Область техники
Настоящее изобретение, в целом, относится к способам и системам регулирования движения заряда в группе цилиндров двигателя, предназначенных для обеспечения внешней рециркуляции отработавших газов РОГ (Exhaust Gas Recirculation, EGR) к впуску двигателя, и в группе непредназначенных для этого цилиндров двигателя.
Уровень техники
Двигатели могут быть оснащены системами рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) для отведения по меньшей мере части отработавших газов из выпускного коллектора двигателя к впускному коллектору двигателя. Обеспечивая требуемое разжижение смеси в двигателе, такие системы уменьшают детонацию двигателя, потери на дросселирование, тепловые потери в цилиндре, а также выбросы оксидов азота (NOx). В результате, улучшается топливная экономия, в частности, при высоких уровнях наддува двигателя. В двигателях также предусматривают один цилиндр (или группу цилиндров), предназначенный для обеспечения внешней РОГ (EGR) к другим цилиндрам двигателя. При этом все отработавшие газы из такой группы цилиндров повторно направляются к впускному коллектору двигателя. Благодаря этому удается обеспечить по существу постоянную величину РОГ (EGR) для цилиндров двигателя при большинстве рабочих условий. Регулируя подачу топлива к указанной группе цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR) (например, при работе на богатой смеси), можно изменить состав рециркулирующих отработавших газов так, чтобы они содержали такие вещества, как водород, повышающий допустимую величину РОГ (EGR) для двигателя и обеспечивающий преимущества с точки зрения топливной экономии.
Кроме того, усиленное движение заряда воздуха и/или топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания двигателя, может повышать КПД камеры сгорания при заданных условиях. Например, движение заряда может повысить КПД камеры сгорания за счет возбуждения скорости и турбулентности воздуха в направлениях, перпендикулярных движению потока. Благодаря введению дополнительной кинетической энергии в камеры сгорания фронт зажигания может пересекать объем камеры сгорания быстрее и более равномерно так, чтобы взаимодействовать с повышенным количеством топлива до того, как тепловая энергия будет преобразована в движение поршня. При этом результирующая турбулентность может повысить гомогенизацию воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания, а также увеличить интенсивность горения, представляющую собой время, требующееся воздушно-топливной смеси для полного сгорания во время процесса горения. В одном из примеров устройства управления движением заряда, такие как клапаны управления движением заряда, могут быть соединены выше по потоку от впуска цилиндров двигателя для увеличения или уменьшения движения заряда соответствующего цилиндра, тем самым, увеличивая или уменьшая интенсивность горения в цилиндре, соответственно.
Согласно одному из известных способов применения устройств управления движением заряда, раскрытому Gopp и Michelini в документе US 6715476, клапан управления движением заряда или система изменения геометрии впускного коллектора (или аналогичное устройство) избирательно управляют поступающим воздухом или воздушно-топливным зарядом. В одном из примеров клапан управления движением заряда расположен в тракте, сопряженным с каждым цилиндром, причем указанным клапаном управляют посредством контроллера через исполнительные механизмы, каждый из которых прикреплен к соответствующему клапану. Указанными исполнительными механизмами можно управлять независимо или согласованно, в зависимости от конкретного случая применения. Кроме того, контур РОГ (EGR) оснащают клапаном РОГ (EGR) для избирательной подачи части отработавших газов из выпускного коллектора к впускному коллектору. В одном из примеров рециркулирующие отработавшие газы направляют во впускной коллектор выше по потоку от места расположения клапана управления движением заряда так, чтобы во время работы воздух или воздушно-топливный заряд вместе с рециркулирующими отработавшими газами направлялся через указанный клапан управления движением заряда. При этом определение требуемого расхода РОГ (EGR) предусматривает, помимо всего прочего, определение положения (открыт, закрыт) клапанов управления движением заряда.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с указанным известным устройством управления движением заряда и соответствующим ему способом. Прежде всего, согласно известному техническому решению указанный клапан управления движением заряда открывается или закрывается в зависимости от инструкции, поступающей от контроллера, при этом степень открытия клапана между открытым и закрытым положениями не рассматривается в указанном документе. Для обеспечения различных воздушно-топливных отношений, вихревых отношений и значений интенсивности горения для каждого цилиндра в зависимости от рабочих условий двигателя может потребоваться конкретный диапазон положений клапана управления движением заряда. Кроме того, система РОГ (EGR) содержит контур РОГ (EGR) для каждого цилиндра, направляющий часть отработавших газов из каждого цилиндра обратно к впускному коллектору. Может оказаться целесообразным направлять регулируемое количество отработавших газов только из одного цилиндра (или группы цилиндров) для улучшения эксплуатационных характеристик двигателя и обеспечения, при этом, большего количества вариантов для управления движением заряда и РОГ (EGR).
Раскрытие изобретения
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения изложенные выше проблемы можно по меньшей мере частично решить посредством способа управления двигателем, который включает в себя следующие этапы: регулируют каждое из устройств управления движением заряда, а именно первое устройство управления движением заряда, соединенное с первой группой цилиндров, и второе устройство управления движением заряда, соединенное со второй группой цилиндров, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров при рециркуляции отработавших газов только из указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору двигателя. Благодаря указанному способу диапазон требуемых значений интенсивности горения для указанных первой и второй групп цилиндров может быть обеспечен за счет сочетания регулирования указанных первого и второго устройств управления движением заряда и рециркуляции отработавших газов из указанной первой группы цилиндров.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения отработавшими газами из системы РОГ (EGR) можно избирательно управлять в двух режимах: в режиме, не предназначенном для РОГ (EGR), в котором отработавшие газы не направляют повторно во впускной коллектор из первой группы цилиндров, и в режиме, предназначенном для РОГ (EGR), в котором отработавшие газы повторно направляют во впускной коллектор только из первой группы цилиндров. В указанном режиме, не предназначенном для РОГ (EGR), указанные первое и второе устройства управления движением заряда можно регулировать для поддержания общего уровня движения заряда между указанными двумя группами цилиндров. В указанном режиме, предназначенном для РОГ (EGR), указанное первое и второе устройства управления движением заряда можно регулировать для изменения уровня движения заряда между указанными двумя группами цилиндров. Возможны и другие компоновки, подробное описание которых приведено ниже.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее будут описаны подробно. Данное краткое описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего описания.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана двигательная система, содержащая группу цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), и несколько устройств управления движением заряда.
На фиг. 2 схематично показана камера сгорания двигательной системы, представленной на фиг. 1.
На фиг. 3 проиллюстрирован пример способа регулирования работы двигательной системы для изменения степени РОГ (EGR) при регулировании одного или нескольких устройств управления движением заряда.
На фиг. 4 представлена таблица переключения режимов, предназначенных для РОГ (EGR), и регулирования уровня движения заряда между группами цилиндров для различных рабочих условий двигателя.
На фиг. 5 показан первый пример графика регулирования нескольких переменных величин в зависимости от нагрузки на двигатель в течение заданного периода времени.
На фиг. 6 показан второй пример графика регулирования нескольких переменных величин в зависимости от нагрузки на двигатель в течение заданного периода времени.
На фиг. 7 показан третий пример графика регулирования нескольких переменных величин в зависимости от нагрузки на двигатель в течение заданного периода времени.
Осуществление изобретения
Приведенное ниже описание относится к системам и способам регулирования движения заряда, подаваемого к цилиндрам, соединенным или не соединенным с системой рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR). На фиг. 1 схематично показана двигательная система, содержащая группу цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), и несколько устройств управления движением заряда. На фиг. 2 схематично показана камера сгорания двигательной системы, представленной на фиг. 1. На фиг. 3 проиллюстрирован пример способа регулирования работы двигательной системы для изменения степени РОГ (EGR) при регулировании одного или нескольких устройств управления движением заряда. На фиг. 4 представлена таблица переключения режимов, предназначенных для РОГ (EGR), и регулирования уровня движения заряда между группами цилиндров для различных рабочих условий двигателя. Наконец, на фиг. 5-7 показаны три примера графиков регулирования нескольких переменных величин в зависимости от нагрузки на двигатель в течение заданного периода времени.
Усиленное движение заряда воздуха и/или топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания двигателя, может повысить КПД камеры сгорания при конкретных условиях. Например, движение заряда может повысить КПД камеры сгорания за счет возбуждения скорости воздуха в направлениях, перпендикулярных движению потока. Благодаря введению дополнительной кинетической энергии в камеры сгорания фронт зажигания может пересекать объем камеры сгорания быстрее и более равномерно так, чтобы обеспечить взаимодействие с повышенным количеством топлива до того, как тепловая энергия будет преобразована в движение поршня. Кроме того, результирующая турбулентность может повысить гомогенизацию воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания.
Клапаны управления движением заряда КУДЗ (Charge Motion Control Valve, CMCV) можно использовать для возбуждения требуемой турбулентности путем ограничения сечения участка впускного канала во впускном коллекторе. После прохождения через указанное ограниченное сечение воздух отражается от дальней стенки с горизонтальной скоростью, а также первоначальной вертикальной (в направлении потока) скоростью, вызванной перепадом давления во впускной системе. Управление клапанами КУДЗ (CMCV) можно осуществлять посредством исполнительного механизма, программируемого на создание указанного препятствия при конкретных, предпочтительных рабочих условиях. В других вариантах осуществления настоящего изобретения для регулирования турбулентности воздуха и движения заряда одного или нескольких цилиндров двигателя можно использовать альтернативные механические устройства.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения клапаны КУДЗ (CMCV) могут быть предусмотрены в конфигурации с вращением пластины-вала, причем поверхность пластины имеет такие геометрические размеры, чтобы покрывать значительный участок площади поперечного сечения впускного канала, когда она выровнена перпендикулярно направлению потока в положении, называемом полностью закрытым положением. В полностью открытом положении пластина может быть выполнена с возможностью вращения вокруг вала так, чтобы ширина пластины и вала не препятствовала проходу воздуха по каналу, обеспечивая возможность прохождения по существу большего количества воздуха. Вращающиеся валы обычно расположены так, чтобы проходить через ось симметрии на поверхности пластины или на краю пластины рядом с одной из стенок канала. Форма клапана КУДЗ (CMCV) может быть аналогична форме дроссельного устройства, используемого для направления заряда воздуха во впускной коллектор. Клапаны КУДЗ (CMCV) обычно расположены ниже по потоку от такого дроссельного устройства в отдельных трактах, соединяющих впускной коллектор с отдельными цилиндрами двигателя.
Раскрытые в настоящем документе системы и способы относятся к конструкции и работе впускной системы двигателя внутреннего сгорания, который может входить в состав силовой системы автомобиля, в частности, впускной системы, использующей управление движением заряда, например, для возбуждения турбулентности внутри камеры сгорания и гомогенизации распределения воздушно-топливной смеси. Кроме того, перемещение переднего фронта запального пламени, проходящего через камеру, можно ускорить за счет указанного дополнительного движения, чтобы сгорание происходило быстрее и мощность передавалась к коленчатому валу в требуемый момент рабочего хода двигателя. Благодаря ограничению участка впускного канала воздух принудительно подается в направлении, перпендикулярном направлению потока, так что когда воздух поступает в камеру, он имеет составляющие скорости в направлении потока, а также в плоскости, перпендикулярной по отношению к направлению потока. В другом варианте осуществления настоящего изобретения для получения более вихревого движения клапан управления движением заряда может блокировать нижний участок входящего потока для формирования высокоскоростного потока в верхней части впускного отверстия в том же направлении, в котором движется поток. В результате, поток поступает в камеру сгорания вдоль верхней части впускного клапана, что приводит к усилению вихревого движения. Клапаны (то есть, устройства) управления движением заряда можно располагать в двигательных системах для изменения эксплуатационных характеристик двигателя упомянутыми выше способами.
На фиг. 1 схематично показаны особенности примерной двигательной системы 100, содержащей двигатель 10 с четырьмя цилиндрами (обозначенными номерами позиций 1-4). Как подробно показано на чертеже, четыре цилиндра скомпонованы в виде первой группы 17 цилиндров, содержащей цилиндры 1-3, не предназначенные для обеспечения РОГ (EGR), и второй группы 18 цилиндров, содержащей цилиндр 4, предназначенный для обеспечения РОГ (EGR). Подробное описание каждой камеры сгорания двигателя 10 приведено далее со ссылкой на фиг. 2. Двигательная система 100 может быть предусмотрена в транспортном средстве, таком как пассажирское транспортное средство, предназначенное для передвижения по дорогам.
