СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE OPERATION (VERSIONS) AND ENGINE SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам и системам для управления работой двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В условиях числа оборотов холостого хода, сгорание в двигателе может иметь существенное варьирование. Варьирование, в сгорании может быть обусловлено различными факторами, в том числе, разницей в топливоснабжении, подготовке заряда, распределении зарядов и остатков отработавших газов между цилиндрами. Варьирование в сгорании ведет к варьированию давления в цилиндрах (например, IMEP цилиндров) а также выходного крутящего момента цилиндров. Варьирование крутящего момента, в таком случае, может передаваться на систему крепления двигателя, приводя к передаче вибрации и связанным проблемам NVH. На определенных частотах вибрация может быть неприятной водителю транспортного средства.
Один из подходов для принятия мер в ответ на варьирование крутящего момента цилиндров на холостом ходу двигателя показан автором Nakasaka в решении по заявке на патент США 2007/0163547. В нем определяется варьирование количества всасываемого воздуха между цилиндрами, и устройство регулируемого клапана регулируется соответствующим образом. Более точно, угол и величина подъема устройства регулируемого клапана регулируется для каждого цилиндра до тех пор, пока варьирования не окажутся в пределах допустимого диапазона.
Однако авторы в материалах настоящей заявки нашли потенциальную проблему у такого подхода. В качестве примера, в двигателе, сконфигурированном общим исполнительным механизмом для приведения в действие клапанов множества цилиндров (например, кулачковыми исполнительными механизмами клапанов), изменение положения общего исполнительного механизма будет изменять установку фаз клапанного распределения всех цилиндров, присоединенных к этому исполнительному механизму. В дополнение, одно и то же изменение (величина, степень и направленность) будет осуществляться на каждом цилиндре. Однако, положение исполнительного механизма, которое улучшает варьирование крутящего момента в первом цилиндре, который присоединен к общему исполнительному механизму, может ухудшать варьирование крутящего момента в одном или более других цилиндрах, присоединенных к исполнительному механизму. Следовательно, даже с регулировкой установки фаз клапанного распределения, варьирования крутящего момента и связанные проблемы NVH могут продолжать существовать. В общем и целом, функционирование двигателя может ухудшаться.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, в одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично решены посредством способа регулирования установки фаз клапанного распределения двигателя.
В одном аспекте раскрыт способ управления работой двигателя, включающий этапы, на которых: приводят в действие впускные и/или выпускные клапаны. двух или более цилиндров посредством распределительного вала; и регулируют распределительный вал во время условий холостого хода двигателя для каждого события сгорания двух или более цилиндров.
Кроме того в дополнительных аспектах раскрыто, что регулирование распределительного вала включает этап, на котором регулируют одно или более из положения кулачков, установки фаз кулачкового распределения и фазы кулачка у кулачка, присоединенного к распределительному валу; регулирование включает этап, на котором регулируют распределительный вал в первом направлении для события сгорания в первом цилиндре и регулируют во втором направлении для события сгорания во втором цилиндре, причем событие сгорания в первом и втором цилиндрах происходит во время одного цикла двигателя; регулирование включает этап, на котором регулируют распределительный вал в первое положение для события сгорания в первом цилиндре и регулируют распределительный вал во второе, отличное положение для события сгорания во втором цилиндре, событие сгорания в первом и втором цилиндрах происходит во время одного цикла двигателя; регулирование включает этапы, на которых во время первого числа оборотов двигателя и для заданного крутящего момента двигателя, регулируют распределительный вал в первое положение для первого события сгорания в первом цилиндре и во второе, отличное, положение для второго события сгорания во втором цилиндре, причем первое и второе события сгорания происходят в одном цикле двигателя, первое и второе положение отделены на первую величину; и во время второго, более высокого числа оборотов двигателя, и для данного крутящего момента двигателя, регулируют распределительный вал в третье положение для первого события сгорания в первом цилиндре и в четвертое положение для второго события сгорания во втором цилиндре, причем третье и четвертое положения отделены на вторую величину, меньшую, чем первая величина; регулирование распределительного вала включает этапы, на которых, во время одного цикла цилиндра, когда регулирование распределительного вала находится в рамках предельного значения распределительного вала, регулируют распределительный вал в первое положение для события сгорания в первом цилиндре, и регулируют распределительный вал во второе, отличное, положение для события сгорания во втором цилиндре наряду с поддержанием установки момента зажигания на оптимальном моменте зажигания (ОМЗ), первое и второе положения отделены на первое, большее расстояние; и когда регулирование распределительного вала находится вне предельного значения распределительного вала, регулируют распределительный вал в третье положение для события сгорания в первом цилиндре, и регулируют распределительный вал в четвертое, отличное, положение для события сгорания во втором цилиндре наряду с обеспечением запаздывания установки момента зажигания, причем третье и четвертое положения отделены на второе, меньшее, расстояние; предельное значение распределительного вала основано на числе оборотов двигателя, предельное значение распределительного вала уменьшается по мере того, как повышается число оборотов двигателя; предельное значение распределительного вала дополнительно основано на порядке работы двух или более цилиндров, предельное значение распределительного вала увеличивается по мере того, как увеличивается разница в порядке работы цилиндров; регулирование основано на дисбалансе остатка отработавших газов между двумя или более цилиндрами в каждом событии сгорания, и при этом регулирование распределительного вала включает этап, на котором регулируют установку фаз выпускных клапанов для каждого события сгорания двух или более цилиндров; регулирование, основанное на дисбалансе остатка отработавших газов, включает этапы, на которых, во время первого условия, когда дисбаланс остатка отработавших газов является меньшим, чем пороговая величина, регулируют распределительный вал для каждого события сгорания двух или более цилиндров, чтобы уменьшить дисбаланс остатка отработавших газов, наряду с поддержанием установки момента зажигания на ОМЗ; и во время второго условия, когда дисбаланс остатка отработавших газов является большим, чем пороговая величина, регулируют распределительный вал для каждого события сгорания двух или более цилиндров и обеспечивают запаздывание установки момента зажигания от МВТ, чтобы уменьшить дисбаланс остатка отработавших газов; регулирование основано на дисбалансе заряда воздуха между двумя или более цилиндрами в каждом событии сгорания, и при этом регулирование распределительного вала включает этап, на котором регулируют установку фаз распределения впускных клапанов для каждого события сгорания двух или более цилиндров; регулирование, основанное на дисбалансе заряда воздуха, включает этапы, на которых, во время первого условия, когда дисбаланс заряда воздуха является меньшим, чем пороговая величина, регулируют распределительный вал для каждого события сгорания двух или более цилиндров, чтобы уменьшить дисбаланс заряда воздуха, наряду с поддержанием установки момента зажигания на ОМЗ; и во время второго условия, когда дисбаланс заряда воздуха является большим, чем пороговая величина, регулируют распределительный вал для каждого события сгорания двух или более цилиндров и обеспечивают запаздывание установки момента зажигания от МВТ, чтобы уменьшить дисбаланс заряда воздуха; два или более цилиндров расположены в общем ряду цилиндров двигателя; регулирование распределительного вала включает этап, на котором регулируют положение распределительного вала посредством регулировок фаз кулачков устройством фазирования кулачков с электрическим приводом.
В другом аспекте раскрыт способ управления работой двигателя, включающий этапы, на которых: во время условий холостого хода двигателя, регулируют положение распределительного вала во время каждого события сгорания первого и второго цилиндра, присоединенных к распределительному валу, регулирование основано на конкретном для цикла двигателя варьировании крутящего момента между первым и вторым цилиндром, причем впускной и/или выпускной клапан первого и второго цилиндра приводятся в действие посредством распределительного вала.
