СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к способам и системам для улучшения допуска по детонации двигателя в моторном транспортном средстве.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) отводят часть выхлопных газов обратно на впуск для охлаждения температур сгорания и снижения потерь на дросселирование, таким образом, улучшая выбросы и экономию топлива транспортного средства. В двигателях с турбонаддувом, система EGR может включать в себя контур охлажденной EGR низкого давления (LP-EGR), в котором выхлопные газы отводятся после того, как газы проходят через турбину турбонагнетателя, и вдуваются перед компрессором по прохождению через охладитель EGR. Величина LP-EGR, направляемая через систему EGR, измеряется и регулируется на основании скорости вращения и нагрузки двигателя при работе двигателя для поддержания требуемой стабильности сгорания двигателя наряду с обеспечением преимуществ выбросов и экономии топлива.
Одна из примерных систем EGR показана Стайлезом и другими в US 2012/023937 (опубл. 02.02.2012, МПК F02B 33/44). В нем, LP-EGR выдается с постоянной процентной долей EGR от потока свежего воздуха в большой зоне трехмерной регулировочной характеристики двигателя, включающей в себя от средней нагрузки до минимальной нагрузки двигателя, даже в то время как нагрузка двигателя изменяется. На более высоких нагрузках двигателя, процентная доля EGR меняется на основании условий работы двигателя. В дополнение, в условиях очень низких нагрузок двигателя и/или холостого хода двигателя, EGR может не подаваться (0% EGR). Такой подход улучшает переходное управление и расширяет использование EGR в более широком диапазоне условий работы.
Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальную проблему у такого подхода. Более точно, могут быть переходные маневры, такие как ускорения или нажатия педали акселератора с дросселем, где двигатель может входить в область работы с высокой нагрузкой из области низкой или 0% EGR. В материалах настоящего описания, двигатель может входить в область работы с высокой нагрузкой достаточно быстро, так что транспортная задержка EGR, заполняющей систему впуска, может задерживать EGR, поступающую в камеру сгорания в концентрации, достаточной для обеспечения требуемого подавления детонации. Как результат, может происходить избыточная детонация или преждевременное воспламенение в двигателе. Для подавления детонации или преждевременного воспламенения, может требоваться неэффективное использование запаздывания искрового зажигания или обогащения смеси для сгорания, ухудшая экономию топлива и нейтрализуя выгоды экономии топлива от предыдущего использования EGR. События аномального сгорания также могут портить эффективность использования топлива ездового цикла и потенциально повреждать двигатель.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично преодолены в системе двигателя транспортного средства, содержащей:
турбонагнетатель;
систему рециркуляции выхлопных газов низкого давления (LP-EGR), содержащую клапан LP-EGR; и
систему управления, содержащую машиночитаемый запоминающий носитель, содержащий команды для:
управления работой клапана LP-EGR для поддержания отсутствия EGR при всех нагрузках двигателя в первом диапазоне более низких нагрузок; и
увеличения открывания клапана LP-EGR и подачи топлива в виде разделенного впрыска за цикл до тех пор, пока не будет достигнута пороговая интенсивность EGR, в ответ на нажатие педали акселератора ко второму диапазону более высоких нагрузок.
В одном из вариантов предложена система, в которой система управления содержит дополнительные команды для подачи топлива в виде одиночного впрыска за цикл и управления работой клапана LP-EGR для поддержания постоянной процентной доли EGR потока свежего воздуха через систему LP-EGR на всех нагрузках двигателя во втором диапазоне нагрузок, после того, как достигнута пороговая интенсивность EGR.
В одном из вариантов предложена система, в которой подача топлива в виде одиночного впрыска за цикл содержит подачу топлива в виде одиночного впрыска в такте впуска, при этом подача топлива в виде разделенного впрыска топлива за цикл содержит подачу топлива в виде первого впрыска в такте впуска и второго впрыска в такте сжатия.
В одном из вариантов предложена система, в которой при подаче топлива в виде разделенного впрыска за цикл первая, большая часть топлива подается в первом впрыске в такте впуска, а вторая, оставшаяся часть топлива подается во втором впрыске в такте сжатия.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая систему рециркуляции выхлопных газов высокого давления (HP-EGR), содержащую клапан HP-EGR, при этом в каждом из первого и второго диапазонов нагрузок, открывание клапана HP-EGR регулируется на основании открывания клапана LP-EGR.
Также предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых осуществляют в ответ на возрастающую нагрузку наряду с работой с более низкой EGR, увеличение EGR и топливоснабжение двигателя с разделенным впрыском топлива за цикл до тех пор, пока EGR не находится выше, чем пороговое значение. Таким образом, детонация и преждевременное воспламенение во время кратковременных нажатий педали акселератора могут подавляться лучше.
В виде примера, система двигателя может быть выполнена с системой EGR низкого давления (LP-EGR), выполненной с возможностью подвергать рециркуляции часть выхлопных газов из выпускного коллектора ниже по потоку от турбины в системе выпуска во впускной коллектор выше по потоку от компрессора в системе впуска через клапан EGR. Выхлопные газы могут охлаждаться по прохождению через охладитель EGR перед подачей на впуск. На основании условий работы двигателя, таких как условия скорости вращения-нагрузки двигателя, может определяться целевая интенсивность EGR, и различные исполнительные механизмы двигателя, в том числе, клапан EGR, могут регулироваться для обеспечения целевой интенсивности EGR. Если есть транспортная задержка в подаче требуемого разбавления двигателя, двигатель может становиться ограниченным детонацией. Для улучшения борьбы с детонацией при любом таком маневре, который переводит двигатель в ограниченный детонацией режим, где действующая интенсивность EGR меньше, чем интенсивность EGR, требуемая для надлежащего подавления детонации, в то время как интенсивность EGR повышается до пороговой интенсивности, двигатель может временно подвергаться работе с разделенным впрыском топлива. В частности, до тех пор, пока интенсивность EGR не достигает целевой интенсивности EGR, топливо может подаваться по меньшей мере в виде первого впрыска в такте впуска и второго впрыска в такте сжатия. Первый впрыск в такте впуска может регулироваться, чтобы быть обедненным и находиться на или около установки момента зажигания, чтобы понижать предрасположенность к детонации или преждевременному воспламенению в цилиндре. Второй впрыск в такте сжатия, в таком случае, может регулироваться, чтобы быть обогащенным и находиться после установки момента зажигания, чтобы приводить общее топливно-воздушное соотношение сгорания на или около стехиометрии. Разделенный впрыск топлива может продолжаться до тех пор, пока не достигнута пороговая интенсивность EGR, вслед за которой может возобновляться одиночный впрыск топлива. Примерные маневры, где разделенный впрыск топлива может улучшать борьбу с детонацией, включают в себя нажатие педали акселератора в направлении к условиям высокой нагрузки и высокой интенсивности EGR из состояния низкой нагрузки (к примеру, из состояния нулевой EGR в состояние постоянной интенсивности EGR относительно потока воздуха), нажатие педали акселератора из условий высокой нагрузки и низкой интенсивности EGR в условия высокой нагрузки и высокой интенсивности EGR, и любые ошибки и задержки подачи EGR, где работа двигателя становится ограниченной детонацией.
Таким образом, разделенный впрыск топлива может временно использоваться, в то время как LP-EGR повышается, для уменьшения событий аномального сгорания. Посредством использования по меньшей мере обедненного впрыска в такте впуска и обогащенного впрыска в такте сжатия около момента времени искрового зажигания. Вероятность детонации и преждевременного воспламенения может понижаться при поддержании топливно-воздушного соотношения сгорания на стехиометрии. Посредством задерживания необходимости в запаздывании искрового зажигания или обогащения при принятии мер в ответ на детонацию или преждевременное воспламенение, достигаются значительные улучшения экономии топлива.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение варианта осуществления двигателя с турбонагнетателем и системой рециркуляции выхлопных газов.
Фиг. 2 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа работы системы рециркуляции выхлопных газов по фиг. 1 с разделенным впрыском топлива в условиях, в которых поставлен предел детонации или стабильности сгорания.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерный способ использования разделенного впрыска топлива для увеличенного допуска по детонации при увеличении LP-EGR из состояния 0% EGR.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерный способ использования разделенного впрыска топлива для увеличенного допуска по разбавлению при уменьшении LP-EGR из режима EGR постоянной интенсивности.
Фиг. 5 показывает примерные соотношения разделения и временные характеристики впрыска для разделенных впрысков топлива по фиг. 3-4.