В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения указанный двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, соединенный с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 74, приводимый в действие турбиной 76. В частности, холодный воздух поступает по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 53, затем проходит через компрессор 74, после чего попадает в охладитель 78 наддувочного воздуха. Расходом наружного воздуха, поступающего во впускную систему по каналу 42 впуска воздуха, можно управлять по меньшей мере частично путем регулирования впускной дроссельной заслонки 20. Компрессор 74 может представлять собой любой подходящий компрессор с воздухозаборником, например, компрессор механического нагнетателя, приводимый в действие электродвигателем или посредством карданного вала. Однако в двигательной системе 10 компрессор представляет собой компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 76 посредством вала 19, причем указанная турбина 76 приводится в действие за счет расширения отработавших газов двигателя. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения указанные компрессор 74 и турбина 76 могут быть соединены внутри турбонагнетателя с двойной улиткой (twin scroll). В другом варианте осуществления настоящего изобретения указанный турбонагнетатель 13 может представлять собой турбонагнетатель с переменной геометрией ТПГ (VGT), причем геометрия турбины активно изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя.
Как показано на фиг. 1, указанный компрессор 74 соединен через охладитель 78 наддувочного воздуха с впускной дроссельной заслонкой 20. Указанная впускная дроссельная заслонка 20 соединена с впускным коллектором 25 двигателя. От указанного компрессора 74 заряд сжатого воздуха протекает через охладитель 78 наддувочного воздуха и дроссельную заслонку 20 к впускному коллектору 25. Охладитель наддувочного воздуха может представлять собой, например, воздухо-воздушный или воздухо-водяной теплообменник. В варианте осуществления настоящего изобретения, представленном на фиг. 1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора измеряют датчиком 24 абсолютного давления в коллекторе АДК (MAP). Байпасный клапан (не показан) компрессора может быть соединен последовательно между входом и выходом компрессора 74. Указанный байпасный клапан компрессора может представлять собой нормально закрытый клапан, выполненный с возможностью открытия при выбранных рабочих условиях для сброса избыточного давления наддува. Например, указанный байпасный клапан компрессора может быть открыт в условиях уменьшения частоты вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 25 соединен с группой камер 30 сгорания через группу впускных клапанов (см. фиг. 2). Камеры сгорания также соединены с выпускным коллектором 36 через группу выпускных клапанов (см. фиг. 2). В представленном варианте осуществления настоящего изобретения указанный выпускной коллектор 36 содержит несколько секций выпускного коллектора, позволяющих направлять выходящий поток (то есть, отработавшие газы) из различных камер сгорания в различные точки в двигательной системе двигателя. В частности, выходящий поток из первой группы 17 цилиндров (цилиндры 1-3) направляется через турбину 76 выпускного коллектора 36 перед обработкой каталитическим нейтрализатором отработавших газов устройства 170 снижения токсичности отработавших газов. Отработавшие газы из второй группы 18 цилиндров (цилиндр 4), для сравнения, направляются обратно к впускному коллектору 25 через канал 50 и каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов. Альтернативно, по меньшей мере часть отработавших газов из второй группы 18 цилиндров направляется к турбине 76 выпускного коллектора 36 через клапан 65 и канал 56. Путем регулирования клапана 65 часть отработавших газов, направляемую из цилиндра 4 к выпускному коллектору, можно изменять относительно части отработавших газов, направляемой к впускному коллектору. В некоторых примерах указанный клапан 65 и указанный канал 56 могут быть исключены из конструкции.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов может быть выполнен в виде катализатора для конверсии водяного газа КВГ (Water Gas shift, WGS). Катализатор 70 КВГ (WGS) выполнен с возможностью образования газообразного водорода из богатых отработавших газов, попадающих в канал 50 из цилиндра 4.
Каждый из цилиндров 1-4 может обеспечивать внутреннюю РОГ (EGR), улавливая отработавшие газы, возникающие вследствие события горения в соответствующем цилиндре, и позволяя отработавшим газам оставаться в соответствующем цилиндре во время последующего события горения. Величину внутренней РОГ (EGR) можно изменять путем регулирования моментов открытия и/или закрытия впускного и/или выпускного клапанов. Например, при увеличении времени перекрытия впускного и выпускного клапанов в цилиндре во время последующего события горения могут удерживаться дополнительные газы РОГ (EGR). Внешняя РОГ (EGR) обеспечивается в цилиндрах 1-4 исключительно за счет потока отработавших газов из второй группы 18 цилиндров (в данном случае, из цилиндра 4) и канала 50 РОГ (EGR). В другом варианте осуществления настоящего изобретения внешняя РОГ (EGR) может обеспечиваться только для цилиндров 1-3, но не для цилиндра 4. Кроме того, внешняя РОГ (EGR) не обеспечивается потоком отработавших газов из цилиндров 1-3. Таким образом, в данном примере цилиндр 4 является единственным источником внешней РОГ (EGR) для двигателя 10 и, соответственно, в настоящем описании также считается цилиндром, предназначенным для РОГ (EGR) (или предназначенной для этого группой цилиндров). За счет рециркуляции отработавших газов из одного цилиндра четырехцилиндрового двигателя к впускному коллектору двигателя обеспечивается по существу постоянная степень РОГ (EGR) (например, приблизительно 25% в рассматриваемом примере). Цилиндры 1-3 в настоящей описание называются цилиндрами, не предназначенными для РОГ (EGR) (или не предназначенной для этого группой цилиндров). Хотя в данном примере показано, что группа цилиндров, предназначенная для РОГ (EGR), содержит единственный цилиндр, следует понимать, что в альтернативных компоновках двигателя группа цилиндров, предназначенная для РОГ (EGR), может содержать больше цилиндров двигателя.
Канал 50 РОГ (EGR) может содержать охладитель 54 РОГ (EGR) для охлаждения рециркулирующих отработавших газов, подаваемых к впуску двигателя. Кроме того, канал 50 РОГ (EGR) может содержать первый датчик 51 отработавших газов для оценки воздушно-топливного отношения в отработавших газах, рециркулирующих от второй группы 18 цилиндров к остальным цилиндрам двигателя. Второй датчик 52 отработавших газов может быть расположен ниже по потоку от указанных секций выпускного коллектора первой группы 17 цилиндров для оценки воздушно-топливного отношения в отработавших газах в первой группе цилиндров. В состав двигательной системы, показанной на фиг. 1, могут также входить и другие датчики отработавших газов.
Концентрацию водорода при внешней РОГ (EGR) от цилиндра 4 можно повысить путем обогащения воздушно-топливной смеси, сгорающей в цилиндре 4. В частности, количество газообразного водорода, образующегося в катализаторе 70 КВГ (WGS), можно увеличить путем увеличения коэффициента обогащения отработавших газов, поступающих в канал 50 из цилиндра 4. Таким образом, чтобы обеспечить отработавшие газы, обогащенные водородом, для цилиндров 1-4 двигателя, подачу топлива ко второй группе 18 цилиндров можно регулировать с тем, чтобы обогатить смесь в цилиндре 4. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения концентрацию водорода при внешней РОГ (EGR) от цилиндра 4 можно повысить в условиях, когда стабильность горения в двигателе меньше требуемой. Такое воздействие повышает концентрацию водорода при внешней РОГ (EGR) и может улучшить стабильность горения в двигателе, особенно при малых оборотах двигателя и низких нагрузках на двигатель (например, в режиме холостого хода). Кроме того, рециркулирующие отработавшие газы, обогащенные водородом, позволяют двигателю выдерживать более высокие уровни РОГ (EGR) по сравнению с традиционной (с пониженной концентрацией водорода) РОГ (EGR), прежде чем придется столкнуться с проблемами, связанными со стабильностью горения. Путем увеличения диапазона и величины использования РОГ (EGR) улучшается топливная экономия двигателя.
В камеры 30 сгорания можно подавать один или несколько видов топлива, например, бензин, спирто-бензиновые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.д. Топливо можно подавать в камеры сгорания через форсунку 66, которая может получать топливо из топливного бака 26. В проиллюстрированном примере топливная форсунка 66 выполнена с возможностью прямого впрыска, хотя в других вариантах осуществления настоящего изобретения топливная форсунка 66 может быть выполнена с возможностью распределенного впрыска или впрыска топлива в корпусе дроссельной заслонки. Кроме того, каждая камера сгорания может содержать одну или несколько топливных форсунок различных конфигураций, позволяющих каждому цилиндру получать топливо путем прямого впрыска, распределенного впрыска, впрыска топлива в корпусе дроссельной заслонки или путем их комбинации. Горение в камерах может быть инициировано путем искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия.
Несколько устройств 27 управления движением заряда УУДЗ (Charge Motion Control Device, CMCD) расположены во впускном коллекторе 25, при этом каждое устройство УУДЗ (CMCD) соответствует одному из указанных цилиндров 1-4. Как видно из фиг. 1, впускной коллектор 25 разделен на отдельные дискретные каналы, соответствующие отдельным цилиндрам 1-4. Внутри каждого из указанных дискретных каналов расположено указанное устройство УУДЗ (CMCD) 27 для регулирования потока воздуха, направляемого в соответствующий цилиндр. В других вариантах осуществления настоящего изобретения цилиндры 1-4 могут иметь несколько впускных каналов (то есть, ветвей), так чтобы каждый цилиндр сообщался по текучей среде с несколькими устройствами УУДЗ (CMCD) 27. В рассматриваемом варианте осуществления настоящего изобретения каждый из цилиндров 1-4 сообщается по текучей среде с единственным устройством УУДЗ (CMCD) 27. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройства 27 управления движением заряда могут содержать клапаны, например, такие, как показаны на фиг 1, при этом указанные устройства можно называть также клапанами управления движением заряда КУДЗ (CMCV) 27.
Общее назначение клапанов КУДЗ (CMCV) 27 может заключаться в ограничении воздушного потока к одному или нескольким цилиндрам 1-4 для получения различных требуемых результатов, включая, помимо прочего, регулирование вихревого отношения (то есть, турбулентности) и интенсивности горения. В примере, проиллюстрированном на фиг. 1, каждый клапан КУДЗ (CMCV) 27 содержит клапанную пластину. Следует отметить, что в соответствии с настоящим описанием клапан КУДЗ (CMCV) находится в «закрытом» положении, когда он полностью задействован, а указанная клапанная пластина полностью наклонена в соответствующий канал впускного коллектора 25, тем самым, максимально препятствуя потоку воздушного заряда. Альтернативно, клапан находится в «открытом» положении, когда он отключен, а указанная клапанная пластина полностью повернута так, чтобы лежать параллельно воздушному потоку, тем самым, по существу сводя к минимуму или устраняя препятствие потоку воздушного заряда. Иными словами, каждый клапан КУДЗ (CMCV) 27 может использовать вращающийся вал внутри впускного канала для поворота пластины так, чтобы она была параллельна направлению потока. В других вариантах осуществления настоящего изобретения задвижка (пластина) каждого клапана КУДЗ (CMCV) 27 может быть встроена в ветви впускного коллектора 25 так, чтобы ограничение воздушного потока вызывалось конечным поворотом клапана КУДЗ (CMCV) 27 в воздушный поток при нахождении в закрытом положении. Альтернативно, в такой конфигурации, когда клапан КУДЗ (CMCV) 27 находится в открытом положении, указанная пластина проходит вдоль контура ветви таким образом, чтобы по существу не создавать препятствия воздушному потоку. Возможно использование других конфигураций клапана КУДЗ (CMCV) 27, которые не выходят за пределы объема настоящего изобретения.
