СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ
METHOD FOR ENGINE (VERSIONS) AND SYSTEM FOR ENGINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к уменьшению побудительного потока через аспиратор, присоединенный к впуску двигателя, для улучшения управления воздухом на скорости холостого хода.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы транспортного средства могут включать в себя различные потребляющие разрежение устройства, которые приводятся в действие с использованием разрежения. Таковые, например, могут включать в себя усилитель тормозов. Разрежение, используемое этими устройствами, может обеспечиваться специальным вакуумным насосом. В кроме того других вариантах осуществления, один или более аспираторов (в качестве альтернативы указываемых ссылкой как эжекторы, диффузорные насосы, струйные насосы и эдукторы) могут быть присоединены в системе двигателя, которые могут приспосабливать поток воздуха двигателя и использовать его для формирования разрежения. Например, когда включены в систему впуска двигателя, аспираторы могут формировать разрежение с использованием энергии, которая иначе терялась бы на дросселирование.
Поскольку аспираторы являются пассивными устройствами, они обеспечивают недорогое формирование разрежения, когда используются в системах двигателя. Величина разрежения, формируемого на аспираторе, может регулироваться посредством управления интенсивностью побудительного потока воздуха через аспиратор. Несмотря на то, что аспираторы могут формировать разрежение с более низкой стоимостью и с улучшенной эффективностью по сравнению с вакуумными насосами с электроприводом или приводом от двигателя, их использование в системах впуска двигателя традиционно было ограничено как имеющимся в распоряжении разрежением во впускном коллекторе, так и максимальным перепускным потоком дросселя. Некоторые подходы для принятия мер в ответ на эти проблемы включают в себя расположение клапана последовательно с аспиратором или включение клапана в конструкцию аспиратора. Такие клапаны могут указываться ссылкой как отсечные клапаны аспиратора (ASOV). Величина открывания клапана регулируется для управления побудительным воздушным потоком через аспиратор и, в силу этого, управления величиной разрежения, сформированного в аспираторе, а также регулируя количество воздуха, обтекающего аспиратор во впускной коллектор.
Однако использование ASOV приводит к повышению стоимости и веса компонентов. В дополнение, могут быть проблемы с надежностью, связанные с использованием ASOV. Для подтверждения надлежащих функциональных возможностей ASOV, требуется периодическое диагностирование ASOV, добавляя сложность управления. Кроме того еще, в системах двигателя, работающих с ASOV, контроллеру двигателя требуется быть осведомленным об интенсивности воздушного потока через ASOV с добавлением дополнительной нагрузки управления на систему. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что, если бы массовый расход побудительного потока через аспиратор был уменьшен в достаточной мере, зависимость от ASOV для управления потоком через аспиратор, также могла бы быть уменьшена. Например ASOV мог бы быть исключен. Авторы, кроме того, выявили, что массовый расход побудительного потока через аспиратор может меняться на основании температуры заряда воздуха, текущего через аспиратор.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для преодоления проблем уровня техники в одном из аспектов изобретения предложен способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором:
осуществляют протекание всасываемого воздуха, нагретого при прохождении через промежуточную область системы выпуска с двойной стенкой, через аспиратор, присоединенный к потребляющему разрежение устройству двигателя, для уменьшения массового расхода побудительного потока на аспираторе при возрастании температуры выхлопных газов.
В одном из вариантов предложен способ, в котором аспиратор не присоединен к отсечному клапану аспиратора, при этом нагретый всасываемый воздух протекает через аспиратор по пути от промежуточной области во всасываемый воздух двигателя в местоположении ниже по потоку от дросселя, без протекания через какие бы то ни было другие устройства и каналы между промежуточной областью и впуском двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых получают разрежение на горловине аспиратора и подают полученное разрежение в потребляющее разрежение устройство.
В одном из вариантов предложен способ, в котором потребляющее разрежение устройство представляет собой усилитель тормозов.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление протекания включает в себя этап, на котором осуществляют протекание из местоположения выше по потоку от впускного дросселя во впускной коллектор ниже по потоку от впускного дросселя через аспиратор.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление протекания из местоположения выше по потоку от впускного дросселя включает в себя этап, на котором осуществляют протекание из одного из местоположения выше по потоку от компрессора в системе впуска, когда двигатель не подвергается наддуву, и местоположения ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, когда двигатель подвергается наддуву.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых на холостом ходу двигателя осуществляют регулирование с прямой связью впускного дросселя на основании величины массового расхода аспиратора, основанной на температуре побудительного потока через аспиратор.
В одном из вариантов предложен способ, в котором температуру побудительного потока через аспиратор определяют на основании температуры выхлопных газов.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка включает в себя этап, на котором перемещают дроссель к более закрытому положению при уменьшении температуры побудительного потока через аспиратор, и перемещают дроссель к более открытому положению при увеличении температуры побудительного потока через аспиратор.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых после того, как дроссель достигает полностью закрытого положения, осуществляют запаздывание установки момента зажигания в ответ на величину потока утечки аспиратора при поддержании дросселя в полностью закрытом положении.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых осуществляют регулирование с обратной связью впускного дросселя на основании ожидаемого потока всасываемого воздуха в ответ на оцененный поток всасываемого воздуха.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
осуществляют протекание всасываемого воздуха через промежуточную область системы выпуска с двойной стенкой, а затем, через аспиратор перед подачей воздуха во впускной коллектор; и
осуществляют регулирование с прямой связью впускного дросселя к более открытому положению при осуществлении протекания, в первом состоянии холостого хода, когда температура выхлопных газов является более высокой; и
осуществляют регулирование с прямой связью впускного дросселя к более закрытому положению при осуществлении протекания, во втором состоянии холостого хода, когда температура выхлопных газов является более низкой.
В одном из вариантов предложен способ, в котором в первом состоянии температура побудительного потока через аспиратор является более высокой, при этом во втором состоянии температура побудительного потока через аспиратор является более низкой.
В одном из вариантов предложен способ, в котором в первом состоянии массовый расход аспиратора является более низким, при этом во втором состоянии массовый расход аспиратора является более высоким.
В одном из вариантов предложен способ, в котором аспиратор не является снабженным клапаном аспиратором, при этом способ дополнительно включает в себя этап, на котором в обоих состояниях получают разрежение на горловине аспиратора и подают полученное разрежение в потребляющее разрежение устройство, которое включает в себя одно из усилителя тормозов, бачка для паров топлива и клапана с вакуумным приводом.