Фиг. 6 изображает примерный разделенный впрыск топлива, используемый при нажатии педали акселератора, согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 7 изображает примерный разделенный впрыск топлива, используемый при отпускании педали акселератора, согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 8 и 10 показывают примерные многомерные характеристики, изображающие увеличение и уменьшение LP-EGR наряду с использованием разделенного впрыска топлива для улучшения допуска по детонации и EGR, согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 9 показывает примерную многомерную характеристику для выбора режима работы LP-EGR.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Настоящее описание относится к системе EGR, присоединенной к двигателю с турбонаддувом в моторном транспортном средстве. В одном из неограничивающих примеров, двигатель может быть выполнен в виде системы, проиллюстрированной на фиг. 1, в которой двигатель включает в себя по меньшей мере один цилиндр, систему управления, турбонагнетатель и систему рециркуляции выхлопных газов, в числе других признаков. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 2-4, чтобы временно переключаться на разделенный впрыск топлива наряду с увеличением LP-EGR для подавления проблем детонации, происходящих от задержанной подачи EGR, и временно переключаться на разделенный впрыск топлива наряду с уменьшением LP-EGR для улучшения допуска по разбавлению двигателя. Разделенный впрыск топлива может включать в себя по меньшей мере впрыск в такте впуска и впрыск в такте сжатия, как изображено на фиг. 5-7. Примерные регулировки двигателя во время увеличения или уменьшения LP-EGR показаны на фиг. 8 и 10. Таким образом, может улучшаться работа двигателя с EGR.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение одного цилиндра многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля, которая показана. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть, цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенными в них. В некоторых вариантах осуществления, поверхность поршня 36 внутри цилиндра 30 может иметь выемку. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания выхлопных газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Впускной клапан 52 может управляться контроллером 12 посредством кулачка 51 впускного клапана. Подобным образом, выпускной клапан 54 может управляться контроллером 12 посредством кулачка 53 выпускного клапана. В виде альтернативы, исполнительный механизм регулируемого клапана может быть электрическим, электрогидравлическим или любым другим возможным механизмом для предоставления возможности приведения в действие клапана. Во время некоторых условий, контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 51 и 53, для управления открыванием и закрыванием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения клапана, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие одним или более кулачков и могут использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемых фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемых фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL) для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 30, в виде альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в виде непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут подвергать работе в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссели 62 и 63, имеющие дроссельные заслонки 64 и 65, соответственно. В этом конкретном примере, положения дроссельных заслонок 64 и 65 могут регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, присоединенный к заслонкам 62 и 63, конфигурацию, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, заслонки 62 и 63 могут приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, между другими цилиндрами двигателя. Положения дроссельных заслонок 64 и 65 могут выдаваться с контроллер 12 сигналами TP положения дросселя. Давление, температура и массовый расход воздуха могут измеряться в различных точках вдоль впускного канала 42 и впускного коллектора 44. Например, впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха для измерения массового расхода чистого воздуха, поступающего через дроссель 63. Массовый расход чистого воздуха может сообщаться в контроллер 12 посредством сигнала MAF.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 162, расположенный выше по потоку от впускного коллектора 44. Что касается турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164, (например, через вал), расположенной на протяжении выпускного канала 48. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в движение двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12. Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть включен в состав ниже по потоку от компрессора 162 и выше по потоку от впускного клапана 52. Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть выполнен с возможностью охлаждать газы, которые были нагреты сжатием, например, посредством компрессора 162. В одном из вариантов осуществления, охладитель 154 наддувочного воздуха может находиться выше по потоку от дросселя 62. Давление, температура и массовый расход воздуха могут измеряться ниже по потоку от компрессора 162, к примеру, датчиком 145 и 147. Измеренные результаты могут сообщаться в контроллер 12 с датчиков 145 и 147 посредством сигналов 148 и 149, соответственно. Давление и температура могут измеряться выше по потоку от компрессора 162, к примеру, датчиком 153, и сообщаться в контроллер 12 посредством сигнала 155.
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую порцию выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44. Фиг. 1 показывает систему EGR высокого давления (HP-EGR) и систему EGR низкого давления (LP-EGR), но альтернативный вариант осуществления может включать в себя только систему LP-EGR. HP-EGR направляется через канал 140 HP-EGR, из выше по потоку от турбины 164 в ниже по потоку от компрессора 162. Количество HP-EGR, выдаваемого во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 142 HP-EGR. LP-EGR направляется через канал 150 LP-EGR из ниже по потоку от турбины 164 в выше по потоку от компрессора 162. Количество LP-EGR, выдаваемой во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 152 LP-EGR. Система HP-EGR может включать в себя охладитель 146 HP-EGR, а система LP-EGR может включать в себя охладитель 158 LP-EGR для выделения тепла из газов EGR, например, в хладагент двигателя.
2
В некоторых условиях, система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры 30 сгорания. Таким образом, может быть желательным измерять или оценивать массовый расход EGR. Датчики EGR могут быть расположены в пределах каналов EGR и могут давать показания одного или более из массового расхода, давления, температуры, концентрации O и концентрации выхлопных газов. Например, датчик 144 HP-EGR может быть расположен в канале 140 HP-EGR.
В некоторых вариантах осуществления, один или более датчиков могут быть расположены в канале 150 LP-EGR, чтобы выдавать показание одного или более из давления, температуры и топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, подвергаемых рециркуляции по каналу LP-EGR. Выхлопные газы, подаваемые по каналу 150 LP-EGR, могут разбавляться свежим воздухом в точке смешивания, расположенной в месте соединения канала 150 LP-EGR и впускного канала 42. Более точно, посредством регулировки клапана 152 LP-EGR в координации с первым дросселем 63 воздухозаборника (расположенным в воздушном впускном канале впуска двигателя выше по потоку от компрессора), может регулироваться разбавление потока EGR.
Процентное разбавление потока LP-EGR может выводиться по выходному сигналу датчика 145 в потоке газа впуска двигателя. Более точно, датчик 145 может быть расположен ниже по потоку от первого впускного дросселя 63, ниже по потоку от клапана 152 LP-EGR и выше по потоку от второго основного впускного дросселя 62, чтобы могло точно определяться разбавление LP-EGR на или вблизи основного впускного дросселя. Датчик 145, например, может быть датчиком кислорода, таким как датчик UEGO.
x
Датчик 126 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 ниже по потоку от турбины 164. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливно-воздушного соотношения в выхлопных газах, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NO, HC, или CO.
x
Устройства 71 и 72 снижения токсичности выхлопных газов показаны расположенными вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов. Устройства 71 и 72 могут быть системой избирательного каталитического восстановления (SCR), трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. Например, устройство 71 может быть TWC, а устройство 72 может быть сажевым фильтром (PF). В некоторых вариантах осуществления, PF 72 может быть расположен ниже по потоку от TWC 71 (как показано на фиг. 1), наряду с тем, что, в других вариантах осуществления, PF 72 может быть расположен выше по потоку от TWC 72 (не показано на фиг. 1).
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в виде микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в виде микросхемы 112 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в виде датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.
Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и у которого каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания, и т.д.
Таким образом, двигатель 10 может содержать обе системы, HP-EGR и LP-EGR, чтобы направлять выхлопные газы обратно на впуск. В некоторых вариантах осуществления, система LP-EGR может управляться для работы в различных режимах на основании рабочих параметров двигателя. В некоторых вариантах осуществления, режимы LP-EGR могут определяться посредством таблицы скорости вращения-нагрузки, хранимой в памяти контроллера 12. Одна из примерных характеристик скорости вращения-нагрузки двигателя, изображающая два режима работы LP-EGR, постоянный и переменный, показана на многомерной характеристике 900 на фиг. 9. В виде особого случая, система LP-EGR может подвергаться работе в режиме постоянной или более низкой интенсивности EGR, в котором LP-EGR выдается с постоянной процентной долей EGR от потока свежего воздуха от средней нагрузки до минимальной нагрузки двигателя, даже по мере того, как изменяется нагрузка, а соответственно, поток воздуха или заряд воздуха. Выше области средней нагрузки, система LP-EGR может подвергаться работе в режиме переменной или более высокой интенсивности EGR, в котором интенсивность LP-EGR постоянно изменяется относительно воздуха. В постоянном режиме, контур LP-EGR может иметь постоянную процентную долю EGR от потока свежего воздуха по всей зоне характеристики скорости вращения/нагрузки, включающей в себя минимальную нагрузку двигателя, соответствующую закрытому дросселю (например, вследствие отпусканий педали акселератора водителем). Например, когда поток воздуха убывает в условиях минимальной нагрузки двигателя или условиях холостого хода двигателя, LP-EGR понижаться соответствующим образом до условий по существу нулевой EGR. В условиях нуля % EGR, рециркуляция выхлопных газов не выдается из ниже по потоку от турбины в выше по потоку от компрессора через систему LP-EGR. В одном из вариантов осуществления, постоянный процент LP-EGR может выдаваться в областях, которые наиболее вероятно должны испытывать проблематичное переходное управление LP-EGR, таких как минимальная нагрузка, встречаемая во время события отпускания педали акселератора водителем.
Использование постоянной интенсивности EGR в установленных техническими условиями условиях скорости вращения-нагрузки двигателя может давать некоторые преимущества. Так как проблемы переходного управления могут уменьшать области характеристики скорости вращения-нагрузки, в которых может эффективно использоваться EGR, улучшение переходного управления может расширять использование EGR в большем объеме условий работы, уменьшая потери на дросселирование и улучшая экономию топлива. Кроме того, EGR понижает пиковые температуры в цилиндре, уменьшая выработку NOx. Таким образом, расширение использования EGR на дополнительные области характеристики скорости вращения-нагрузки может понижать выбросы на выходе двигателя. К тому же, работа контура LP-EGR с постоянной процентной долей от потока свежего воздуха может улучшать долговечность компонентов. Например, отсутствие включения и выключения LP-EGR во время отпусканий и нажатий педали акселератора уменьшает количество тепловых циклов в охладителе EGR, улучшая его долговечность. Дополнительно, может уменьшаться количество событий закрывания клапана EGR, улучшая долговечность клапана. Затем, может улучшаться смешивание EGR, так как работа согласованной величины LP-EGR может предоставлять возможность для оптимизированного определения размера каналов EGR и потока воздуха, чтобы создавать равномерное рассеивание EGR в воздухе. В дополнение, работа постоянной LP-EGR может уменьшать требования к динамическому диапазону для клапана EGR и датчиков, и упрощать стратегию управления для дросселя EGR, уменьшая стоимость и сложность системы.
Как конкретизировано в материалах настоящего описания, во время подачи EGR, могут быть условия, где есть ошибка EGR. Более точно, ошибка EGR может отражать разность между требуемой или целевой EGR и фактически подаваемой EGR. По существу, ошибка EGR может возникать в условиях возрастающей нагрузки двигателя, когда EGR необходимо быстро повышаться, и/или в условиях убывающей нагрузки двигателя, когда EGR необходимо быстро понижаться. Если есть ошибка EGR во время возрастающей нагрузки двигателя, двигатель может, по меньшей мере временно, иметь меньшее разбавление, чем требуется, и может входить в ограниченную детонацией рабочую область (например, где двигатель является работающим на или за пределом детонации). Подобным образом, если есть ошибка EGR во время уменьшения нагрузки двигателя, двигатель может, по меньшей мере временно, иметь большее разбавление, чем требуется, и может входить в ограниченную стабильностью сгорания рабочую область (например, где двигатель является работающим на или за пределом стабильности сгорания). В любом случае, допуск под детонации и допуск по разбавлению двигателя могут улучшаться посредством осуществления перехода с одиночного впрыска топлива на разделенный впрыск топлива, как конкретизировано ниже.
Далее, с обращением к способу 200 по фиг. 2, он изображает способ работы системы EGR низкого давления с использованием разделенного впрыска в условиях, в которых подача (или удаление) EGR задерживается, и двигатель становится временно ограниченным детонацией или стабильностью сгорания. Способ 200 может выполняться контроллером 12.
Способ 200 содержит, на этапе 202, определение условий работы двигателя. Условия работы двигателя, такие как скорость вращения двигателя, нагрузка двигателя, скорость транспортного средства, барометрическое давление (BP), давление в коллекторе (MAP), температура двигателя, и т.д., могут измеряться и/или оцениваться по датчикам, в том числе, датчику положения дросселя, датчику положения педали, и т.д.
