СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ ПОДАЧИ ВТОРИЧНОГО ВОЗДУХА И РАБОТЫ КЛАПАНА ПРОТИВОДАВЛЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Российский патент 2019 года по МПК F01N3/22 F01N9/00 F02D43/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам и способам для ускорения разогрева каталитического нейтрализатора отработавших газов путем координации нагнетания вторичного воздуха и регулирования клапана противодавления отработавших газов, в частности, при холодном запуске двигателя.

Уровень техники

Токсичные вещества, образующиеся при холодном запуске двигателя, которые высвобождаются прежде, чем в достаточной степени прогреется каталитический нейтрализатор отработавших газов, могут снижать качество отработавших газов автомобиля. Соответственно, в системах управления двигателем могут быть использованы различные подходы для ускорения достижения каталитический нейтрализатором отработавших газов температуры активации (температуры инициации каталитических реакций).

Один пример такого подхода включает в себя увеличение температуры отработавших газов путем работы двигателя на богатой топливно-воздушной смеси в целях получения на выходе двигателя высоких уровней содержания оксида углерода (СО), водорода (Н₂) и углеводородов и одновременное нагнетание воздуха (в дальнейшем нагнетание «вторичного воздуха») в выпускной коллектор выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов. Воздух, закачиваемый в выпускной коллектор, может вступать в реакцию с отработавшими газами, производя экзотермическую реакцию. В результате можно получить быстрый разогрев каталитического нейтрализатора. Однако, отмечены потенциальные проблемы, связанные с таким подходом. При нагнетании вторичного воздуха требуются высокие уровни обогащения, чтобы в отработавших газах увеличить процент содержания горючих газов, что снижает к.п.д. двигателя и увеличивает выбросы твердых частиц. Кроме того, чтобы увеличить температуру отработавших газов, требуется большая величина задержки момента зажигания. В результате может ухудшиться стабильность горения и/или к.п.д. двигателя.

Раскрытие изобретения

Согласно одному примеру, вышеуказанные проблемы могут быть по меньшей мере частично решены посредством способа для двигателя, содержащего: при холодном запуске двигателя регулирование положения клапана противодавления исходя из требуемого противодавления отработавших газов; определение фактического противодавления отработавших газов выше по потоку от клапана; подачу требуемого количества вторичного воздуха в выпускной канал выше по потоку от каталитического нейтрализатора на основе фактического противодавления отработавших газов; и регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания исходя из фактического противодавления.

В качестве примера, при холодном запуске двигателя, в то время как температура двигателя ниже пороговой температуры, может быть произведено регулирование клапана противодавления, установленного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, с целью увеличения противодавления отработавших газов выше по потоку от указанного клапана. Одновременно может быть приведен в действие насос вторичного воздуха для подачи вторичного воздуха в выпускной коллектор выше по потоку от каталитического нейтрализатором. За счет использования клапана противодавления, установленного после каталитического нейтрализатора, время, в течение которого данная масса отработавших газов находится в контакте с компонентами каталитического нейтрализатора, и температура данной массы отработавших газов существенно увеличиваются, что ускоряет активацию каталитического нейтрализатора. За счет координации нагнетания вторичного воздуха и противодавления отработавших газов можно достичь более быстрого разогрева каталитического нейтрализатора. Кроме того, величина обогащения и величина задержки зажигания, которые потребовались бы при координированном использовании увеличения противодавления отработавших газов и нагнетания вторичного воздуха для разогрева каталитического нейтрализатора, могут быть меньше, чем то количество впрыскиваемого топлива и та задержка зажигания, которые бы требовались в случае использования только нагнетания вторичного воздуха. Вследствие этого, за счет использования меньшей задержки зажигания может быть улучшена стабильность горения и увеличен к.п.д. двигателя, а за счет использования меньшего обогащения может быть увеличен к.п.д. двигателя и снижены выбросы твердых частиц.

Таким образом, противодавление отработавших газов и нагнетание вторичного воздуха могут быть эффективно использованы для ускорения активации каталитического нейтрализатора. Сочетание этих приемов позволяет ускорить активацию каталитического нейтрализатора, не нарушая при этом стабильности горения и к.п.д. двигателя. Благодаря быстрому разогреву каталитического нейтрализатора могут быть уменьшены токсичные выбросы при холодном запуске двигателя.

Следует понимать, что содержащиеся в данном разделе сведения приведены с целью ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее рассмотрены в описании подробно. Данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков объекта изобретения, которые изложены в пунктах формулы изобретения. Более того, объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают проблемы недостатков, упомянутых в данном описании.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает схему двигательной системы.

Фиг. 2 изображает высокоуровневую блок-схему, представляющую программу, которая может быть осуществлена для регулирования нагнетания вторичного воздуха и регулирования клапана противодавления при холодном запуске двигателя в целях ускорения разогрева двигателя и активации каталитического нейтрализатора.

Фиг. 3 изображает пример регулирования клапана противодавления и нагнетания вторичного воздуха для ускорения прогрева двигателя в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

В настоящем изобретении предлагаются способы и системы для ускорения прогрева двигателя и активации каталитического нейтрализатора в автомобильном двигателе, такого, как двигательная система на фиг. 1. При холодном запуске двигателя противодавление отработавших газов и нагнетание вторичного воздуха могут быть эффективно использованы для быстрого увеличения температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов. Контроллер может быть выполнен с возможностью исполнения управляющей программы, пример которой приведен на фиг. 2, чтобы осуществлять регулирование положения выпускного клапана, расположенного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, с целью увеличения противодавления отработавших газов при одновременном нагнетании вторичного воздуха. За счет координации увеличения противодавления отработавших газов и нагнетания вторичного воздуха может быть уменьшена потребная величина обогащения топливно-воздушной смеси и задержки зажигания. В результате может быть улучшена стабильность горения, увеличен к.п.д. двигателя и снижен объем выброса твердых частиц при одновременном достижении быстрого разогрева каталитического нейтрализатора. Пример работы клапана противодавления и регулирования количества нагнетаемого вторичного воздуха проиллюстрирован на фиг. 3.

Фиг. 1 схематически изображает автомобильную систему 106. Автомобильная система 106 содержит двигательную систему 108, которая включает в себя двигатель 100, связанный с системой 122 снижения токсичности отработавших газов. Двигатель 100 содержит множество цилиндров 130. Двигатель 100 также содержит впускную систему 123 и выпускную систему 125. Впускная система 123 может принимать свежий воздух из атмосферы через впускной канал 142. Воздух, поступающий во впускной канал 142 может быть очищен воздушным фильтром 190. Впускной канал 142 может содержать впускной дроссель 182, расположенный ниже по потоку от впускного компрессора 152, и впускной охладитель 184 наддувочного воздуха. Впускной дроссель 182 может быть выполнен с возможностью регулирования потока всасываемого газа (например, наддувочного всасываемого воздуха), поступающего во впускной коллектор 144 двигателя. Выпускная система 125 содержит выпускной коллектор 148, который ведет в выпускной канал 145, который, в свою очередь, направляет отработавшие газы в атмосферу через выхлопную трубу 135.