Кроме того в дополнительных аспектах раскрыто, что регулирование, основанное на варьировании крутящего момента между цилиндрами, включает в себя регулирование, основанное на одном или более из дисбаланса остатка отработавших газов, дисбаланса заряда воздуха, дисбаланса разбавления и дисбаланса топливоснабжения между первым и вторым цилиндром; регулирование дополнительно основано на порядке работы первого и второго цилиндра; регулирование включает этап, на котором когда разница в порядке работы между первым и вторым цилиндром является более высокой, поддерживают установку момента зажигания на ОМЗ и регулируют положение распределительного вала на основании варьировании крутящего момента до тех пор, пока не достигнуто первое предельное значение распределительного вала, а после того, как первое предельное значение распределительного вала достигнуто, поддерживают первое положение распределительного вала и обеспечивают запаздывание установки момента зажигания на основании варьирования крутящего момента; и когда разница в порядке работы между первым и вторым цилиндром является более низкой, поддерживают установку момента зажигания на ОМЗ и регулируют распределительный вал на основании варьирования крутящего момента до тех пор, пока не достигнуто второе, более низкое предельное значение распределительного вала, а после того, как второе предельное значение распределительного вала достигнуто, поддерживают второе, отличное положение распределительного вала и обеспечивают запаздывание установки момента зажигания на основании варьирования крутящего момента, причем первое и второе предельные значения распределительного вала основаны на разнице в порядке работы между первым и вторым цилиндром; регулирование включает этап, на котором, во время первого события сгорания данного цикла двигателя при первом работающем цилиндре, регулируют распределительный вал в первое положение, а во время второго события сгорания данного цикла двигателя при втором работающем цилиндре, регулируют распределительный вал во второе, отличное положение, причем расстояние между первым и вторым положениями уменьшается по мере того, как возрастает число оборотов двигателя.
В другом аспекте раскрыта система двигателя, содержащая: двигатель, содержащий первый и второй цилиндр; распределительный вал, присоединенный к первому и второму цилиндру, причем распределительный вал приводится в действие для работы впускного и/или выпускного клапана первого и второго цилиндра; контроллер с машинно-читаемыми командами для, во время условий холостого хода двигателя, оценки варьирования крутящего момента между первым и вторым цилиндром; и в каждом цикле двигателя и для данного выходного крутящего момента двигателя, регулируют распределительный вал в первое положение при первом событии сгорания первого цилиндра, и во второе, отличное, положение при втором событии сгорания второго цилиндра для снижения варьирования крутящего момента, причем первое и второе положения основаны на каждом из числа оборотов двигателя, порядка работы первого и второго цилиндра, предельного значения распределительного вала и оцененного варьирования крутящего момента.
В другом аспекте раскрыт способ управления работой двигателя, включающий этапы, на которых: приводят в действие впускные и/или выпускные клапаны двух или более цилиндров посредством распределительного вала; и в пределах одного цикла двигателя, обеспечивают опережение распределительного вала для первого события сгорания, чтобы увеличивать крутящий момент по направлению к среднему крутящему моменту с установкой момента зажигания на ОМЗ, обеспечивают задержку распределительного вала и установки момента зажигания для второго события сгорания, чтобы уменьшать крутящий момент по направлению к среднему крутящему моменту, а затем, повторяют для следующего одного цикла двигателя.
В другом аспекте раскрыт способ управления работой двигателя, включающий этапы, на которых: регулируют положение распределительного вала во время каждого события сгорания первого и второго цилиндра, присоединенных к распределительному валу, причем регулирование основано на конкретном для цикла двигателя варьировании крутящего момента между первым и вторым цилиндром, впускной и/или выпускной клапан первого и второго цилиндра приводятся в действие посредством распределительного вала.
Кроме того, в дополнительных аспектах раскрыто, что регулирование выполняется во время выбранных условий отличных от холостого хода двигателя, которые включают в себя двигатель, работающий в условиях нагрузки с низким числом оборотов с рециркуляцией отработавших газов (EGR), двигатель, работающий в режиме автоматического поддержания скорости движения, и двигатель, работающий в режиме управления крутящим моментом.
Таким образом, общий исполнительный механизм может регулироваться, чтобы компенсировать варьирования крутящего момента от цилиндра к цилиндру.
В одном из примеров, каждый из первого и второго цилиндра в общем ряду цилиндров двигателя может быть присоединен к общему распределительному валу. Первый и второй цилиндры могут иметь варьирование крутящего момента между ними, основанное на дисбалансе от цилиндра к цилиндру по остаткам отработавших газов, заряду всасываемого воздуха, топливоснабжению, разбавлению, и т.д., между цилиндрами. Контроллер может оценивать варьирование крутящего момента и соответствующим образом определять первую регулировку распределительного вала, в том числе, первое положение распределительного вала, когда работает первый цилиндр, и второе, отличное, положение распределительного вала, когда работает второй цилиндр, в любом заданном цикле двигателя. Регулирования распределительного вала могут давать возможность уменьшаться варьированиям крутящего момента между двумя цилиндрами. Контроллер дополнительно может определять предельные значения регулировок распределительного вала (например, физические ограничения, за пределами которых положение распределительного вала не может регулироваться дальше) на основании текущего числа оборотов двигателя, а также порядка работы двух цилиндров, проявляющих варьирование крутящего момента. Если требуемая первая регулировка распределительного вала находится в рамках определенного предельного значения, то, во время холостого хода двигателя, контроллер может смещать распределительный вал в первое и второе положения во время работы первого и второго цилиндров, соответственно. В материалах настоящей заявки, первое и второе положение могут быть отделены в достаточной степени, так чтобы распределительный вал мог переключаться между положениями в надлежащих событиях сгорания. Таким образом, варьирование крутящего момента может решаться с использованием только регулирования кулачков и наряду с поддержанием установки момента зажигания на МВТ.
Однако, если требуемая регулировка распределительного вала находится за пределами определенного предельного значения, то может физически не быть возможным, чтобы распределительный вал переключался между положениями за отведенное время. Таким образом, чтобы принять меры в ответ на варьирование крутящего момента во время холостого хода двигателя, контроллер может выполнять вторую, отличную, регулировку распределительного вала, при этом распределительный вал смещается в третье положение, когда работает первый цилиндр, и четвертое, отличное, положение, когда работает второй цилиндр. В материалах настоящей заявки, третье и четвертое положения могут иметь меньшее разнесение и, сами по себе, могут не быть способными принимать меры в ответ на варьирование крутящего момента. Таким образом, в дополнение к регулировке распределительного вала, установка момента зажигания может регулироваться (например, подвергаться запаздыванию) для компенсации оставшегося дисбаланса крутящего момента работающего цилиндра.
Таким образом, общий распределительный вал может использоваться для изменения установки фаз клапанного распределения двух или более цилиндров и принятия мер в ответ на варьирование крутящего момента от цилиндра к цилиндру. Посредством принятия мер в ответ на дисбаланс крутящего момента с использованием регулировок распределительного вала, величина запаздывания искрового зажигания, требуемого для принятия мер в ответ на дисбаланс крутящего момента, может снижаться, тем самым, улучшая экономию топлива. Посредством уменьшения варьирований крутящего момента во время условий холостого хода двигателя, проблемы NVH снижаются, а функционирование двигателя может улучшаться.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Оно не идентифицирует 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 решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает примерную компоновку системы двигателя.
Фиг. 2 показывает примерное присоединение двух или более цилиндров к общему распределительному валу.
Фиг. 3 - высокоуровневая блок-схема способа регулирования положения распределительного вала во время холостого двигателя.