На этапе 204, может определяться, повышается ли нагрузка двигателя. В одном из примеров, нагрузка может быть возрастающей в ответ на нажатие педали акселератора водителем. Если нагрузка двигателя повышается, на этапе 206, целевая интенсивность EGR может определяться на основании условий работы двигателя и повышающейся нагрузки. На этапе 208, один или более исполнительных механизмов двигателя могут регулироваться на основании целевой интенсивности EGR. Например, в ответ на возрастающую нагрузку, целевая интенсивность EGR может повышаться, и открывание клапана EGR может увеличиваться, чтобы обеспечивать целевую интенсивность.
Однако, вследствие задержек подачи EGR, двигатель может становиться временно ограниченным детонацией. Задержка подачи EGR может быть обусловлена длиной канала EGR на этапе 210, может определяться, ограничен ли двигатель детонацией. Например, может определяться, ограничен ли двигатель детонацией на данный момент с одиночным впрыском топлива. В виде дополнительного примера, может определяться, является ли двигатель работающим на или за пределом детонации. Если подтверждено, на этапе 212 может определяться, находится ли подаваемая интенсивность EGR ниже, чем требуемая целевая интенсивность EGR. Если да, на этапе 214, процедура включает в себя использование разделенного впрыска топлива до тех пор, пока интенсивность EGR не находится на целевой интенсивности. Затем, как только достигнуто требуемое разбавление в двигателе, и двигатель не ограничен детонацией, может возобновляться одиночный впрыск топлива.
Возвращаясь на этап 204, если нагрузка двигателя не возрастает, на этапе 214, может определяться, убывает ли нагрузка двигателя. В одном из примеров, нагрузка может быть убывающей в ответ на отпускание педали акселератора водителем. Если нагрузка двигателя убывает, то, на этапе 216, целевая интенсивность EGR может определяться на основании условий работы двигателя и убывающей нагрузки. На этапе 218, один или более исполнительных механизмов двигателя могут регулироваться на основании целевой интенсивности EGR. Например, в ответ на убывающую нагрузку, целевая интенсивность EGR может понижаться, и открывание клапана EGR может уменьшаться, чтобы обеспечивать целевую интенсивность.
Однако, вследствие задержек вычищения EGR, двигатель может становиться временно ограниченным стабильностью сгорания. Задержки вычищения EGR могут быть обусловлены длинной канала, вызывающей временную задержку после закрывания клапана EGR. На этапе 220, может определяться, ограничен ли двигатель стабильностью сгорания. Например, может определяться, является ли двигатель работающим на или за пределом стабильности сгорания. Если да, на этапе 222 может определяться, находится ли подаваемая интенсивность EGR выше, чем требуемая целевая интенсивность EGR. Если да, на этапе 224, процедура включает в себя использование разделенного впрыска топлива до тех пор, пока интенсивность EGR не находится на целевой интенсивности. Затем, как только достигнуто требуемое разбавление в двигателе, и двигатель не ограничен стабильностью сгорания, может возобновляться одиночный впрыск топлива.
Таким образом, разделенный впрыск топлива может преимущественно использоваться для улучшения допуска по детонации и разбавлению в двигателе в случае ошибок и задержек подачи интенсивности EGR. По существу, задержка и ошибка могут быть обусловлены элементами управления или исполнительными механизмами, и т.д. Посредством использования разделенного впрыска, когда подаваемая интенсивность EGR находится выше порогового значения для стабильного сгорания, допуск по разбавлению двигателя улучшается. Примерные условия, где разделенный впрыск может использоваться для улучшения допуска по разбавлению, включают в себя отпускание педали акселератора из условий высокой нагрузки и высокой интенсивности EGR в направлении условий более низкой нагрузки и низкой интенсивности EGR. Подобным образом, разделенный впрыск топлива может преимущественно использоваться для улучшения допуска по детонации двигателя во время любого маневра, который переводит двигатель в ограниченный детонацией режим, где подаваемая интенсивность EGR меньше, чем интенсивность EGR, требуемая для подавления детонации. По существу, ошибка подачи EGR может быть обусловлена элементами управления или исполнительными механизмами, и т.д. Примерные условия, где разделенный впрыск может использоваться для улучшения допуска под детонации, включают в себя нажатие педали акселератора из условий низкой нагрузки и низкой интенсивности EGR в направлении условий более высокой нагрузки и более высокой интенсивности EGR, а также нажатие педали акселератора из состояния высокой нагрузки и низкой интенсивности EGR в направлении условий высокой нагрузки и высокой интенсивности EGR.
В одном из примеров, в ответ на ошибку EGR выше, чем пороговое значение, наряду с тем, что двигатель ограничен детонацией, контроллер может улучшать допуск по детонации и допуск по разбавлению посредством перехода на разделенный впрыск топлива. Контроллер может поддерживать использование разделенного впрыска до тех пор, пока либо ошибка EGR не является более низкой, чем пороговое значение (например, подаваемая EGR не находится в пределах порогового значения от целевой EGR), либо двигатель не выходит из ограниченного детонацией режима (если ошибка EGR происходила, когда двигатель был ограничен детонацией) или ограниченного стабильность сгорания режима (если ошибка EGR происходила, когда двигатель был ограничен стабильностью сгорания). Ошибка EGR включает в себя разность между подаваемой EGR и целевой EGR, целевая EGR основана на условиях скорости вращения-нагрузки двигателя (например, заключительной более низкой нагрузке, запрошенной при отпускании педали акселератора, или заключительной более высокой нагрузки, запрошенной при нажатии педали акселератора).
Контроллер может быть выполнен с возможностью подвергать работе двигатель в одном или более режимов для улучшения допуска по детонации двигателя. Например, во время первого режима, в ответ на ошибку EGR выше, чем пороговое значение, и двигатель, работающий в ограниченной детонацией области, контроллер может поддерживать одиночный впрыск топлива и осуществлять запаздывание установки момента зажигания. В сравнение, во время второго режима, в ответ на ошибку EGR выше, чем пороговое значение, и двигатель, работающий в ограниченной детонацией области, контроллер может осуществлять переход на разделенный впрыск топлива. Посредством перехода на разделенный впрыск топлива, величина запаздывания искрового зажигания, требуемого для подавления детонации, может уменьшаться, давая выгоды экономии топлива. Например, осуществление запаздывания установки момента зажигания во время первого режима может включать в себя осуществление запаздывания установки момента зажигания на первую величину, и контроллер может, во время второго режима, осуществлять запаздывание установки момента зажигания на вторую величину, при этом вторая величина меньше, чем первая величина. В одном из примеров, никакое запаздывание искрового зажигания может не требоваться во время второго режима, когда разделенный впрыск топлива используется для принятия мер в ответ на детонацию. Взамен, установка опережения зажигания может сохраняться. В дополнение, использование разделенного впрыска топлива также может понижать предрасположенность к преждевременному воспламенению и пропускам зажигания.
Подобным образом, в ответ на ошибку EGR, являющуюся более высокой, чем пороговое значение, наряду с тем, что двигатель ограничен стабильностью сгорания, контроллер может переходить на разделенный впрыск топлива. Разделенный впрыск затем может поддерживаться до тех пор, пока ошибка EGR не находится ниже, чем пороговое значение, или двигатель не выходит из ограниченного стабильностью сгорания режима. Здесь, также ошибка EGR включает в себя разность между подаваемой EGR и целевой EGR, целевая EGR основана на условиях скорости вращения-нагрузки двигателя.
Фиг. 3-4 изображают примерные варианты осуществления процедуры по фиг. 2, специфичные для маневров, которые переводят двигатель в и из состояния нулевой EGR. В частности, варианты осуществления по фиг. 3-4 относятся к системе двигателя, где система EGR низкого давления работает в режиме постоянной интенсивности EGR на всех нагрузках двигателя, от средней нагрузки до минимальной нагрузки, и работает в режиме переменной интенсивности EGR на всех нагрузках двигателя выше средней нагрузки. Следует принимать во внимание, что примеры по фиг. 3-4 представляют частный неограничивающий случай, и что такой же разделенный впрыск топлива может использоваться подобным образом при других маневрах транспортного средства, которые вызывают осуществление перехода интенсивности EGR, и где задержки подачи или вычищения EGR могут приводить к проблемам детонации или стабильности сгорания.
Далее, с обращением к фиг. 3, примерная процедура 300 показывает один из примеров того, каким образом разделенный впрыск топлива используется во время маневра с нажатием педали акселератора, в двигателе, выполненном с возможностью работать в LP-EGR постоянной интенсивности на всех нагрузках двигателя от средней нагрузки до минимальной нагрузки. Описана регулировка впрыска топлива в ответ на нажатие педали акселератора наряду с работой двигателя без LP-EGR. Посредством кратковременного переключения на разделенный впрыск топлива до тех пор, пока не достигнута достаточная зарядка системы впуска воздуха EGR, при нажатии педали акселератора, улучшается допуск по детонации двигателя на высокой нагрузке двигателя. В дополнение, использование запаздывания искрового зажигания или обогащения топливом для подавления детонации задерживается, улучшая экономию топлива двигателя.
На этапе 302, как на этапе 202, могут оцениваться и/или измеряться условия работы двигателя. Таковые могут включать в себя состояние скорости вращения-нагрузки двигателя в дополнение к требованию крутящего момента, BP, наддуву, MAP, температуре двигателя, и т.д. На этапе 304, на основании оцененных условий, определяется интенсивность EGR. Это может включать в себя по меньшей мере определение требуемой величины и/или интенсивности LP-EGR на основании оцененных условий. В дополнение, требуемая или имеющаяся в распоряжении величина и/или интенсивность HP-EGR также могут определяться.
На этапе 306, может определяться, присутствуют ли условия нулевой EGR. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2, во время выбранных условий нагрузки двигателя, таких как в условиях минимальной нагрузки, или когда скорость вращения двигателя находится ниже порогового значения, такого как скорость вращения холостого хода, поток воздуха в двигатель может быть на минимальном или уменьшенном уровне. Поскольку LP-EGR выдается с постоянной интенсивностью относительно потока воздуха в таких условиях, LP-EGR может пропорционально уменьшаться до нулевых уровней EGR. В дополнение, во время таких условий, EGR может не требоваться, поскольку нет преимущества EGR над разбавлением, обеспечиваемым из регулируемой установки фаз клапанного распределения.