Двигатель 100 может представлять собой двигатель с наддувом, содержащий устройство наддува, такое как турбонагнетатель 150. Турбонагнетатель 150 может включать в себя впускной компрессор 152, расположенный по ходу впускного канала 142, и выпускную турбину 154, расположенную по ходу выпускного канала 145. Компрессор 152 может по меньшей мере частично приводиться в действие посредством турбины 154 через вал 156. Величину наддува, создаваемого турбонагнетателем, можно изменять посредством контроллера двигателя. Перепускной канал 151 турбины, управляемый при помощи перепускной заслонки 153, может быть подключен параллельно выпускной турбине 154, так чтобы часть отработавших газов или все отработавшие газы, проходящие через выпускной канал 145, могли идти в обход турбины 154. Путем регулирования положения перепускной заслонки можно изменять количество отработавших газов, подаваемых в турбину, и тем самым изменять величину наддува, создаваемого во впускной системе двигателя.

В других вариантах осуществления аналогичный перепускной канал, управляемый перепускным клапаном (не показан), может быть устроен параллельно впускному компрессору, так чтобы часть всасываемого воздуха или весь всасываемый воздух, сжатый компрессором 152, мог рециркулировать во впускной канал 142 выше по потоку от компрессора 152. Путем регулирования положения перепускного клапана компрессора можно при определенных условиях сбрасывать давление во впускной системе, чтобы снизить нагрузку от помпажа компрессора.

Во впускном канале ниже по потоку от компрессора 152 может быть расположен охладитель 184 наддувочного воздуха (необязательный элемент) в целях снижения температуры всасываемого воздуха, сжатого турбонагнетателем. Более конкретно, охладитель 184 может быть установлен выше по потоку от дросселя 182 или может быть встроен во впускной коллектор 144.

Система 122 снижения токсичности отработавших газов, связанная с выпускным каналом 145, содержит каталитический нейтрализатор 170. Согласно одному примеру, каталитический нейтрализатор 170 может содержать несколько блок-носителей каталитического нейтрализатора. Согласно другому примеру, могут быть использованы несколько устройств снижения токсичности отработавших газов, каждое из которых содержит несколько блок-носителей каталитического нейтрализатора. Согласно одному примеру, каталитический нейтрализатор 170 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Согласно другим примерам, каталитический нейтрализатор 170 может представлять собой окислительный нейтрализатор, уловитель оксидов азота из продуктов горения обедненной смеси, устройство выборочного каталитического восстановления (ВКВ), фильтр твердых частиц или другое устройство дополнительной обработки отработавших газов. Хотя в конструкциях, рассматриваемых в настоящем изобретении, каталитический нейтрализатор 170 расположен ниже по потоку от турбины 154, в других вариантах осуществления (в рамках идеи и объема настоящего изобретения) каталитический нейтрализатор 170 может быть расположен выше по потоку от турбины турбонагнетателя или в другом месте выпускного канала двигателя.

Выпускной дроссель или выпускной клапан 164 противодавления может быть расположен в выпускном канале ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170 отработавших газов. В конструкциях, рассматриваемых в настоящем изобретении, контроллер 120 может осуществлять управление положением выпускного дросселя 164 исходя из различных условий работы двигателя и значений параметров (например, условия холодного запуска двигателя, уровня накопленного разрежения, условия выключения двигателя и т.п.). Согласно другим вариантам осуществления изобретения, выпускной клапан противодавления, выпускной канал и другие компоненты могут быть сконструированы так, чтобы осуществлять механическое управление выпускным дросселем, как это необходимо при различных условиях работы двигателя, без вмешательства со стороны управляющей системы. Согласно замыслу, представленному на фиг. 2, выпускной клапан 164 противодавления можно выборочно закрывать посредством контроллера 120 в условиях холодного запуска двигателя и координировать это действие с нагнетанием вторичного воздуха, который доставляется вспомогательным насосом 96 вторичного воздуха, чтобы обеспечить быстрый рост давления и температуры отработавших газов. За счет регулирования расхода потока отработавших газов уменьшается неконтролируемое расширение в местах расположения выпускных клапанов двигателя, что дополнительно увеличивает температуру отработавших газов, и ускоряет активацию каталитического нейтрализатора, расположенного ниже по потоку. Дополнительно, благодаря нагнетанию в выпускной тракт вторичного воздуха может быть достигнут более быстрый разогрев каталитического нейтрализатора.

В сущности, улучшение передачи тепла к двигателю и каталитическому нейтрализатору отработавших газов за счет регулирования расхода отработавших газов можно объяснить по меньшей мере двумя эффектами. Во-первых, более высокая плотность отработавших газов (двигающихся медленнее) из-за повышенного давления отработавших газов увеличивает теплопередачу на килограмм отработавших газов в потоке. Кроме того, расширение отработавших газов в атмосферу после каталитического нейтрализатора (например, после трехкомпонентного каталитического нейтрализатора) вызывает задержку падения связанной с давлением температуры отработавших газов до момента, пока газы не будут ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. В частности, за счет применения дросселя, установленного после каталитического нейтрализатора, реализуется существенное увеличение времени, в течение которого данная масса отработавших газов находится в контакте с элементами каталитического нейтрализатора, и увеличение температуры данной массы газа. Это ускоряет активацию каталитического нейтрализатора. Следует понимать, что, хотя в рассматриваемом варианте осуществления изобретения расширение отработавших газов после каталитического нейтрализатора реализуется за счет выпускного дросселя, в иных вариантах осуществления то же самое может быть достигнуто при помощи отверстия, расположенного после каталитического нейтрализатора, в выпускном канале 145 двигателя.

Выпускной дроссель 164 можно поддерживать в полностью открытом положении (или широко открытым) при большинстве условий работы двигателя, но он может быть выполнен с возможностью закрытия для увеличения противодавления отработавших газов при определенных условиях, что будет более подробно рассмотрено ниже. Согласно одному варианту осуществления, выпускной дроссель 164 может иметь два уровня ограничения потока - полное открытие и полное закрытие. Однако, в другом варианте осуществления, положение выпускного дросселя 164 можно регулировать посредством контроллера 120 и устанавливать на множество уровней ограничения.

Как будет подробно рассмотрено ниже, регулировка положения выпускного дросселя может повлиять на воздушный поток, проходящий через двигатель. Например, полностью закрытый дроссель можно сравнить с «картофелем в выхлопной трубе», который ограничивает поток отработавших газов, вызывая тем самым увеличение противодавления отработавших газов выше по потоку от закрытого дросселя. Такое увеличение противодавления отработавших газов ведет к прямому увеличению температуры отработавших газов, что может быть с выгодой использовано при определенных условиях (например, при холодном запуске двигателя), чтобы ускорить разогрев каталитического нейтрализатора 170. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, при закрытии выпускного дросселя можно ввести задержку зажигания, чтобы дополнительно увеличить температуру отработавших газов, и тем самым дополнительно ускорить активацию каталитического нейтрализатора.

Чтобы компенсировать влияние регулирования выпускного дросселя на воздушный поток в двигателе, может быть выполнено регулирование одного или более компонентов двигателя. В качестве примера, когда закрывается выпускной дроссель, массовый расход воздуха может вначале уменьшиться, и поэтому может быть открыт впускной дроссель (например, впускной дроссель 182), чтобы впустить больше воздуха в двигатель в целях сохранения частоты вращения двигателя и уменьшения флуктуаций крутящего момента. Таким образом, в то время как выпускной дроссель используется для управления противодавлением отработавших газов, можно осуществлять управление воздушным потоком, чтобы ограничивать выходной крутящий момент двигателя. Согласно другому примеру, при закрытии дросселя можно регулировать момент зажигания (например, устанавливать его с опережением), чтобы улучшить стабильность горения. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в целях улучшения стабильности горения вместе с регулированием положения дросселя может также быть применено регулирование моментов срабатывания клапанов двигателя (например, регулирование величины перекрытия клапанов). Например, моменты срабатывания впускных и/или выпускных клапанов двигателя можно регулировать в целях регулирования внутренней рециркуляции отработавших газов и увеличения стабильности горения.