В одном из еще дополнительных аспектах предложена система для двигателя, содержащая:
впускной коллектор двигателя;
впускной дроссель;
устройство наддува;
систему выпуска, имеющую внешнюю часть с двойной стенкой, образующей промежуточную область;
трубопровод, присоединяющий промежуточную область к впускному коллектору в местоположении ниже по потоку от устройства наддува и впускного дросселя;
не снабженный клапаном аспиратор, расположенный в трубопроводе, причем аспиратор присоединен к потребляющему разрежение устройству; и
контроллер, выполненный с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянной памяти, для:
при холодном запуске двигателя,
втягивания всасываемого воздуха в промежуточную область из местоположения выше по потоку от впускного дросселя;
осуществления протекания всасываемого воздуха, нагретого при прохождении через промежуточную область, через аспиратор;
получения разрежения на аспираторе; и
регулировки положения впускного дросселя на основании величины воздушного потока через аспиратор, определенной на основании температуры выхлопных газов при холодном запуске двигателя.
В одном из вариантов предложена система, в которой регулировка включает в себя перемещение впускного дросселя к более открытому положению при уменьшении величины воздушного потока, причем величина воздушного потока уменьшается при возрастании температуры.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для прикладывания разрежения, полученного на аспираторе, к потребляющему разрежение устройству, при этом потребляющее разрежение устройство представляет собой усилитель тормозов.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая датчик температуры, присоединенный к впускному коллектору в местоположении ниже по потоку от впускного дросселя, при этом контроллер содержит дополнительные команды для:
сравнения реальной температуры заряда воздуха в коллекторе с ожидаемой температурой; и
указания засорения промежуточной области на основании сравнения.
В одном из вариантов предложена система, в которой реальная температура основана на выходном сигнале датчика температуры, при этом ожидаемая температуры основана на массовом расходе аспиратора, при этом указание включает в себя указание, что промежуточная область засорена, в ответ на реальную температуру ниже, чем ожидаемая температура на большую, чем пороговая, величину.
Таким образом, в одном из примеров, предусмотрен способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых осуществляют поток всасываемого воздуха, нагретого при прохождении через промежуточную область системы выпуска с двойной стенкой, через аспиратор, присоединенный к потребляющему разрежение в двигателе устройству, для уменьшения массового расхода побудительного потока на аспираторе при возрастании температуры выхлопных газов. Таким образом, нагретый всасываемый воздух может использоваться во время условий холостого хода для уменьшения массового расхода побудительного потока через аспиратор на впуске, к тому же, наряду с уменьшением ошибок воздушного потока на впускном дросселе.
В качестве примера, при холодном запуске двигателя, всасываемый воздух может подвергаться потоку из местоположения выше по потоку от впускного дросселя, через промежуточную область выпускного коллектора, а затем, через аспиратор перед подачей во впускной коллектор ниже по потоку от впускного дросселя. Аспиратор может быть не снабжен клапаном. Положение дросселя может регулироваться на основании условий работы, таких как требование крутящего момента. Положение дросселя дополнительно может регулироваться с прямой связью для компенсации массового расхода утечки аспиратора (то есть, воздуха, протекающего через аспиратор). По существу, это может считаться утечкой в обход дроссельного клапана. В условиях низкой температуры выхлопных газов, температура воздуха, текущего через аспиратор (побудительного потока) может быть более низкой, и массовый расход побудительного потока аспиратора может быть более высоким. Во время таких условий, дроссель может перемещаться в более закрытое положение, чтобы добиваться требуемого результирующего массового расхода. По мере того, как температура выхлопных газов возрастает, всасываемый воздух, достигающий аспиратора через промежуточную область, может нагреваться. По мере того, как температура побудительного потока возрастает, массовый расход побудительного потока может убывать. Таким образом, по мере того, как двигатель прогревается, дроссель может перемещаться в более открытое положение при прочих равных условиях. Однако, по мере того, как двигатель прогревается, интенсивность потока массы воздуха холостого хода уменьшается, давая в результате большую часть благоприятно прогреваемого воздуха холостого хода. Посредством регулировки условий потока, чтобы эти два эффекта были способны по существу компенсировать друг друга, один и тот же угол дросселя был бы способен удовлетворять оба условия, и угол дросселя может поддерживаться во время регулирования воздушного потока. В материалах настоящего описания, менее плотный воздух служил бы, чтобы давать более низкий требуемый результирующий массовый расход необходимый прогретому работающему на холостом ходу двигателю. В дополнение, положение дросселя также может регулироваться с обратной связью на основании отклонений между ожидаемым воздушным потоком и реальным воздушным потоком вслед за компенсацией какой-нибудь утечки.
Таким образом, посредством нагревания воздуха, подаваемого в двигатель через аспиратор, массовый расход побудительного потока может быть уменьшен, уменьшая массовый расход в двигатель, ниже которого не может добиваться дроссель. Посредством предоставления дросселю возможности удерживаться закрытым в меньшей степени во время условий холостого хода, ошибочное состояние допуска слишком большого массового расхода воздуха на холостом ходу сокращается, и также уменьшается зависимость от использования запаздывания искрового зажигания для регулирования скорости холостого хода. Таким образом, скорости холостого хода могут поддерживаться наряду с получением разрежения на аспираторе, и не уменьшая экономию топлива. В дополнение, нагретый воздух, выпускаемый во впускной коллектор, может уменьшать обледенение сети воздушных и картерных трубопроводов во время холодных запусков двигателя. Посредством использования изменений температуры побудительного потока для управления массовым расходом побудительного потока, необходимость в специальном ASOV для регулирования побудительного потока уменьшается, обеспечивая выгоды сокращения компонентов и себестоимости.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение примерного двигателя в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 2 - графически представляет схематичное изображение примерного выпускного коллектора с двойной стенкой.
Фиг. 3 показывает схематичное изображение поперечного разреза выпускного коллектора с двойной стенкой по фиг. 2.
Фиг. 4 представляет схематичное изображение нагревания всасываемого воздуха посредством выпускного коллектора с двойной стенкой.
Фиг. 5 иллюстрирует высокоуровневую блок-схему
последовательности операций способа подачи нагретого всасываемого воздуха во впускной коллектор через аспиратор наряду с компенсацией ошибок воздушного потока.
Фиг. 6 показывает высокоуровневую блок-схему
последовательности операций способа регулировки с прямой связью положения дросселя на основании температуры побудительного потока через аспиратор, чтобы компенсировать воздушный поток через аспиратор.
Фиг. 7 показывает примерную зависимость между температурой выхлопных газов и массовым расходом воздуха аспиратора.
Фиг. 8 показывает примерную регулировку дросселя согласно настоящему раскрытию.