Фиг. 4А-С показывают примерные регулирования положения распределительного вала для снижения варьирования крутящего момента цилиндров.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предусмотрены способы и системы для регулирования установки фаз клапанного распределения множества цилиндров. двигателя (такого как двигатель по фиг. 1) посредством приведения в действие общего исполнительного механизма (такого как распределительный вал по фиг. 2). Положение распределительного вала может регулироваться во время условий холостого хода двигателя на основе цилиндр за цилиндром, чтобы снижать варьирования крутящего момента между цилиндрами, присоединенными к распределительному валу. В частности, во время данного цикла двигателя, распределительный вал может смещаться в первое положение, когда, работает первый цилиндр, присоединенный к распределительному валу, а затем, во второе положение, когда работает второй цилиндр, присоединенный к распределительному валу, и т.д. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как примерная процедура по фиг. 3, чтобы регулировать положение распределительного вала в рамках предельных значений распределительного вала для принятия мер в ответ на дисбаланс между цилиндрами. Если регулирование не достаточно для принятия мер в ответ на дисбаланс крутящего момента (например, регулирование физически ограничено), контроллер может использовать дополнительные регулирования установки момента зажигания для уменьшения варьирований крутящего момента. Примерные регулирования показаны на фиг. 4А-С. Таким образом, дисбаланс крутящего момента цилиндров и проблемы NVH холостого хода двигателя могут решаться с использованием общего исполнительного механизма.
Фиг. 1 - принципиальная схема, показывающая 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 сгорания (то есть, цилиндр) 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. Кроме того, электродвигатель стартера может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы обеспечить возможность начального запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 46 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 46 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные 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. Система кулачкового привода, используемая для изменения работы клапанов дополнительно конкретизирована на фиг. 2. 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 приведения в действие клапана с помощью электричества. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения клапана в действие с помощью электричества, и выпускной клапан, управляемый посредством приведения в действие кулачков, в том числе посредством систем 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 топлива. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 46, в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше 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 меняться контроллером 12 посредством сигналов, предоставляемых на электродвигатель или исполнительный механизм, включенный в дроссель 62, конфигурация, которая обычно называется электронное управление дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для изменения всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может предоставляться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 абсолютного давления в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.
Система 88 зажигания может предоставлять 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 приводиться в действие в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
x
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, НС, или СО. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может периодически перенастраиваться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливо/воздушного соотношения.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 162, расположенный вдоль канала 44 компрессора, который может включать в себя датчик 123 давления наддува для измерения давления воздуха. Что касается турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164, (например, через вал), расположенной на вдоль выпускного канала 48. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина компрессии, подаваемой в один или более цилиндров двигателя через турбонагнетатель или нагнетатель, может меняться контроллером 12.
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система (не показана) рециркуляции отработавших газов (EGR) может направлять требуемую порцию отработавших газов из выпускного канала 48 в канал 44 наддува и/или впускной канал 42 через канал EGR. Величина EGR, предоставляемой в канал 44 наддува и/или впускной канал 42, может меняться контроллером 12 посредством клапана EGR. Кроме того, датчик EGR может быть расположен внутри канала EGR и может предоставлять показание одного или более из давления, температуры, концентрации отработавших газов.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель 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. Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. 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 охлаждающей жидкости 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; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 122. Сигнал числа оборотов 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 некоторых условий, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя и другими сигналами, может давать оценку заряда (включая воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания, и т.д. Однако, некоторые или все из цилиндров могут совместно использовать некоторые компоненты, такие как распределительные валы для управления работой клапанов. Таким образом, общий распределительный вал может использоваться для управления работой клапанов для двух или более цилиндров.
Фиг. 2 показывает примерный вариант осуществления двигателя 200, включающего в себя контроллер 202, систему 232 изменяемой установки фаз кулачкового распределения (VCT) 232 и блок 206 цилиндров двигателя с множеством цилиндров 210. Двигатель 200 может быть примером двигателя 10, описанного на фиг. 1. Двигатель 200 показан имеющим впускной коллектор 266, выполненный с возможностью подавать всасываемый воздух и/или топливо в цилиндры 210a-d, и выпускной коллектор 268, выполненный с возможностью выпускать продукты сгорания из цилиндров 210. Поток окружающего воздуха может поступать в систему впуска через впускной воздушный канал 260, при этом расход всасываемого воздуха может управляться по меньшей мере частично основным дросселем (не показан).
Блок 206 цилиндров двигателя включает в себя множество цилиндров 210a-d (в материалах настоящей заявки - четыре). В изображенном примере, все цилиндры находятся в общем ряду цилиндров двигателя. В альтернативных вариантах осуществления, цилиндры могут быть поделены между разными рядами. Например, цилиндры 210a-b могут находиться в первом ряду, в то время как цилиндры 210c-d могут находиться во втором ряду. Цилиндры 210a-d каждый может включать в себя свечу зажигания и топливную форсунку для подачи топлива непосредственно в камеру сгорания, как описано выше на фиг. 1. К тому же, цилиндры 210a-d каждый могут обслуживаться одним или более клапанами. В настоящем примере, каждый цилиндр 210a-d включает в себя соответствующий впускной клапан 212 и выпускной клапан 222. Как конкретизировано ниже, двигатель 200 дополнительно включает в себя один или более распределительных валов 238, 240, при этом каждый распределительный вал может задействоваться, чтобы приводить в действие впускные и/или выпускные клапаны множества цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу.
Каждый впускной клапан 212 может действовать между открытым положением, которое допускает всасываемый воздух в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, по существу блокирующим всасываемый воздух от цилиндра. Кроме того, фиг. 2 показывает, каким образом впускные клапаны 212 цилиндров 210a-d могут приводиться в действие общим распределительным валом 238 впускных клапанов. Распределительный вал 238 впускных клапанов может быть включен в систему 214 привода впускных клапанов. Распределительный вал 238 впускных клапанов включает в себя впускные кулачки, которые имеют профиль выступа кулачка для открывания впускных клапанов 212 в течение определенной длительности впуска. В некоторых вариантах осуществления (не показанных), распределительный вал может включать в себя дополнительные впускные кулачки с альтернативным профилем выступа кулачка,, который предоставляет впускным клапанам 212 возможность открываться на альтернативную длительность (в материалах настоящей заявки также указываемые как система переключения профиля кулачков). На основании профиля выступа дополнительного кулачка, альтернативная длительность может быть более продолжительной или более короткой, чем определенная длительность впуска впускного кулачка. Профиль выступа может оказывать влияние на высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Контроллер может быть способен переключать длительность впускного клапана, перемещая распределительный вал 238 впускных клапанов в продольном направлении и осуществляя переключение между профилями кулачков.
Таким же образом, каждый выпускной клапан 222 приводится в действие между открытым положением, допускающим выход отработавших газов из соответствующего цилиндра, и закрытым положением, по существу удерживающим газы внутри цилиндра. Кроме того, фиг. 2 показывает, каким образом выпускные клапаны 222 цилиндров 210a-d могут приводиться в действие общим распределительным валом 240 выпускных клапанов.
Распределительный вал 240 выпускных клапанов может быть включен в систему 224 привода выпускных клапанов. Распределительный вал 240 выпускных клапанов включает в себя выпускные кулачки, которые имеют профиль выступа кулачка для открывания выпускных клапанов 222 в течение определенной длительности выпуска. В некоторых вариантах осуществления (не показанных), распределительный вал может включать в себя дополнительные выпускные кулачки с альтернативным профилем выступа кулачка, который предоставляет выпускным клапанам 222 возможность открываться на альтернативную длительность. На основании профиля выступа дополнительного кулачка, альтернативная длительность может быть более продолжительной или более короткой, чем определенная длительность выпуска выпускного кулачка. Профиль выступа может оказывать влияние на высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Контроллер может быть способным переключать длительность выпускного клапана, перемещая распределительный вал 240 выпускных клапанов в продольном направлении и осуществляя переключение между профилями кулачков.