Если условия нулевой EGR не подтверждены, то, на этапе 208, процедура регулирует клапан EGR на основании условий работы, чтобы выдавать требуемую интенсивность EGR. Это может включать в себя регулировку клапана EGR на основании потока воздуха, чтобы выдавать EGR с постоянной интенсивностью относительно потока воздуха, когда состояние скорости вращения-нагрузки двигателя находится в диапазоне режима постоянной LP-EGR. В виде альтернативы, когда состояние скорости вращения-нагрузки двигателя находится в диапазоне режима переменной LP-EGR, клапан EGR может регулироваться, чтобы менять EGR на основании условий скорости вращения-нагрузки.
Если условия нулевой EGR подтверждены, процедура переходит на этап 310 для подтверждения нажатия педали акселератора в связи с высокой нагрузкой. Если нажатие педали акселератора в связи с высокой нагрузкой не подтверждено, то, на этапе 312, процедура включает в себя поддержание работы двигателя без EGR (0% EGR) и с топливом, подаваемым в виде одиночного впрыска топлива (в такте впуска) на этапе 314, в ответ на нажатие педали акселератора в связи с более высокой нагрузкой наряду с работой двигателя без EGR, процедура включает в себя увеличение EGR. Увеличение EGR включает в себя увеличение открывания клапана LP-EGR для увеличения подачи LP-EGR с постоянной интенсивностью EGR относительно потока воздуха по мере того, как возрастает нагрузка двигателя. В виде используемого в материалах настоящего описания, увеличение EGR включает в себя увеличение EGR низкого давления. То есть, открывание клапана LP-EGR может увеличиваться для усиления рециркуляции охлажденных остаточных выхлопных газов из выпускного коллектора ниже по потоку от турбины в системе выпуска во впускной коллектор выше по потоку от компрессора в системе впуска.
На этапе 316, процедура дополнительно включает в себя, в ответ на нажатие педали акселератора, топливоснабжение двигателя с разделенным впрыском топлива за цикл при поддержании топливно-воздушного соотношения сгорания около стехиометрии. Более точно, на этапе 318, разделенный впрыск топлива за цикл включает в себя по меньшей мере первый впрыск в такте впуска и второй впрыск в такте сжатия. Временные характеристики первого впрыска в такте впуска могут регулироваться, чтобы был обедненным однородным впрыском в такте впуска, наряду с тем, что временные характеристики второго впрыска в такте сжатия могут регулироваться, чтобы был обогащенным послойным впрыском топлива в такте сжатия. Однако, совокупное количество топлива, подаваемого в виде разделенного впрыска, может регулироваться на основании потока воздуха для поддержания общее топливно-воздушное соотношение сгорания в цилиндре около стехиометрии. В дополнение, наряду с топливоснабжением двигателя с первым разделенным впрыском топлива за цикл, установка момента зажигания может поддерживаться на установке момента, равной той, которая должна планироваться, когда достигается целевая интенсивность EGR. Примерный разделенный впрыск топлива, в том числе, соотношение разделения и временные характеристики каждого впрыска относительно положения поршня в цилиндре, изображен на фиг. 5 на профиле 530 впрыска топлива. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, большая часть (например, 80-85%) совокупного впрыска топлива может подаваться в виде первого обедненного однородного впрыска в такте впуска, например, в течение такта впуска до момента времени искрового зажигания. Меньшая оставшаяся часть (например, 15-20%) совокупного впрыска топлива затем может подаваться в виде второго обогащенного послойного впрыска в такте сжатия в течение такта сжатия в или непосредственно перед моментом времени искрового зажигания. Такое разделение не только поддерживает общее топливно-воздушное соотношение стехиометрическим, но также поддерживает оптимальную эффективность последующей очистки устройства снижения токсичности выхлопных газов выхлопных газов, такого как TWC выхлопных газов. Эта стратегия также гарантирует, что эффективность сгорания стратегии разделенного впрыска не является значимо иной, чем стратегия одиночного впрыска в такте впуска.
На этапе 320, может определяться, повысилась ли LP-EGR, и была ли достигнута пороговая (или требуемая) интенсивность LP-EGR. Если нет, использование разделенного впрыска топлива за цикл двигателя может поддерживаться на этапе 322. То есть, разделенное топливоснабжение цилиндров двигателя может продолжаться до тех пор, пока не достигнута пороговая интенсивность LP-EGR. Пороговая интенсивность LP-EGR может быть основана на нажатии педали акселератора. Например, пороговая интенсивность может быть основана на более высокой нагрузке, запрошенной при нажатии педали акселератора, и может соответствовать величине EGR (или разбавления в двигателе), требуемой в состоянии более высокой нагрузки для подавления проблем детонации и преждевременного воспламенения.
Если была достигнута пороговая интенсивность LP-EGR, то, на этапе 324, процедура включает в себя возобновление топливоснабжения двигателя с одиночным впрыском топлива за цикл. Таким образом, как только система впуска воздуха была в достаточной мере заряжена LP-EGR, может возобновляться впрыск топлива в виде одиночного впрыска топлива в такте впуска. В дополнение, клапан LP-EGR может регулироваться на основании потока воздуха для поддержания подачи LP-EGR на постоянной интенсивности EGR относительно потока воздуха, как подавались до нажатия педали акселератора.
Таким образом, разделенный впрыск топлива с первым однородным обедненным впрыском в такте впуска используется до тех пор, пока достаточная EGR не может выдаваться для подавления детонации. Посредством использования последующего послойного обогащенного впрыска в такте сжатия, добавочное топливо во втором впрыске может компенсировать избыточное разбавление воздуха (из первого впрыска), необходимое для сдерживания детонации. По существу, этот подход также дает преимущество выбросов над альтернативной работой с обогащением для борьбы с детонацией. Более точно, могут понижаться выбросы CO. Подход также синергетически принимает меры в ответ на преждевременное воспламенение в дополнение к детонации, улучшая эффективность использования топлива в ездовом цикле транспортного средства. Кроме того еще, подход задерживает необходимость запаздывания искрового зажигания, чтобы принимать меры в ответ на детонацию, тем самым, улучшая эффективность использования топлива двигателя.
С обращением к фиг. 4, она показывает процедуру 400 для выполнения разделенного впрыска топлива в условиях работы с очень низкой нагрузкой (например, на минимальной нагрузке или на скорости вращения двигателя на холостом ходу) до тех пор, пока требуемая величина LP-EGR не достигнута во впускном коллекторе. В частности, процедура 400 может выполняться во время операций отпускания педали акселератора, когда работа двигателя переключается с работы с постоянным планом интенсивности EGR в рабочей области высоких/средних нагрузок на рабочую область очень низких нагрузок, до тех пор, пока избыточная LP-EGR не вычищена из системы впуска, тем самым, улучшая допуск по стабильности сгорания и EGR.
На этапе 402, контроллер может оценивать и/или измерять условия работы двигателя. Условия работы двигателя, например, могут включать в себя скорость вращения, нагрузку, массовый расход воздуха двигателя, абсолютное давление в коллекторе, температуру коллектора, температуру хладагента двигателя, барометрическое давление, температуру каталитического нейтрализатора, и т.д. На основании одного или более определенных условий работы двигателя, на этапе 404, может определяться требуемая интенсивность и/или величина EGR. Например, если определено, что двигатель является работающим в условиях высокой нагрузки, LP-EGR может требоваться с переменной интенсивностью относительно потока воздуха. В еще одном примере, если определено, что двигатель является работающим в условиях от средней до очень низкой нагрузки, включая условия минимальной нагрузки, LP-EGR может требоваться с постоянной интенсивностью относительно потока воздуха. В некоторых примерах, таких как в условиях минимальной нагрузки или условий холостого хода двигателя, может требоваться отсутствие (0%) EGR.
На этапе 406, на основании требуемой интенсивности EGR, может регулироваться открывание клапана LP-EGR. Это может включать в себя регулировку клапана EGR на основании потока воздуха, чтобы выдавать EGR с постоянной интенсивностью относительно потока воздуха, когда состояние скорости вращения-нагрузки двигателя находится в диапазоне режима постоянной LP-EGR (фиг. 9). Посредством использования постоянного процента EGR в условиях от низких до средних нагрузок, управление в переходном процессе улучшается. В виде альтернативы, когда состояние скорости вращения-нагрузки двигателя находится в диапазоне режима переменной LP-EGR (фиг. 9), клапан EGR может регулироваться, чтобы менять EGR на основании условий скорости вращения-нагрузки.
Затем, на этапе 408, может определяться, произошла ли операция отпускания педали акселератора. Например, может определяться, опустил ли водитель педаль акселератора. В одном из примеров, в ответ на операцию отпускания педали акселератора, требуемая нагрузка двигателя может падать с более высокой нагрузки, требуемой до нажатия педали акселератора, до состояния минимальной нагрузки. В ответ на отпускание педали акселератора, на этапе 410, контроллер может отправлять сигналы для закрывания дросселя и уменьшать поток всасываемого воздуха. По существу, во время состояния низкой нагрузки, двигатель может быть работающим с постоянной интенсивностью EGR относительно потока воздуха. Таким образом, в ответ на падение потока всасываемого воздуха при отпускании педали акселератора, интенсивность EGR также может понижаться, например, до состояния нулевой EGR на минимальной нагрузки двигателя. Следовательно, на этапе 412, контроллер также может закрывать клапан LP-EGR.
Если операция отпускания педали акселератора не подтверждена, контроллер может продолжать регулировку клапана EGR на основании определенных условий работы двигателя, чтобы обеспечивать требуемую интенсивность EGR, и процедура может заканчиваться.
По закрыванию дросселя и клапана EGR, на этапе 414, в ответ на отпускание педали акселератора в связи с условиями более низкой нагрузки, может выполняться разделенный впрыск топлива. Более точно, в контуре LP-EGR, вследствие транспортных задержек длинного контура EGR, LP-EGR может продолжать оставаться во впускном коллекторе, даже после закрывания клапана EGR. Это может побуждать разбавление всасываемого воздуха посредством EGR на впуске быть большим, чем требуется, приводя к нестабильности сгорания. Чтобы улучшать стабильность сгорания, разделенный впрыск может выполняться до тех пор, пока не произошло достаточное вычищение EGR, например, до тех пор, пока интенсивность LP-EGR во впускном коллекторе не меньше чем или равным пороговой интенсивности (например, на нулевой EGR).