Фиг. 9 иллюстрирует высокоуровневую блок-схему
последовательности операций способа диагностирования засорения промежуточной области, образованной в пределах двойных стенок системы выпуска.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предусмотрены способы и системы для уменьшения массового расхода побудительного потока через аспиратор с использованием воздуха из впуска двигателя, такого как система двигателя, показанная на фиг. 1. Тепло из выхлопных газов может прогревать всасываемый воздух по мере того, как он подвергается циркуляции через промежуточную область системы выпуска с двойной стенкой, такой как система выпуска, показанная на фиг. 2-4. Зависимость между массовым расходом побудительного воздушного поток через аспиратор и температурой побудительного потока (фиг. 7) может использоваться для уменьшения массового расхода аспиратора. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру, такую как примерная процедура по фиг. 5, для регулировки положения впускного дросселя и перепускной заслонки для выхлопных газов, чтобы компенсировать ошибки воздушного потока от колебаний побудительного воздушного потока из аспиратора (фиг. 5). Регулировки у положения дросселя могут быть основаны на оцененном массовом расходе из аспиратора (фиг. 6). В альтернативных вариантах осуществления, таких как где достоверная оценка массового расхода не может выдаваться, регулировки дросселя могут производиться на основании комбинации давления, температуры и априорного знания, каким образом массовый расход изменяется в зависимости от этих функций. По существу, объемный расход может предсказываться исключительно на основании перепада давлений, а массовый расход может вычисляться из объемного расхода, если имеется в распоряжении оценка температуры. Примерная регулировка дросселя показана на фиг. 8. Контроллер дополнительно может быть выполнен с возможностью выполнять диагностическую процедуру, такую как примерная процедура по фиг. 9, чтобы использовать нагревание всасываемого воздуха через промежуточную область для определения, засорена ли магистраль промежуточной области.
Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. 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 РР положения педали. Камера 30 (также известная как цилиндр 30) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным в них. 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 (не показана). Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик (не показан), 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 коллектор и выпускной канал 76. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 4 8 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.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответствующие системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы 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 качестве 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. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44, в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 62, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронное управление дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 124 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответствующих сигналов MAF и MAP в контроллер 12. В изображенном варианте осуществления, датчик 124 является датчиком ТМАР, выполненным с возможностью выдавать оценку MAP и температуры заряда воздуха во впускном коллекторе в контроллер 12.
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 эксплуатироваться в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Датчик 126 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 76 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания отношения количества воздуха к количеству топлива выхлопных газов, 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 NOx, НС, или СО. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов показано расположенным вдоль выпускного канала 76 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может периодически восстанавливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного отношения количества воздуха к количеству топлива.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 162, расположенный вдоль впускного канала 42. Что касается турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164, (например, через вал), расположенной на протяжении выпускного канала 76. 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. Перепускная заслонка 168 для выхлопных газов может быть присоединена в параллель турбине 164.
Более точно, перепускная заслонка 168 для выхлопных газов может быть включена в перепускной канал 166, присоединенный между входом и выходом турбины 164. Посредством регулировки положения перепускной заслонки 168 для выхлопных газов, может регулироваться величина наддува, обеспечиваемого турбиной.
Фиг. 1 дополнительно показывает выпускной коллектор 48, имеющий внешнюю часть 140 с двойной стенкой, определяющую промежуточную область 140, через которую может протекать воздух. Промежуточная область может изготавливаться подобно таковой для области для жидкости. Трубопровод 146 показан присоединяющим промежуточную область 142 к впускному каналу 42 выше по потоку от компрессора 162 через запорный клапан 154. По существу, всасываемый воздух может втягиваться из впускного канала 42 через трубопровод 146 в промежуточную область 142, где всасываемый воздух может нагреваться посредством переноса тепла из выхлопных газов, текущих через выпускной коллектор 48. Запорный клапан 154 предотвращает поток воздуха от промежуточной области 142 во впускной канал 42. Возможный канал 144 может втягивать всасываемый воздух из местоположения ниже по потоку от компрессора 162 и охладителя наддувочного воздуха (не показан) во время условий с наддувом. Возможный канал 144 может включать в себя запорный клапан 156 для обеспечения однонаправленного потока всасываемого воздуха из впускного коллектора 44 в промежуточную область 142.
Нагретый воздух может выходить от промежуточной области 142 через канал 148 аспиратора. Аспиратор 150 присоединен к каналу 148 аспиратора, и разрежение может получаться на горловине аспиратора 150 и прикладываться к потребляющему разрежение устройству 170 через запорный клапан 152, расположенный в канале 56. Потребляющее разрежение устройство 170 может включать в себя один из усилителя тормозов, бачка для паров топлива и клапана с вакуумным приводом (такого как перепускная заслонка для выхлопных газов с вакуумным приводом), в качестве неограничивающих примеров. Аспиратор 150 не снабжен клапаном, и отсечной клапан аспиратора (ASOV) не включен в канал 148 аспиратора. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, побудительный поток через аспиратор регулируется посредством изменения температуры побудительного потока. Посредством уменьшения необходимости в специальном ASOV для управления побудительным потоком, достигается сокращение компонентов и себестоимости. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, отсечной клапан аспиратора может быть включен в состав.
Канал 148 аспиратора открывается во впускной канал 44 ниже по потоку от дросселя 62 и выше по потоку от впускного клапана 52. Таким образом, часть всасываемого воздуха может течь из местоположения выше по потоку от компрессора 162 и дросселя 62 через промежуточную область 142, через аспиратор 150 во впускной коллектор 44 ниже по потоку от дросселя 62. Датчик 124 температуры может быть присоединен к впускному коллектору 44 ниже по потоку от канала 148 аспиратора для измерения температуры всасываемого воздуха, принимаемого из впускного канала 42 и канала 148 аспиратора. В частности, датчик температуры может считывать температуру смешанного более холодного всасываемого воздуха, принятого через дроссель, и более теплого всасываемого воздуха, принимаемого через аспиратор. На основании количественного соотношения всасываемого воздуха, который подается во впускной коллектор через промежуточную область, температура воздушного потока во впускном коллекторе может меняться (например, температура может возрастать по мере того, как возрастает доля воздуха, направляемого через промежуточную область, а затем, аспиратор). В других вариантах осуществления, датчик ТМАР (температуры и абсолютного давления в коллекторе) может использоваться для измерения каждого из температуры и давления смеси заряда воздуха, принятой из впускного дросселя 62 и аспиратора 150. Как конкретизировано на фиг. 9, отклонения между оцененной температурой заряда всасываемого воздуха и ожидаемой температурой также могут использоваться для диагностирования засорения трубопровода 146. Как конкретизировано на фиг. 9, если температура заряда на дросселе (ТСТ) по существу идентична с температурой заряда в коллекторе (МСТ), и если интенсивность воздушного потока дросселя подобна интенсивности потока аспиратора, и если выпускной коллектор горяч, то нагретый воздух не принимается. Переформулируя, если интенсивность воздушного потока дросселя низка, а выпускной коллектор горяч, то МСТ будет показывать, что температура объединенного потока больше, чем температура воздуха на дросселе. Дополнительные подробности о системе с двойной стенкой и аспираторе будут конкретизированы ниже в описании для фиг. 5.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель (или постоянную память) для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 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 засасываемого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ЕСТ) 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; температуру всасываемого воздуха посредством датчика 124 температуры или датчика ТМАР; и положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя. 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 выявленным скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118 на эффекте Холла, который также используется в качестве 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, к примеру, на фиг. 5 и 6, 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.