Следует отметить, что, несмотря на то, что изображенный пример показывает общий распределительный вал 238 впускных клапанов, присоединенный к впускным клапанам каждого цилиндра 210a-d, и общий распределительный вал 240 выпускных клапанов, присоединенный к выпускным клапанам каждого цилиндра 201a-d, в альтернативных вариантах осуществления, распределительные валы могут быть присоединены к подмножествам цилиндров, и могут присутствовать многочисленные распределительные валы впускных и/или выпускных клапанов. Например, первый распределительный вал впускных клапанов может быть присоединен к впускным клапанам первого подмножества цилиндров (например, присоединен к цилиндрам 210a-b) наряду с тем, что второй распределительный вал впускных клапанов может быть присоединен к впускным клапанам второго подмножества цилиндров (например, присоединен к цилиндрам 210c-d). Подобным образом, первый распределительный вал выпускных клапанов может быть присоединен к выпускным клапанам первого подмножества цилиндров (например, присоединен к цилиндрам 210а-b) наряду с тем, что второй распределительный вал выпускных клапанов может быть присоединен к выпускным клапанам второго подмножества цилиндров (например, присоединен к цилиндрам 210c-d). Кроме того еще, один или более впускных клапанов и выпускных клапанов могут быть присоединены к каждому распределительному валу. Подмножество цилиндров, присоединенных к распределительному валу может быть основано на их положении вдоль блока 206 цилиндров, порядке их работы, конфигурации двигателя, и т.д.
Система 214 привода впускных клапанов и система 224 привода выпускных клапанов дополнительно может включать в себя штоки толкателя, рычаги коромысла, эксцентрики и т.д. Такие устройства и признаки могут управлять приводом впускных клапанов 212 и выпускных клапанов 222, преобразуя вращательное движение кулачков в поступательное движение клапанов. Как обсуждено ранее, клапаны также могут приводиться в действие посредством дополнительных профилей выступа кулачка на распределительных валах, где профили выступа кулачка между разными клапанами могут обеспечивать меняющуюся высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Однако, альтернативные расположения распределительного вала (на головке блока и/или толкателе клапана) могли бы использоваться, если требуется.
Кроме того, в некоторых примерах, цилиндры 210a-d каждый может иметь более чем один выпускной клапан и/или впускной клапан. Кроме того других примерах, каждый из выпускного клапана 222 и впускного клапана 212 одного или более цилиндров может приводиться в действие общим распределительным валом. Кроме того еще, в некоторых примерах, некоторые и впускных клапанов 212 и/или выпускных клапанов 222 могут приводиться в действие своим собственным независимым распределительным валом или другим устройством.
Двигатель 200 может включать в себя системы изменяемой установки фаз клапанного распределения, например, систему 232 изменяемой установки фаз кулачкового распределения, VCT. Система изменяемой установки фаз клапанного распределения может быть выполнена с возможностью открывать первый клапан в течение первой длительности в течение первого рабочего режима. Первый рабочий режим может возникать при нагрузке двигателя ниже порогового значения частичной нагрузки двигателя. Кроме того, система изменяемой установки фаз клапанного распределения может быть выполнена с возможностью открывать первый клапан в течение второй длительности, более кратковременной, чем первая длительность, во время второго рабочего режима. Второй режим работы может возникать при нагрузке двигателя выше порогового значения нагрузки и числе оборотов двигателя ниже порогового значения числа оборотов двигателя (например, во время от низких до средних чисел оборотов двигателя).
Система 232 VCT может быть сдвоенной независимой системой изменяемой установки фаз распределительного вала для изменения установки фаз распределения впускных клапанов и установки фаз распределения выпускных клапанов независимо друг от друга. Система 232 VCT включает в себя впускное устройство 234 фазирования распределительного вала, присоединенное, к общему распределительному валу 238 впускных клапанов для изменения установки фаз распределения впускных клапанов, и выпускное устройство 236 фазирования распределительного вала, присоединенное к общему распределительному валу 240 выпускных клапанов для изменения установки фаз распределения выпускных клапанов. Система 232 VCT может быть выполнена с возможностью обеспечивать опережение или запаздывание установки фаз клапанного распределения, обеспечивая опережение или запаздывание установки фаз кулачкового распределения, и может управляться посредством сигнальных шин контроллером 202. Система 232 VCT может быть выполнена с возможностью изменять установку фаз распределения событий открывания и закрывания клапанов, меняя зависимость между положением коленчатого вала и положением распределительного вала. Например, система 232 VCT может быть выполнена с возможность поворачивать распределительный вал 238 для впускных клапанов и/или распределительный вал 240 для выпускных клапанов независимо от коленчатого вала, чтобы вызывать опережение или запаздывание установки фаз клапанного распределения. В некоторых вариантах осуществления, система 232 VCT может быть устройством с приводом от крутящего момента кулачков, выполненным с возможностью быстро менять установку фаз кулачкового распределения. В некоторых вариантах осуществления, установка фаз клапанного распределения, такая как закрывание впускного клапана (IVC) и закрывание выпускного клапана (EVC) может меняться посредством устройства непрерывно изменяемого подъема клапана (CVVL).
Устройства и системы управления клапанами/кулачками, описанные выше, могут быть с гидравлическим силовым приводом или с электроприводом, или их комбинацией. В одном из примеров, положение распределительного вала может изменяться посредством регулирования фаз кулачков электрического исполнительного механизма (например, устройства фазирования кулачков с электроприводом) с точностью воспроизведения, которая превышает таковую у большинства устройств фазирования кулачков с гидравлическим приводом. Сигнальные шины могут отправлять сигналы управления в и принимать измерения установки фаз кулачкового распределения и/или выбора кулачка из системы 232 VCT.
В изображенном примере, поскольку впускные клапаны всех цилиндров 210a-d приводятся в действие общим распределительным валом 238 впускных клапанов, изменение положения распределительного вала 238 впускных клапанов будет оказывать влияние на положение и установку фаз распределения впускных клапанов всех цилиндров. Подобным образом, поскольку выпускные клапаны всех цилиндров 210a-d приводятся в действие общим распределительным валом 240 выпускных клапанов, изменение положения распределительного вала 240 выпускных клапанов будет оказывать влияние на положение и установку фаз распределения выпускных клапанов всех цилиндров. Например, изменение положения распределительного вала впускных клапанов и/или выпускных клапанов, которое осуществляет опережение установки фаз распределения (впускных или выпускных) клапанов первого цилиндра 210а, одновременно также будет осуществлять опережение установки фаз распределения (впускных или выпускных) клапанов оставшихся цилиндров 210b-d. По существу, посредством регулирования установки фаз клапанного распределения цилиндра, варьирование крутящего момента между цилиндрами в течение данного цикла двигателя может меняться (например, увеличиваться или уменьшаться). Например, посредством регулирования распределительного вала впускных клапанов для изменения установки фаз распределения впускных клапанов цилиндров, могут регулироваться варьирования крутящего момента, возникающие вследствие дисбаланса по заряду воздуха от цилиндра к цилиндру. В качестве еще одного примера, посредством регулирования распределительного вала выпускных клапанов для изменения установки фаз распределения выпускных клапанов цилиндров, могут регулироваться варьирования крутящего момента, возникающие вследствие дисбаланса по остаткам отработавших газов от цилиндра к цилиндру. Посредством снижения дисбаланса крутящего момента, возникающих во время условий холостого хода двигателя, могут снижаться проблемы NVH на холостом ходу.