Отработавшие газы из выпускного коллектора 36 направляются к турбине 76 для приведения в движение турбины. Вместо этого, когда требуется пониженный крутящий момент турбины, часть отработавших газов может направляться через перепускную заслонку (не показана), в обход турбины. Объединенный поток от турбины и указанной перепускной заслонки далее проходит через устройство 170 снижения токсичности отработавших газов. В общем случае, одно или несколько устройств 170 снижения токсичности отработавших газов могут содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов дополнительной очистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов, и, тем самым, уменьшать количество одного или нескольких веществ в потоке отработавших газов. Например, один каталитический нейтрализатор дополнительной очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливания оксидов азота (NOx) из потока отработавших газов при бедном потоке отработавших газов и восстановления уловленных оксидов азота (NOx) при богатом потоке отработавших газов. В других примерах указанный каталитический нейтрализатор дополнительной очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью диспропорционирования NOx или избирательного восстановления NOx посредством восстановительного вещества. В примерах каталитический нейтрализатор дополнительной очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или окиси углерода в потоке отработавших газов. Различные каталитические нейтрализаторы дополнительной очистки отработавших газов, обладающие какими-либо из указанных функциональных свойств, могут быть расположены в слоях реактивной грунтовки («wash coat») или в других зонах ступеней дополнительной очистки отработавших газов, по отдельности или вместе. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения ступени дополнительной очистки отработавших газов могут содержать регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливания и окисления частиц сажи в потоке отработавших газов. Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности отработавших газов могут выпускаться в атмосферу через выпускной канал 35.
Двигательная система 100 может дополнительно содержать систему 14 управления. Система 14 управления может содержать контроллер 12, который представляет собой, например, любую электронную систему управления двигательной системы или транспортного средства, в котором установлена двигательная система. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью принятия управляющих решений в зависимости, по меньшей мере частично, от входных данных от одного или нескольких датчиков 16 в двигательной системе, и может управлять исполнительными механизмами 81 на основании управляющих решений. Например, контроллер 12 может сохранять машиночитаемые инструкции в памяти, а управление исполнительными механизмами 81 может осуществляться путем исполнения указанных инструкций. Датчики представляют собой, например, датчик 24 АДК (MAP), датчик 55 массового расхода воздуха МРВ (MAF, Mass Air Flow), датчики 128 и 129 температуры и давления отработавших газов и датчики 51, 52 содержания кислорода в отработавших газах и датчик 62 давления в системе вентиляции картера. К примерам исполнительных механизмов можно отнести дроссельную заслонку 20, топливную форсунку 66, устройства 27 управления движением заряда, байпасный клапан 65 группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), и т.д. В конструкцию могут быть добавлены дополнительные датчики и исполнительные механизмы, что описано со ссылкой на фиг. 2. Среда хранения информации в виде постоянного запоминающего устройства в контроллере 12 может быть запрограммирована машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции, исполняемые процессором для осуществления способов, описанных ниже, а также других вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечисляются. Далее со ссылкой на фиг. 3-7 раскрыты примеры способов и управляющих программ.
Управляющая система 14 с контроллером 12 может содержать машиночитаемые инструкции для управления исполнительными механизмами 81, в частности, клапанами КУДЗ (CMCV) 27. Например, срабатывание (то есть, открытие и закрытие) клапанов КУДЗ (CMCV) 27 может зависеть от частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель, причем нагрузка зависит, помимо прочего, от таких факторов, как давление во впускном коллекторе АДК (MAP), атмосферное давление и температура. В других примерах срабатывание клапанов КУДЗ (CMCV) 27 может происходить в ответ на срабатывание дроссельной заслонки 20 и использоваться в управляющей системе для контроля нагрузки на двигатель. В одном из примеров клапан КУДЗ (CMCV) 27 может быть приведен в действие первой величиной в ответ на обнаруженное положение дроссельной заслонки 20 и может быть приведен в действие второй величиной в ответ на измеренное давление АДК (MAP). Первая и вторая величина могут иметь одно и то же направление или противоположные направления по отношению к углу поворота пластины клапана КУДЗ (CMCV) 27. Кроме того, клапан КУДЗ (CMCV) 27 может быть полностью открыт, если выявленное положение дроссельной заслонки соответствует предварительно заданному пороговому значению или если давление АДК (MAP) соответствует предварительно заданному пороговому значению. Альтернативно, система 14 управления может содержать инструкции на закрытие и/или открытие клапана КУДЗ (CMCV) 27 в зависимости от обеих переменных. Приведение в действие клапана может также происходить в соответствии с температурой, моментом зажигания или другими условиями, не указанными конкретно.
В другом варианте рабочей схемы указанная система 14 управления может содержать инструкции на приведение в действие любого из клапанов КУДЗ (CMCV) 27 посредством исполнительных механизмов 81 в соответствии с входными данными от датчиков 16. Входная информация может включать в себя температуру внутри двигателя или выпускной системы отработавших газов так, чтобы клапан КУДЗ (CMCV) 27 мог быть закрыт, если рабочие условия двигателя оказываются ниже пороговой температуры, тем самым, вызывая турбулентность при холодном пуске двигателя. Турбулентность в камерах сгорания обеспечивает более эффективное горение, что может оказаться предпочтительным в ситуациях холодного пуска двигателя, когда потери КПД камеры сгорания могут быть резко выраженными. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может также осуществляться срабатывание клапана КУДЗ (CMCV) 27 до заданного положения в соответствии с измеренной температурой или другими показаниями приборов, указывающими на нагрузку на двигатель. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения исполнительные механизмы 81 могут полностью открывать клапан КУДЗ (CMCV) 27 так, чтобы клапанная пластина лежала параллельно воздушному потоку после получения показаний от датчиков 16 о том, что пороговая нагрузка достигнута, как определено системой 14 управления. Полное открытие клапанной пластины и ее перевод в положение, параллельное воздушному потоку и ветви впускного коллектора, по существу устраняет препятствие для прохождения воздуха, так что максимальный воздушный заряд может поступать в камеры сгорания цилиндров 1-4, обеспечивая максимальную мощность в лошадиных силах (л.с.).
На фиг. 2 представлен один цилиндр двигателя 10 внутреннего сгорания, содержащего несколько цилиндров, как показано на фиг. 1. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 132 цилиндра с поршнем 136, расположенным в указанной камере сгорания и соединенным с коленчатым валом 40. С коленчатым валом 40 соединен маховик 97 и ведомая шестерня 99. Стартер 96 содержит вал 98 с шестерней и ведущую шестерню 95. Указанный вал 98 с шестерней способен избирательно перемещать ведущую шестерню 95 для зацепления с ведомой шестерней 99. Стартер 96 может быть установлен непосредственно на передней или на задней части двигателя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стартер 96 выполнен с возможностью избирательного сообщения крутящего момента коленчатому валу 40 через ремень или цепь. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения указанный стартер 96 находится в базовом состоянии, когда не сцеплен с коленчатым валом двигателя.
На чертеже показано, что камера 30 сгорания сообщается с впускным коллектором 144 и выпускным коллектором 148 через соответствующий впускной клапан 152 и выпускной клапан 154. Управление каждым из указанных клапанов, впускным и выпускным, может осуществляться независимо посредством кулачка 151 впускного клапана и кулачка 153 выпускного клапана. Механизм 85 регулировки зазора впускного клапана может вызывать опережение или запаздывание момента открытия впускного клапана 152 относительно положения коленчатого вала 40. Кроме того, механизм 85 регулировки зазора впускного клапана может увеличивать или уменьшать величину подъема впускного клапана. Механизм 83 регулировки зазора выпускного клапана может вызывать опережение или запаздывание момента открытия выпускного клапана 154 относительно положения коленчатого вала 40. Кроме того, механизм 83 регулировки зазора выпускного клапана может увеличивать или уменьшать величину подъема выпускного клапана. Устройство (например, клапан) 133 управления движением заряда расположено во впускном коллекторе 144 между впускным клапаном 152 и дроссельной заслонкой 162 с электроприводом, подробное описание которой приведено ниже. Указанное устройство УУДЗ (CMCD) 133 может быть аналогичным или по существу таким же, как указанный клапан КУДЗ (CMCV) 27, представленный на фиг. 1.
Положение кулачка 151 впускного клапана можно определить посредством датчика 155 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 153 выпускного клапана можно определить посредством датчика 157 кулачка выпускного клапана. В случаях, когда камера 30 сгорания является частью цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), фазы газораспределения и/или величину подъема клапанов 152 и 154 можно регулировать независимо от других цилиндров двигателя так, чтобы воздушный заряд цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), можно было увеличить или уменьшить относительно других цилиндров двигателя. Таким образом, внешняя РОГ (EGR), обеспечиваемая для цилиндров двигателя, может превышать двадцать пять процентов массы заряда цилиндра. Внешняя РОГ (EGR) представляет собой рециркуляцию отработавших газов, выкачиваемых из выпускных клапанов цилиндра и возвращаемых в цилиндры через впускные клапаны цилиндра. Кроме того, величину внутренней РОГ (EGR) для цилиндров, отличных от цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), можно регулировать независимо от цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), путем регулирования фаз газораспределения указанных соответствующих цилиндров. Внутренняя РОГ (EGR) представляет собой рециркуляцию отработавших газов, оставшихся в цилиндре после события сгорания и являющихся частью смеси в цилиндре для последующего события сгорания.
Топливная форсунка 66 показана расположенной таким образом, чтобы напрямую впрыскивать топливо в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как прямой впрыск топлива. Альтернативно, топливо можно впрыскивать во впускной канал, что известно специалистам в данной области техники как распределенный впрыск. В некоторых вариантах компоновок двигателя один или несколько цилиндров двигателя могут принимать топливо как из топливных форсунок прямого впрыска, так и из топливных форсунок распределенного впрыска.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения топливная форсунка 66 может представлять собой топливную форсунку, выполненную с возможностью избирательного отключения. Таким образом, цилиндр двигателя может быть заблокирован путем отключения подачи топлива к данному цилиндру. Что касается цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR) (цилиндр 4, показанный на фиг. 1), то форсунка 66, подающая топливо в указанный цилиндр, предназначенный для РОГ (EGR), может быть отключена при выбранных условиях, когда потребность в РОГ (EGR) является низкой, чтобы обеспечить возможность быстрого снижения подачи при внешней РОГ (EGR) из указанного цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR). К таким условиям можно отнести, например, условия, когда нагрузка на двигатель является низкой (например, ниже пороговой нагрузки), во время холодного пуска двигателя или при нагревании каталитического нейтрализатора.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения цилиндр, предназначенный для РОГ (EGR), может быть избирательно отключен путем перекрытия подачи воздуха вместо или в дополнение к перекрытию подачи топлива. Например, отключить можно впускные или выпускные клапаны указанного цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR). Путем отключения впускных или выпускных клапанов можно увеличивать прокачку цилиндра, что может оказаться целесообразным при нагревании каталитического нейтрализатора. Максимальное увеличение прокачки цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), может также предусматривать регулирование фаз кулачков, высоты подъема клапанов, положения канала дроссельной заслонки или устройства управления движением заряда. Альтернативно, все клапаны цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), могут быть отключены, когда необходимо уменьшить РОГ (EGR) без увеличения прокачки, например, при низких нагрузках на двигатель после нагревания каталитического нейтрализатора.
На чертежах показано, что впускной коллектор 144 сообщается с дополнительной дроссельной заслонкой 162 с электроприводом, регулирующей положение дроссельной шайбы 164 для управления воздушным потоком от воздухозаборника 42 к впускному коллектору 144. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанная дроссельная заслонка 162 и дроссельная шайба 164 могут быть расположены между впускным клапаном 152 и впускным коллектором 144 так, что дроссельная заслонка 162 является дроссельным каналом. Задаваемый водителем крутящий момент может быть определен по положению педали 180 подачи топлива, измеряемому датчиком 184 педали подачи топлива. Напряжение или ток, указывающие на задаваемый водителем крутящий момент, представляет собой выходной сигнал датчика 184 педали подачи топлива, когда нога 182 водителя воздействует на педаль 180 подачи топлива.
Бесконтактная система 88 зажигания обеспечивает искру зажигания в камере 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания в ответ на сигнал от контроллера 12. На чертеже показано, что UEGO-датчик (универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах) 126 соединен с выпускным коллектором 148 выше по потоку от каталитического конвертера 170. Альтернативно, указанный UEGO-датчик 126 может быть заменен датчиком кислорода в отработавших газах с двумя состояниями.
Указанный конвертер 170 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения может содержать несколько блоков-носителей каталитического нейтрализатора. В другом варианте осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрено несколько устройств снижения токсичности отработавших газов, каждое из которых содержит несколько блоков-носителей. Указанный конвертер 170 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор.