Далее, с обращением к фиг. 2, она показывает примерный выпускной коллектор 200, имеющий внешнюю часть 202 с двойной стенкой. Фиг. 3 показывает поперечное сечение выпускного коллектора 200 по фиг. 2, иллюстрирующее промежуточную область 204 внешней части с двойной стенкой, через которую может течь всасываемый воздух. Следует принимать во внимание, что промежуточная область 204 является отделенной от внутренней полости 206 выпускного коллектора 200, через которую могут течь выхлопные газы. Таким образом, всасываемый воздух, текущий через промежуточную область 204, может нагреваться посредством переноса тепла из раскаленных выхлопных газов, текущих в пределах внутренней полости 206.
Фиг. 4 показывает пример нагревания всасываемого воздуха посредством выпускного коллектора 400 с двойной стенкой (показанного в качестве поперечного сечения). В изображенном примере, большая часть свежего всасываемого воздуха типично протекает через компрессор 402 и охладитель 404 наддувочного воздуха перед регулировкой посредством дросселя 406 на основании условий работы двигателя и втеканием во впускной коллектор 408. Всасываемый воздух затем подается из впускного коллектора 408 в цилиндры 410 для сжигания с топливом. Выхлопные газы от сгорания затем выводятся в выпускной коллектор 440. Выпускной коллектор 440 содержит внешнюю часть с двойной стенкой, определяющую промежуточную область 416, как конкретизировано ранее на фиг. 2-3.
Меньшая часть свежего воздуха также может течь в трубопровод 420 из местоположения выше по потоку от дросселя 406. Всасываемый воздух может втягиваться в трубопровод 420 из местоположения выше по потоку от компрессора 402 на проеме 418 через первый канал 446. Дополнительно или по выбору, всасываемый воздух может втягиваться в трубопровод 420 из проема 412, расположенного ниже по потоку от охладителя 404 наддувочного воздуха, через второй канал 444. Например, когда устройство наддува двигателя не активировано, и двигатель является в условиях без наддува, давление во впускном коллекторе может быть меньшим, чем давление окружающей среды. Поэтому, всасываемый воздух может течь в первый канал 446 через проем 418, а по нему, в трубопровод 420 из местоположения выше по потоку от компрессора 402. В еще одном примере, когда устройство наддува двигателя активировано, и двигатель является работающим в условиях с наддувом, давление во впускном коллекторе может быть более высоким, чем давление окружающей среды, и всасываемый воздух может втягиваться во второй канал 444 через проем 412 ниже по потоку от охладителя 404 наддувочного воздуха, а по нему, в трубопровод 420. Запорный клапан 454 в первом канале 446 и запорный клапан 456 во втором канале 444 гарантируют, что воздушный поток является однонаправленным и непрерывно текущим из впускного канала в промежуточную область 416 выпускного коллектора 440.
Всасываемый воздух, втягиваемый в трубопровод 420, может течь в промежуточную область 416, где он может нагреваться поверхностями выпускного коллектора 440 с двойной стенкой посредством переноса тепла из выхлопных газов, как указано на этапе 424. Нагретый воздух затем может течь в трубопровод 414 через аспиратор 450 в направлении к впускному коллектору 408. В заключение, нагретый воздух может поступать во впускной коллектор 408 на этапе 426 ниже по потоку от дросселя 406. По существу, нагретый воздух затем поставляется во впускной коллектор 408. Следует принимать во внимание, что аспиратор 450 не снабжен клапаном и не присоединен к отсечному клапану аспиратора (ASOV) в этом варианте осуществления.
По существу, массовый расход побудительного потока через аспиратор находится под влиянием температуры воздуха, текущего через аспиратор. В частности, массовый расход побудительного потока через аспиратор убывает при возрастании температуры побудительного потока. Авторы в материалах настоящего описания выявили, что, посредством использования всасываемого воздуха, который был нагрет при прохождении через промежуточные области выпускного коллектора, температура побудительного потока через аспиратор может повышаться, уменьшая массовый расход побудительного потока. Поскольку всасываемый воздух нагревается посредством переноса тепла через промежуточную область выпускного коллектора, температура побудительного потока и, в силу этого, массовый расход побудительного потока могут определяться на основании температуры выхлопных газов. Например, по мере того, как температура выхлопных газов возрастает, температура побудительного потока также может возрастать, и интенсивность побудительного потока через аспиратор может убывать соответствующим образом. Посредством управления интенсивностью побудительного потока посредством регулировок температуры побудительного потока, необходимость в специальном ASOV для управления побудительным потоком уменьшается. Например, как показано в изображенном варианте осуществления, ASOV может быть исключен.
В некоторых примерах, во время условий с наддувом, может требоваться, чтобы нагретый воздух по существу не принимался во впуске через промежуточную область выпускного коллектора. По существу, интенсивность воздушного потока аспиратора невелика относительно совокупного воздуха, когда система подвергается наддуву; однако, если весь воздух, нагревающийся посредством промежуточной области, должен быть аннулирован, воздух может отводиться по второму каналу 444 в местоположение выше по потоку от входа диффузора наряду с обходом большой части промежуточной области.
В качестве альтернативы, второй канал может быть присоединен к поддону сбора конденсата в нижней части промежуточного охладителя 404, чтобы направлять конденсат в промежуточную область 416. Это превращает конденсат в пар, который затем засасывается двигателем.
По существу, когда массовый расход побудительного потока через аспиратор является более низким вследствие нагревания побудительного потока, большая часть производительности всасывания аспиратора сохраняется, так как почти совершенно сохраняется объемный расход. Когда двигатель прогрет, его минимальный необходимый массовый расход воздуха уменьшается от того, когда является холодным. Таким образом, благоприятно, что массовый расход воздуха побудительного потока также падает. Традиционно, ASOV использовался для ограничения массового расхода во время состояния минимального массового расхода. В материалах настоящего описания, посредством нагревания побудительного потока через диффузор, предусмотрен альтернативный способ ограничения массового расхода. Кроме того, даже если массовый расход ограничен, происходит от небольшого до никакого ограничение объемного потока, таким образом, сохраняя большую часть производительности всасывания аспиратора. Таким образом, посредством уменьшения интенсивностей побудительного потока аспиратора благодаря использованию нагретого всасываемого воздуха, массовый расход аспиратора также может уменьшаться. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, на основании оцененного массового расхода воздуха, поступающего во впускной коллектор из аспиратора, положение впускного дросселя может регулироваться для уменьшения ошибок воздушного потока во время работы двигателя.