На этапе 415, разделенный впрыск топлива может выполняться по меньшей мере в две стадии, с первым событием топливоснабжения двигателя, происходящим в течение такта впуска, и вторым событием топливоснабжения двигателя, происходящим в течение такта сжатия, при поддержании общего топливно-воздушного соотношения на стехиометрии. Временные характеристики и величина первого впрыска в такте сжатия могут регулироваться, чтобы давать обедненную однородную смесь Оставшееся количество топлива затем может подаваться в такте сжатия с временными характеристиками, настроенными на основании установки момента зажигания, чтобы обеспечивать обогащенное послойное сгорание наряду с тем, чтобы конечные выхлопные газы сохранялись стехиометрическими. Посредством поддержания общего стехиометрического топливно-воздушного соотношения, могут получаться эффективности сгорания во время разделенного впрыска, которые не отличаются значительно от стратегии одиночного впрыска в такте впуска.
По существу, соотношение разделенного впрыска топлива (то есть, отношение количества/доли топлива, впрыскиваемого во время первого впрыска, к количеству/доле топлива, впрыскиваемого во время второго впрыска) может регулироваться, чтобы количество топлива, впрыскиваемого во время первого впрыска в такте впуска было большим, чем количество топлива, впрыскиваемого во время второго впрыска в такте сжатия. В одном из примеров, соотношение разделенного впрыска топлива может регулироваться, чтобы минимальная масса топлива подавалась во время такта сжатия. Это, например, может включать в себя соотношение разделения 95% впрыска в такте впуска к 5% впрыска в такте сжатия. В еще одном примере, менее, чем 5% топлива может впрыскиваться во время второго впрыска топлива в такте сжатия.
Кроме того, временные характеристики первого впрыска в такте впуска могут регулироваться, чтобы был обедненным однородным впрыском в такте впуска, наряду с тем, что временные характеристики второго впрыска в такте сжатия могут регулироваться, чтобы был обогащенным послойным впрыском топлива в такте сжатия. Однако, совокупное количество впрыскиваемого топлива может регулироваться на основании потока воздуха для поддержания общее топливно-воздушное соотношение на стехиометрии. В дополнение, наряду с топливоснабжением двигателя с первым разделенным впрыском топлива за цикл, установка момента зажигания может поддерживаться на установке момента, равной той, которая должна планироваться, когда достигается целевая интенсивность EGR.
Примерный разделенный впрыск топлива, в том числе, соотношение разделения и временные характеристики каждого впрыска относительно положения поршня в цилиндре, изображен на фиг. 5 на профиле 525 впрыска топлива. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, большая часть (например, 90%) совокупного впрыска топлива может подаваться в виде первого обедненного однородного впрыска в такте впуска, например, в течение такта впуска до момента времени искрового зажигания. Меньшая оставшаяся часть (например, 10%) совокупного впрыска топлива затем может подаваться в виде второго обогащенного послойного впрыска в такте сжатия в течение такта сжатия в или непосредственно перед моментом времени искрового зажигания.
В материалах настоящего описания, богатая послойная смесь в такте сжатия вокруг свечи зажигания улучшает (например, ускоряет) время раннего горения (например, посредством обеспечения горения с массовой долей 0-10%, или MFB 0-10), которое улучшает стабильность сгорания на легкой нагрузке при работы на высоких уровнях разбавления, поскольку общие времена горения для этих условий типично имеют тенденцию быть очень длительными. Очень длинные времена горения для высоко разбавленных смесей типично требовали бы очень ранних установок момента зажигания для оптимального фазирования сгорания, которое оказывает неблагоприятное влияние составлением смеси на стабильность сгорания, поскольку, в дополнение к ухудшенной стабильности вследствие просто более длительному общему горению, условия давления и температуры в цилиндре во время воспламенения ухудшаются по сравнению с более поздними установками момента зажигания. Здесь, богатая послойная смесь из разделенного впрыска укорачивает раннее время MFB 0-10, предоставляя возможность более поздних установок момента зажигания и улучшенной стабильности сгорания. Использование разделенного впрыска также поддерживает оптимальную эффективность последующей очистки устройства снижения токсичности выхлопных газов выхлопных газов, такого как TWC выхлопных газов.
Возвращаясь к фиг. 4, на этапе 416, может определяться, была ли LP-EGR вычищена в достаточной степени из впускного коллектора, чтобы LP-EGR находилась на или ниже пороговой интенсивности. Пороговая интенсивность LP-EGR может быть основана на отпускании педали акселератора. В одном из примеров, где отпускание педали акселератора связано с условиями минимальной нагрузки, может определяться, вычистилась ли EGR до нулевого % EGR. Если да, процедура может прекращать разделенный впрыск топлива и возобновлять одиночный впрыск топлива. Более точно, контроллер может возобновлять одиночный впрыск топлива в такте впуска. Во время одиночного впрыска топлива, LP-EGR может подаваться постоянной интенсивностью относительно потока воздуха. Это может включать в себя поддержание LP-EGR в состоянии нулевой EGR до тех пор, пока нагрузка двигателя не возрастает выше минимальной нагрузки, или до тех пор, пока скорость вращения двигателя не возрастает выше скорости вращения холостого хода. Если LP-EGR не была в достаточной мере вычищена до порогового уровня, на этапе 420, разделенный впрыск топлива может поддерживаться до тех пор, пока не достигнута требуемая интенсивность LP-EGR.
Таким образом, стратегия разделенного впрыска топлива может использоваться до тех пор, пока EGR не вычищена из системы впуска, для улучшения стабильности сгорания в условиях низкой нагрузки. Посредством подачи большей части топлива в течение такта впуска и оставшейся части топлива в течение такта сжатия, богатая смесь может формироваться вокруг свечи зажигания, предоставляя возможность для использования более поздних установок момента зажигания, а также уменьшения времени горения в цилиндре. Более короткое время горения повышает стабильность сгорания в состоянии высокого разбавления на низкой нагрузке. Использование разделенного впрыска также может улучшать выбросы с выхлопными газами, способствуя более полному сгоранию сильно разбавленных смесей.
Далее, с обращением к фиг. 5, многомерная характеристика 500 изображает примерные временные характеристики разделенного впрыска топлива, которые могут использоваться для улучшения допуска по детонации двигателя при увеличении LP-EGR постоянной интенсивности из условий без EGR, а также временные характеристики разделенного впрыска топлива, которые могут использоваться для улучшения стабильности сгорания при уменьшении LP-EGR постоянной интенсивности до или в направлении условий низкой EGR. Многомерная характеристика 500 изображает установку фаз распределения выпускных клапанов на графике 502, установку фаз распределения впускных клапанов на графике 504, положение поршня на графике 508, примерный профиль впрыска топлива, используемый при отпускании педали акселератора с постоянного процента LP-EGR на графике 525 (включающий в себя полосы 510-512 впрыска топлива относительно события 514 искрового зажигания), и примерный профиль впрыска топлива, используемый при нажатии педали акселератора из без EGR на графике 530 (включающий в себя полосы 516-518 впрыска топлива относительно события 520 искрового зажигания).
При работе двигателя, каждый цилиндр в двигателе типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, рабочий такт (или расширения) и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан закрывается график 502, пунктирная линия), а впускной клапан открывается (график 504, сплошная линия). Воздух вводится в цилиндр через впускной коллектор, и поршень цилиндра перемещается в нижнюю часть цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры сгорания (график 508). Положение, в котором поршень находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой в качестве нижней мертвой точки (HMT). Во время такта сжатия, впускной клапан и выпускной клапан закрыты. Поршень перемещается по направлению к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри цилиндра. Точка, в которой поршень находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера сгорания находится при наименьшем своем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (BMT).
В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение или искровое зажигание, впрыснутое топливо воспламеняется известными средствами воспламенения, такими как свеча зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень обратно к HMT. Коленчатый вал, присоединенный к поршню, преобразовывает перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор, и поршень возвращается в BMT.
Отметим, что вышеприведенное показано просто в виде примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.
По существу, в двигателях с непосредственным впрыском, таких как двигатель по фиг. 1, можно делить впрыски топлива на многочисленные импульсы, которые могут быть спланированы по времени в любой точке в цикли двигателя 720 градусов угла поворота кривошипа (CAD). Впрыск топлива при работе двигателя на высокой нагрузке типично происходит во время такта впуска между BMT и HMT такта впуска, где испарение топлива в цилиндре охлаждает топливно-воздушную смесь, давая в результате ослабленную тенденцию для детонации в двигателе. Типичная стратегия впрыска топлива создает горючую топливно-воздушную смесь в момент времени искрового зажигания, которая почти однородна в отношении топлива, воздуха, внутренних остаточных выхлопных газов и EGR.
Для уменьшения тенденции детонации в условиях нажатия педали акселератора наряду с работой с меньшей EGR, чем требуется, разделенный впрыск согласно профилю 530 впрыска топлива может использоваться наряду с задержкой необходимости осуществлять запаздывание искрового зажигания. Профиль 530 впрыска топлива при нажатии педали акселератора включает в себя первый впрыск 516 в такте впуска (сплошная полоса) и второй впрыск 518 в такте сжатия (заштрихованная полоса). Соотношение разделения разделенного впрыска топлива может регулироваться, так чтобы большая часть (приблизительно 80-85%) топлива впрыскивалась во время такта впуска для обеспечения преимущества охлаждения заряда. Оставшиеся 15-20% топлива впрыскиваются во время такта сжатия, так чтобы общее топливно-воздушное соотношение поддерживалось стехиометрическим. Это соотношение разделения дает возможность поддерживаться оптимальной эффективности последующей очистки трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (TWC).
Разделенный впрыск также может использоваться для улучшения стабильности сгорания на очень легких нагрузках с EGR, таких как во время состояния отпускания педали акселератора наряду с работой на постоянной интенсивности LP-EGR относительно потока воздуха, присутствующего в камере сгорания, как показано на профиле 525 впрыска топлива. Профиль 525 впрыска топлива при отпускании педали акселератора включает в себя первый впрыск 510 в такте впуска (сплошная полоса) и второй впрыск 512 в такте сжатия (заштрихованная полоса). Соотношение разделения разделенного впрыска топлива может регулироваться, так чтобы большая часть (приблизительно 95%) топлива впрыскивалась во время такта впуска. Оставшиеся 5% топлива впрыскиваются во время такта сжатия, так чтобы общее топливно-воздушное соотношение поддерживалось стехиометрическим.