На фиг. 2 показано, что указанный контроллер 12 выполнен в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода (I/O), постоянное запоминающее устройства ПЗУ (ROM, Read-only Memory) 106, оперативное запоминающее устройства ОЗУ (RAM, Random Access Memory) 108, энергонезависимое запоминающее устройство ЭЗУ (KAM, Keep Alive Memory) 110 и традиционную шину данных. Дополнительно к тем сигналам, о которых упоминалось выше, указанный контроллер 12 способен принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, причем к указанным сигналам можно отнести, в частности результат измерения температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ, Engine Coolant Temperature), полученный от датчика 112 температуры, соединенного с втулкой 113 охлаждения; сигнал абсолютного давления в коллекторе АДК (MAP, Manifold Absolute Pressure), полученный от датчика 122, соединенного с впускным коллектором 44; сигнал о положении двигателя, полученный от датчика 115 на эффекте Холла, измеряющего положение коленчатого вала 40; результат измерения массы воздуха, поступающего в двигатель, от датчика 119; и результат измерения положения дроссельной заслонки от датчика 158. Возможно также измерение барометрического давления (датчик не показан), обрабатываемого контроллером 12. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения датчик 115 положения двигателя формирует предварительно заданное число равномерно распределенных импульсов при каждом обороте коленчатого вала, по которым можно определить частоту вращения двигателя в об/мин.
В процессе работы каждый цилиндр двигателя 10, как правило, проходит четырехтактный цикл, содержащий такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. На такте впуска, как правило, выпускной клапан 154 закрывается, а впускной клапан 152 открывается. По впускному коллектору 144 в камеру 30 сгорания поступает воздух, при этом поршень 136 перемещается в нижнюю часть цилиндра для увеличения внутреннего объема камеры 30 сгорания. Положение, в котором указанный поршень 136 находится вблизи нижней части цилиндра в конце своего хода (то есть, когда объем камеры 30 сгорания максимален), специалисты в данной области техники, как правило, называют нижней мертвой точкой НМТ (BDC, Bottom Dead Center). На такте сжатия впускной клапан 152 и выпускной клапан 154 закрыты. Указанный поршень 136 перемещается к головке цилиндра для сжатия воздуха внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором указанный поршень 136 находится ближе всего к головке цилиндра в конце своего хода (то есть, когда объем камеры 30 сгорания минимален), специалисты в данной области техники, как правило, называют верхней мертвой точкой ВМТ (TDC, Top Dead Center).
В процессе, который здесь и далее называется впрыском, в камеру сгорания поступает топливо. В процессе, который здесь и далее называется зажиганием, впрыскиваемое топливо зажигается известными средствами, такими как свеча 92 зажигания, в результате чего происходит горение. На такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 136 обратно в НМТ (BDC). Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, на такте выпуска выпускной клапан 154 открывается, обеспечивая выход сгоревшей воздушно-топливной смеси в выпускной коллектор 148, а поршень возвращается в ВМТ (TDC). Следует отметить, что приведенное выше описание представлено только в качестве примера, при этом моменты открытия и/или закрытия впускного или выпускного клапана можно менять, например, для обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или для обеспечения другого результата.
Таким образом, компоненты, представленные на фиг. 1-2, обеспечивают двигательную систему, содержащую: первую группу цилиндров, направляющую отработавшие газы к выхлопному каналу; вторую группу цилиндров, направляющую отработавшие газы непосредственно от второй группы цилиндров к впускному коллектору двигателя; первый набор устройств управления движением заряда, соединенных с цилиндрами указанной первой группы цилиндров; второй набор устройств управления движением заряда, соединенных с цилиндрами указанной второй группы цилиндров; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями для регулирования каждого из указанного первого набора устройств управления движением заряда и указанного второго набора устройств управления движением заряда для изменения уровня движения заряда между указанной первой группой цилиндров и указанной второй группой цилиндров при рециркуляции отработавших газов только от указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору, при этом регулирование каждого из первого и второго набора устройств управления движением заряда зависит от нагрузки на двигатель и воздушно-топливного отношения второй группы цилиндров. Возможны и другие примеры рабочих схем, более подробно раскрытые в настоящем описании.
В одном из примеров приведенной выше двигательной системы первый набор устройств управления движением заряда и второй набор устройств управления движением заряда содержат клапаны управления движением заряда, соединенные с впуском каждого из цилиндров первой и второй групп цилиндров. При этом первый и второй наборы устройств управления движением заряда и их соответствующие клапаны управления движением заряда расположены на расстоянии друг от друга вдоль впускных трактов, соединяющих впускной коллектор с первой и второй группами цилиндров. Кроме того, вторая группа цилиндров сообщается по текучей среде с системой рециркуляции отработавших газов, содержащей один или несколько каналов, один или несколько клапанов, охладитель и каталитический нейтрализатор отработавших газов.
На фиг. 3 проиллюстрирован пример способа 300 регулирования параметров группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), и других цилиндров (например, цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR)) многоцилиндрового двигателя в зависимости от рабочих условий двигателя. Работу с включенным или выключенным режимом, предназначенным для РОГ (EGR), можно обеспечить несколькими способами. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения отдельные выпускные клапаны группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), могут направлять отработавшие газы в различные точки. Один выпускной клапан может направлять отработавшие газы на впуск в режиме, предназначенном для РОГ (EGR), при этом второй выпускной клапан может направлять отработавшие газы к выпускному коллектору и турбине в режиме, не предназначенном для РОГ (EGR). В другом примере, чтобы инициировать режим, не предназначенный для РОГ (EGR), подачу топлива к цилиндру, предназначенному для РОГ (EGR), можно отключить при конкретных условиях так, чтобы количество отработавших газов, образуемых в цилиндре (или цилиндрах), предназначенном для РОГ (EGR), быстро уменьшалось. В еще одном примере для инициирования режима, не предназначенного для РОГ (EGR), можно отключить впускные и/или выпускные клапаны цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR). При этом в режиме, предназначенном для РОГ (EGR), один или несколько цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), могут направлять отработавшие газы к впуску двигателя. В режиме, не предназначенном для РОГ (EGR), один или несколько цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), могут не направлять отработавшие газы к впуску двигателя.
Вначале, на этапе 302 алгоритма выполняют оценку и/или измерение рабочих условий двигателя, к которым, например, относится частота вращения двигателя, нагрузка на двигатель, величина наддува, давление АДК (MAP), поток впускного воздуха и положение устройств управления движением заряда. Кроме того, к рабочим условиям двигателя можно отнести внешние условия, такие как внешнее давление, температура, влажность и температура каталитического нейтрализатора. На этапе 304 определяют, удовлетворены ли условия режима, не предназначенного для РОГ (EGR). В результате, группу цилиндров, предназначенную для РОГ (EGR), можно включать или отключать в зависимости от уровня потребности в РОГ (EGR). В другом примере группу цилиндров, предназначенную для РОГ (EGR), можно отключить в условиях нагревания двигателя, к которым можно отнести холодный пуск двигателя или ситуацию, когда температура каталитического нейтрализатора отработавших газов ниже пороговой температуры. В другом примере группу цилиндров, предназначенную для РОГ (EGR) и обеспечивающую рециркуляцию отработавших газов к впуску двигателя, можно отключить в ответ на нагрузку на двигатель. В частности, цилиндр (или цилиндры), предназначенный для РОГ (EGR), можно отключить в ответ на то, что нагрузка на двигатель ниже пороговой нагрузки.
Если условия режима, не предназначенного для РОГ (EGR), удовлетворены, то на этапе 306 алгоритма обеспечивают работу двигателя в режиме, не предназначенном для РОГ (EGR), и не направляют отработавшие газы от группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), к впуску двигателя. Это предусматривает открытие клапана 65, показанного на фиг. 1 или другого клапана управления РОГ (EGR), не показанного на фиг. 1. Иными словами, вторая группа 18 цилиндров (цилиндр 4, предназначенный для РОГ (EGR)) осуществляет впуск и выпуск по существу так же, как первая группа 17 цилиндров (цилиндры 1-3, не предназначенные для РОГ (EGR)), без направления отработавших газов из цилиндра 4 во впускной коллектор 25. В другом примере на указанном этапе осуществляют отключение цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), из группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), путем блокировки подачи топлива и/или отключения выпускных клапанов. В еще одном варианте каждый цилиндр, предназначенный для РОГ (EGR), может содержать первый выпускной клапан, направляющий отработавшие газы к каналу РОГ (EGR) и к впуску двигателя, и второй, отличный от первого выпускной клапан, направляющий отработавшие газы к выхлопному каналу и турбине. В режиме, не предназначенном для РОГ (EGR), контроллер двигателя выполнен с возможностью закрытия первого выпускного клапана и управления только вторым выпускным клапаном. Кроме того, на этапе 306 способа возможно регулирование воздушно-топливного отношения в группе цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), и в группе цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), для поддержания его на стехиометрическом уровне.
Затем, на этапе 308 способа регулируют устройства (например, клапаны) управления движением заряда в группе цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), и группе цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), для поддержания общего уровня движения заряда между двумя указанными группами цилиндров, причем общий уровень движения заряда зависит от нагрузки на двигатель. На этапе 308 способа также возможно регулирование устройств управления движением заряда для достижения общей интенсивности горения, в то время как воздушно-топливное отношение как в группе цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), так и в группе цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), является стехиометрическим (например, приблизительно стехиометрическим). Регулирование устройств управления движением заряда может предусматривать, на этапе 326, регулирование единого общего исполнительного механизма в зависимости от нагрузки на двигатель. Указанный единый общий исполнительный механизм может представлять собой устройство, соединяющее друг с другом устройства управления движением заряда каждого цилиндра, например, клапаны КУДЗ (CMCV) 27, соответствующие цилиндрам 1-4 с фиг. 1. Таким образом, устройства управления движением заряда группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), и группы цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), могут быть связаны. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения регулирование устройств управления движением заряда может предусматривать, на этапе 328, регулирование исполнительных механизмов, соединенных с каждой из групп цилиндров, предназначенной и не предназначенной для РОГ (EGR), до одинакового уровня движения заряда на основании нагрузки на двигатель. Вместо использования единого общего исполнительного механизма как на этапе 326, каждым клапаном КУДЗ (CMCV) 27 можно управлять посредством отдельного исполнительного механизма. При этом каждый отдельный исполнительный механизм регулируют одинаково так, чтобы каждый клапан КУДЗ (CMCV) 27 открывался на одинаковый угол, обеспечивая возможность поступления равных количеств воздушного заряда к цилиндрам 1-4. Альтернативно, каждой группой цилиндров (то есть, предназначенной и не предназначенной для РОГ (EGR)) может управлять отдельный исполнительный механизм. Таким образом, возможно применение двух исполнительных механизмов, управляющих движением заряда каждой группы цилиндров по отдельности. При этом, устройства управления движением заряда группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), и группы цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), являются несвязанными.
Альтернативно, если условия режима, не предназначенного для РОГ (EGR), не удовлетворены на этапе 304, то на этапе 310 способ предусматривает работу в режиме, предназначенном для РОГ (EGR), при котором направляют отработавшие газы от группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), к впуску. При этом закрывают клапан 65, показанный на фиг. 1 или другой клапан управления РОГ (EGR), не показанный на фиг. 1. В другом примере возможно управление выпускным клапаном каждого цилиндра группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), соединяющим каждый цилиндр с каналом РОГ (EGR), направляя отработавшие газы к впуску двигателя (например, к впускному коллектору). При этом все или часть отработавших газов, выталкиваемых из второй группы 18 цилиндров (из цилиндра 4, предназначенного для РОГ (EGR)), пропускают по каналу 50 и направляют к впускному коллектору 25 для смешивания с зарядом холодного воздуха и сгорания в цилиндрах 1-4. В режиме, предназначенном для РОГ (EGR), цилиндры из группы, не предназначенной для РОГ (EGR), продолжают направлять отработавшие газы исключительно к турбине и выпускному каналу, а не к впускному коллектору.