Воздух, текущий через аспиратор 450, может создавать разрежение для потребляющего разрежение устройства, такого как усилитель тормозов или бачок для паров топлива, или клапан с вакуумным приводом. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 4, аспиратор 450 присоединен к усилителю 470 тормозов, присоединенному к колесным тормозам транспортного средства (не показаны). Усилитель 470 тормозов, включающий в себя вакуумный резервуар 472 усилителя тормозов и рабочую камеру 478, может быт присоединен к впускному коллектору 408 через запорный клапан 452 и аспиратор 450. Запорный клапан 452 предоставляет воздуху возможность течь в направлении впускного коллектора 408 из усилителя 470 тормозов и ограничивает поток воздуха в усилитель 470 тормозов из впускного коллектора 408. Усилитель 470 тормозов может включать в себя вакуумный резервуар 472 (или вакуумную полость) за диафрагмой 476 усилителя тормозов для усиления силы, выдаваемой водителем 464 транспортного средства через тормозную педаль 462 для применения колесных тормозов транспортного средства (не показаны). Уровень разрежения на усилителе 470 тормозов может оцениваться датчиком 474 давления. Усилитель 470 тормозов работает посредством использования перепада давления на диафрагме 476. Посредством предоставления атмосферному воздуху возможности поступать в рабочую камеру 478, перепад давления может формироваться на диафрагме 476, и усилие может создаваться для содействия усилию, приложенному к тормозной педали 462.
Как указанно на фиг. 1, датчик 124 температуры может быть присоединен к впускному коллектору 408 ниже по потоку от аспиратора 450 и дросселя 406. Датчик 124 температуры может быть выполнен с возможностью измерять температуру всасываемого воздуха, принимаемого во впускной коллектор из местоположения ниже по потоку от аспиратора 450 и дросселя 406. В некоторых вариантах осуществления, датчик 124 температуры может быть выполнен в виде датчика ТМАР (температуры и абсолютного давления в коллекторе), который может выдавать каждую из оценки температуры и давления заряда воздуха, принятого во впускном коллекторе. По существу, на основании доли всасываемого воздуха, принимаемого через дроссель, относительно всасываемого воздуха, принимаемого через аспиратор (по каналу через промежуточную область), температура воздуха, принимаемого во впускном коллекторе, может меняться. Например, по мере того, как величина воздушного потока, принимаемого через аспиратор, возрастает относительно воздуха дросселя, температура всасываемого заряда воздуха, оцененная датчиком температуры, может быть более высокой, чем температура заряда на дросселе. В дополнение, поскольку всасываемый воздух, принимаемый через аспиратор, нагревается при прохождении через промежуточную область, при возрастании температуры выхлопных газов, температура всасываемого воздуха, принимаемого через аспиратор, также возрастает. Контроллер двигателя, таким образом, может предсказывать ожидаемую температуру заряда воздуха в коллекторе на основании температуры выхлопных газов и побудительного потока через аспиратор. Как конкретизировано на фиг. 9, контроллер двигателя также может идентифицировать засорение или закупоривание промежуточной области 416 на основании отклонения оцененной температуры всасываемого заряда воздуха от ожидаемой температуры.
Далее, с обращением к фиг. 5, она показывает примерную процедуру 500 для регулировки положения впускного дросселя на основании воздушного потока из аспиратора. Более точно, положение впускного дросселя регулируется на основании оценки массового расхода аспиратора во впускной коллектор. Положение перепускной заслонки для выхлопных газов также может регулироваться для компенсации ошибок воздушного потока.
На этапе 502, могут оцениваться и/или измеряться условия работы двигателя. Могут оцениваться примерные условия, такие как требование крутящего момента водителя, положение педали, скорость вращения двигателя, MAP, MAF, BP, уровень наддува, уровень разрежения в вакуумном резервуаре, присоединенном к потребляющему разрежение устройству, и т.д. На этапе 504, исходные положения дросселя и перепускной заслонки для выхлопных газов могут определяться на основании оцененных условий двигателя. Например, по мере того, как требование крутящего момента водителя возрастает, дроссель может смещаться в более открытое положение наряду с тем, что перепускная заслонка для выхлопных газов смещается в более закрытое положение. В качестве еще одного примера, в условиях холостого хода двигателя, дроссель может смещаться в более закрытое положение (например, в полностью закрытое положение) наряду с тем, что перепускная заслонка для выхлопных газов смещается в более открытое положение (например, полностью открытое положение). На этапе 506, дросселю и перепускной заслонке для выхлопных газов может даваться команда в определенные положения.
На этапе 508, часть всасываемого воздуха может втягиваться в промежуточную область в системе выпуска с двойной стенкой, чтобы нагреваться выхлопными газами. В зависимости от уровня наддува двигателя, часть всасываемого воздуха может втягиваться из местоположения выше по потоку от компрессора или из местоположения ниже по потоку от компрессора и охладителя наддувочного воздуха. Например, когда уровень наддува двигателя является более высоким (или когда двигатель работает с активированным наддувом), всасываемый воздух может втягиваться в промежуточную область из местоположения ниже по потоку от компрессора. В сравнение, когда уровень наддува двигателя является более низким (или когда двигатель работает с деактивированным наддувом), всасываемый воздух может втягиваться в промежуточную область из местоположения выше по потоку от компрессора. Во время течения через промежуточную область, всасываемый воздух может нагреваться посредством теплопереноса с выпускным коллектором, выпускной коллектор нагревается вследствие потока горячих выхлопных газов.
На этапе 510, способ включает в себя осуществление протекания всасываемого воздуха, нагретого при прохождении через промежуточную область системы выпуска с двойной стенкой, через аспиратор, чтобы уменьшать массовый расход через аспиратор. Аспиратор может быть присоединен к потребляющему разрежение устройству. Массовый расход побудительного потока нагретого всасываемого воздуха через аспиратор изменяется на основании плотности газа, которая является зависящей от температуры газа. Например, всасываемый воздух при более высокой температуре может иметь более низкую плотность и может давать в результате более низкий массовый расход побудительного потока по сравнению с всасываемым воздухом при более холодной температуре и более высокой плотности. Объемный расход может быть по существу независящим от температуры газа.
На этапе 512, всасываемый воздух, текущий через сужение в аспираторе, может формировать разрежение, которое может получаться на горловине аспиратора. Кроме того, разрежение может подаваться в потребляющее разрежение устройство, присоединенное к аспиратору. Например, разрежение, сформированное на аспираторе, может прикладываться к вакуумному резервуару усилителя тормозов, как показано на фиг. 4.
На этапе 514, положения дросселя и перепускной заслонки для выхлопных газов могут регулироваться с прямой связью для компенсации массового расхода через аспиратор (или «утечки аспиратора»). В одном из примеров, при холодном запуске двигателя, и когда температура выхлопных газов является более низкой, дроссель может регулироваться с прямой связью в более закрытое положение, чтобы компенсировать более высокий массовый расход аспиратора (обусловленный более высоким массовым расходом побудительного потока более холодного, более плотного воздуха через аспиратор). В дополнение, перепускная заслонка для выхлопных газов может регулироваться с прямой связью к более открытому положению. В еще одном примере, во время состояния холостого хода вслед за запуском двигателя, когда температура выхлопных газов является более высокой, дроссель может регулироваться с прямой связью к более открытому положению, чтобы компенсировать более низкий массовый расход аспиратора (обусловленный более низким массовым расходом побудительного потока более теплого, менее плотного воздуха через аспиратор). В дополнение, перепускная заслонка для выхлопных газов может регулироваться с прямой связью к более закрытому положению.