Временные характеристики второго впрыска 512 регулируются, чтобы быть совпадающими или слегка смещенными раньше или позже события 514 искрового зажигания, чтобы создавать богатую топливно-воздушную смесь вокруг свечи зажигания. Это дает в результате обедненный однородный впрыск в такте впуска и обогащенный послойный впрыск в такте сжатия. Более точно, начальный впрыск в такте впуска может выполняться на 420 CAD наряду с тем, что оставшееся топливо добавляется во время такта сжатия на 680 CAD. В одном из примеров, временные характеристики в такте впуска могут оставаться такими же, как временные характеристики соответствующего одиночного впрыска и, насколько это реально, могут не меняться от отпускания к отпусканию педали акселератора. Временные характеристики впрыска также могут быть разными между нажатиями и отпусканиями педали акселератора.
В материалах настоящего описания, богатая послойная смесь в такте сжатия вокруг свечи зажигания улучшала бы (например, ускоряла бы) время раннего горения (например, посредством обеспечения горения с массовой долей 0-10%, или MFB 0-10), которое улучшает стабильность сгорания на легкой нагрузке при работы на высоких уровнях разбавления, поскольку общие времена горения для этих условий типично имеют тенденцию быть очень длительными. Очень длинные времена горения для высоко разбавленных смесей типично требовали бы очень ранних установок момента зажигания для оптимального фазирования сгорания, которое оказывает неблагоприятное влияние составлением смеси на стабильность сгорания, поскольку, в дополнение к ухудшенной стабильности вследствие просто более длительному общему горению, условия давления и температуры в цилиндре во время воспламенения ухудшаются по сравнению с более поздними установками момента зажигания. Здесь, богатая послойная смесь из разделенного впрыска укорачивает раннее время MFB 0-10, предоставляя возможность более поздних установок момента зажигания и улучшенной стабильности сгорания.
По существу, в пределах профиля 525 впрыска топлива при отпускании педали акселератора, второму впрыску в такте сжатия может быть необходимо удерживаться на минимально возможной массе топлива, которая может подаваться топливной форсункой. Это происходит потому, что подобная стратегия, применяющая почти равные соотношения разделения (например, 50% впрыска в такте впуска и 50% впрыска в такте сжатия) не улучшала бы стабильность сгорания вследствие уменьшенной эффективности сгорания и ухудшенных времен MFB 10%-90%, так как фронт горения распространяется в бедной смеси, по сравнению со стратегией одиночного впрыска со стехиометрическим сгоранием. Ухудшенные времена MFB 10-90 для стратегии 50/50 компенсировали бы любое улучшение MFB 0-10, обусловленные впрыском в такте сжатия. Поэтому, предпочтительное соотношение разделения для профиля 252 впрыска топлива включает в себя 10% (или меньше) топлива, впрыскиваемого в виде второго впрыска в такте сжатия, и 90% (или больше) топлива, впрыскиваемого в виде первого впрыска в такте впуска.
Далее, с обращением к фиг. 6, многомерная характеристика 600 изображает примерную регулировку впрыска топлива в ответ на нажатие педали акселератора в связи с высокой нагрузкой из условий низкой интенсивности EGR в условия более высокой интенсивности EGR. Многомерная характеристика 600 изображает изменение положения педали акселератора (PP) водителя на графике 602, поток LP-EGR показан на графике 604, впрыск топлива показан на графике 608, и общее топливно-воздушное соотношение (AFR) сгорания показано на графике 610.
До t1, двигатель может быть работающим с EGR, подаваемой с более низкой интенсивностью. В одном из примеров, более низкая интенсивность может быть постоянной интенсивностью относительно потока воздуха. Более точно, по мере того, как положение педали (график 602) изменяется до t1, открывание клапана LP-EGR может регулироваться соответствующим образом, чтобы давать целевой поток EGR. В дополнение, величина впрыска топлива (график 608) также может регулироваться, чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение сгорания (AFR) около стехиометрии (график 610). По существу, до t1, топливо может подаваться в виде одиночного впрыска в такте впуска, как изображено сплошными полосами. По существу, до t1, двигатель может быть работающим в режимах, которые не ограничены детонацией.
В t1, наряду с работой на более низкой интенсивности EGR, может происходить кратковременный маневр в состояние высокой нагрузки. В изображенном примере, переход в состояние высокой нагрузки может происходить в ответ на нажатие педали акселератора в связи с высокой нагрузкой и/или высоким скоростью вращения. В ответ на состояние высокой нагрузки, более высокая интенсивность EGR может запрашиваться по существу незамедлительно. В ответ на быстро возрастающую нагрузку двигателя, открывание клапана LP-EGR может увеличиваться, чтобы увеличивать подачу LP-EGR для обеспечения целевого увеличенного разбавления в двигателе, требуемого на более высокой нагрузке. Однако, может быть транспортная задержка при подаче EGR в систему впуска. Более точно, требуемое разбавление (EGR) может быть более высоким, как показано пунктирным отрезком 605. Вследствие транспортных задержек, фактическая подача разбавления может быть более медленной, как показано графиком 604, побуждая двигатель временно становиться ограниченным детонацией на t1. Таким образом, между t1 и t2, наряду с тем, что подача LP-EGR повышается, чтобы выдавать целевую, более высокую интенсивность EGR, может быть меньшее разбавление, имеющееся в распоряжении, чем требуется, делая двигатель предрасположенным к детонации и/или преждевременному воспламенению.
Для улучшения допуска по детонации двигателя в состоянии высокой нагрузки, где LP-EGR повышается, топливо может подаваться между t1 и t2 в виде разделенного впрыска топлива. Более точно, разделенный впрыск топлива может включать в себя по меньшей мере первый впрыск в такте впуска, в котором подается большая часть топлива (сплошная полоса), и второй впрыск в такте сжатия, в котором подается меньшая оставшаяся часть топлива (заштрихованная полоса). По существу, совокупное количество подаваемого топлива может быть таким же, как соответствующий одиночный впрыск топлива. То есть, общее обеднение или обогащение могут выполняться для принятия мер в ответ на вероятность детонации. В дополнение, установка момента зажигания также может поддерживаться. То есть, запаздывание искрового зажигания может не требоваться немедленно для принятия мер в ответ на вероятность детонации. К тому же, временные характеристики впрыска в такте впуска и впрыска в такте сжатия могут регулироваться относительно события искрового зажигания в цилиндре, чтобы давать обедненный однородный впрыск в такте впуска и обогащенный послойный впрыск в такте сжатия. Как конкретизировано на фиг. 5 (например, на профиле 530 впрыска топлива при нажатии педали акселератора), впрыск в такте впуска может выполняться раньше искрового зажигания и подаваться в виде однородного обедненного впрыска для обеспечения выгод охлаждения заряда. Впрыск в такте сжатия, в таком случае, может выполняться на или после искрового зажигания и может подаваться в виде послойного обогащенного впрыска, чтобы поддерживать общее топливно-воздушное соотношение сгорания на или около стехиометрии, к тому же, наряду с сохранением эффективности последующей очистки каталитического нейтрализатора.
В t2, подаваемый поток LP-EGR может быть достаточно высок и находиться на или около целевой интенсивности LP-EGR. Другими словами, требуемое разбавление имеется в распоряжении. Таким образом, в t2, может возобновляться одиночный впрыск топлива в такте впуска. После t2, как до t1, поток LP-EGR может регулироваться на основании положения педали для удовлетворения требуемого крутящего момента при поддержании одиночного впрыска топлива.
Таким образом, разделенный впрыск топлива используется для улучшения допуска по детонации при нажатии педали акселератора в связи с высокой нагрузкой при работы с более низкой EGR и во время перехода на более высокую интенсивность EGR.
В одном из примеров, во время первого режима, двигатель может подвергать работе с постоянной интенсивностью EGR относительно потока воздуха, а в ответ на нажатие педали акселератора в связи с более высокой нагрузкой, может поддерживаться одиночный впрыск топлива за цикл. Здесь, транспортная задержка при обеспечении более высокой EGR может быть более низкой, поскольку по меньшей мере некоторая EGR уже имеется в распоряжении. В сравнение, во время второго режима, двигатель может подвергаться работе без EGR низкого давления, а в ответ на нажатие педали акселератора в связи более высокой нагрузкой, двигатель может подвергаться работе с разделенным впрыском топлива за цикл, к тому же, наряду с увеличением LP-EGR. Здесь, транспортная задержка при обеспечении более высокой EGR может быть более высокой, поскольку нет в распоряжении никакой EGR.
Кроме того, во время первого режима, в ответ на нажатие педали акселератора, LP-EGR может понижаться при поддержании работы двигателя с заданной постоянной интенсивностью EGR. По существу, во время обоих, первого и второго режимов, топливно-воздушное соотношение сгорания может поддерживаться на или около стехиометрии. К тому же, во время обоих, первого и второго, режимов, установка опережения зажигания может поддерживаться на номинальной установке момента (такой как на MBT или подвергнутой запаздыванию от MBT). В виде используемой в материалах настоящего описания, работа с разделенным впрыском топлива за цикл содержит подачу топлива в виде первого однородного впрыска в такте впуска и второго обогащенного послойного впрыска в такте сжатия.
В еще одном примере, система двигателя транспортного средства содержит турбонагнетатель, систему рециркуляции выхлопных газов низкого давления (LP-EGR), включающую в себя клапан LP-EGR, и систему управления, содержащую машиночитаемый запоминающий носитель. Система управления или контроллер сконфигурированы машиночитаемыми командами для управления работой клапана LP-EGR для поддержания отсутствия EGR на всех нагрузках двигателя в первом диапазоне более низких нагрузок; а в ответ на нажатие педали акселератора в связи со вторым диапазоном более высоких нагрузок, увеличения открывания клапана LP-EGR и подачи топлива в виде разделенного впрыска за цикл до тех пор, пока не достигнута пороговая интенсивность EGR. Система управления может включать в себя дополнительные команды для, после того, как достигнута пороговая интенсивность EGR, подачи топлива в виде одиночного впрыска за цикл и управления работой клапана LP-EGR для поддержания постоянную процентную долю EGR потока свежего воздуха через систему LP-EGR на всех нагрузках двигателя во втором диапазоне нагрузок. Подача топлива в виде одиночного впрыска за цикл содержит подачу топлива в виде одиночного впрыска в такте впуска, при этом подача топлива в виде разделенного впрыска топлива за цикл содержит подачу топлива в виде первого впрыска в такте впуска и второго впрыска в такте сжатия. Кроме того, при подаче топлива в виде разделенного впрыска за цикл, первая, большая часть топлива подается в первом впрыске в такте впуска, а вторая, оставшаяся часть топлива подается во втором впрыске в такте сжатия. Система транспортного средства дополнительно может содержать систему рециркуляции выхлопных газов высокого давления (HP-EGR), включающую в себя клапан HP-EGR, при этом в каждом из первого и второго диапазонов нагрузок, открывание клапана HP-EGR регулируется на основании открывания клапана LP-EGR.