Авторы настоящей заявки выяснили, что, поскольку нет двух цилиндров, которые работают одновременно в данном цикле двигателя, распределительный вал, присоединенный к двум или более цилиндрам, может регулироваться во время условий холостого хода двигателя на основе цилиндр за цилиндром (или событие сгорания за событием сгорания) для каждого события сгорания двух или более цилиндров. Таким образом, первое регулирование распределительного вала может выполняться для перемещения общего распределительного вала в первое положение, когда является работающим первый из двух или более цилиндров, а затем, второе, отличное, регулирование распределительного вала может выполняться для перемещения общего распределительного вала во второе, отличное, положение, когда является работающим второй из двух или более цилиндров, и так далее, для всех цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу.
Однако, не все регулирования распределительного вала могут быть возможны, вследствие физических ограничений распределительного вала. Например, могут быть предельные значения регулировок распределительного вала (например, физические ограничения, за пределами которых положение распределительного вала не может регулироваться дальше), которые основаны на преобладающем числе оборотов двигателя, а также порядке работы цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу, которые имеют значительное варьирование крутящего момента между ними. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 3, контроллер может предоставлять регулировке распределительного вала выполняться, если регулирование находится в рамках предельного значения регулирования. Это предоставляет дисбалансу крутящего момента возможность снижаться только с использованием регулирования общего распределительного вала. Однако, если регулирование распределительного вала, требуемое для снижения дисбаланса, находится вне предельных значений регулирования, распределительный вал может регулироваться в положение в предельном значении, и альтернативный рабочий параметр двигателя может использоваться для принятия мер в ответ на оставшийся дисбаланс крутящего момента. Например, величина запаздывания (или опережения) искрового зажигания может использоваться наряду с поддержанием регулирования распределительного вала на предельном значении. В материалах настоящей заявки, баланс крутящего момента снижается с использованием регулирования общего распределительного вала, а также регулирования для установки момента зажигания.
Как описано выше, фиг. 2 показывает неограничивающий пример двигателя внутреннего сгорания и ассоциированных систем впуска и выпуска. Следует понимать, что, в некоторых вариантах осуществления, двигатель может иметь большее или меньшее количество цилиндров сгорания, распределительных клапанов, дросселей и компрессионных устройств, среди прочего. Примерные двигатели могут иметь цилиндры, расположенные в «V-образной» конфигурации. Кроме того, первый общий распределительный вал может управлять клапанами для первого набора цилиндров в первом ряду наряду с тем, что второй распределительный вал может управлять впускными клапанами для второго набора цилиндров во втором ряду. То есть, общий распределительный вал системы кулачкового привода (например, системы VCT) может использоваться для управления работой клапанов группы цилиндров.
Таким образом, системы по фиг. 1-2 обеспечивают способ регулирования установки фаз клапанного распределения двигателя, при этом впускные и/или выпускные клапаны двух или более цилиндров приводятся в действие посредством распределительного вала, и при этом распределительный вал регулируется во время условий холостого хода двигателя для каждого события сгорания двух или более цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу. Посредством регулирования положения распределительного вала при каждом событии сгорания цилиндров на основании конкретного циклу двигателя варьированию крутящего момента между цилиндрами, могут уменьшаться проблемы NVH холостого хода двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 3, показан примерный способ 300 регулирования общего распределительного вала, присоединенного к двум или более цилиндрам во время условий холостого хода двигателя, чтобы, тем самым, менять установки фаз клапанного распределения цилиндра и снижать дисбаланса крутящего момента цилиндров. Таким образом, могут снижаться проблемы NVH холостого хода двигателя.
На 302, могут оцениваться и/или измеряться условия работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требование крутящего момента, скорость транспортного средства, условия окружающей среды, температуру двигателя, температуру каталитического нейтрализатора отработавших газов, MAP, MAF, и т.д. На 304, на основании оцененных условий работы двигателя, может подтверждаться состояние холостого хода двигателя. В одном из примеров, состояние холостого хода двигателя может подтверждаться в ответ на число оборотов двигателя, находящееся на или ниже порогового числа оборотов (например, числа оборотов холостого хода двигателя), требование крутящего момента, находящееся ниже, чем пороговое значение, скорость транспортного средства, являющуюся более низкой, чем пороговое значение (например, скорость транспортного средства, являющуюся нулевой, такой как меньшую, чем 1 миля в час), и нажатие педали водителем, являющееся по существу нулевым (таким как меньшее, чем 2 градуса). Если условия холостого хода двигателя не подтверждены, процедура может заканчиваться.
На 306, может определяться идентичность группы цилиндров, присоединенных к данному (общему) распределительному валу. Например, номер цилиндра, порядок работы, положение в блоке цилиндров, положение в ряду цилиндров двигателя, и т.д., могут определяться для каждого из двух или более цилиндров, присоединенных к данному общему распределительному валу. По существу, это может выполняться для каждого распределительного вала в системе двигателя. В одном из примеров, два или более цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу, могут быть расположены в общем ряду цилиндров двигателя.
На 308, может определяться варьирование крутящего момента между двумя или более цилиндрами на данном общем распределительном валу. По существу, варьирование крутящего момента может определяться на основании остатков отработавших газов в цилиндрах, дисбалансе заряда воздуха между цилиндрами, различий разбавления между цилиндрами, варьирования топливоснабжения между цилиндрами, и т.д. Различные данные двигателя и данные обратной связи сгорания могут использоваться для определения варьирования крутящего момента. Таковые, например, могут включать в себя ускорение коленчатого вала, давление в цилиндре, данные ионизации, частоту вращения распределительного вала, выходной сигнал с одного или более акселерометров, и т.д. В одном из примеров, варьирования крутящего момента между цилиндрами могут оцениваться в течение определенной длительности работы двигателя (например, за определенную длительность предыдущего холостого хода двигателя, такую как предыдущий цикл сгорания в двигателе или предыдущее количество событий сгорания в прогретом двигателе). Данные могут сохраняться в качестве справочной таблицы в памяти контроллера, данные группируются в таблицу в качестве функции набора цилиндров, присоединенных к каждому распределительному валу. Соответственно, на 308, контроллер может извлекать данные из справочной таблицы в памяти контроллера.
На 310, требуемое регулирование распределительного вала может определяться на основании оцененного варьирования крутящего момента между цилиндрами в условиях холостого хода двигателя. Регулирование распределительного вала может обеспечивать возможность снижения варьирования и дисбаланса крутящего момента между двумя или более цилиндрами, присоединенными к данному распределительному валу. По существу, регулирование распределительного вала может включать в себя регулирование одного или более из положения кулачка, установки фаз кулачкового распределения и фазы кулачка у кулачка, присоединенного к распределительному валу. В частности, посредством регулирования положения, вращения, угла и/или смещения распределительного вала, соответствующие изменения могу производиться на кулачках, присоединенных к распределительному валу, которые, в свою очередь, оказывают влияние на открывание/закрывание впускных и выпускных клапанов цилиндра, присоединенных к распределительному валу посредством кулачков.