Затем, на этапе 312 способа регулируют (то есть, изменяют) устройства управления движением заряда группы цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), и группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), для изменения уровня движения заряда и выравнивания интенсивности горения между двумя указанными группами цилиндров на основании нагрузки на двигатель и других параметров (например, таких как воздушно-топливное отношение в группе цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR)). Иными словами, в то время как режим, предназначенный для РОГ (EGR), активируется и отработавшие газы из группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR) (например, цилиндра 4), рециркулируют в заряд свежего воздуха, величина впускного воздуха, направляемого ко всем цилиндрам двигателя (например, цилиндрам 1-4), может меняться в зависимости от таких условий, как нагрузка на двигатель. В одном из примеров регулирование устройств управления движением заряда двух групп цилиндров предусматривает, на этапе 330, регулирование единого общего исполнительного механизма в зависимости от нагрузки на двигатель. Указанный единый общий исполнительный механизм может соединять клапаны КУДЗ (CMCV) 27 цилиндров 1-4 (всех цилиндров двигателя) вместе так, чтобы каждый клапан КУДЗ (CMCV) 27 двигался синхронно с другими. В другом примере регулирование устройств управления движением заряда предусматривает, на этапе 332, регулирование исполнительных механизмов, соединенных с каждой из групп цилиндров, предназначенной и не предназначенной для РОГ (EGR), по отдельности, в зависимости от нагрузки на двигатель и типа цилиндра. В одном из примеров такое регулирование может включать в себя регулирование каждого исполнительного механизма по отдельности. В другом примере такое регулирование может включать в себя регулирование двух исполнительных механизмов, каждый из которых соединен с устройством управления движением заряда одной из групп цилиндров, предназначенной или не предназначенной для РОГ (EGR) (например, один исполнительный механизм содержит все устройства УУДЗ (CMCD) одной группы цилиндров). Возможно несколько действий, осуществляемых на этапе 332, в зависимости от требуемой нагрузки на двигатель, несколько из которых показаны на фиг. 4.
Используемое в настоящем описании понятие «интенсивность горения» одной из камер сгорания относится ко времени, необходимому для полного сгорания воздушно-топливной смеси в камере, когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки своего хода. В частности, горение может закончиться, когда сгорает приблизительно 90% воздушно-топливной смеси и оставшиеся несгоревшие углеводороды выталкиваются во время последующего события выпуска отработавших газов. Иными словами, интенсивность горения представляет собой скорость, с которой топливо высвобождает свою энергию. Также, используемое в настоящем описании понятие «вихревое отношение» относится к степени движения заряда в цилиндре. В частности, указанное вихревое отношение можно выразить количественно как безразмерную величину, описывающую, насколько быстро поворачивается поток воздушного заряда в направлении вихря внутри камеры сгорания. Например, вихревое отношение, равное 1, может относиться к потоку, совершающему один полный поворот за такт поршня. Когда поршень достигает положения верхней мертвой точки, вихревое движение естественным образом сжимается и превращается в турбулентность до момента зажигания, повышая интенсивность горения воздушно-топливной смеси. Вихревое отношение увеличивают, направляя поток при его прохождении через устройство управления движением заряда. В частности, когда устройство управления движением заряда перемещается к более закрытому положению, вихревое отношение усиливается, тем самым, возбуждая дополнительную турбулентность в воздухе, а также увеличивая смешивание топлива в камере и повышая интенсивность горения.
На фиг. 3 и в других последующих примерах представлен способ управления двигателем, содержащий следующие этапы: регулируют каждое из устройств управления движением заряда, а именно первое устройство управления движением заряда, соединенное с первой группой цилиндров, и второе устройство управления движением заряда, соединенное со второй группой цилиндров, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров при рециркуляции отработавших газов только от указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору двигателя. Данный способ позволяет регулировать момент зажигания цилиндров указанных первой и второй групп цилиндров для достижения оптимальной фазировки сгорания во всех цилиндрах. Кроме того, уровень движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров может зависеть от воздушно-топливного отношения в цилиндрах второй группы цилиндров (то есть, цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR)). Данный способ позволяет регулировать каждое из устройств управления движением заряда, в частности, указанное первое устройство управления движением заряда и указанное второе устройство управления движением заряда, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров, причем указанное регулирование предусматривает регулирование указанного первого устройства управления движением заряда посредством первого исполнительного механизма и указанного второго устройства управления движением заряда посредством отдельного, второго исполнительного механизма. Также, указанное первое устройство управления движением заряда содержит клапан управления движением заряда, соединенный с каждым цилиндром в указанной первой группе цилиндров, при этом указанное второе устройство управления движением заряда содержит клапан управления движением заряда, соединенный с каждым цилиндром в указанной второй группе цилиндров.
В одном из примеров регулирование каждого из указанных устройств управления движением заряда, а именно первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров предусматривает совместное регулирование указанных первого и второго устройств управления движением заряда посредством единого общего исполнительного механизма, при этом указанные первое и второе устройства управления движением заряда связаны и смещены относительно друг друга на заданную величину смещения, что приводит к постоянной разности уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров. Кроме того, уровень движения заряда цилиндров указанной первой группы цилиндров меньше, чем уровень движения заряда указанной второй группы цилиндров. Также, указанные первое и второе устройства управления движением заряда соединены с единым общим исполнительным механизмом на общем валу, при этом указанное первое устройство управления движением заряда расположено на общем валу с заданным смещением относительно указанного второго устройства управления движением заряда.
Альтернативно, регулирование каждого из устройств управления движением заряда, а именно первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров осуществляют в соответствии с нагрузкой на двигатель и воздушно-топливным отношением указанных первой и второй групп цилиндров, при этом уровень движения заряда указанной второй группы цилиндров возрастает при снижении нагрузки на двигатель и увеличении отклонения воздушно-топливного отношения от стехиометрического уровня, причем уровень движения заряда указанной первой группы цилиндров возрастает при снижении нагрузки на двигатель. В частности, когда цилиндры, предназначенные для РОГ (EGR), работают с нестехиометрическим воздушно-топливным отношением (то есть, с богатой или бедной воздушно-топливной смесью), то интенсивность горения цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), может быть ниже, чем интенсивность горения цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR). Для существенного выравнивания значений интенсивности горения двух групп цилиндров (цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR) и не предназначенных для РОГ (EGR)), движение заряда можно увеличить для повышения интенсивности горения в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR). Кроме того, нагрузка на двигатель может влиять на движение заряда, необходимое для всех цилиндров, тогда как воздушно-топливное отношение цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR) (вторая группа цилиндров), может влиять на разность движения заряда между двумя группами цилиндров.
В другом примере регулирование каждого из устройств управления движением заряда, а именно первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров предусматривает регулирование каждого из первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда для увеличения уровня движения заряда указанной второй группы цилиндров при одновременном увеличении нагрузки на двигатель для уменьшения степени рециркуляции отработавших газов, подаваемых к впускному коллектору из указанной второй группы цилиндров.
В еще одном примере описанный выше способ содержит также этап, на котором уменьшают воздушно-топливное отношение указанной второй группы цилиндров и поддерживают воздушно-топливное отношение указанной первой группы цилиндров на стехиометрическом уровне при рециркуляции отработавших газов только из указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору, при этом регулирование каждого из указанных устройств управления движением заряда, а именно первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров предусматривает регулирование каждого из указанных первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда для увеличения уровня движения заряда указанной второй группы цилиндров так, чтобы он превышал уровень движения заряда указанной первой группы цилиндров для выравнивания интенсивности горения между указанной первой группой цилиндров и указанной второй группой цилиндров.
В другом примере регулирование каждого из устройств управления движением заряда, а именно первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров при рециркуляции отработавших газов только из указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору происходит в первом режиме, предназначенном для РОГ (EGR), при этом предлагаемый способ дополнительно предусматривает, что во втором режиме, не предназначенном для РОГ (EGR), когда отработавшие газы из указанной второй группы цилиндров не направляются к впускному коллектору, регулируют воздушно-топливное отношение указанной второй группы цилиндров и указанной первой группы цилиндров до стехиометрического уровня, при этом регулируют каждое из первого и второго устройств управления движением заряда для поддержания общего уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров.
На фиг. 4 изображена таблица 400, иллюстрирующая различные ситуации для регулирования устройств управления движением заряда и рециркуляции отработавших газов в цилиндрах в зависимости от нагрузки на двигатель. Ситуации, показанные на фиг. 4, могут быть использованы, например, на этапе 312 или этапе 308 и, в частности, на этапе 332 или 328, представленных на фиг. 3. В первом столбце таблицы 400 показана нагрузка на двигатель, изменяющаяся между высокими и низкими значениями. Несколько пороговых значений для нагрузки на двигатель определены здесь в качестве верхнего порогового значения, превышающего среднее пороговое значение, которое, в свою очередь, превышает нижнее пороговое значение. Три пороговых значения для нагрузки на двигатель соотносятся друг с другом в контексте настоящего описания. Конкретное значение или единица измерения нагрузки на двигатель может изменяться в зависимости от двигателя, но соотношение между тремя пороговыми значениями остается.
Во втором и третьем столбцах таблицы 400 показаны уровни движения заряда и вихревые отношения для цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), и цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), соответственно. Как видно из таблицы, диапазон вихревых отношений изменяется от низкого до среднего, высокого и более высокого, причем все указанные значения соотносятся друг с другом аналогично трем пороговым значениям нагрузки на двигатель, описанным выше. Аналогичным образом, диапазон вихревых отношений соответствует уровню движения заряда. Иными словами, высокое вихревое отношение вызвано высоким уровнем движения заряда. Наконец, в четвертом столбце показано, включен или выключен режим, предназначенный для РОГ (EGR). Например, если режим, предназначенный для РОГ (EGR), включен, то отработавшие газы из группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR) (например, цилиндра 4 с фиг. 1), направляются через систему РОГ (EGR) для смешивания с всасываемым зарядом впускного коллектора, чтобы смесь поступала в цилиндры, предназначенные для РОГ (EGR), и цилиндры, не предназначенные для РОГ (EGR). Альтернативно, если режим, предназначенный для РОГ (EGR), выключен, то отработавшие газы не направляются в систему РОГ (EGR) и к впускному коллектору.
Первая ситуация 401 проиллюстрирована в первой строке таблицы 400. Указанная первая ситуация возникает, когда нагрузка на двигатель превышает вышеупомянутое верхнее пороговое значение. В некоторых примерах превышение нагрузкой двигателя верхнего порогового значения возникает во время увеличения нагрузки на двигатель при неизменных оборотах. Когда двигатель работает выше указанного верхнего порогового значения, в группе цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), требуется низкое вихревое отношение, в результате чего уровень движения заряда регулируют до пониженной величины. Соответственно, устройства УУДЗ (CMCD) можно отрегулировать так, чтобы они не блокировали впуск соответствующих цилиндров и обеспечивали возможность поступления максимального потока воздуха к цилиндрам двигателя. Аналогичным образом, низкое вихревое отношение требуется также в группе цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), в результате чего уровень движения заряда регулируют до пониженной величины. Наконец, режим, предназначенный для РОГ (EGR), может быть выключен таким образом, чтобы все отработавшие газы направлялись через выпускной коллектор к устройству снижения токсичности отработавших газов и турбине, вместо того, чтобы возвращать часть газов обратно к впускному коллектору.
Вторая ситуация 402 возникает, когда нагрузка на двигатель находится между верхним и средним пороговыми значениями. При второй ситуации вихревое отношение и уровень движения заряда остаются низкими для цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), в то время как для цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), вихревое отношение и уровень движения заряда возрастают до среднего. Таким образом, при второй ситуации (или в режиме нагрузки на двигатель) уровень движения заряда может быть выше в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), чем в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR). Кроме того, режим, предназначенный для РОГ (EGR), может быть включен так, чтобы часть отработавших газов (например, отработавшие газы из цилиндра 4) направлялись вверх по потоку к впускному коллектору. Третья ситуация 403 возникает, когда нагрузка на двигатель находится между средним и нижним пороговыми значениями. При третьей ситуации вихревое отношение и уровень движения заряда находятся на среднем уровне для цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), в то время как вихревое отношение и уровень движения заряда возрастают до высокого уровня для цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR). При этом движение заряда может быть больше в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), чем в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR). Для третьей ситуации включен режим, предназначенный для РОГ (EGR).