Регулировки в отношении положения дросселя посредством управления с прямой связью могут быть основаны на коэффициенте компенсации, изученном по оцененному массовому расходу воздуха из аспиратора. Фиг. 6 изображает процедуру 600 для оценивания коэффициента компенсации и будет описана в материалах настоящего описания.
На этапе 516, в дополнение к регулировке с прямой связью, положения дросселя и перепускной заслонки для выхлопных газов, регулировки с обратной связью могут выполняться для уменьшения ошибок оценки заряда воздуха цилиндра. Более точно, дополнительные регулировки могут выполняться в отношении положений дросселя и перепускной заслонки для выхлопных газов на основании отклонений между реальным потоком всасываемого воздуха (в качестве оцененного датчиком воздушного потока) и ожидаемым потоком всасываемого воздуха. Если присутствует расходомер воздуха, вся интенсивность воздушного потока двигателя измеряется независимо от того, попадает ли она через дроссель или попадает посредством интенсивности побудительного потока аспиратора. Если заряд воздуха в цилиндре дозируется главным образом посредством давления в коллекторе, оценка заряда воздуха не зависит от того, поступает ли воздух из дросселя или из тракта побудительного потока аспиратора. По существу, массовый расход побудительного потока важен для управления дросселем. Дроссель предоставляет требуемому воздуху возможность поступать во впускной коллектор. Чтобы поступать таким образом, контроллеру необходимо знать, сколько воздуха поступило из недроссельных трактов, таких как вентиляция картера двигателя, продувка паров топлива, тракт побудительного потока аспиратора, проток всасывания/перепускной проток аспиратора, и т.д. Посредством осознания эффекта прогрева выхлопными газами воздуха в тракте побудительного потока аспиратора, как описано в материалах настоящего описания, улучшается регулирование воздушного потока дросселя.
На этапе 518, впрыск топлива и/или установка момента зажигания могут регулироваться на основании положения дросселя для обеспечения управления скоростью вращения двигателя. Например, во время условий холостого хода двигателя, топливоснабжение и/или установка момента зажигания могут регулироваться на основании положения дросселя для поддержания скорости холостого хода двигателя В одном из примеров, если положение дросселя находится на пределе, к примеру, когда дроссель полностью закрыт, скорость холостого хода двигателя может поддерживаться посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания. По существу, если бы установка момента зажигания не подвергалась запаздыванию, скорость холостого хода двигателя могло бы повышаться. Установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию на основании ошибки воздушного потока, которая, в свою очередь, основана на величине массового расхода аспиратора. Посредством использования нагретого всасываемого воздуха в качестве побудительного потока через аспиратор, воздушный поток из-за утечки аспиратора уменьшается, что предоставляет ошибкам воздушного потока возможность компенсироваться наряду с менее частым закрыванием дросселя. Посредством понижения частоты закрывания дросселя во время регулирования скорости холостого хода двигателя, необходимость в использовании запаздывания искрового зажигания для поддержания скорости холостого хода двигателя уменьшается, улучшая экономию топлива.
Далее, с обращением к фиг. 6, показан примерный способ 600 для регулировки с прямой связью положения дросселя на основании массового расхода побудительного потока через аспиратор. По существу, поскольку массовый расход побудительного потока через аспиратор основан на температуре побудительного потока, способ предоставляет регулировке с прямой связью положения дросселя для компенсации утечки аспиратора возможность меняться в зависимости от температуры побудительного потока.
На этапе 602, температура побудительного потока через аспиратор может определяться на основании температуры выхлопных газов. Поскольку массовый расход побудительного потока через аспиратор включает в себя всасываемый воздух, нагретый при прохождении через промежуточные области выпускного коллектора, температура побудительного потока меняется по мере того, как меняется температура выхлопных газов. В частности, при более высоких температурах выхлопных газов, большее количество тепла может переноситься во всасываемый воздух через промежуточные области, а потому, температура побудительного потока может быть более высокой. Таким образом, температура побудительного потока может оцениваться на основании температуры выхлопных газов. Температура выхлопных газов может оцениваться датчиком температуры выхлопных газов. В качестве альтернативы, температура выхлопных газов может оцениваться в зависимости от рабочих параметров двигателя, таких как скорость вращения двигателя, нагрузка двигателя, величина запаздывания искрового зажигания, отношение количества воздуха к количеству топлива, и тому подобное.
На этапе 604, массовый расход аспиратора может оцениваться на основании давления окружающей среды или барометрического давления и температуры побудительного потока, оцененной на этапе 602. Массовый расход аспиратора может возрастать по мере того, как возрастает барометрическое давление (или уменьшается высота над уровнем моря). Поскольку температура побудительного потока является зависящей от температуры выхлопных газов, массовый расход аспиратора может оцениваться на основании температуры выхлопных газов. Фиг. 7 демонстрирует примерную зависимость между массовым расходом аспиратора и температурой выхлопных газов. Более точно, регулировочная характеристика 700 показывает температуру выхлопных газов, графически изображенную по оси x, и массовый расход аспиратора по оси y. График 702 показывает, что, по мере того, как температура выхлопных газов поднимается, массовый расход аспиратора пропорционально убывает. При более низких температурах выхлопных газов, всасываемый воздух в промежуточной области может не нагреваться до более высоких температур. Более холодный воздух является более плотным, а потому, массовый расход побудительного потока через аспиратор является более высоким. По мере того, как температура выхлопных газов возрастает, всасываемый воздух нагревается до более высоких температур в пределах промежуточной области. Более теплый воздух, будучи менее плотным, имеет более низкий массовый расход. Таким образом, массовый расход аспиратора является более низким при более высоких температурах выхлопных газов.
Далее, возвращаясь к процедуре 600, на этапе 606, коэффициент компенсации дросселя может определяться на основании оцененного массового расхода аспиратора. Коэффициент компенсации может включать в себя коэффициент, который уменьшает положение дросселя по мере того, как массовый расход аспиратора возрастает, чтобы компенсировать дополнительный воздух, поступающий из аспиратора, на этапе 608, положение дросселя может регулироваться с прямой связью на основании определенного коэффициента компенсации. Например, по мере того, как температура побудительного потока возрастает, и меньшее количество всасываемого воздуха протекает в коллектор в качестве воздушного потока из аспиратора, коэффициент компенсации может регулироваться (например, повышаться), так что дроссель может перемещаться в более открытое положение. С другой стороны, если температура побудительного воздушного потока через аспиратор снижается, давая в результате более высокий воздушный поток в коллектор, коэффициент компенсации может регулироваться (например, уменьшаться), так что дроссель перемещается в более закрытое положение. В одном из примеров, перемещение дросселя в более открытое положение может включать в себя увеличение угла дросселя наряду с тем, что перемещение дросселя в более закрытое положение может включать в себя уменьшение угла дросселя. Таким образом, положение дросселя может компенсировать побудительный поток из аспиратора во впускной канал, чтобы уменьшать избыточное топливоснабжение, которое может происходить в результате ошибок воздушного потока.