Автомобильная система 106 может дополнительно содержать систему 161 рециркуляции отработавших газов низкого давления (РОГ-НД). Система 161 РОГ-НД включает в себя канал 163 РОГ, который связывает выпускной канал 145 ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170 и выше по потоку от выпускного дросселя 164 с впускным воздушным каналом 142 в точке выше по потоку от компрессора 152. Охладитель 162 РОГ, расположенный в канале 163 РОГ, охлаждает проходящие по каналу отработавшие газы, о чем более подробно будет сказано ниже. Положение клапана 159 РОГ, расположенного в канале 163 РОГ на стороне впускного канала охладителя 162 РОГ, можно регулировать посредством контроллера 120, чтобы изменять количество и/или скорость отработавших газов, рециркулирующих из выпускного канала во впускной канал посредством системы РОГ-НД. Согласно некоторым вариантам осуществления, в канале 163 РОГ-НД могут быть расположены один или более датчиков, чтобы обеспечивать индикацию одного или более из следующих параметров: давления, температуры и воздушно-топливного отношения отработавших газов, которые циркулируют в канале РОГ-НД. Например, датчик 118 температуры может быть связан с выходом (на стороне впускного канала) охладителя 162 РОГ, и может быть выполнен с возможностью измерения температуры на выходе охладителя РОГ. Отработавшие газы, рециркулирующие по каналу 163 РОГ-НД, могут быть разбавлены свежим всасываемым воздухом в точке смешивания, расположенной в месте соединения канала 163 РОГ-НД и впускного канала 142. Точнее, регулируя положение клапана 159 РОГ, можно регулировать разбавление потока РОГ.

В сущности, когда клапан 159 РОГ закрывают, по меньшей мере часть отработавших газов может быть направлена через охладитель 162 РОГ.

Согласно некоторым вариантам осуществления (как показано), автомобильная система 106 может дополнительно содержать систему 171 рециркуляции отработавших газов высокого давления (РОГ-ВД). Система 171 РОГ-ВД содержит канал 173 РОГ, который связывает выпускной канал 145 выше по потоку от турбины 154 с впускным воздушным каналом 142 в точке ниже по потоку от компрессора 152 и выше по потоку от охладителя 184 наддувочного воздуха и впускного дросселя 182. Охладитель 172 РОГ, расположенный в канале 173 РОГ, охлаждает проходящие по нему отработавшие газы. Положением клапана 179 РОГ, расположенного в канале 173 РОГ на стороне впускного канала охладителя 172 РОГ, может управлять контроллер 120, чтобы изменять количество и/или скорость отработавших газов, рециркулирующих из выпускного канала во впускной канал посредством системы РОГ-ВД. Согласно некоторым вариантам осуществления, в канале 173 РОГ-ВД могут быть расположены один или более датчиков, чтобы обеспечивать индикацию одного или более из следующих параметров: давления, температуры, и воздушно-топливного отношения отработавших газов, которые циркулируют по каналу РОГ-ВД.

Управление двигателем 100 можно осуществлять по меньшей мере частично посредством управляющей системы 140, содержащей контроллер 120, а также команды оператора транспортного средства при помощи устройства ввода (не показано). Управляющая система 140 выполнена с возможностью приема информации от множества датчиков 160 (различные примеры которых будут рассмотрены ниже) и передачи управляющих сигналов множеству исполнительных органов 180. Согласно одному примеру, в число датчиков 160 могут входить: датчик 126 кислорода в отработавших газах, связанный с выпускным коллектором 148, датчик 121 давления воздуха в коллекторе (ДВК), связанный с впускным коллектором 144, датчик 117 температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов, датчик 119 давления отработавших газов, расположенный выше по потоку от каталитического нейтрализатора 170 в выхлопной трубе 135, датчик 127 противодавления отработавших газов, расположенный выше по потоку от клапана противодавления и ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170, датчик 128 температуры отработавших газов, и датчик 129 давления отработавших газов, расположенные ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170 в выхлопной трубе 135, а также датчик 192 разрежения, расположенный в вакуумном бачке 177. Различные датчики отработавших газов могут также находиться в выпускном канале 145 ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170, например, датчики твердых частиц (ТЧ), датчики оксидов азота, датчики кислорода, датчики аммиака, датчики углеводородов и т.п. С различными местами автомобильной системы 106 могут быть связаны и другие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и состава. Согласно другому примеру, в число исполнительных органов 180 могут входить: топливная форсунка 166, выпускной дроссель 164, клапан 159 РОГ и впускной дроссель 182. С различными местами автомобильной системы 106 могут быть связаны другие исполнительные органы, например, разнообразные дополнительные клапаны и дроссели. Контроллер 120 может принимать на вход данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и запускать исполнительные органы в ответ на обработанные входные данные в соответствии с инструкцией или программным кодом, которые соответствуют одной или более программам. Пример управляющей программы будет описан ниже согласно фиг. 2. Как будет показано ниже согласно фиг. 2 и 3, контроллер 120 может быть выполнен с возможностью нагнетания потока вторичного воздуха в выпускной канал выше по потоку от устройства 170 снижения токсичности отработавших газов, чтобы увеличить температуру отработавших газов при выборочных условиях работы двигателя (например, при холодном запуске). Может быть предусмотрен насос 96 вторичного воздуха для нагнетания наружного воздуха (например, из атмосферы) в выпускной коллектор 148 через нагнетательную линию 94, которая управляется посредством клапана 95. Согласно одному примеру, насос 96 может подавать наружный воздух в выпускной канал 145 в точку ниже по потоку от турбины и выше по потоку от каталитического нейтрализатора.

В сущности, в условиях холодного запуска двигателя нагнетание вторичного воздуха можно использовать согласованно с регулированием противодавления отработавших газов (например, путем регулирования клапана 164 противодавления), чтобы ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до температуры активации последнего. Кроме того, когда нагнетание вторичного воздуха и регулирование противодавления отработавших газов осуществляют согласованно, регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания может быть осуществлено исходя из фактического противодавления отработавших газов. В сущности, если в условиях холодного запуска двигателя используется только нагнетание вторичного воздуха (т.е. при открытом клапане противодавления), двигатель можно эксплуатировать с дополнительным обогащением, чтобы увеличить процент содержания горючих газов в отработавших газах. Кроме того, величина задержки зажигания относительно точки минимального опережения зажигания для получения максимального крутящего момента (МВТ, от англ. minimum best timing) может быть увеличена, чтобы увеличить температуру отработавших газов. В результате установки высокого уровня обогащения смеси и задержки зажигания, может происходить ухудшение к.п.д. двигателя, увеличение выбросов твердых частиц и ухудшение стабильности горения. Благодаря использованию сочетания нагнетания вторичного воздуха и регулирования противодавления отработавших газов при холодном запуске двигателя, двигатель может работать с меньшим уровнем обогащения и меньшей задержкой зажигания. Вследствие этого, могут быть улучшены показатели по к.п.д., токсичным выбросам, и стабильности горения, и одновременно получено ускорение активации каталитического нейтрализатора. Подробные сведения о нагнетании вторичного воздуха и регулировании противодавления отработавших газов будут приведены ниже согласно фиг. 2 и 3.