Наконец, четвертая ситуация 404 возникает, когда нагрузка на двигатель меньше нижнего порогового значения. В одном из примеров ситуация, когда нагрузка на двигатель меньше указанного нижнего порогового значения, может возникнуть при разгрузке двигателя. В другом примере ситуация, когда нагрузка на двигатель меньше указанного нижнего порогового значения, может возникнуть в режиме холостого хода двигателя. При четвертой ситуации вихревое отношение и уровень движения заряда возрастают до высокого уровня для цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), в то время как для цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), вихревое отношение и уровень движения заряда возрастают до более высокого уровня (больше, чем указанный высокий уровень). При этом вихревое отношение и уровень движения заряда могут быть больше для цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), чем для цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR). Наконец, в четвертой ситуации режим, предназначенный для РОГ (EGR), может быть включен, но при уменьшенной величине РОГ (EGR), что может быть реализовано посредством частичного закрытия клапана 65 с фиг. 1 или аналогичного устройства управления РОГ (EGR). В другом примере режим, предназначенный для РОГ (EGR), может быть полностью выключен в четвертой ситуации 404.
Таким образом, следует отметить, что путем регулирования уровней движения заряда между первой и второй группами цилиндров, вместе или по отдельности, значения интенсивности горения по существу совпадают (то есть, являются равными между цилиндрами). Например, в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), будет обеспечена рециркуляция отработавших газов и будет находиться богатая воздушно-топливная смесь, тогда как в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR), будет обеспечена только рециркуляция отработавших газов с воздушно-топливной смесью, имеющей стехиометрическое воздушно-топливное отношение. В результате, образуется водород, улучшающий допустимые пределы разжижения. В некоторых случаях горение в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), происходит с интенсивностью, отличной от интенсивности горения в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR), если различие интенсивностей горения не будет компенсировано за счет управления движением заряда, как описано в приведенных выше примерах.
При регулировании уровней движения заряда между первой и второй группами цилиндров следует принимать во внимание влияние воздушно-топливного отношения. В частности, интенсивность горения может первоначально возрасти (то есть, происходит более быстрое горение) для слегка обогащенных воздушно-топливных смесей относительно воздушно-топливных смесей со стехиометрическим воздушно-топливным отношением. Затем интенсивность горения будет снижаться по мере уменьшения или обогащения воздушно-топливной смеси. При этом, клапан управления движением заряда можно использовать для компенсации изменений интенсивности горения при регулировании воздушно-топливного отношения. В некоторых примерах цилиндры, предназначенные для РОГ (EGR), будут работать на богатой смеси так, чтобы интенсивность горения возрастала при увеличении движения заряда в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR). В других примерах, если в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), обеспечена рециркуляция отработавших газов и находится бедная смесь, движение заряда можно усилить для повышения интенсивности горения в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), на бедной смеси, чтобы она по существу совпадала с интенсивностью горения в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR). Можно применять и другие способы управления, которые подпадают под объем защиты настоящего изобретения.
На фиг. 5 показаны несколько графиков переменных величин, изменяющихся во время работы двигателя при срабатывании устройств управления движением заряда цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), и цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR) (например, цилиндров 1-4, показанных на фиг. 1). График 500 демонстрирует степень РОГ (EGR) в виде процентного отношения на кривой 510, воздушно-топливное отношение группы цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 502, воздушно-топливное отношении группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 504, положения устройства УУДЗ (CMCD) в группе цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 512 и положения устройства УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 514. Кроме того, уровень движения заряда цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), демонстрирует кривая 524, при этом уровень движения заряда цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), проиллюстрирован кривой 526. Наконец, положения «включен» и «выключен» для режима, предназначенного для РОГ (EGR), представлены кривой 538, при этом нагрузка на двигатель представлена кривой 544.
Следует отметить, что кривые уровней движения заряда и кривые положения устройства УУДЗ (CMCD) показаны как взаимно обратные по отношению друг к другу. В частности, по мере того, как увеличивается степень закрытия устройства УУДЗ (CMCD) (то есть, перекрывается большая часть канала, ведущего к цилиндру), возрастают турбулентность и уровень движения заряда указанного цилиндра. Кроме того, РОГ (EGR) обеспечивается исключительно цилиндрами, предназначенными для РОГ (EGR), как описано выше. В дополнение к этому, на графике 500 проиллюстрирован пример, в котором устройства УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), и устройства УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), связаны (например, посредством единого исполнительного механизма). Например, соединительное устройство (например, общий вал) между исполнительными механизмами двух групп может иметь заданное (то есть, постоянное) смещение между двумя группами. В результате, вертикальное смещение 513 между кривыми 512 и 514 остается по существу одинаковым. Аналогичным образом, вертикальное смещение 525 между кривыми 524 и 526 остается по существу одинаковым. Таким образом, движением заряда между двумя различными группами цилиндров можно управлять совместно, однако уровни движения заряда будут различаться между двумя группами. На горизонтальных осях всех кривых графика 500 отложено время.
До момента времени t1 двигатель может работать таким образом, что во всех цилиндрах происходит горение и отработавшие газы рециркулируют от цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), к впуску двигателя, так, чтобы рециркуляция отработавших газов была обеспечена из цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), ко всем оставшимся цилиндрам двигателя, а также к цилиндру, предназначенному для РОГ (EGR). Таким образом, до момента времени t1, рециркуляция отработавших газов может обеспечиваться с по существу постоянной степенью (например, приблизительно 25% с одним цилиндром, предназначенным для РОГ (EGR), и тремя цилиндрами, не предназначенными для РОГ (EGR), как в двигателе 10 с фиг. 1). В момент времени t1, вследствие изменения рабочих условий двигателя, нагрузка на двигатель возрастает, как видно на кривой 544. В некоторых примерах возрастание нагрузки на двигатель соответствует состоянию увеличения нагрузки на двигатель при неизменных оборотах. В ответ на изменение нагрузки на двигатель положения устройства УУДЗ (CMCD) как цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), так и цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), изменяются, возрастая до другого уровня. В частности, степень открытия устройств УУДЗ (CMCD) обеих групп цилиндров возрастает, тем самым, уменьшая уровень движения заряда во всех цилиндрах двигателя. Однако уровень движения заряда цилиндров группы, предназначенной для РОГ (EGR), выше, чем уровень движения заряда в цилиндре группы, не предназначенной для РОГ (EGR). Кроме того, воздушно-топливное отношение цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), остается приближенно на стехиометрическом уровне, тогда как воздушно-топливное отношение цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), остается более низким (то есть, обогащенным).
Затем, в момент времени 12, при уменьшении нагрузки на двигатель, что также можно назвать разгрузкой двигателя, положения устройства УУДЗ (CMCD) как цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), так и цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), также уменьшаются, так, чтобы клапаны УУДЗ (CMCD) находились в более закрытых положениях, чем в положениях между моментами времени t1 и t2. При этом уровни движения заряда возрастают в соответствии с тем, как демонстрируют кривые 524 и 526. Воздушно-топливные отношения в обеих группах цилиндров, как показано кривыми 502 и 504, остаются в это время по существу постоянными. После другого повышения нагрузки двигателя (или увеличения нагрузки на двигатель при неизменных оборотах) в момент времени t3 значения положений устройства УУДЗ (CMCD) на кривых 512 и 514 снова возрастают. Вследствие возрастания нагрузки на двигатель в момент t3, которое превышает возрастание нагрузки на двигатель в момент времени t1, увеличение значений положений устройства УУДЗ (CMCD) (и соответствующих уровней движения заряда) в момент времени t3 превышает соответствующее увеличение в момент времени t1, как видно из фиг. 5. Когда инициировано такое интенсивное увеличение нагрузки на двигатель при неизменных оборотах (например, нагрузка на двигатель выше верхнего порогового значения), режим, предназначенный для РОГ (EGR), выключается в момент t3 времени, что также соответствует падению степени РОГ (EGR) с 25% до 0%. Выключение режима, предназначенного для РОГ (EGR), может включать в себя отключение цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), или направление отработавших газов из цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), только к турбине, но не к впускному коллектору. С момента времени t1 и до момента времени t3 степень РОГ (EGR) остается на уровне 25%, поскольку один цилиндр из четырех обладает функциональными возможностями для обеспечения РОГ (EGR). В других примерах степень РОГ (EGR) может изменяться от 0% до 25% в зависимости от положения различных клапанов управления РОГ (EGR) и от того, какая часть отработавших газов из четвертого цилиндра может протекать вниз по потоку через выпускную систему.
С момента времени t1 до момента времени t3 воздушно-топливное отношение в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR), на кривой 502 остается по существу постоянным относительно стехиометрического воздушно-топливного отношения на кривой 503, тогда как воздушно-топливное отношение в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), остается на почти постоянном уровне обогащения. В момент времени t3 режим, предназначенный для РОГ (EGR), выключают, воздушно-топливное отношение в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR), остается на стехиометрическом уровне 503. Кроме того, в момент времени t3 воздушно-топливное отношение в цилиндре, предназначенном для РОГ (EGR), также возрастает до стехиометрического уровня, так как отработавшие газы не будут рециркулировать, но вместо этого они направляются к турбине и выпускной системе транспортного средства, когда режим, предназначенный для РОГ (EGR), выключен. Стехиометрическое воздушно-топливное отношение 503 возникает, когда в камеру сгорания подают почти точное количество воздуха для полного сгорания всего топлива, находящегося в камере сгорания во время цикла сгорания.
На фиг. 6 показаны несколько графиков переменных величин, изменяющихся во время работы двигателя при срабатывании устройств управления движением заряда в соответствии со вторым примером. График 600 иллюстрирует степень РОГ (EGR) в виде процентного отношения на кривой 610, воздушно-топливное отношение в группе цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 602, воздушно-топливное отношение в группе цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 604, стехиометрическое воздушно-топливное отношение на кривой 603. Как и на фиг. 5, на графике 600 показан вариант осуществления настоящего изобретения, в котором устройства УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), и устройства УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), связаны и управляются совместно посредством общего исполнительного механизма. Таким образом, на графике 600 показано положение устройства УУДЗ (CMCD) цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), на кривой 612, положение устройства УУДЗ (CMCD) цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), на кривой 614 и постоянное вертикальное смещение 613 между кривыми 612 и 613. Аналогичным образом, кривая 624 иллюстрирует уровень движения заряда цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), при этом кривая 626 иллюстрирует уровень движения заряда цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), на кривой 626. Вертикальное смещение 625 присутствует также между кривыми 624 и 626. Наконец, состояния «включен» и «выключен» для режима, предназначенного для РОГ (EGR), представлены кривой 638, при этом нагрузка на двигатель представлена кривой 644. Следует отметить, что вертикальные смещения 613 и 625 могут отличаться от вертикальных смещений 513 и 525 на кривых с фиг. 5. На горизонтальных осях всех кривых графика 600 отложено время.
До момента времени t1 нагрузка на двигатель поддерживается относительно низкой, в то время как режим, предназначенный для РОГ (EGR), включен при степени РОГ (EGR) 25% (например, приблизительно 25%). Между тем, воздушно-топливное отношение цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), представлено кривой 602 и остается на стехиометрическом уровне, представленном кривой 603, а воздушно-топливное отношение, представленное кривой 604, не превышает стехиометрического уровня (то есть, воздушно-топливная смесь является богатой). В момент времени t1 увеличение нагрузки на двигатель при неизменных оборотах вызывает возрастание нагрузки на двигатель, что инициирует последовательность команд выключения режима, предназначенного для РОГ (EGR), тем самым, уменьшая степень РОГ (EGR) с 25% по существу до 0%. В связи с этим, по существу все отработавшие газы, выталкиваемые цилиндром 4 с фиг. 1 (или группой цилиндров в других вариантах осуществления настоящего изобретения), могут направляться к выпускной системе вместе с отработавшими газами из цилиндров 1-3. В то же время, положения устройства УУДЗ (CMCD) цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), и цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR) (представленные кривыми 612 и 614), изменяются, переходя в более открытые положения, в то время как уровни движения заряда уменьшаются. Наконец, воздушно-топливное отношение цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), (кривая 604) возрастает (то есть, смесь становится более бедной) до стехиометрического уровня 603.