Таким образом, положение дросселя может регулироваться с прямой связью на основании величины воздушного потока из аспиратора. Величина воздушного потока может быть зависящей от температуры побудительного потока, текущего через аспиратор, которая, в свою очередь, является зависящей от температур выхлопных газов. Например, в условиях холостого хода двигателя, если температура побудительного потока является более высокой, массовый расход через аспиратор во впускной коллектор может быть боле низким. Поэтому, дроссель может удерживаться закрытым в меньшей степени для сохранения скорости вращения двигателя. Посредством использования нагретого побудительного потока во время более широкого диапазона условий работы, массовый расход аспиратора уменьшается, а эффективность аспиратора улучшается. Более низкий воздушный поток из аспиратора уменьшает регулировки дросселя, требуемые для поддержания воздуха холостого хода и регулирования скорости вращения двигателя. В частности, более низкий воздушный поток аспиратора дает дросселю возможность эксплуатироваться далеко от полностью закрытого положения в течение большей продолжительности времени. Посредством понижения частоты полного закрывания дросселя, необходимость в регулировках установки момента зажигания (таких как использование запаздывания искрового зажигания) во время регулирования скорости холостого хода уменьшается и, таким образом, экономия топлива может улучшаться.
В еще одном представлении, способ двигателя может включать в себя изменение регулировки с прямой связью у положения дросселя на холостом ходу двигателя на основании температуры побудительного потока, принимаемого в двигателе ниже по потоку от дросселя через аспиратор. В материалах настоящего описания, побудительный поток может включать в себя всасываемый воздух, нагретый при прохождении через промежуточную область выпускного коллектора, а температура побудительного потока может определяться на основании температуры выхлопных газов. Регулировка может включать в себя регулировку с прямой связью дросселя к более открытому положению, чтобы компенсировать меньшее количество воздуха, принимаемого ниже по потоку от дросселя через аспиратор во время более высокой температуры выхлопных газов, и регулировку с прямой связью дросселя на менее открытое положение, чтобы компенсировать большее количество воздуха, принимаемого ниже по потоку от дросселя через аспиратор во время условий более низкой температуры выхлопных газов. Способ дополнительно может включать в себя регулировку с прямой связью положения дросселя на холостом ходу двигателя на основании температуры побудительного потока до тех пор, пока не достигнуто предельное положение дросселя. Затем, после того, как достигнут предел, поддерживают положение дросселя на пределе наряду с тем, что осуществляют запаздывание установки момента зажигания на основании интенсивности побудительного потока. В одном из примеров, предельное положение дросселя включает в себя полностью закрытое положение дросселя.
Нагревание всасываемого воздуха, кроме того, дает дополнительные преимущества. Например, экономия топлива двигателя повышается посредством уменьшения насосной работы в такте впуска. В качестве еще одного другого примера, стабильность сгорания в двигателе улучшается, в частности, на высоких нагрузках двигателя, с улучшенными выигрышами от рециркуляции выхлопных газов (EGR) и регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT). Нагревание также улучшает прогрев моторного масла, снижая трение и улучшая экономию топлива. Кроме того еще, улучшаются выбросы оксида углерода (СО) двигателя.
Примерная регулировка дросселя показана со ссылкой на фиг. 8. Более точно, многомерная характеристика 800 изображает скорость вращения двигателя на графике 802, положение дросселя на графике 804, температуру выхлопных газов на графике 806, температуру побудительного потока на этапе 808, массовый расход на этапе 810 и запаздывание искрового зажигания на графике 812. Массовый расход может быть комбинацией интенсивностей потока всасываемого воздуха из дросселя и воздушного потока из аспиратора. Многомерная характеристика 800 графически изображена по времени на оси X. Линия 809 представляет требуемую интенсивность воздушного потока, а линия 813 представляет максимальный тормозной момент (МВТ).
В t0, скорость вращения двигателя (Ne) может находиться в диапазоне более низких скоростей вращения, например, на скорости холостого хода. Соответственно, требуемая интенсивность воздушного потока также может быть низкой. Как результат, дроссель может удерживаться в более закрытом (например, полностью закрытом) положении. Вследствие температуры выхлопных газов, являющейся низкой в t0, температура побудительного потока, принимаемого в аспираторе через промежуточную область выпускного коллектора, также может быть низкой. По существу, между t0 и t1, по мере того, как работа двигателя продолжается, температура выхлопных газов, а потому, температура побудительного потока может постепенно повышаться, тем временем, оставаясь ниже пороговой температуры. Вследствие более низкой температуры побудительного потока, добавочный воздух принимается с реальным массовым расходом, становящимся более высоким, чем требуемый массовый расход. Добавочный воздух, принимаемый из охладителя, и более плотный побудительный поток аспиратора могут давать в результате дополнительный крутящий момент. Однако, поскольку дроссель может находиться на своем пределе перемещения (например, в полностью закрытом положении), реальный массовый расход воздуха может не уменьшаться посредством дополнительных регулировок дросселя. Следовательно, дополнительный крутящий момент может компенсироваться благодаря использованию запаздыванию искрового зажигания. Другими словами, добавочный воздух от интенсивности плотного и холодного побудительного потока компенсируется запаздыванием искрового зажигания.
Между t0 и t1, по мере того, как температура выхлопных газов возрастает, температура побудительного потока также может повышаться, давая в результате уменьшение реального массового расхода воздуха по отношению к требуемой интенсивности воздушного потока (линия 809). По мере того, как количество добавочного воздуха, принимаемого вследствие холодного и плотного побудительного потока, убывает, величина компенсации искровым зажиганием требуемого крутящего момента уменьшается, и величина применяемого запаздывания искрового зажигания может постепенно уменьшаться. В t1, установка зажигания может находиться на или около МВТ, и двигатель может быть работающим без запаздывания искрового зажигания.
Между t1 и t2, скорость вращения двигателя может продолжать находиться на постоянном более низком скорости вращения, к примеру, на скорости холостого хода. Кроме того, температура выхлопных газов и температура побудительного потока могут продолжать повышаться по мере того, как развивается зажигание в двигателе. Более высокая температура побудительного потока дает в результате меньшую ошибку между реальным массовым расходом воздуха и требуемым массовым расходом воздуха. Вследствие пониженного воздушного потока через аспиратор, дроссель может регулироваться к более открытому положению, чтобы поддерживать массовый расход на требуемой интенсивности воздушного потока. В материалах настоящего описания, добавочный воздух от интенсивности побудительного потока компенсируется регулировкой дросселя с исходного более закрытого положения к более открытому положению. В ответ на управление воздушным потоком посредством дросселя, установка момента зажигания может поддерживаться близкой к МВТ, и запаздывание искрового зажигания не требуется. Посредством уменьшения необходимости в запаздывании искрового зажигания, экономия топлива улучшается.