На фиг. 2 изображен алгоритм 200, реализующий способ для регулирования клапана противодавления (такого, как клапан 164 на фиг. 1) и нагнетания вторичного воздуха при холодном запуске двигателя в целях ускорения разогрева каталитического нейтрализатора и его активации.

На шаге 202 алгоритм 200 производит проверку, имеет ли место холодный запуск двигателя. Например, может быть определено, находится ли температура двигателя (например, полученная на основе данных температуры хладагента двигателя) ниже пороговой температуры. Согласно другому примеру, может быть определено, находится ли температура каталитического нейтрализатора отработавших газов ниже пороговой температуры, например, ниже температуры активации или инициации каталитических реакций. Если ответ НЕТ, то алгоритм может завершить свою работу.

Если установлено, что имеет место холодный запуск двигателя, то алгоритм переходит к шагу 203. На шаге 203 алгоритм 200 определяет и/или измеряет условия работы двигателя. Например, в число условий работы двигателя могут входить: температура двигателя, частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, наружная температура, барометрическое давление, температура отработавших газов, температура каталитического нейтрализатора, время, прошедшее после запуска двигателя, максимальная частота вращения насоса, количество вторичного воздуха, доставляемое при максимальной частоте вращения насоса, состояние заряда батареи и т.п. Затем, на шаге 204, исходя из полученных условий работы двигателя, алгоритм определяет требуемое противодавление отработавших газов. Затем, на шаге 205, исходя из требуемого противодавления отработавших газов, контроллер может отрегулировать величину открытия клапана противодавления отработавших газов (клапана ПДОГ). Как уже говорилось в отношении фиг. 1, клапан противодавления (или выпускной дроссель) может быть расположен ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов. При холодном запуске двигателя величина открытия клапана противодавления может быть уменьшена, чтобы увеличить противодавление отработавших газов. Величина открытия клапана противодавления может быть уменьшена путем перевода клапана противодавления в более закрытое состояние. Вследствие этого может быть увеличена температура отработавших газов. За счет увеличения температуры отработавших газов может быть уменьшено время, в течение которого каталитический нейтрализатор достигает температуры активации или температуры инициации каталитических реакций.

После регулирования клапана противодавления с целью получения требуемого противодавления отработавших газов, алгоритм может перейти к шагу 206. На шаге 206 контроллер может определить текущее или фактическое противодавление отработавших газов. Например, фактическое противодавление отработавших газов может быть определено на основе измерения давления датчиком противодавления, таким как датчик 127 на фиг. 1. Как таковой, датчик противодавления отработавших газов может быть расположен выше по потоку от клапана противодавления. Альтернативно фактическое противодавление отработавших газов может быть определено на основе других измерений, таких как давления в системе (системах) РОГ, расход воздуха при заданном открытии впускного дросселя и т.п.

Затем, на шаге 208 алгоритм 200 на основе фактического противодавления отработавших газов определяет требуемое количество нагнетаемого вторичного воздуха. Вторичный воздух может быть использован дополнительно к увеличению противодавления отработавших газов, чтобы уменьшить промежуток времени, который требуется, чтобы каталитический нейтрализатор отработавших газов достиг рабочей температуры при холодном запуске двигателя. Вторичный воздух можно подавать, приводя в действие насос вторичного воздуха, такой как насос 96 вторичного воздуха на фиг. 1, чтобы нагнетать наружный воздух (например, из атмосферы) в выпускной коллектор 148 через нагнетательную линию 94. Требуемое количество вторичного воздуха может быть основано на величине обогащения смеси, воздушном потоке через двигатель, на времени, прошедшем после запуска двигателя, температуре отработавших газов и температуре каталитического нейтрализатора отработавших газов. Например, когда противодавление отработавших газов и температура отработавших газов возрастают, требуемое количество вторичного воздуха может уменьшаться.

После определения требуемого количества нагнетаемого вторичного воздуха алгоритм 200 может перейти к шагу 210. На шаге 210 алгоритм осуществляет регулирование частоты вращения насоса вторичного воздуха, чтобы подавать требуемое количество вторичного воздуха. Алгоритм может включать в себя регулирование напряжения, тока или ширины импульсов, подаваемых в электрический насос вторичного воздуха, а затем на шаге 212 алгоритм определяет фактическое количество вторичного воздуха, подаваемое в выпускной канал. Фактическое количество подаваемого вторичного воздуха можно определить исходя из массового расхода вторичного воздуха, который в свою очередь определяется по датчику массового расхода вторичного воздуха, расположенному в нагнетательной линии вторичного воздуха, такой как нагнетательная линия 94 на фиг. 1. В сущности, при данном значении частоты вращения насоса, количество подаваемого вторичного воздуха может уменьшаться по мере увеличения противодавления отработавших газов. В ином варианте, фактическое количество подаваемого вторичного воздуха можно определять на основе данной частоты вращения насоса вторичного воздуха, фактического противодавления отработавших газов и т.п.

Затем, на шаге 214 алгоритм производит проверку, превышает ли разность между требуемым количеством вторичного воздуха и фактическим количеством вторичного воздуха пороговую разность. Если ДА, то алгоритм 200 переходит к шагу 216. На шаге 216 алгоритм 200 производит проверку, находится ли температура каталитического нейтрализатора (T_cat) ниже пороговой температуры, например, ниже температуры активации каталитического нейтрализатора или температуры инициации каталитических реакций (T_lightoff). Если температура каталитического нейтрализатора меньше температуры активации, то алгоритм переходит к шагу 218. На шаге 218 алгоритм производит проверку, равна ли частота вращения насоса вторичного воздуха пороговой частоте вращения или превышает пороговую частоту вращения. Пороговая частота вращения может быть получена на основе разности между требуемым количеством вторичного воздуха и фактическим количеством вторичного воздуха, максимальной частоты вращения насоса, фактического противодавления отработавших газов и фактического количества вторичного воздуха. Если выясняется, что частота вращения насоса не превышает пороговую частоту вращения, то алгоритм переходит к шагу 219. Например, если частота вращения насоса не превышает пороговую частоту вращения, то делается вывод, что разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха может быть уменьшена путем увеличения частоты вращения насоса. Соответственно, на шаге 219 алгоритм увеличивает частоту вращения насоса, чтобы увеличить количество нагнетаемого вторичного воздуха, так чтобы разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха привести к уровню ниже пороговой разности.