Затем, в момент времени t2 нагрузка на двигатель снова уменьшается до более низкого уровня, при этом положения устройства УУДЗ (CMCD) на кривых 612 и 614 изменяются, переходя в более закрытые положения, в то время как уровни движения заряда на кривых 624 и 626 возрастают. Поскольку нагрузка на двигатель уменьшается, включается (то есть, активируется) режим, предназначенный для РОГ (EGR), вызывая возрастание степени РОГ (EGR) снова до 25%. В связи с этим, цилиндр, предназначенный для РОГ (EGR), может работать на богатой смеси, так что воздушно-топливное отношение уменьшается. В момент t3 времени нагрузка на двигатель возрастает до уровня между нагрузками на двигатель в моменты времени t1 и t2. Соответственно, положения устройства УУДЗ (CMCD) снова увеличиваются, в то время как уровни движения заряда снова уменьшаются, поддерживая вертикальные смещения 613 и 625 соответственно. Кроме того, при нагрузке на двигатель, соответствующей моменту времени t3, может быть желательна меньшая величина РОГ (EGR), в результате чего степень РОГ (EGR) уменьшают до значения в 15% путем регулирования одного или нескольких клапанов управления РОГ (EGR). В альтернативном примере степень РОГ (EGR) может оставаться фиксированной на уровне приблизительно 25%. Наконец, в момент времени t3 воздушно-топливное отношение цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), 604 немного возрастает, но остается ниже стехиометрического воздушно-топливного отношения на графике 603.
На фиг. 7 показано несколько графиков переменных величин, изменяющихся во время работы двигателя при срабатывании устройств управления движением заряда в соответствии с третьим примером. График 700 иллюстрирует степень РОГ (EGR) в виде процентного отношения на кривой 710, воздушно-топливное отношение в группе цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 702, воздушно-топливное отношение в группе цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 704, стехиометрическое воздушно-топливное отношение на кривой 703, положения устройства УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 712 и положения устройства УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), на кривой 714. Кроме того, уровень движения заряда цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), представлен кривой 724, уровень движения заряда цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), представлен кривой 726, режим, предназначенный для РОГ (EGR), проиллюстрирован кривой 738, а нагрузка на двигатель проиллюстрирована кривой 744. На горизонтальных осях всех кривых графика 700 отложено время. Следует отметить, что, хотя вертикальные смещения между положением устройства УУДЗ (CMCD) и уровнем движения заряда на кривых с фиг. 5 и 6 остаются по существу постоянными, вертикальные смещения на таких же кривых с фиг. 7 (кривые 712, 714, 724 и 726) изменяются между моментами времени t1 и t3. Это является следствием того, что устройства УУДЗ (CMCD) между группой цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), и группой цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), не связаны. В одном из примеров управление каждым устройством УУДЗ (CMCD) каждого отдельного цилиндра осуществляется индивидуально. В другом примере всеми устройствами УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, предназначенной для РОГ (EGR), управляет первый исполнительный механизм, а всеми устройства УУДЗ (CMCD) группы цилиндров, не предназначенной для РОГ (EGR), управляет второй исполнительный механизм, при этом управление первым и вторым исполнительными механизмами осуществляется по отдельности в зависимости от нагрузки на двигатель и типа цилиндра (например, предназначенный или не предназначенный для РОГ (EGR)).
До момента времени t1 нагрузка на двигатель находится на более высоком уровне. Между тем, устройства УУДЗ (CMCD) цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), остаются в открытом положении, тогда как устройства УУДЗ (CMCD) цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), остаются в закрытом положении. Соответственно, уровень движения заряда цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), остается на более высоком уровне, при этом уровень движения заряда цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), остается на более низком уровне. Вследствие более высокой нагрузки на двигатель, в то время как уровень движения заряда цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), соответствует более высокому уровню, может быть задана степень РОГ (EGR), которая меньше максимального процентного отношения 25%, например, 15%. Аналогично тому, что показано на фиг. 5 и 6, воздушно-топливное отношение цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), которое представлено кривой 702, остается по существу равным стехиометрическому отношению на кривой 703.
В момент времени t1 нагрузка на двигатель уменьшается до более низкого уровня, чем уровень, предшествующий моменту времени t1. В ответ на уменьшение нагрузки на двигатель положение устройства УУДЗ (CMCD) цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), изменяется, переходя в более закрытое положение, в то время как уровень движения заряда цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), соответственно возрастает. Кроме того, степень РОГ (EGR) возрастает до максимального уровня 25%. Наконец, воздушно-топливное отношение в цилиндре, предназначенном для РОГ (EGR), соответствует более богатой воздушно-топливной смеси, чем при стехиометрическом уровне, и остается постоянным в интервале между моментами времени t1 и t2.
Затем, в момент времени t2 нагрузка на двигатель, представленная кривой 744, возрастает до промежуточного уровня между нагрузками на двигатель до момента времени t1 и в момент времени t1. При этом режим, предназначенный для РОГ (EGR), выключен, как видно из кривой 710, при этом степень РОГ (EGR) падает приблизительно до 0%. Вследствие выключения режима, предназначенного для РОГ (EGR), показанного кривой 738, воздушно-топливное отношение цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), возрастает до стехиометрического в интервале между моментами времени t2 и t3. В связи с этим, в ответ на изменение степени РОГ (EGR), положение устройства УУДЗ (CMCD) цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), на кривой 712 уменьшается и по существу совпадает с положением устройства УУДЗ (CMCD) цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), на кривой 714. Кроме того, устройство УУДЗ (CMCD) цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), может открываться, переходя в более открытое положение, чтобы уменьшить уровень движения заряда в цилиндре, предназначенном для РОГ (EGR), на кривой 724, поскольку цилиндр работает в стехиометрическом режиме без разжижения смеси. В связи с этим положение устройства УУДЗ (CMCD) и уровни движения заряда как цилиндров, предназначенных для РОГ (EGR), так и цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), по существу равны в интервале между моментами времени t2 и t3. Это является следствием использования описанных выше несвязанных исполнительных механизмов. В одном из примеров, в ответ на команду исключения РОГ (EGR) (то есть, в ответ на более низкую требуемую степень РОГ (EGR)), контроллер двигателя может одновременно увеличивать нагрузку на двигатель и уменьшать уровень движения заряда (или поддерживать уровень движения заряда) цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR).
В момент времени t3 нагрузка на двигатель снова возрастает до более высокого уровня, вызывая аналогичное увеличение положения устройства УУДЗ (CMCD) цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR). В ответ на это, снова включают режим, предназначенный для РОГ (EGR), и степень РОГ (EGR) на кривой 710 возрастает до повышенного уровня, меньшего, чем максимальный уровень 25%. Также, уровень движения заряда цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), уменьшается, в то время как степень РОГ (EGR) снова возрастает. Это может обеспечить преимущество, состоящее в увеличении относительно постоянной степени РОГ (EGR) цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), за счет регулирования работающего двигателя. В то время как воздушно-топливное отношение цилиндров, не предназначенных для РОГ (EGR), остается почти на стехиометрическом уровне, воздушно-топливное отношение цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR), снова уменьшается в ответ на повторное включение режима, предназначенного для РОГ (EGR). Кроме того, режим, предназначенный для РОГ (EGR), представленный кривой 738, переключается в состояние «включено», поскольку степень РОГ (EGR) на кривой 710 поднимается выше 0%.
Как показано на фиг. 5-7, способ управления двигателем может содержать этапы, на которых: в первом состоянии, при работе в режиме, не предназначенном для РОГ (EGR), когда отработавшие газы не рециркулируют к впускному коллектору из первой группы цилиндров или второй группы цилиндров, регулируют первое устройство управления движением заряда, соединенное с первой группой цилиндров, и второе устройство управления движением заряда, соединенное со второй группой цилиндров, для поддержания общего уровня движения заряда между первой и второй группами цилиндров; и во втором состоянии, при работе в режиме, предназначенном для РОГ (EGR), когда отработавшие газы рециркулируют только от второй группы цилиндров к впускному коллектору, регулируют первое устройство управления движением заряда и второе устройство управления движением заряда для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения посредством указанного способа можно по существу выравнивать интенсивность горения между первой и второй группами цилиндров, поскольку движение заряда возрастает в цилиндре, где горение происходит медленнее (цилиндр, предназначенный для РОГ (EGR)). В соответствии с указанным способом указанное первое состояние включает в себя одну или несколько из следующих ситуаций: холодный пуск двигателя, период прогрева двигателя или ситуацию, когда нагрузка на двигатель превышает первый пороговый уровень, причем указанное второе состояние включает в себя ситуацию, когда нагрузка на двигатель находится между нижним пороговым уровнем и верхним пороговым уровнем.
В некоторых примерах описанный выше способ дополнительно содержит этап, на котором, во время второго состояния, поддерживают воздушно-топливное отношение в указанной первой группе цилиндров на стехиометрическом уровне, и уменьшают воздушно-топливное отношение в указанной второй группе цилиндров ниже стехиометрического уровня, причем регулирование указанного первого устройства управления движением заряда и указанного второго устройства управления движением заряда при втором состоянии предусматривает регулирование указанного первого устройства управления движением заряда до первого уровня и указанного второго устройства управления движением заряда до второго уровня, причем указанный первый уровень меньше указанного второго уровня, при этом указанные первый уровень и второй уровень возрастают при уменьшении нагрузки на двигатель, а указанный второй уровень возрастает также при уменьшении воздушно-топливного отношения в указанной второй группе цилиндров. В указанном примере разность между первым и вторым уровнями является постоянной при всех рабочих условиях, причем указанная разность зависит от заданного смещения между первым устройством управления движением заряда и вторым устройством управления движением заряда, причем управление первым и вторым устройствами управления движением заряда осуществляют посредством единого общего исполнительного механизма.
Кроме того, разность между первым и вторым уровнями регулируют в зависимости от нагрузки на двигатель и воздушно-топливного отношения во второй группе цилиндров, причем регулирование первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда для изменения уровня движения заряда между первой и второй группами цилиндров предусматривает регулирование первого исполнительного механизма, соединенного с первым устройством управления движением заряда, и второго исполнительного механизма, отдельного от первого исполнительного механизма и соединенного со вторым устройством управления движением заряда. В частности, при отклонении воздушно-топливного отношения цилиндра, предназначенного для РОГ (EGR) (вторая группа цилиндров), дальше от стехиометрического воздушно-топливного отношения, уровень движения заряда может быть увеличен, чтобы интенсивность горения в нем по существу совпадала с интенсивностью горения в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR).
В других примерах описанный выше способ дополнительно содержит этап, на котором, в соответствии с увеличением нагрузки на двигатель при неизменных оборотах выше порогового значения, осуществляют переключение из режима, предназначенного для РОГ (EGR), в режим, не предназначенный для РОГ (EGR), путем блокирования одного или нескольких из впускных или выпускных клапанов каждого цилиндра второй группы цилиндров, причем регулирование первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда и при первом, и при втором состоянии предусматривает регулирование первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда для поддержания общей интенсивности горения между первой группой цилиндров и второй группой цилиндров.
В соответствии с другим вариантом осуществления предлагаемого способа в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), и цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR), может быть различное количество внутреннего остатка топлива. В связи с этим, если в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR), присутствует большее количество общего остатка или более высокий уровень внутреннего остатка, чем в цилиндрах, не предназначенных для РОГ (EGR), то движение заряда может возрастать для повышения интенсивности горения в цилиндрах. Следует отметить, что раскрытые выше способы регулирования первого и второго уровней движения заряда, а также режима, предназначенного для РОГ (EGR), являются конкретными примерами более общего случая, когда увеличенное разжижение смеси в цилиндрах, предназначенных для РОГ (EGR) (посредством внешней РОГ (EGR), внутренней РОГ (EGR), бедной топливно-воздушной смеси или богатой топливно-воздушной смеси), замедляет процесс горения, и положения устройств УУДЗ (CMCV) следует регулировать (например, путем закрытия) для компенсации.