С обращением к фиг. 7, многомерная характеристика 700 показывает примерную регулировку впрыска топлива в ответ на отпускание педали акселератора в связи с более низкой нагрузкой наряду с работой двигателя с EGR, выдаваемой на более высокой интенсивности EGR. Более точно, изменение положения педали акселератора водителя показано на графике 702, поток LP-EGR показан на графике 704, впрыск топлива показан на графике 708, а общее топливно-воздушное соотношение сгорания показано на графике 712.
До t1, двигатель может подвергаться работе с EGR, подаваемой с более высокой интенсивностью. В одном из примеров, более высокая интенсивность может быть постоянной интенсивностью EGR относительно потока воздуха. По мере того, как изменяется положение педали (график 702), требование крутящего момента может меняться, и контроллер может регулировать положение клапана LP-EGR, так чтобы поток LP-EGR мог изменяться для удовлетворения требуемого разбавления по мере того, как изменяется требование крутящего момента (график 704). В одном из примеров, LP-EGR может выдаваться с постоянной интенсивностью относительно суммарного потока воздуха. В дополнение, величина впрыска топлива (график 708) может регулироваться, чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение сгорания (AFR) около стехиометрии (график 712). По существу, до t1, топливо может подаваться в виде одиночного впрыска в такте впуска, как изображено сплошными полосами.
В t1, может происходить кратковременная операция перехода в условия минимальной нагрузки двигателя или условия двигателя на холостом ходу. В изображенном примере, переход на минимальную нагрузку может происходить вследствие отпускания педали акселератора водителем транспортного средства в t1. Следовательно, после t1, положение педали может переключаться в полностью отпущенное положение (график 702), а впускной дроссель может закрываться для уменьшения потока воздуха в ответ на отпущенную педаль акселератора. В ответ на быстро возрастающую нагрузку двигателя, целевая интенсивность EGR может падать до более низкой интенсивности, а открывание клапана LP-EGR может уменьшаться для уменьшения подаваемой EGR. В частности, немедленное падение потока LP-EGR может иметь значение требуемой LP-EGR, как изображено пунктирным отрезком 703. Однако, вследствие длительных транспортных задержек, поток LP-EGR может не переключаться на требуемый поток LP-EGR настолько же быстро, как происходит изменение потока воздуха. Другими словами, EGR может вычищаться из системы впуска воздуха медленнее, чем требуется. Следовательно, вследствие избыточной EGR, присутствующей в системе, сильно разбавленная топливно-воздушная смесь может поступать в цилиндр и может делать двигатель ограниченным стабильностью сгорания. Для улучшения стабильности сгорания высоко разбавленных топливно-воздушных смесей в преобладающих условиях очень низкой нагрузки, может выполняться временное переключение на подачу топлива в виде разделенного впрыска топлива (график 708). Более точно, между t1 и t2, топливо может подаваться в виде первого впрыска в такте впуска, в котором подается большее количество топлива (показано в виде сплошных полос), и второго впрыска в такте сжатия, в котором подается оставшееся количество топлива (показано в виде заштрихованных полос). По существу, общее количество топлива, подаваемого во время разделенного впрыска, может быть таким же, как соответствующая величина одиночного впрыска топлива.
Временные характеристики впрыска могут регулироваться относительно искры в цилиндре, чтобы первый впрыск топлива подавался в виде обедненного однородного впрыска в такте впуска, а второй впрыск подается в виде обогащенного послойного впрыска в такте сжатия. Как описано на фиг. 5 (например, на профиле 525 впрыска топлива при отпускании педали акселератора), впрыск в такте впуска может выполняться раньше искрового зажигания, и топливо может подаваться в виде обедненного однородного впрыска. Впоследствии, впрыск в такте сжатия может регулироваться, чтобы совпадать со слегка смещенным раньше или позже установки момента зажигания, и может подаваться в виде обогащенного послойного впрыска для поддержания общего топливно-воздушного соотношения сгорания на или около стехиометрии (график 702), к тому же, наряду с сохранением эффективности последующей очистки каталитического нейтрализатора выхлопных газов.
В t2, LP-EGR может понижаться до в пределах порогового значения от целевой интенсивности EGR (график 704), которая является зависящей от условий нагрузки двигателя при отпускании педали акселератора. Поэтому, в t2, когда требуемое разбавление EGR достигнут, а стабильность сгорания у двигателя улучшена, может возобновляться одиночный впрыск топлива в такте впуска (график 708). После t2, как до t1, поток LP-EGR может регулироваться на основании положения педали для удовлетворения требуемого крутящего момента при поддержании одиночного впрыска топлива. Таким образом, разделенный впрыск топлива может использоваться для улучшения допуска по разбавлению и стабильности сгорания и уменьшения вероятности пропусков зажигания в цилиндре во время переходных процессов отпускания педали акселератора до тех пор, пока EGR не вычищена из системы впуска в достаточной мере.
В одном из примеров, система двигателя транспортного средства содержит турбонагнетатель, систему рециркуляции выхлопных газов низкого давления (LP-EGR), включающую в себя клапан LP-EGR, и систему управления, содержащую машиночитаемый запоминающий носитель и выполненную с возможностью управлять работой клапана LP-EGR для поддержания постоянной процентной доли EGR потока свежего воздуха на всех нагрузках двигателя в первом диапазоне более высоких нагрузок. Кроме того, в ответ на отпускание педали акселератора в связи с вторым диапазоном более низких нагрузок, уменьшения открывания клапана LP-EGR и подачи топлива в виде разделенного впрыска за цикл до тех пор, пока не достигается пороговая интенсивность EGR. Система управления включает в себя дополнительные команды для, после того, как достигнута пороговая интенсивность EGR, подачи топлива в виде одиночного впрыска за цикл и управления работой клапана LP-EGR для поддержания постоянной процентной доли EGR потока свежего воздуха через систему LP-EGR на всех нагрузках двигателя во втором диапазоне нагрузок. Подача топлива в виде одиночного впрыска за цикл содержит подачу топлива в виде одиночного впрыска в такте впуска, и подача топлива в виде разделенного впрыска за цикл содержит подачу топлива в виде первого обедненного однородного впрыска в такте впуска и второго обогащенного послойного впрыска в такте сжатия.
Далее, с обращением к фиг. 8, многомерная характеристика 800 показывает примерную регулировку впрыска топлива в ответ на нажатие педали акселератора в связи с высокой нагрузкой из условия без EGR при работы двигателя с жестким планом EGR, а также в ответ на отпускание педали акселератора с связи с состоянием низкой нагрузки при работы с жестким планом EGR. Многомерная характеристика 800 изображает изменение положения педали акселератора (PP) водителя на графике 802, поток LP-EGR показан на графике 804, суммарный поток воздуха двигателя показан на графике 806, впрыск топлива показан на графике 808, EGR в % показана на графике 810, и общее топливно-воздушное соотношение (AFR) сгорания показано на графике 812.
До t1, двигатель может быть работающим с EGR, подаваемой с постоянной интенсивностью относительно потока воздуха. Более точно, по мере того, как изменяется положение педали (график 802), положение дросселя может регулироваться для изменения суммарного потока воздуха в двигатель (график 806). Одновременно, положение клапана LP-EGR регулируется соответствующим образом, так чтобы также регулировался поток LP-EGR (график 804). По существу, это дает возможность поддерживаться постоянному проценту EGR (график 810). В дополнение, величина впрыска топлива (график 808) также может регулироваться, чтобы поддерживать топливно-воздушное соотношение сгорания (AFR) около стехиометрии (график 812). По существу, до t1, топливо может подаваться в виде одиночного впрыска в такте впуска, как изображено сплошными полосами.
В t1, наряду с работой в режиме постоянной EGR, может происходить отпускание педали акселератора водителя в связи с более низкой нагрузкой. Отпускание педали акселератора может побуждать нагрузку двигателя незамедлительно понижаться. В ответ на отпускание педали акселератора, открывание дроссель может уменьшаться (например, дроссель может закрываться), давая в результате падение потока воздуха двигателя. В дополнение, клапан LP-EGR может закрываться, чтобы доводить действие LP-EGR, пропорциональной величиной, например, до состояния нулевой EGR. Это происходит потому, что уменьшенная нагрузка двигателя может не нуждаться и в каком разбавлении в двигателе. Несмотря на то, что требуется незамедлительное падение LP-EGR, как показано пунктирной линией 803, вследствие длинного контура LP-EGR и получающейся в результате транспортной задержки, вычищение LP-EGR из системы впуска может занимать более длительное время, причем, LP-EGR фактически затухает между t1 и t2 с более медленным темпом, изображенным на сплошной линии 804. Это медленное удаление разбавления в двигателе в условиях низкой нагрузки может ухудшать стабильность сгорания.
Поэтому, для улучшения стабильности сгорания, между t1 и t2, в то время как LP-EGR вычищается в условиях низкой нагрузки, впрыск топлива может кратковременно переключаться с одиночного впрыска в такте впуска на разделенный впрыск топлива. Более точно, разделенный впрыск топлива может включать в себя по меньшей мере первый впрыск в такте впуска, в котором подается большая часть топлива (сплошная полоса), и второй впрыск в такте сжатия, в котором подается меньшая оставшаяся часть топлива (заштрихованная полоса). По существу, совокупное количество подаваемого топлива может быть таким же, как соответствующий одиночный впрыск топлива. То есть, общее обеднение или обогащение могут выполняться для принятия мер в ответ на вероятность детонации. В дополнение, установка момента зажигания также может поддерживаться. К тому же, временные характеристики впрыска в такте впуска и впрыска в такте сжатия могут регулироваться относительно события искрового зажигания в цилиндре, чтобы давать обедненный однородный впрыск в такте впуска и обогащенный послойный впрыск в такте сжатия, как обсуждено ранее на фиг. 5 (с профилем 525 впрыска топлива при отпускании педали акселератора), и в примере по фиг. 6.