Если на шаге 218 частота вращения насоса меньше пороговой частоты вращения, то алгоритм 200 переходит к шагу 226. На шаге 226 алгоритм осуществляет регулирование клапана противодавления, чтобы уменьшить противодавление отработавших газов. Например, для уменьшения противодавления отработавших газов может быть увеличено открытие клапана противодавления. Величина открытия клапана противодавления отработавших газов может быть определена на основе разности между требуемым и фактическим количествами нагнетаемого вторичного воздуха. В сущности, когда указанная разность увеличивается, величина открытия клапана противодавления может увеличиваться. Например, если частота вращения насоса превышает пороговую частоту вращения, то может быть сделан вывод, что разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха не может быть уменьшена путем увеличения частоты вращения насоса. То есть может быть установлено, что насос вторичного воздуха не способен доставлять требуемое количество вторичного воздуха при текущем уровне противодавления отработавших газов. Поэтому противодавление обработавших газов можно уменьшить. За счет уменьшения противодавления обработавших газов может быть увеличено количество нагнетаемого вторичного воздуха, подаваемого насосом вторичного воздуха. Кроме того, на шаге 226, исходя из отрегулированного противодавления обработавших газов, алгоритм осуществляет регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания. Например, когда величина противодавления выше порогового давления, количество впрыскиваемого топлива и величину задержки зажигания можно уменьшать при увеличении противодавления отработавших газов. В сущности, количество впрыскиваемого топлива и величина задержки зажигания, которые требуются, когда согласованно осуществляется нагнетание вторичного воздуха и регулирование противодавления отработавших газов, могут быть меньше, чем количество впрыскиваемого топлива и величина задержки зажигания, которые требуются, когда используют нагнетание вторичного воздуха без регулирования противодавления отработавших газов (т.е. когда клапан противодавления поддерживают в полностью открытом положении. Другими словами, может потребоваться меньшее обогащение и меньшую задержку зажигания, когда используют противодавление отработавших газов и нагнетание вторичного воздуха, чем в случае, когда используют только нагнетание вторичного воздуха. В результате, может быть увеличен к.п.д. двигателя, уменьшены выбросы твердых частиц и улучшена стабильность горения при достижении более быстрой активации каталитического нейтрализатора, когда используют сочетание нагнетания вторичного воздуха и регулирования противодавления отработавших газов.

Если на шаге 216 температура каталитического нейтрализатора достигла температуры его активации (т.е., если T_cat ≥ T_lightoff), то алгоритм 200 переходит к шагу 222. На шаге 222 алгоритм открывает клапан противодавления и останавливает нагнетание вторичного воздуха. Кроме того, по достижении каталитический нейтрализатором температуры активации, впрыск топлива и зажигание могут быть отрегулированы исходя из текущих условий работы двигателя. В число условий работы двигателя может, например, входить: частота вращения двигателя и нагрузка.

Если на шаге 214 разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха не превышает пороговой величины, то алгоритм 200 переходит к шагу 220. На шаге 220 алгоритм производит проверку, находится ли температура каталитического нейтрализатора (T_cat) ниже пороговой температуры. Если ДА, то алгоритм переходит к шагу 224. На шаге 224 алгоритм осуществляет поддержание неизменной величины закрытия клапана противодавления. Например, если разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха не превышает пороговой величины, то может быть сделан вывод, что насос вторичного воздуха способен доставлять требуемое количество вторичного воздуха при текущем уровне противодавления отработавших газов. Поэтому нет необходимости регулировать частоту вращения насоса или клапан противодавления, чтобы получить требуемое количество вторичного воздуха, пока не будет достигнута температура активации каталитического нейтрализатора. Другими словами, текущее количество нагнетаемого вторичного воздуха и противодавление отработавших газов можно сохранять до тех пор, пока каталитический нейтрализатор не достигнет температуры активации. Кроме того, на шаге 224 алгоритм может содержать регулирование количества впрыскиваемого топлива и величины задержки зажигания на основе информации от текущем противодавлении отработавших газов. Например, как говорилось выше, когда противодавление превышает пороговое давление, количество впрыскиваемого топлива и величину задержки зажигания можно уменьшать при увеличении противодавления отработавших газов.

Если на шаге 220 определяют, что температура каталитического нейтрализатора не ниже, чем температура его активации, то алгоритм переходит к шагу 222. На шаге 222 алгоритм осуществляет открытие клапана противодавления, прекращает нагнетание вторичного воздуха, и производит регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания исходя из условий работы двигателя, о чем уже шла речь выше.

Таким образом, можно согласованно регулировать противодавление отработавших газов и нагнетание вторичного воздуха, чтобы ускорить разогрев каталитического нейтрализатора отработавших газов в условиях холодного запуска двигателя. Благодаря координации противодавления отработавших газов с нагнетанием вторичного воздуха, можно уменьшить величину задержки зажигания и количество впрыскиваемого топлива. Как следствие, улучшается стабильность горения, увеличивается к.п.д. двигателя и снижается интенсивность выбросов твердых частиц при одновременном достижении быстрой активации каталитического нейтрализатора.

Согласно одному примеру, способ для двигателя может содержать:

при холодном запуске двигателя - регулирование положения клапана противодавления исходя из требуемой величины противодавления отработавших газов;

определение фактической величины противодавления отработавших газов выше по потоку от клапана;

подачу требуемого количества вторичного воздуха в выпускной канал выше по потоку от каталитического нейтрализатора, исходя из фактической величины противодавления отработавших газов; и

регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания исходя из фактической величины противодавления.

Подачу вторичного воздуха можно осуществлять в течение времени, пока температура каталитического нейтрализатора отработавших газов не станет выше пороговой температуры, при этом требуемую величину противодавления отработавших газов можно получать на основе одного или более следующих параметров: наружной температуры, температуры двигателя, барометрического давления, частоты вращения двигателя, нагрузки двигателя, температуры отработавших газов, температуры каталитического нейтрализатора, времени, прошедшего после запуска двигателя, максимальной частоты вращения насоса, количества вторичного воздуха, которое может быть подано при максимальной частоте вращения насоса, и состояния заряда батареи. Кроме того, фактическая величина противодавления может быть определена выше по потоку от клапана противодавления и ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Регулирование момента зажигания может включать в себя установку задержки зажигания (причем величина задержки зажигания может основываться на величине фактического противодавления отработавших газов), а регулирование количества впрыскиваемого топлива может включать в себя увеличение количества впрыскиваемого топлива, причем величина увеличения может быть получена исходя из величины фактического противодавления.

Кроме того, может быть определена величина разности между требуемым количеством вторичного воздуха и фактическим количеством вторичного воздуха. Пока температура каталитического нейтрализатора остается ниже пороговой температуры, положение клапана противодавления и частоту вращения насоса вторичного воздуха можно поддерживать на неизменном уровне в ответ на то, что указанная величина разности меньше пороговой разности. В то время как температура каталитического нейтрализатора ниже пороговой температуры, может быть произведена проверка, превышает ли частота вращения насоса пороговую частоту вращения в ответ на то, что пороговая величина больше пороговой разности. Кроме того, положение клапана противодавления может быть отрегулировано в целях уменьшения фактического противодавления в ответ на то, что частота вращения насоса превышает пороговую частоту вращения, а также момент зажигания и количество впрыскиваемого топлива могут быть отрегулированы исходя из уменьшенного противодавления отработавших газов. Частота вращения насоса может быть увеличена в ответ на то, что указанная частота вращения меньше пороговой частоты вращения.

И еще, в ответ на то, что температура каталитического нейтрализатора больше пороговой температуры, клапан противодавления может быть установлен в открытое положение, нагнетание вторичного воздуха может быть прекращено, а момент зажигания и количество впрыскиваемого топлива могут быть отрегулированы на основе информации об одном или более следующих параметров: частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя.

