заранее заданной пороговой температуры, необходимой для каталитической активности, отключают подачу топлива и искры зажигания в один или более цилиндров при поддержании активированными впускных и выпускных клапанов одного или более цилиндров; и
возобновляют подачу топлива и поддерживают активированными впускные и выпускные клапаны одного или более цилиндров при втором условии.
12. Способ по п. 11, в котором второе условие содержит индикацию того, что температура одного или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов достигла заранее заданной пороговой температуры.
13. Способ по п. 11, в котором второе условие относится к индикации запуска и прогрева двигателя.
14. Способ по п. 13, в котором индикация запуска двигателя содержит то, что частота вращения двигателя выше пороговой частоты вращения, а скорость изменения частоты вращения двигателя ниже пороговой скорости изменения.
15. Способ по п. 11, в котором дополнительно:
при втором условии, в ответ на то, что крутящий момент двигателя ниже порогового значения выходного крутящего момента двигателя, причем пороговое значение выходного крутящего момента двигателя подразумевает условие, при котором соединение выпуска одного или более цилиндров с впускным коллектором двигателя не приводит к неустойчивости горения:
увеличивают крутящий момент двигателя по меньшей мере до порогового значения выходного крутящего момента двигателя и заряжают бортовое устройство накопления энергии;
причем есть индикация того, что энергоемкость устройства накопления энергии ниже заранее заданной величины;
причем бортовое устройство накопления энергии содержит одно или более из следующего: аккумуляторная батарея, устройство накопления механической энергии маховика или аккумулятор гидравлического давления; и при этом
в ответ на индикацию того, что требуемый крутящий момент двигателя равен или выше порогового значения выходного крутящего момента двигателя:
поддерживают активированными остальные цилиндры двигателя и указанные один или более цилиндров и эксплуатируют двигатель при требуемом крутящем моменте двигателя без зарядки бортового устройства накопления энергии;
причем остальные цилиндры двигателя не соединены выпусками с впускным коллектором двигателя.
16. Способ по п. 15, в котором дополнительно:
при втором условии, в ответ на то, что крутящий момент двигателя ниже порогового значения выходного крутящего момента двигателя, и энергоемкость устройства накопления энергии выше заранее заданной величины:
поддерживают отключенными подачу топлива и искры зажигания в один или более цилиндров и деактивируют впускные и выпускные клапаны одного или более цилиндров, причем деактивация впускных и выпускных клапанов содержит настройку впускных и выпускных клапанов в закрытое положение; и в ответ на индикацию того, что требуемый крутящий момент двигателя равен или выше порогового значения выходного крутящего момента двигателя:
поддерживают активированными остальные цилиндры двигателя и возобновляют подачу топлива и искры и активируют впускные и выпускные клапаны одного или более цилиндров.
17. Система гибридного транспортного средства, содержащая:
двигатель, содержащий впускной канал и выпускной канал; устройство накопления энергии;
колеса транспортного средства, выполненные с возможностью приведения в движение с использованием крутящего момента от двигателя и/или энергии от устройства накопления энергии;
первый набор из одного или более цилиндров, выполненных с возможностью направления отработавших газов двигателя в выпускной канал, причем первый набор цилиндров содержит один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов;
второй набор из одного или более цилиндров, выполненных с возможностью направления отработавших газов непосредственно из второго набора цилиндров во впускной коллектор двигателя, причем второй набор цилиндров содержит один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов;
один или более устройств снижения токсичности отработавших газов, расположенных в выпускном канале; и
контроллер, хранящий инструкции в долговременной памяти, которые при их выполнении побуждают контроллер:
при первом условии, отключать или поддерживать отключенными подачу топлива и искры зажигания во второй набор цилиндров, активировать впускные и выпускные клапаны второго набора цилиндров и активировать подачу топлива и искры зажигания, и активировать впускные и выпускные клапаны первого набора цилиндров;
при втором условии, поддерживать активированными впускные и выпускные клапаны второго набора цилиндров и активировать подачу топлива и искры зажигания во второй набор цилиндров; и
регулировать выходную мощность двигателя до требуемой мощности для приведения в движение транспортного средства двигателем с требуемой скоростью, и, когда нагрузки двигателя ниже заранее выбранной нагрузки и когда состояние заряда устройства накопления энергии ниже заранее заданной величины, увеличивать мощность выше требуемой мощности и заряжать устройство накопления энергии для снижения мощности до требуемой мощности.
18. Система по п. 17, в которой контроллер дополнительно содержит инструкции, хранящиеся в долговременной памяти, которые при их выполнении побуждают контроллер:
осуществлять индикацию, когда нагрузки двигателя ниже заранее выбранной нагрузки и когда состояние заряда устройства накопления энергии выше заранее заданной величины;
останавливать подачу топлива и искры зажигания по меньшей мере во второй набор цилиндров, выполненных с возможностью направления отработавших газов во впускной коллектор двигателя; и
приводить в движение транспортное средство по меньшей мере частично с помощью энергии от устройства накопления энергии;
причем бортовое накопления энергии содержит одно или более из следующего: аккумуляторная батарея, устройство накопления механической энергии маховика или аккумулятор гидравлического давления.
19. Система по п. 17, в которой контроллер дополнительно содержит инструкции, хранящиеся в долговременной памяти, которые при их выполнении побуждают контроллер:
осуществлять индикацию температуры одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов;
причем первое условие подразумевает, что температура одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов ниже температуры, необходимой для каталитической активности;
причем второе условие подразумевает, что температура одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов выше температуры, необходимой для каталитической активности; и при этом
температура одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов основана на по меньшей мере одном из следующего: непосредственное измерение температуры одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов, температура хладагента, взаимодействующего с двигателем, время с момента последней работы двигателя или определение температуры отработавших газов на основе нагрузки двигателя, частоты вращения, воздушно-топливного отношения и/или момента зажигания.
20. Система по п. 18, в которой контроллер дополнительно содержит инструкции, хранящиеся в долговременной памяти, которые при их выполнении побуждают контроллер:
прекращать приведение в движение транспортного средства с помощью устройства накопления энергии и возобновлять подачу топлива и искры зажигания во второй набор цилиндров в ответ на то, что состояние заряда устройства накопления энергии ниже заранее заданной величины.
| US 6138650 A, 31.10.2000 | |||
| US 6543230 B1, 08.04.2003 | |||
| US 8291891 B2, 23.10.2012 | |||
| Способ защиты переносных электрических установок от опасностей, связанных с заземлением одной из фаз | 1924 |
|
SU2014A1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРОЧНОЙ МАШИНОЙ С ПРЕРЫВИСТЫМ ПОДОГРЕВОМ | 0 |
|
SU152516A1 |