Таким образом, предложенные выше способы эксплуатации указанных устройств управления движением заряда, расположенных выше по потоку от соответствующих цилиндров, в сочетании с системой, предназначенной для обеспечения РОГ (EGR), позволяют повысить термический КПД, а также обеспечивают более надежный вход и выход из режима, предназначенного для РОГ (EGR). В частности, приведение в действие устройств (клапанов) управления движением заряда, переключение между состояниями «включен» и «выключен» режима, предназначенного для РОГ (EGR), позволяет получить более плавную работу двигателя. Кроме того, индивидуальный контроль устройств управления движением заряда групп цилиндров, предназначенных и не предназначенных для РОГ (EGR), позволяет достичь технического результата, заключающегося в улучшении управления движением заряда для цилиндров, предназначенных и не предназначенных для РОГ (EGR), при различных условиях нагрузки на двигатель, при этом регулирование степени РОГ (EGR) обеспечивается цилиндрами, предназначенными для РОГ (EGR), что создает возможность для более гибкого управления двигателем, приспособленным для более широкого диапазона требований к двигателям. В результате, может быть повышена топливная экономия и уменьшены суммарные выбросы автомобиля.
Следует отметить, что включенные в настоящий документ примеры алгоритмов управления и оценки можно использовать с различными компоновками двигательных систем и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящем документе конкретные способы и алгоритмы управления можно хранить в виде исполняемых инструкций в энергонезависимом запоминающем устройстве. Раскрытые в настоящем документе конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, например, стратегии, управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопоточные и т.д. Это подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции можно выполнять в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для обеспечения признаков и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления настоящего изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций можно повторять в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут в графическом виде представлять собой программный код, подлежащий занесению в энергонезависимое запоминающее устройство машиночитаемого носителя информации в системе управления двигателем.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании схемы и алгоритмы по существу являются лишь примерами, при этом конкретные варианты осуществления настоящего изобретения не следует рассматривать в качестве ограничивающих, ибо возможны различные их модификации. Например, вышеизложенный подход может быть применен 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. Объект настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, предназначены конкретные сочетания компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых 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 исходной формулы изобретения, также считаются включенными в объект настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ДИАГОНАЛЬНОЙ ПРОДУВКИ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ВЫВЕДЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2699866C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СИСТЕМА ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2014 |
|
RU2684140C2 |
| СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ (РОГ) ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ | 2017 |
|
RU2704899C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2686601C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ) И СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2014 |
|
RU2679755C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2017 |
|
RU2717633C2 |
| СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ С РАЗВЕТВЛЕННОЙ ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМОЙ (ВАРИАНТЫ) | 2017 |
|
RU2703151C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ | 2017 |
|
RU2702821C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С РАЗВЕТВЛЕННОЙ ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМОЙ | 2017 |
|
RU2706170C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ВЫБОРА МЕСТА ВПРЫСКА ВОДЫ В ДВИГАТЕЛЬ | 2017 |
|
RU2699848C2 |
Группа изобретений может быть использована в двигателях внутреннего сгорания. Раскрыты варианты способов управления двигателем и двигательная система. Один из способ управления двигателем содержит следующие этапы. Регулируют первое устройство управления движением заряда, соединенное с первой группой цилиндров (17). Регулируют второе устройство управления движением заряда, соединенное со второй группой цилиндров (18). Регулировку осуществляют для увеличения уровня движения заряда первой и второй групп цилиндров при снижении нагрузки на двигатель (10). Уровень движения заряда первой группы цилиндров увеличивают до уровня движения заряда, который меньше уровня движения заряда указанной второй группы цилиндров. Технический результат заключается в повышении топливной экономичности и уменьшении выбросов отработавших газов благодаря улучшению управления движением заряда для цилиндров, предназначенных и не предназначенных для РОГ (EGR), при различных условиях нагрузки на двигатель, при этом регулирование степени РОГ (EGR) обеспечивается цилиндрами, предназначенными для РОГ (EGR). 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ управления двигателем, содержащий этапы, на которых:
регулируют первое устройство управления движением заряда, соединенное с первой группой цилиндров, и второе устройство управления движением заряда, соединенное со второй группой цилиндров, для увеличения уровня движения заряда указанных первой и второй групп цилиндров при снижении нагрузки на двигатель, причем уровень движения заряда указанной первой группы цилиндров увеличивают до уровня движения заряда, который меньше уровня движения заряда указанной второй группы цилиндров.
2. Способ по п. 1, при котором регулирование первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда предусматривает совместное регулирование указанных первого и второго устройств управления движением заряда посредством единого общего исполнительного механизма, причем указанные первое и второе устройства управления движением заряда связаны и смещены относительно друг друга на заданную величину смещения, что приводит к постоянной разности уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров.
3. Способ по п. 2, при котором указанные первое и второе устройства управления движением заряда соединяют с единым общим исполнительным механизмом на общем валу, причем указанное первое устройство управления движением заряда располагают на общем валу с заданным смещением относительно указанного второго устройства управления движением заряда.
4. Способ по п. 1, при котором регулирование первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда предусматривает регулирование указанного первого устройства управления движением заряда посредством первого исполнительного механизма и указанного второго устройства управления движением заряда посредством отдельного, второго исполнительного механизма.
5. Способ по п. 1, при котором регулирование первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда также осуществляют в соответствии с воздушно-топливным отношением указанных первой и второй групп цилиндров, причем уровень движения заряда указанной второй группы цилиндров возрастает при снижении нагрузки на двигатель и увеличении отклонения воздушно-топливного отношения от стехиометрического, причем уровень движения заряда указанной первой группы цилиндров возрастает при снижении нагрузки на двигатель.
6. Способ по п. 1, при котором регулирование первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда предусматривает регулирование каждого из первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда для увеличения уровня движения заряда указанной второй группы цилиндров при одновременном увеличении нагрузки на двигатель для уменьшения степени рециркуляции отработавших газов, подаваемых к впускному коллектору из указанной второй группы цилиндров.
7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором уменьшают воздушно-топливное отношение указанной второй группы цилиндров и поддерживают воздушно-топливное отношение указанной первой группы цилиндров на стехиометрическом уровне при рециркуляции отработавших газов только из указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору, причем регулирование первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда предусматривает регулирование каждого из указанных первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда для увеличения уровня движения заряда указанной второй группы цилиндров так, чтобы он превышал уровень движения заряда указанной первой группы цилиндров для выравнивания интенсивности горения между указанной первой группой цилиндров и указанной второй группой цилиндров.
8. Способ по п. 1, дополнительно содержащий регулирование каждого из устройств управления движением заряда, а именно первого устройства управления движением заряда и второго устройства управления движением заряда, для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров при рециркуляции отработавших газов только из указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору происходит в режиме, предназначенном для рециркуляции отработавших газов.
9. Способ по п. 1, при котором указанное первое устройство управления движением заряда содержит клапан управления движением заряда, соединенный с каждым цилиндром в указанной первой группе цилиндров, причем указанное второе устройство управления движением заряда содержит клапан управления движением заряда, соединенный с каждым цилиндром в указанной второй группе цилиндров.
10. Способ управления двигателем, содержащий этапы, на которых:
в первом состоянии, при работе в режиме, не предназначенном для рециркуляции отработавших газов, когда отработавшие газы не рециркулируют к впускному коллектору из первой группы цилиндров или второй группы цилиндров, регулируют первое устройство управления движением заряда, соединенное с указанной первой группой цилиндров, и второе устройство управления движением заряда, соединенное с указанной второй группой цилиндров, для поддержания общего уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров; и
во втором состоянии, при работе в режиме, предназначенном для рециркуляции отработавших газов, когда отработавшие газы рециркулируют только от указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору, регулируют указанное первое устройство управления движением заряда и указанное второе устройство управления движением заряда для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров,
причем указанное первое состояние включает в себя одну или несколько из следующих ситуаций: холодный пуск двигателя, период прогрева двигателя или ситуацию, когда нагрузка на двигатель превышает первый пороговый уровень,
причем указанное второе состояние включает в себя ситуацию, когда нагрузка на двигатель находится между нижним пороговым уровнем и верхним пороговым уровнем.
11. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этап, на котором, во время второго состояния, поддерживают воздушно-топливное отношение в указанной первой группе цилиндров на стехиометрическом уровне и уменьшают воздушно-топливное отношение в указанной второй группе цилиндров ниже стехиометрического уровня, причем регулирование указанного первого устройства управления движением заряда и указанного второго устройства управления движением заряда при втором состоянии предусматривает регулирование указанного первого устройства управления движением заряда до первого уровня и указанного второго устройства управления движением заряда до второго уровня, причем указанный первый уровень меньше указанного второго уровня, причем указанный первый уровень и указанный второй уровень возрастают при уменьшении нагрузки на двигатель, при этом указанный второй уровень возрастает также при уменьшении воздушно-топливного отношения в указанной второй группе цилиндров.
12. Способ по п. 11, при котором разность между указанными первым и вторым уровнями является постоянной при всех рабочих условиях, причем указанная разность зависит от заданного смещения между указанным первым устройством управления движением заряда и указанным вторым устройством управления движением заряда, причем управление указанными первым и вторым устройствами управления движением заряда осуществляют посредством единого общего исполнительного механизма.
13. Способ по п. 11, при котором указанную разность между первым и вторым уровнем регулируют в зависимости от нагрузки на двигатель и воздушно-топливного отношения в указанной второй группе цилиндров, причем регулирование указанного первого устройства управления движением заряда и указанного второго устройства управления движением заряда для изменения уровня движения заряда между указанными первой и второй группами цилиндров предусматривает регулирование первого исполнительного механизма, соединенного с указанным первым устройством управления движением заряда, и второго исполнительного механизма, отдельного от указанного первого исполнительного механизма и соединенного с указанным вторым устройством управления движением заряда.
14. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этап, на котором, в соответствии с увеличением нагрузки на двигатель при неизменных оборотах выше порогового значения, выполняют переключение из режима, предназначенного для рециркуляции отработавших газов, в режим, не предназначенный для рециркуляции отработавших газов, путем блокирования одного или нескольких из впускных или выпускных клапанов каждого цилиндра указанной второй группы цилиндров, причем регулирование указанного первого устройства управления движением заряда и указанного второго устройства управления движением заряда и при первом, и при втором состоянии предусматривает регулирование указанного первого устройства управления движением заряда и указанного второго устройства управления движением заряда для поддержания общей интенсивности горения между указанной первой группой цилиндров и указанной второй группой цилиндров.
15. Двигательная система, содержащая:
первую группу цилиндров, направляющую отработавшие газы к выпускному каналу;
вторую группу цилиндров, направляющую отработавшие газы напрямую от указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору двигателя;
первый набор устройств управления движением заряда, соединенных с цилиндрами указанной первой группы цилиндров;
второй набор устройств управления движением заряда, соединенных с цилиндрами указанной второй группы цилиндров; и
контроллер с машиночитаемыми инструкциями для регулирования каждого из указанных наборов устройств управления движением заряда, а именно первого набора устройств управления движением заряда и второго набора устройств управления движением заряда, для изменения уровня движения заряда между указанной первой группой цилиндров и указанной второй группой цилиндров при рециркуляции отработавших газов только от указанной второй группы цилиндров к впускному коллектору, причем регулирование каждого из указанных наборов устройств управления движением заряда, а именно первого набора устройств управления движением заряда и второго набора устройств управления движением заряда, зависит от нагрузки на двигатель и воздушно-топливного отношения указанной второй группы цилиндров.
16. Система по п. 15, в которой указанный первый набор устройств управления движением заряда и указанный второй набор устройств управления движением заряда содержат клапаны управления движением заряда, соединенные с впуском каждого из цилиндров указанных первой и второй групп цилиндров.
17. Система по п. 16, в которой указанные первый и второй наборы устройств управления движением заряда и их соответствующие клапаны управления движением заряда расположены на расстоянии друг от друга вдоль впускных трактов, соединяющих впускной коллектор с указанными первой и второй группами цилиндров.
18. Система по п. 15, при которой указанная вторая группа цилиндров сообщается по текучей среде с системой рециркуляции отработавших газов, содержащей один или несколько каналов, один или несколько клапанов, охладитель и каталитический нейтрализатор отработавших газов.
| Датчик скорости газового потока | 1979 |
|
SU838582A1 |
| US 2012260894 A1, 18.10.2012 | |||
| US 2004043864 A1, 04.03.2004 | |||
| US 2003192518 A1, 16.10.2003 | |||
| Впускная система для двигателя внутреннего сгорания | 1988 |
|
SU1576698A1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, В ЧАСТНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2011 |
|
RU2476714C2 |