В одном из примеров, где данный общий распределительный вал присоединен к каждому из первого и второго цилиндра, требуемое регулирование распределительного вала может включать в себя регулирование распределительного вала в первом направлении для (первого) события сгорания в первом цилиндре и регулирование распределительного вала во втором (том же самом или другом) направлении для (второго) события сгорания во втором цилиндре. В материалах настоящей заявки, события сгорания в первом и втором цилиндрах происходят во время одного цикла двигателя. По существу, в любом данном цикле двигателя, каждый из цилиндров двигателя может работать один раз на основании своего порядка работы, и дисбаланс крутящего момента, на основании которого производится регулирование распределительного вала, может быть основан на дисбалансе крутящего момента, оцененном для такого данного цикла двигателя, при других условиях работы двигателя. Например, в рядном двигателе (двигателе I-4) с четырьмя цилиндрами, пронумерованными с 1 по 4, каждый из четырех цилиндров может работать один раз (или только однажды) в данном цикле двигателя (например, цикле 1 двигателя). Более точно, цилиндр 1 может работать, сопровождаемый работой цилиндра 3, затем цилиндра 4, а в заключение цилиндра 2. Дисбаланс крутящего момента может оцениваться между каждым из цилиндров 1-4 во время работы цилиндров в таком цикле двигателя. Соответственно, могут производиться регулирования распределительного вала. При следующей работе цилиндра 1, может инициироваться последующий цикл двигателя (то есть, цикл 2 двигателя), и могут исправляться оценки дисбаланса (и соответствующие регулирования распределительного вала).
Требуемое регулирование распределительного вала может включать в себя регулирование распределительного вала в первое положение для события сгорания в первом цилиндре и регулирование распределительного вала во второе, отличное положение для события сгорания во втором цилиндре, события сгорания в первом и втором цилиндрах происходят во время одного цикла двигателя. Как конкретизировано ранее, регулирование может менять установки фаз клапанного распределения первого и второго цилиндра, тем самым, предоставляя возможность уменьшаться варьированиям крутящего момента между первым и вторым цилиндром. Варьирования крутящего момента могут быть обусловлены дисбалансом остатков отработавших газов, дисбалансом заряда воздуха, и т.д. По существу, остатки отработавших газов являются крупным вкладчиком в изменчивость сгорания и NVH на холостом ходу. В двигателе с неподвижными кулачками, установка фаз кулачкового распределения может подвергаться компромиссу для координации NVH функционирования и холостого хода. Однако, в системах с регулируемым распределительным валом, таких как система по фиг. 2, постоянная установка фаз кулачкового распределения может использоваться в условиях холостого хода двигателя наряду с тем, что альтернативная установка фаз распределительного вала используется на высоких нагрузках двигателя, чтобы давать лучшее функционирование двигателя. В материалах настоящей заявки установка фаз распределительного вала может адаптивно изменяться для каждого конкретного события сгорания для балансировки остатков отработавших газов и выходного крутящего момента различных цилиндров. То есть, система с регулируемым распределительным валом может преимущественно использоваться для балансировки варьирования крутящего момента.
В одном из примеров, где регулирование выполняется на основании дисбаланса остатков отработавших газов между двумя или более цилиндрами при каждом событии сгорания, регулирование распределительного вала может включать в себя регулирование установки фаз распределения выпускных клапанов для каждого события сгорания двух или более цилиндров для снижения дисбаланса остатка отработавших газов. В еще одном примере, где регулирование выполняется на основании дисбаланса заряда воздуха между двумя или более цилиндрами при каждом событии сгорания, регулирование распределительного вала может включать в себя регулирование установки фаз распределения впускных клапанов для каждого события сгорания двух или более цилиндров.
Затем, на 312, процедура включает в себя определение предельных значений регулирования распределительного вала для данного распределительного вала. Предельные значения распределительного вала могут определять предельные значения поступательного и вращательного движений, за пределами которых распределительный вал не может перемещаться при данных условиях работы двигателя. Например, предельное значение распределительного вала может быть основано на текущем числе оборотов двигателя. По существу, на более низких числах оборотов двигателя, может быть достаточное время между событиями сгорания в цилиндра, чтобы выполнялась регулирование распределительного вала. Однако, на более высоких числах оборотов двигателя, может не быть достаточного времени между событиями сгорания. В дополнение, на время реакции распределительного вала может влиять число оборотов двигателя. Таким образом, предельное значение распределительного вала может снижаться по мере того, как возрастает число оборотов двигателя. В качестве еще одного примера,. предельное значение распределительного вала, кроме того, может быть основано на порядке работы двух или более цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу. По существу, когда два или более цилиндров находятся дальше в порядке работы, может быть достаточное время между их соответственными событиями сгорания в цилиндрах, чтобы выполнялось регулирование распределительного вала. Однако, когда два или более цилиндров работают на близких порядках работы (например последовательно), может не быть достаточного времени для регулирования распределительного вала в требуемое положение. Таким образом, предельное значение распределительного вала может увеличиваться по мере того, как возрастает разница в порядке работы (между задействованными цилиндрами).
На 314, требуемое регулирование распределительного вала может сравниваться с предельным значением распределительного вала, и может определяться, находится ли требуемое регулирование распределительного вала в рамках предельного значения распределительного вала. Если да, то варьирование крутящего момента между цилиндрами может уменьшаться с использованием регулировок только распределительного вала. Соответственно, на 316, во время одного цикла двигателя, когда регулирование распределительного вала находится в рамках предельного значения распределительного вала, контроллер может выполнять первое регулирование распределительного вала, которое находится в рамках предельного значения, наряду с поддержанием установки момента зажигания на ОМЗ. Например, контроллер может регулировать распределительный вал на первое положение для события сгорания в первом цилиндре и регулировать распределительный вал на второе, отличное положение для события сгорания во втором цилиндре, все это время поддерживая установку момента зажигания на ОМЗ. В этом примере, первое и второе положение распределительного вала могут быть отделены на первую, большую величину (например, первую большую фазу, расстояние или угол).
Если требуемое регулирование распределительного вала находится вне предельного значения распределительного вала, требуемое регулирование распределительного вала может не быть возможным. То есть, варьирование крутящего момента между цилиндрами может не снижаться только с использованием регулирования распределительного вала. Таким образом, на 318, во время одного цикла двигателя, когда регулирование распределительного вала находится вне предельного значения распределительного вала, контроллер может выполнять второе, отличное, регулирование распределительного вала, которое находится на предельном значении, наряду с регулированием установки момента зажигания от МВТ. Например, контроллер может регулировать распределительный вал в третье положение для события сгорания в первом цилиндре и регулировать распределительный вал в четвертое, отличное, положение для события сгорания во втором цилиндре наряду с обеспечением запаздывания установки момента зажигания от МВТ. В материалах настоящей заявки, третье и четвертое положения могут быть отделены на вторую, большую величину (например, вторую меньшую фазу, расстояние или угол).
Необходимо отметить, что, на основании направления дисбаланса крутящего момента, может быть обеспечено запаздывание установки момента зажигания только в одном из двух или более цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу. Это происходит потому, что запаздывание искрового зажигания может использоваться для снижения выходного крутящего момента цилиндра, но не увеличения выходного крутящего момента цилиндра. Таким образом, запаздывание искрового зажигания может преимущественно использоваться во время работы цилиндров, имеющих превышение крутящего момента (но не цилиндров, имеющих недостаточный крутящий момент) для уменьшения дисбаланса крутящего момента. Также необходимо отметить, что, несмотря на то, что примеры предлагают обеспечение запаздывания установки момента зажигания от МВТ, в альтернативных примерах, таких как когда установка момента зажигания уже частично подвергнута запаздыванию, или когда низка вероятность детонации, установка момента зажигания может подвергаться опережению (без вытекающей детонации в цилиндре) во время события сгорания в цилиндре.