На фиг. 3 представлен пример процессов регулирования нагнетания вторичного воздуха и противодавления при холодном запуске двигателя. Последовательность процессов по фиг. 3 может быть реализована путем исполнения инструкций в системе фиг. 1 в соответствии с алгоритмом по фиг. 2. Вертикальные отметки в моменты t0-t5 представляют моменты времени, которые представляют интерес в ходе осуществления последовательности процессов. Точнее, среди графиков 300 график 302 изображает частоту вращения насоса вторичного воздуха, причем частота вращения насоса возрастает в направлении оси Y. График 306 изображает фактическое количество нагнетаемого вторичного воздуха, при этом количество нагнетаемого вторичного воздуха возрастает в направлении оси Y; график 308 изображает требуемое количество нагнетаемого вторичного воздуха; график 304 изображает количество нагнетаемого вторичного воздуха, когда вместе с вспомогательным воздухом противодавление отработавших газов не используется. График 310 изображает температуру каталитического нейтрализатора, причем температура каталитического нейтрализатора возрастает в направлении оси Y. График 312 изображает фактическое противодавление отработавших газов, причем противодавление отработавших газов возрастает в направлении оси Y, а пороговое противодавление отработавших газов изображено линией 313. График 314 изображает состояние клапана противодавления. График 316 изображает задержку зажигания, когда при нагнетании вторичного воздуха противодавление отработавших газов не используется, а график 318 изображает задержку зажигания, когда используется противодавление отработавших газов и нагнетание вторичного воздуха. График 320 изображает количество впрыскиваемого топлива, когда при нагнетании вторичного воздуха противодавление отработавших газов не используется, а график 322 изображает количество впрыскиваемого топлива, когда используется противодавление отработавших газов и нагнетание вторичного воздуха. Ось X представляет время, причем время увеличивается слева направо.

В момент t0 может быть произведен запуск двигателя. В частности, в ответ на то, что температура каталитического нейтрализатора ниже порогового уровня (T_lightoff) (график 310), в момент t0 может быть инициирована процедура холодного запуска двигателя. В ходе холодного запуска двигатель может быть перезапущен, при этом клапан (график 314) противодавления установлен в более закрытое положение. В изображенном примере клапан противодавления установлен в более закрытое положение. Однако следует понимать, что согласно некоторым примерам, клапан противодавления может быть закрыт или он может начать работу в открытом положении и переместиться в более закрытое положение вскоре после запуска двигателя. За счет перевода клапана противодавления в более закрытое положение увеличивается (график 312) противодавление отработавших газов, определенное выше по потоку от клапана противодавления (например, непосредственно выше по потоку от клапана). Как следствие, температура каталитического нейтрализатора также увеличивается (график 310). Далее, может быть приведен в действие (график 302) насос вторичного воздуха для нагнетания вторичного воздуха (например, из атмосферы) в выпускной коллектор выше по потоку от каталитического нейтрализатора. Поэтому количество нагнетаемого вторичного воздуха может возрастать (график 306). Как таковое, количество нагнетаемого вторичного воздуха может быть определено исходя из найденного противодавления отработавших газов. В то время как график 306 изображает количество нагнетаемого вторичного воздуха, найденное на основе величины противодавления отработавших газов, график 304 изображает количество нагнетаемого вторичного воздуха, которое может быть подано при указанной частоте вращения насоса вторичного воздуха, чтобы получить указанное приращение (график 310) температуры каталитического нейтрализатора при холодном запуске двигателя, когда противодавление отработавших газов не используют (например, когда клапан противодавления находится в открытом положении). Например, когда противодавление отработавших газов не используют вместе с нагнетанием вторичного воздуха, может потребоваться нагнетание большего количества вторичного воздуха по сравнению с условиями работы, когда вместе с нагнетанием вторичного воздуха используют противодавление отработавших газов в целях сокращения времени, которое требуется, чтобы каталитический нейтрализатор достиг температуры активации или температуры инициации каталитических реакций.

Кроме того, момент зажигания может быть установлен с задержкой (график 318) относительно точки МВТ, и может быть увеличено количество (график 322) впрыскиваемого топлива. Момент зажигания и количество впрыскиваемого топлива могут быть отрегулированы исходя из фактического противодавления отработавших газов. Например, когда противодавление отработавших газов превышает пороговое давление (график 313), величина задержки зажигания относительно МВТ может уменьшаться при увеличении противодавления отработавших газов, а количество впрыскиваемого топлива может уменьшиться при увеличении давления отработавших газов. Согласно одному примеру, исходя из противодавления отработавших газов, можно осуществлять регулирование только величины задержки зажигания (например, меньшую задержку при увеличении противодавления отработавших газов). Согласно другому примеру, исходя из противодавления отработавших газов можно осуществлять регулирование только количества впрыскиваемого топлива. Например, при увеличении противодавления отработавших газов, количество впрыскиваемого топлива можно уменьшать. Согласно еще одному примеру, исходя из противодавления отработавших газов, можно осуществлять регулирование и задержки зажигания, и количества впрыскиваемого топлива. Устанавливая по меньшей мере некоторую задержку зажигания, можно дополнительно увеличить температуру отработавших газов, и еще сильнее ускорить активацию каталитического нейтрализатора. Увеличивая количество впрыскиваемого топлива (т.е. делая смесь богаче), можно увеличить содержание горючих газов в отработавших газах. В результате может быть увеличена температура отработавших газов. В сущности, величина задержки зажигания относительно МВТ и количество впрыскиваемого топлива, когда используют и вторичный воздух, и противодавление отработавших газов, могут быть меньше, чем задержка (график 316) зажигания и количество (график 320) впрыскиваемого топлива, когда используют только вторичный воздух или только противодавление отработавших газов. Таким образом, благодаря использованию нагнетания вторичного воздуха и противодавления отработавших газов для ускорения разогрева каталитического нейтрализатора при холодном запуске двигателя, можно применить меньшую задержку зажигания и меньшее количество впрыскиваемого топлива (т.е. менее богатую смесь). За счет использования меньшей задержки зажигания можно улучшить стабильность горения и увеличить к.п.д. двигателя, а за счет менее богатой смеси можно увеличить к.п.д. двигателя и сократить выбросы твердых частиц.

На интервале между моментами t0 и t1 противодавление отработавших газов может увеличиваться (график 312). Чтобы было обеспечено требуемое количество вторичного воздуха, частоту вращения насоса вторичного воздуха могут увеличить. Кроме того, разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха может быть меньше пороговой разности, при этом температура каталитического нейтрализатора может возрастать (график 310), но может оставаться ниже температуры активации. В момент t1 и между моментами t1 и t2 насос вторичного воздуха может работать на максимальной частоте вращения. Впоследствии разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха может быть меньше пороговой разности. Температура каталитического нейтрализатора может увеличиваться и может быть ниже температуры активации. Противодавление (график 312) отработавших газов может быть больше, чем в момент t0. Вследствие этого, задержка зажигания относительно МВТ может быть уменьшена (график 318), а количество впрыскиваемого топлива может быть уменьшено (график 322).

В момент t2 температура каталитического нейтрализатора может быть меньше температуры активации. Далее, разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха может быть больше пороговой разности. Например, требуемое количество вторичного воздуха может увеличиться. Однако насос вторичного воздуха может работать на максимальной частоте вращения (график 302). В результате количество вторичного воздуха, подаваемое насосом (график 306) при данном противодавлении отработавших газов, может быть меньше требуемого количества (график 308). Поэтому, чтобы обеспечить требуемое количество вторичного воздуха (то есть уменьшить разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха до уровня ниже пороговой разности), может быть уменьшено противодавление (график 312) отработавших газов путем увеличения открытия клапана противодавления (график 314). За счет уменьшения противодавления отработавших газов насос вторичного воздуха, работающий на максимальной частоте вращения, может доставлять большее количество вторичного воздуха. В результате уменьшения противодавления отработавших газов может быть увеличена задержка (график 318) зажигания относительно МВТ, и может быть увеличено количество впрыскиваемого топлива (график 322).