В t2, может подтверждать достаточное вычищение LP-EGR. Например, LP-EGR может быть ниже порогового значения. Таким образом, в t2, возобновляется одиночный впрыск топлива в такте впуска. В дополнение, LP-EGR поддерживается на уровне отсутствия EGR вследствие двигателя, остающегося в условиях минимальной нагрузки до t3.
В t3, в то время как в состоянии нулевой EGR, может происходить нажатие педали акселератора водителем, связанное с состоянием высокой нагрузки. В ответ на нажатие педали акселератора, открывание дросселя может увеличиваться с соответствующим усилением потока воздуха двигателя. Открывание клапана LP-EGR также может увеличиваться соответствующим образом, чтобы увеличивать подачу LP-EGR для обеспечения увеличенного разбавления в двигателе, требуемого при более высокой нагрузке. По существу, более высокая LP-EGR может требоваться немедленно, как показано пунктирным отрезком 805. Однако, вследствие транспортных задержек при подаче EGR в систему впуска, фактическая подача EGR может быть более медленной, как показано сплошной линией 804. Таким образом, между t3 и t4, наряду с тем, что подача LP-EGR повышается, чтобы выдавать EGR на постоянной интенсивности относительно потока воздуха, может быть меньшее разбавление, имеющееся в распоряжении, чем требуется, делая двигатель предрасположенным к детонации и/или преждевременному воспламенению.
Для улучшения допуска по детонации двигателя в состоянии высокой нагрузки, где LP-EGR повышается из условий без EGR, топливо может подаваться между t3 и t4 в виде разделенного впрыска топлива. Более точно, разделенный впрыск топлива может включать в себя по меньшей мере первый впрыск в такте впуска, в котором подается большая часть топлива (сплошная полоса), и второй впрыск в такте сжатия, в котором подается меньшая оставшаяся часть топлива (заштрихованная полоса). По существу, совокупное количество подаваемого топлива может быть таким же, как соответствующий одиночный впрыск топлива. То есть, общее обеднение или обогащение могут выполняться для принятия мер в ответ на вероятность детонации. В дополнение, установка момента зажигания также может поддерживаться. То есть, запаздывание искрового зажигания может не требоваться немедленно для принятия мер в ответ на вероятность детонации. К тому же, временные характеристики впрыска в такте впуска и впрыска в такте сжатия могут регулироваться относительно события искрового зажигания в цилиндре, чтобы давать обедненный однородный впрыск в такте впуска и обогащенный послойный впрыск в такте сжатия, как конкретизировано ранее на фиг. 5 (с профилем 530 впрыска топлива при нажатии педали акселератора), и в примере по фиг. 6.
В t4, поток LP-EGR может быть достаточно высоким, а интенсивность LP-EGR может находиться на пороговой интенсивности, то есть, постоянном проценте от совокупного потока воздуха. Поэтому, на t4, одиночный впрыск топлива в такте впуска может возобновляться, и двигатель может возвращаться к работе с LP-EGR, выдаваемой согласно режиму постоянной LP-EGR.
Таким образом, разделенный впрыск топлива используется для улучшения допуска по детонации в ответ на нажатие педали акселератора в связи с высокой нагрузкой при работы без EGR и наряду с переходом на LP-EGR постоянной интенсивности, а также для улучшения стабильности сгорания в ответ на отпускание педали акселератора в связи с низкой нагрузкой наряду с работой на постоянной интенсивности LP-EGR.
В одном из примеров, контроллер может кратковременно переключать работу двигателя с одиночного впрыска топлива на разделенный впрыск топлива в ответ на каждое из нажатия педали акселератора, связанного с высокой нагрузкой, из режима работы двигателя без EGR, и отпускания педали акселератора, связанного с низкой нагрузкой, из режима работы двигателя с EGR на постоянной интенсивности относительно потока воздуха. В ответ на нажатие педали акселератора, LP-EGR может повышаться посредством открывания клапана LP-EGR наряду с тем, что, в ответ на отпускание педали акселератора, LP-EGR понижается посредством закрывания клапана LP-EGR. При нажатии педали акселератора, одиночный впрыск топлива возобновляется после того, как EGR достигает первой пороговой интенсивности, а после этого, EGR поддерживается на постоянной интенсивности относительно потока воздуха. Первая пороговая интенсивность может быть основана на нажатии педали акселератора в связи с высокой нагрузкой. При отпускании педали акселератора, одиночный впрыск топлива возобновляется после того, как EGR достигает второй пороговой интенсивности (более низкой, чем первая пороговая интенсивность), а после этого, EGR поддерживается на постоянной интенсивности относительно потока воздуха. Вторая пороговая интенсивность может быть основана на отпускании педали акселератора в связи с низкой нагрузкой.
Разделенный впрыск топлива в ответ на каждое из нажатия педали акселератора и отпускание педали акселератора может включать в себя первый впрыск в такте впуска и второй впрыск в такте сжатия. Соотношение разделения разделенного впрыска топлива в ответ на нажатие педали акселератора может быть основано на пределе стабильности сгорания в цилиндре наряду с тем, что соотношение разделения разделенного впрыска топлива в ответ на отпускание педали акселератора основано на пределе детонации в цилиндре. Например, соотношение разделения разделенного впрыска топлива в ответ на нажатие педали акселератора может включать в себя более высокую величину впрыска в такте сжатия, чем соотношение разделения разделенного впрыска топлива в ответ на отпускание педали акселератора.
Далее, с обращением к фиг. 10, многомерная характеристика 1000 изображает примерную регулировку впрыска топлива в ответ на маневры двигателя, которые осуществляют переход двигателя в и из ограниченных детонацией режимов. Многомерная характеристика 1000 изображает требуемую EGR на графике 1002 (сплошная линия) относительно подаваемой EGR на графике 1004 (пунктирная линия), указание того, является ли двигатель работающим в ограниченном детонацией режиме, предоставлена на графике 1006, и использование одиночного или разделенного впрыска топлива указано на графике 1008.
До t1, двигатель является работающим с более низкой интенсивностью EGR. В t1, вследствие увеличения нагрузки двигателя, требуемая интенсивность EGR возрастает (график 1002). Вследствие транспортных задержек, подаваемая EGR плетется в хвосте и отсутствует в распоряжении до через некоторое время после t1 (график 1004). В течение этого периода, топливо впрыскивается в двигатель в виде одиночного впрыска топлива. По существу, маневр в t1 с повышающейся нагрузкой двигателя и задержанной подачей EGR может не подвигать двигатель в ограниченной детонацией режим (график 1006). Поэтому, поддерживается одиночный впрыск топлива.
Между t2 и t3, вследствие изменения условий работы двигателя, двигатель может кратковременно переходить в ограниченную детонацией рабочую область. Однако, вследствие нахождения подаваемой EGR на или около (например, в пределах порогового значения от) целевой интенсивности EGR, использование разделенного впрыска топлива не требуется, и поддерживается одиночный впрыск топлива. После t3 и до t4, вследствие изменения условий работы двигателя, двигатель может кратковременно выходить из ограниченной детонацией рабочей области.
В t4, вследствие уменьшения нагрузки двигателя, требуемая интенсивность EGR снижается. Вследствие транспортных задержек, подаваемая EGR плетется в хвосте и в недостаточной степени вычищена до через некоторое время после t4. По существу, маневр в t4 с уменьшением нагрузки двигателя и задержанным удалением EGR может не подвигать двигатель в ограниченный детонацией режим. Поэтому, поддерживается одиночный впрыск топлива.
Между t4 и t5, вследствие изменения условий работы двигателя, двигатель может кратковременно переходить в ограниченную детонацией рабочую область. В t5, пока в ограниченной детонацией рабочей области, вследствие повышающейся нагрузки двигателя, требуемая интенсивность EGR возрастает наряду с тем, что подаваемая EGR плетется в хвосте и отсутствует в распоряжении до через некоторое время после t5. Вследствие маневра в t5 с повышающейся нагрузкой двигателя и задержанной подачей EGR, побуждающими двигатель работать в ограниченном детонацией режиме, впрыск топлива переводится с одиночного впрыска топлива на разделенный впрыск топлива. В частности, разделенный впрыск топлива используется до тех пор, пока подаваемая интенсивность EGR не находится в пределах порогового значения от целевой интенсивности EGR, в t6. Затем, как только достаточное разбавление имеется в распоряжении, может возобновляться одиночный впрыск топлива.
Таким образом, стратегия разделенного впрыска топлива может временно использоваться в течение маневров двигателя, которые переводят двигатель в ограниченную детонацией или ограниченную стабильностью сгорания области. Посредством использования разделенного впрыска топлива во время возрастающей нагрузки двигателя (например, нажатия педали акселератора из условий низкой EGR) для компенсации транспортной задержки зарядки системы впуска воздуха EGR, улучшается допуск по детонации двигателя. Подобным образом, посредством использования разделенного впрыска топлива во время понижающейся нагрузки двигателя (например, отпускания педали акселератора из условий высокой EGR) для компенсации транспортной задержки в удалении EGR из системы впуска воздуха, улучшается допуск по разбавлению двигателя. Посредством выполнения первого обедненного однородного впрыска топлива в такте впуска при нажатии педали акселератора, могут достигаться существенные выигрыши охлаждения заряда цилиндра. Затем, посредством использования обогащенного послойного впрыска топлива в такте сжатия около момента времени события искрового зажигания, топливно-воздушное соотношение сгорания может поддерживаться на стехиометрии наряду с улучшением эффективности последующей очистки каталитического нейтрализатора выхлопных газов. Разделенный впрыск топлива, тем самым, улучшает допуск по детонации двигателя в условиях высокой нагрузки, когда требуемое разбавление в двигателе медленно повышается. Улучшенный допуск по детонации также задерживает необходимость в запаздывании искрового зажигания или обогащении для подавления детонации или преждевременного восстановления, улучшая экономию топлива двигателя. Посредством выполнения разделенного впрыска топлива при отпускании педали акселератора, установка момента зажигания может задерживаться наряду с тем, что богатая смесь вокруг свечи зажигания уменьшает время горения в цилиндре. По существу, это улучшает условия давления и температуры в цилиндре во время воспламенения, улучшая стабильность сгорания и допуск по EGR двигателя.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящего описания, могут храниться в виде исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в виде новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в виде включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.