По существу, регулирования и предельные значения могут меняться на основании по меньшей мере амплитуды варьирования крутящего момента между цилиндрами, порядка работы цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу, и числа оборотов двигателя, при которых требуется регулирование распределительного вала. В качестве первого примера, при регулировании распределительного вала для снижения варьирования крутящего момента, возникающего от дисбаланса остатка отработавших газов, регулирование может включать в себя, во время первого состояния, когда дисбаланс остатков отработавших газов является меньшим, чем пороговая величина, регулирование распределительного вала для каждого события сгорания двух или более цилиндров для снижения дисбаланса остатков отработавших газов. Затем, во время второго состояния, когда дисбаланс остатков отработавших газов является большим, чем пороговая величина, регулирование распределительного вала для каждого цилиндра сгорания двух или более цилиндров и обеспечение запаздывания установки момента зажигания для снижения дисбаланса остатков отработавших газов. Регулирование распределительного вала во время второго состояния может быть большей или меньшей (по амплитуде), чем регулирование распределительного вала во время первого состояния.
В качестве еще одного примера, при регулировании распределительного вала для снижения варьирований крутящего момента, возникающих от дисбаланса заряда воздуха, регулирование может включать в себя, во время первого состояния, когда дисбаланс заряда воздуха является меньшим, чем пороговая величина, регулирование распределительного вала для каждого события сгорания двух или более цилиндров для снижения дисбаланса заряда воздуха. Затем, во время второго состояния, когда дисбаланс заряда воздуха является большим, чем пороговая величина, регулирование распределительного вала для каждого цилиндра сгорания двух или более цилиндров и обеспечение запаздывания установки момента зажигания для снижения дисбаланса заряда воздуха. В материалах настоящей заявки, регулирование распределительного вала во время второго состояния может быть большим или меньшим (по амплитуде), чем регулирование распределительного вала во время первого состояния.
Несмотря на то, что вышеприведенный пример иллюстрирует регулирование распределительного вала в ответ на варьирование крутящего момента между цилиндрами, то есть, основанное на дисбалансе остатков отработавших газов и/или дисбалансе зарядов воздуха, регулирование распределительного вала может происходить в ответ на возмущения крутящего момента, происходящие от дисбаланса разбавления и/или дисбаланса топливоснабжения между цилиндрами, присоединенными к общему распределительному валу.
В качестве еще одного другого примера, регулирование может включать в себя, во время первого числа оборотов двигателя и для заданного крутящего момента двигателя, регулирование распределительного вала на первое положение для первого события сгорания в первом цилиндре и на второе, отличное положение для второго события сгорания во втором цилиндре, причем первое и второе события сгорания происходят в пределах одного цикла двигателя, первое и второе положение отделены на первую величину (например, первое расстояние, первый угол или первую фазу). В сравнении, во время второго, более высокого числа оборотов двигателя, и для того же самого крутящего момента двигателя, регулирование включает в себя регулирование распределительного вала на третье положение для первого события сгорания в первом цилиндре и на четвертое, отличное положение для события сгорания во втором цилиндре, третье и четвертое положения отделены на вторую величину (например, второе расстояние, второй угол или вторую фазу), которая является меньшей, чем первая величина.
В одном из примеров, процедура управления по фиг. 3 может быть реализована в виде внутреннего контура и внешнего контура, при этом при внутреннем контуре, установка момента зажигания отдельного цилиндра с быстрой реакцией регулируется для «тонкой подстройки» управления крутящим моментом наряду с тем, что внешний контур включает в себя фазирование распределительного вала для каждого события в цилиндре. Необходимо отметить, что, несмотря на то, что процедура по фиг. 3 и примеры по фиг. 4А-С иллюстрируют компенсацию дисбаланса крутящего момента, которая требует регулирования распределительного вала сверх предельного значения регулирования распределительного вала, осуществлением запаздывания установки момента зажигания, в альтернативных примерах, могут регулироваться один или более других рабочих параметров двигателя. Например, оставшийся дисбаланс крутящего момента может корректироваться с использованием регулировок EGR (например, посредством регулировок для клапана EGR) и регулировок PCV (например, посредством регулировок для клапана PCV). В качестве одного из примеров, регулирования сокращения EGR или PCV могут использоваться адаптивным образом или в виде внешнего контура, где относительно медленная реакция EGR или динамика засасываемого воздуха не будут оказывать неблагоприятное влияние на стабильность сгорания.
Таким образом, во время условий холостого хода двигателя, положение распределительного вала может регулироваться во время каждого события сгорания первого и второго цилиндра, присоединенных к общему распределительному валу, регулирование основано на конкретном циклу двигателя варьировании крутящего момента между первым и вторым цилиндром, впускной и/или выпускной клапан первого и второго цилиндра приводятся в действие посредством общего распределительного вала.
Необходимо отметить, что, несмотря на то, что процедура по фиг. 3 и примерные регулирования, описанные выше, проиллюстрированы со ссылкой на условия холостого хода двигателя, в других вариантах осуществления, подобные регулирования распределительного вала также могут использоваться в выбранных условиях работы двигателя не на холостом ходу, таких как условия работы двигателя на низких числах оборотов и легких нагрузках, когда при насыщенной EGR. В этом отношении, если определенные цилиндры достигают своих пределов стабильности сгорания раньше, чем другие, вследствие дисбаланса остатков отработавших газов, может быть возможным расширять глобальное внешнее планирование EGR посредством использования конкретных цилиндрам регулировок на основе события сгорания за событием сгорания, чтобы подстраивать отдельные цилиндры. Например, контроллер может регулировать работу клапанов двигателя посредством регулирования положения распределительного вала во время каждого события сгорания первого и второго цилиндра, присоединенных к распределительному валу, регулирование основано на конкретном циклу двигателя варьировании крутящего момента между первым и вторым цилиндром, впускной и/или выпускной клапан первого и второго цилиндра приводятся в действие посредством распределительного вала, регулирование выполняется во время выбранных условий отличных от холостого хода двигателя.
Примерные регулирования распределительного вала на основании варьирования числа оборотов двигателя, порядка работы, амплитуды варьирования крутящего момента, а также отличающихся предельных значений распределительного вала, далее конкретизированы со ссылкой на фиг. 4А-С. Примерные регулирования по фиг. 4А-С пояснены со ссылкой на расположения цилиндров в двигателе 400 (на фиг. 4А). Двигатель 400 изображен в качестве рядного двигателя с четырьмя цилиндрами, пронумерованными с 1 по 4 (то есть, двигателя конфигурации I-4). В изображенном примере, цилиндры работают с порядком работы 1-3-4-2. То есть, во время одного цикла двигателя (например, цикла 1 двигателя), цилиндр 1 является первым цилиндром для работы, сопровождаемым цилиндром 3, затем, цилиндром 4 и, в заключение, цилиндром 2. При последующей работе цилиндра 1, инициируется следующий цикл двигателя (например, цикл 2 двигателя). Кроме того, в этом примере, каждый из цилиндров 1-4 присоединен к общему распределительному валу 411. Таким образом, посредством регулирования положения распределительного вала 411, может подвергаться влиянию открывание/закрывание впускных и/или выпускных клапанов каждого из цилиндров 1-4.