На интервале между моментами t2 и t3 клапан противодавления может продолжать быть в менее закрытом положении. Как следствие, противодавление отработавших газов может уменьшаться (график 312). Кроме того, насос может работать на максимальной частоте вращения. В силу уменьшения противодавления отработавших газов, количество вторичного воздуха, доставляемое насосом, работающим на максимальной частоте вращения, может увеличиваться. Кроме того, задержка зажигания может возрастать и количество впрыскиваемого топлива может увеличиваться. Однако задержка зажигания (график 318) и количество впрыскиваемого топлива (график 322) могут быть меньше, чем задержка зажигания (график 316) и обогащение (график 320), когда используют только вторичный воздух без увеличения противодавления. Температура каталитического нейтрализатора может увеличиваться (график 310).

В момент t3 и в интервале между моментами t3 и t4 температура каталитического нейтрализатора может увеличиваться. Однако температура каталитического нейтрализатора может оставаться меньше температуры активации. Кроме того, разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха может быть больше пороговой разности. Клапан противодавления (график 314) может быть дополнительно открыт, чтобы еще сильнее уменьшить противодавление (график 312) отработавших газов. Вследствие этого количество вторичного воздуха, доставляемое насосом (график 306) может увеличиться. Также может увеличиться задержка зажигания и количество впрыскиваемого топлива.

В момент t4 и на интервале между моментами t4 и t5 температура каталитического нейтрализатора может увеличиваться и может оставаться ниже температуры активации. Кроме того, разность между требуемым и фактическим количествами вторичного воздуха может быть меньше пороговой разности. Поэтому величину открытия выпускного клапана можно поддерживать неизменной. То есть, когда будет установлено, что насос вторичного воздуха доставляет требуемое количество вторичного воздуха, величину открытия выпускного клапана можно будет поддерживать неизменной.

В момент t5 температура каталитического нейтрализатора может достичь температуры активации. По достижении каталитический нейтрализатором температуры активации клапан противодавления может быть открыт (график 314), и нагнетание вторичного воздуха (график 306) может быть прекращено (например, путем выключения насоса вторичного воздуха). Далее, впрыск топлива и момент зажигания могут быть отрегулированы исходя из условий работы двигателя.

Согласно одному примеру, в условиях холодного запуска двигателя, когда температура каталитического нейтрализатора отработавших газов ниже температуры активации, клапан РОГ-ВД (такой, как клапан 179 на фиг. 1) и/или клапан РОГ-НД (такой, как клапан 159 на фиг. 1) могут быть закрыты. Согласно другому примеру, при холодном запуске двигателя клапан РОГ-ВД и/или клапан РОГ-НД могут быть переведены в более закрытое положение.

Таким образом, в условиях холодного запуска двигателя, когда температура каталитического нейтрализатора ниже температуры активации, нагнетание вторичного воздуха можно осуществлять в сочетании с регулированием противодавления отработавших газов в целях увеличения температуры отработавших газов, и, тем самым, ускорения разогрева каталитического нейтрализатора отработавших газов. За счет нагнетания вторичного воздуха в сочетании с регулированием противодавления отработавших газов потребная величина обогащения смеси и задержки зажигания может быть меньше, чем величина обогащения смеси и задержки зажигания, которая требуется, когда нагнетание вторичного воздуха используется независимо (т.е. без противодавления отработавших газов). За счет использования меньшего обогащения смеси может быть увеличен к.п.д. двигателя и могут быть сокращены выбросы твердых частиц. За счет использования меньшей задержки зажигания может быть улучшена стабильность горения и увеличен к.п.д. двигателя.

Согласно одному примеру, способ для двигателя может содержать:

при холодном запуске двигателя регулирование первого количества нагнетаемого вторичного воздуха исходя из противодавления отработавших газов;

регулирование клапана противодавления в целях изменения указанной величины противодавления на другую величину противодавления; и

регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания на основе другой величины противодавления с целью достижения требуемой температуры отработавших газов, причем регулирование количества впрыскиваемого топлива включает в себя увеличение указанного количества, когда другая величина противодавления падает, а регулирование момента зажигания включает в себя увеличение задержки зажигания, когда другая величина противодавления падает. Кроме того, установка другой величины может быть основана на превышении разности между первым количеством нагнетаемого вторичного воздуха и вторым количеством нагнетаемого вторичного воздуха пороговой разности, причем второе количество нагнетаемого вторичного воздуха определяют на основе показаний датчика массового расхода вторичного воздуха. Регулирование первого количества нагнетаемого вторичного воздуха может включать в себя регулирование частоты вращения насоса вторичного воздуха, при этом частоту вращения насоса вторичного воздуха определяют на основе другой величины противодавления. Противодавление отработавших газов определяют на основе одного или более следующих параметров: наружной температуры, температуры двигателя, барометрического давления, частоты вращения двигателя, нагрузки двигателя, температуры отработавших газов, температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов, времени, прошедшего с момента запуска двигателя, максимальной частоты вращения насоса, количества вторичного воздуха, которое может быть доставлено при максимальной частоте вращения насоса, и состояния заряда батареи.

Далее, в то время как температура каталитического нейтрализатора остается ниже пороговой температуры, может быть осуществлено регулирование первого количества нагнетаемого вторичного воздуха, клапана противодавления, количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания. В ответ на то, что температура каталитического нейтрализатора оказывается равной пороговой температуре или становится выше пороговой температуры, клапан противодавления может быть переведен в открытое положение; и частота вращения насоса вторичного воздуха может быть установлена равной нулю.

Согласно другому примеру, способ для двигателя может содержать:

при холодном запуске двигателя определение первой величины противодавления отработавших газов;

определение требуемого количества нагнетаемого вторичного воздуха, исходя из первой величины противодавления;

определение разности между требуемым количеством нагнетаемого вторичного воздуха и фактическим количеством нагнетаемого вторичного воздуха;

регулирование клапана противодавления, чтобы получить вторую величину противодавления отработавших газов, исходя из того, что указанная разность превышает пороговую разность; и

регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания на основе второй величины противодавления, причем вторая величина противодавления меньше первой величины противодавления, а регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания включает в себя увеличение количества впрыскиваемого топлива и увеличении задержки зажигания в ответ на то, что вторая величина противодавления ниже порогового противодавления.

Следует отметить, что включенные в описание алгоритмы управления и измерения могут быть использованы с различными схемами двигателей и/или систем автомобиля. Раскрытые способы управления и программы могут быть сохранены в виде исполняемых инструкций в постоянном запоминающем устройстве. Рассмотренные выше конкретные алгоритмы могут представлять один или более способов обработки, которые инициируются событием, прерыванием, являются многозадачными, многопотоковыми, и т.п. Как таковые, различные действия, операции или функции можно выполнять в той последовательности, какая указана на схеме, но можно выполнять и параллельно или в некоторых случаях опускать. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для реализации отличительных признаков и преимуществ рассмотренных вариантов осуществления, но приведен в целях упрощения описания. Одно или более из изображенных действий или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять код, записываемый в постоянное запоминающее устройство считываемой среды хранения данных компьютера в системе управления двигателем.