Между t2 и t3, скорость вращения двигателя может оставаться на более низкой постоянной скорости вращения, к примеру, на скорости холостого хода. Температура выхлопных газов и температура побудительного потока могут продолжать возрастать и могут превышать пороговое значение, вызывая дополнительное повышение массового расхода через аспиратор. В дополнение, когда двигатель прогрет, требуемая интенсивность воздушного потока может находиться ниже, чем требуемая интенсивность воздушного потока, когда двигатель холоден. Таким образом, между t2 и t3, требуемый массовый расход может убывать при возрастании температуры выхлопных газов. Это уменьшение требуемой интенсивности воздушного потока по мере того, как прогревается двигатель, является благоприятным из-за нагревания массового расхода воздуха побудительного потока аспиратора. В результате уменьшения, дроссель может поддерживаться в постоянном умеренно открытом положении. Таким образом, между t2 и t3, массовый расход может убывать наряду с требуемой интенсивностью воздушного потока, и может по существу не быть ошибок воздушного потока. В материалах настоящего описания, управление воздушным потоком достигается посредством нагретого потока аспиратора, и не требуя дополнительных регулировок дросселя или искрового зажигания.
Таким образом, регулировки дросселя могут быть основаны на массовом расходе аспиратора, который точнее оценивается на основании температуры побудительного потока. Посредством использования нагретого всасываемого воздуха для обеспечения побудительного потока через аспиратор, разрежение вырабатывается на аспираторе наряду с уменьшением воздушного потока аспиратора и, к тому же, наряду с уменьшением необходимости поддерживать дроссель закрытым. В еще одном представлении, способ для двигателя может включать в себя определение положения дросселя с прямой связью на холостом ходу двигателя на основании величины воздушного потока через аспиратор, величина воздушного потока оценивается на основании температуры выхлопных газов во время прогрева двигателя от температуры окружающей среды. Положение дросселя с прямой связью затем может регулироваться, чтобы быть закрытым в большей степени при более низких температурах выхлопных газов, чем при более высоких температурах выхлопных газов, для данного результирующего воздушного потока в двигатель.
Далее, со ссылкой на фиг. 9, показана примерная процедура 900 для диагностирования засорения промежуточной области во внешней части с двойной стенкой системы выпуска. Более точно, температура всасываемого воздуха, принимаемого во впускной коллектор из дросселя и аспиратора, сравнивается с ожидаемой температурой указанного воздуха для выявления засорения промежуточной области.
На этапе 904, может оцениваться массовый расход и температура аспиратора. Как конкретизировано ранее, каждое из массового расхода побудительного потока и температуры побудительного потока через аспиратор может определяться на основании температуры выхлопных газов. В частности, по мере того, как температура выхлопных газов возрастает, и большее количество тепла переносится из выпускного коллектора во всасываемый воздух через промежуточную область выпускного коллектора, температура побудительного потока может повышаться, и массовый расход аспиратора может убывать.
На этапе 906, ожидаемая температура заряда воздуха в коллекторе (МСТ) оценивается на основании массового расхода воздуха, а кроме того, на основании потока всасываемого воздуха через дроссель. В частности, контроллер может оценивать температуру заряда воздуха, принимаемого во впускном коллекторе, принимаемый заряд воздуха включает в себя смесь воздуха, принятого через дроссель, и воздуха, принятого ниже по потоку от дросселя через аспиратор. Например, на холостом ходу двигателя после того, как двигатель прогрелся, ожидается, что МСТ должна быть более высокой (например, более высокой, чем температура хладагента, ТСТ), вследствие горячего воздуха, принимаемого через связанный аспиратор.
На этапе 908, процедура включает в себя определение реальной температуры заряда воздуха в коллекторе на основании выходного сигнала датчика температуры впускного коллектора. В одном из примеров, может использоваться датчик температуры, такой как датчик 124 ТМАР по фиг. 1. На этапе 910, ожидаемая температура заряда в коллекторе сравнивается с оцененной температурой заряда в коллекторе, чтобы определять, находится ли оцененное значение ниже, чем ожидаемое значение. В одном из примеров, может определяться, находится ли температура заряда в коллекторе ниже, чем ожидаемая температура заряда в коллекторе, на большую, чем пороговая, величину.
Если оцененная температура заряда в коллекторе не находится ниже, чем ожидаемая температура заряда в коллекторе, на этапе 912, может определяться, что промежуточную область выпускного коллектора является чистым (то есть, не засоренным и не закупоренным). Иначе, на этапе 914, если оцененная температура заряда в коллекторе находится ниже, чем ожидаемая температура заряда в коллекторе, может указываться, что промежуточную область выпускного коллектора засорено или закупорено. Например, диагностический код может устанавливаться для указания засорения. В одном из примеров, промежуточную область может быть засорено вследствие мусора или загрязнений, которые выходят из впускного воздушного фильтра. Эти загрязнения могут покрывать стенки промежуточной области, снижая перенос тепла из выхлопных газов во всасываемый воздух, текущий через промежуточную область, и понижая температуру воздуха, пропущенного во впускной коллектор из аспиратора.
Таким образом, нагревание побудительного потока через аспиратор на впуске может использоваться для управления массовым расходом побудительного потока, не требуя специального отсечного клапана аспиратора. Посредством компенсации положения дросселя (например, угла дросселя) на основании оцененной интенсивности потока и температуры побудительного потока, принимаемого во впускном коллекторе двигателя в местоположении ниже по потоку от дросселя через не снабженный клапаном аспиратор, разрежение может получаться наряду с уменьшением ошибок воздушного потока. Посредством уменьшения массового расхода побудительного воздуха через аспиратор посредством нагретого побудительного воздуха, положение дросселя может поддерживаться в слегка открытом положении во время более широкого диапазона условий холостого хода двигателя вместо того, чтобы в полностью закрытом положении. Как результат, скорости холостого хода двигателя могут поддерживаться с уменьшенной зависимостью от использования запаздывания установки момента зажигания, тем самым, улучшая экономию топлива двигателя. Посредством нагревания впуска двигателя втягиванием воздуха во впускной коллектор через промежуточную область выпускного коллектора и через не снабженный клапаном аспиратор, уменьшается насосная работа в такте впуска, и улучшается стабильность сгорания в двигателе. Более того, уменьшается необходимость в подогреве PCV или подогреве дросселя, и выбросы СО с выхлопными газами также снижаются.
Следует понимать, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, 1-4, 1-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.