Следует понимать, что рассмотренные в описании конструкции и/или алгоритмы по сути являются примерами, и приведенные конкретные варианты осуществления нельзя рассматривать, как примеры, ограничивающие идею изобретения, ввиду возможности многочисленных модификаций. Например, вышеописанная технология может быть применена в двигателях со схемами V-6, 1-4, 1-6, V-12, двигателях с 4 оппозитными цилиндрами и в двигателях иных типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя весь объем новых и неочевидных комбинаций и сочетаний различных систем и конструкций, а также другие отличия, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.

Пункты нижеприведенной формулы изобретения конкретно указывают на определенные комбинации и подкомбинации отличительных признаков, которые считаются новыми и неочевидными. Эти пункты могут относиться к «одному» элементу или «первому» элементу, или эквивалентному элементу. Следует понимать, что такие пункты содержат включение одного или более указанных элементов, не требуя при этом и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу изобретения путем изменения пунктов настоящей формулы или путем представления новых пунктов формулы изобретения в рамках данной или родственной заявки. Такие пункты формулы изобретения также считаются включенными в предмет настоящего изобретения независимо от того, являются они более широкими, более узкими, равными или отличающимися в отношении границ идеи изобретения, установленных исходной формулой изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя включает следующие этапы. При холодном запуске двигателя (100) регулирование положения клапана (164) противодавления исходя из требуемого противодавления отработавших газов. Определение фактического противодавления отработавших газов выше по потоку от клапана противодавления. Подача требуемого количества вторичного воздуха в выпускной канал (145) выше по потоку от каталитического нейтрализатора (170) на основе фактического противодавления отработавших газов. Регулирование величины задержки зажигания исходя из фактического противодавления отработавших газов. Увеличение количества впрыскиваемого топлива исходя из фактического противодавления отработавших газов. Раскрыты варианты способа для двигателя. Технический результат заключается в уменьшении токсичных выбросов при холодном запуске двигателя благодаря ускоренной активации каталитического нейтрализатора. Ускоренная активация каталитического нейтрализатора достигается регулированием клапана противодавления для увеличения противодавления отработавших газов и подачей вторичного воздуха в выпускной канал выше по потоку от каталитического нейтрализатора. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ для двигателя, содержащий:

при холодном запуске двигателя регулирование положения клапана противодавления исходя из требуемого противодавления отработавших газов;

определение фактического противодавления отработавших газов выше по потоку от клапана противодавления;

подачу требуемого количества вторичного воздуха в выпускной канал выше по потоку от каталитического нейтрализатора на основе фактического противодавления отработавших газов;

регулирование величины задержки зажигания исходя из фактического противодавления отработавших газов и

увеличение количества впрыскиваемого топлива исходя из фактического противодавления отработавших газов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную подачу осуществляют в течение времени, пока температура каталитического нейтрализатора отработавших газов не станет выше пороговой температуры, при этом требуемое противодавление отработавших газов определяют на основе одного или более следующих параметров: наружной температуры, температуры двигателя, барометрического давления, частоты вращения двигателя, нагрузки двигателя, температуры отработавших газов, температуры каталитического нейтрализатора отработавших газов, времени, прошедшего с момента запуска двигателя, максимальной частоты вращения насоса, количества вторичного воздуха, которое может быть доставлено при максимальной частоте вращения насоса, и состояния заряда батареи.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что фактическое противодавление определяют выше по потоку от клапана противодавления отработавших газов и ниже по потоку от каталитического нейтрализатора.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит определение разности между требуемым количеством вторичного воздуха и фактическим количеством вторичного воздуха.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что дополнительно содержит, в то время как температура каталитического нейтрализатора ниже пороговой температуры, сохранение положения клапана противодавления и частоты вращения насоса вторичного воздуха в ответ на то, что величина указанной разности меньше величины пороговой разности.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что дополнительно содержит, в то время как температура каталитического нейтрализатора ниже пороговой температуры, определение того, превышает ли частота вращения насоса пороговую частоту вращения, в ответ на то, что величина указанной разности превышает пороговую разность.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что дополнительно содержит регулирование положения клапана противодавления в целях уменьшения фактического противодавления отработавших газов в ответ на то, что частота вращения насоса превышает пороговую частоту вращения, а также регулирование величины задержки зажигания и количества впрыскиваемого топлива исходя из уменьшенного противодавления отработавших газов.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что дополнительно содержит увеличение частоты вращения насоса в ответ на то, что частота вращения насоса меньше пороговой частоты вращения.

9. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит, в ответ на превышение температурой каталитического нейтрализатора пороговой температуры, установку клапана противодавления в открытое положение, выключение насоса вторичного воздуха и регулирование величины задержки зажигания и количества впрыскиваемого топлива исходя из одного или более следующих параметров: частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя.

10. Способ для двигателя, содержащий:

при холодном запуске двигателя

регулирование первого количества нагнетаемого вторичного воздуха исходя из величины противодавления отработавших газов;

регулирование клапана противодавления в целях изменения указанной величины противодавления отработавших газов на другую величину противодавления и

регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания на основе другой величины противодавления с целью достижения требуемой температуры отработавших газов,

причем регулирование количества впрыскиваемого топлива включает в себя увеличение указанного количества, когда другая величина противодавления падает, и при этом регулирование момента зажигания включает в себя увеличение величины задержки зажигания, когда другая величина противодавления падает.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что установку другой величины противодавления выполняют на основе того, что разность между первым количеством нагнетаемого вторичного воздуха и вторым количеством нагнетаемого вторичного воздуха выше пороговой разности, причем второе количество нагнетаемого вторичного воздуха определяют на основе показаний датчика массового расхода вторичного воздуха.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что регулирование первого количества нагнетаемого вторичного воздуха включает в себя регулирование частоты вращения насоса вторичного воздуха, при этом частоту вращения насоса вторичного воздуха определяют на основе другой величины противодавления.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что противодавление отработавших газов определяют на основе одного или более следующих параметров: наружной температуры, температуры двигателя, барометрического давления, частоты вращения двигателя, нагрузки двигателя, температуры отработавших газов, температуры каталитического нейтрализатора, времени, прошедшего с момента запуска двигателя, максимальной частоты вращения насоса, количества вторичного воздуха, которое может быть доставлено при максимальной частоте вращения насоса, и состояния заряда батареи.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что в то время как температура каталитического нейтрализатора ниже пороговой температуры, осуществляют регулирование первого количества нагнетаемого вторичного воздуха, клапана противодавления, количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что дополнительно содержит установку клапана противодавления в открытое положение и установку нулевой частоты вращения насоса вторичного воздуха в ответ на то, что температура каталитического нейтрализатора равна пороговой температуре или превышает пороговую температуру.

16. Способ для двигателя, содержащий:

при холодном запуске двигателя определение первого противодавления отработавших газов;

определение требуемого количества нагнетаемого вторичного воздуха исходя из первого противодавления;

определение разности между требуемым количеством нагнетаемого вторичного воздуха и фактическим количеством вторичного воздуха;

регулирование клапана противодавления для достижения второго противодавления отработавших газов исходя из того, что указанная разность превышает пороговую разность; и

регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания на основе второго противодавления,

причем второе противодавление отработавших газов меньше первого противодавления отработавших газов.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента зажигания включает в себя увеличение количества впрыскиваемого топлива и увеличение задержки зажигания в ответ на то, что второе противодавление ниже порогового противодавления.