Примерные регулирования распределительного вала во время условий холостого хода двигателя показаны в каждой регулировочной характеристике 410, 420 (фиг. 4А), 430, 440 (фиг. 4В) и 450, 460 (фиг. 4С). В каждой регулировочной характеристике, первый график (самый верхний график) изображает варьирование крутящего момента между цилиндрами по мере того, как они работают в данном порядке работы в течение цикла двигателя. Варьирование показано относительно базовой линии (пунктирной линии), изображающей средний крутящий момент. Таким образом, точка выше базовой линии указывает варьирование в одном направлении (например, положительное варьирование или превышение крутящего момента) наряду с тем, что точка ниже базовой линии указывает варьирование в другом направлении (например, отрицательное варьирование или недостаточный крутящий момент). Каждая регулировочная характеристика дополнительно включает в себя второй график (средний график), изображающий положение распределительного вала относительно положения по умолчанию (сплошной линии). Таким образом, изменение положения на выше опорной линии указывает регулирование распределительного вала в одном направлении наряду с тем, что изменение положения на ниже опорной линии указывает регулирование распределительного вала в другом (например, противоположном) направлении. В заключение, каждая регулировочная характеристика также включает в себя третий график (самый нижний график), изображающий установку момента зажигания относительно МВТ (сплошной линии). Таким образом, изменение установки момента зажигания на выше линии МВТ указывает опережение зажигания наряду с тем, что изменение установки момента зажигания на ниже линии МВТ указывает запаздывание зажигания. Необходимо отметить, что все графики изображены по времени (вдоль оси x), время представлено на них номерами событий сгорания (и циклами двигателя)
Первое примерное регулирование распределительного вала на более низком числе оборотов двигателя показано на регулировочной характеристике 410. Во время условий холостого хода двигателя, определяется варьирование крутящего момента между цилиндрами. В материалах настоящей заявки, во время изображенного цикла двигателя (цикла 1 двигателя), дисбаланс крутящего момента определяется между цилиндрами 3 и 2, которые имеют разницу порядков работы два (цилиндр 3 является вторым цилиндром по работе в цикле двигателя, в то время как цилиндр 2 является четвертым цилиндром по работе в цикле двигателя). В каждом цикле двигателя и для данного выходного крутящего момента двигателя, контроллер может выполнять регулирование распределительного вала для снижения дисбаланса крутящего момента. В частности, во время цикла 1 двигателя, распределительный вал может смещаться в первое положение 412 при событии сгорания цилиндра 3, а затем, во второе, отличное, положение 413 при событии сгорания цилиндра 2, чтобы снижать варьирование крутящего момента между цилиндрами 3 и 2, и приводить выходной крутящий момент каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии. Первое и второе положения 412 и 413 распределительного вала основаны на каждом из текущего (более низкого) числа оборотов двигателя, разницы порядков работы между цилиндрами 3 и 2, и оцененном варьировании крутящего момента. В изображенном примере, определенное регулирование распределительного вала находится в рамках предельных значений 401а-401b регулирования распределительного вала. Таким образом, наряду с тем, что распределительный вал сдвигается в положения 402 и 403, установка момента зажигания может поддерживаться на ОМЗ. Таким образом, во время условий холостого хода, положение общего распределительного вала может регулироваться при каждом событии сгорания каждого цилиндра, присоединенного к распределительному валу, на основании конкретного циклу двигателя варьированию крутящего момента между цилиндрами.
Второе примерное регулирование распределительного вала для снижения варьирования крутящего момента между одним и тем же набором цилиндров, но на более высоком числе оборотов двигателя, показано на регулировочной характеристике 420. По существу, по мере того, как число оборотов двигателя возрастает, время, имеющееся в распоряжении между следующими друг за другом событиями сгорания в цилиндрах, может уменьшаться Вследствие более высокого числа оборотов двигателя, предельные значения регулирования распределительного вала уменьшаются до предельных значений 402а-402b (которые являются более низкими, чем предельные значения 401а-401b). В материалах настоящей заявки, в то время как двигатель находится в режиме холостого хода и во время первого цикла двигателя (цикла 1 двигателя), определяется варьирование крутящего момента между цилиндрами, и первый дисбаланс крутящего момента определяется между цилиндрами 3 и 2. Контроллер может выполнять регулирование распределительного вала, чтобы уменьшать дисбаланс крутящего момента. В частности, во время цикла 1 двигателя, распределительный вал может смещаться в первое положение 422 при событии сгорания цилиндра 3, а затем, во второе, отличное положение 423 при событии сгорания цилиндра 2, чтобы снижать варьирование крутящего момента между цилиндрами 3 и 2, и приводить выходной крутящий момент каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии. Первое и второе положения 402 и 403 распределительного вала основаны на каждом из текущего (более высокого) числа оборотов двигателя, разницы порядков работы между цилиндрами 3 и 2, и оцененном варьировании крутящего момента. В дополнение, поскольку положения распределительного вала находятся в рамках предельных значений 402а-42b, в то время как распределительный вал сдвигается в положение 422 и 423, установка момента зажигания может поддерживаться на ОМЗ.
Однако, в следующем цикле двигателя (цикле 2 двигателя), дисбаланс крутящего момента между цилиндром 3 и 2 может возрастать. Здесь, вследствие повышенного дисбаланса крутящего момента, может требоваться регулирование распределительного вала, которое находится вне предельных значений 402а-402b. Таким образом, для снижения варьирования крутящего момента, выполняется регулирование распределительного вала для приведения распределительного вала в положение на предельных значениях наряду с регулированием установки момента зажигания цилиндров для компенсации оставшейся части дисбаланса крутящего момента. В конкретном примере, распределительный вал может смещаться в первое положение 424 при событии сгорания цилиндра 3 наряду с осуществлением запаздывания искрового зажигания, а затем, во второе, отличное положение 425 при событии сгорания цилиндра 2 наряду с поддержанием искрового зажигания на ОМЗ для снижения варьирования крутящего момента между цилиндрами 3 и 2, и приведения выходного крутящего момента каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии. По существу, поскольку запаздывание искрового зажигания дает крутящему моменту возможность снижаться, запаздывание искрового зажигания используется только во время работы цилиндра, имеющего превышение крутящего момента (то есть, только цилиндра 3). В примере регулировочной характеристики 420, расстояние между положениями распределительного вала уменьшается по мере того, как возрастает число оборотов двигателя.
Таким образом, как может быть видно посредством сравнения регулировочных характеристик 410 и 420, во время первого числа оборотов двигателя, и для данного крутящего момента двигателя, распределительный вал регулируется в первое положение (412) для первого события сгорания в первом цилиндре (цилиндре 3) и во второе, отличное положение (413) для второго события сгорания во втором цилиндре (цилиндре 2), первое и второе события сгорания происходят в пределах одного цикла двигателя (цикла 1 двигателя), первое и второе положения отделены на первую величину (например, первое расстояние, первый угол или первую фазу). В сравнении, во время второго, более высокого числа оборотов двигателя, и для того же самого крутящего момента двигателя, распределительный вал регулируется в третье положение (422, 424) для первого события сгорания в первом цилиндре (цилиндре 3) и в четвертое, отличное положение (423, 425) для события сгорания во втором цилиндре, третье и четвертое положения отделены на вторую величину (например, второе расстояние, второй угол или вторую фазу), которая является меньшей, чем первая величина.
Третье примерное регулирование распределительного вала для снижения варьирований крутящего момента между другим набором цилиндров на более низком числе оборотов двигателя показано на регулировочной характеристике 430. В материалах настоящей заявки, во время изображенного цикла двигателя (цикла 1 двигателя), дисбаланс крутящего момента определяется между цилиндрами 3 и 4, которые имеют разницу порядков работы один (цилиндр 3 является вторым цилиндром по работе в цикле двигателя, в то время как цилиндр 4 является третьим цилиндром по работе в цикле двигателя). То есть, цилиндры с наибольшим дисбалансом крутящего момента являются следующими друг за другом в порядке работы. В каждом цикле двигателя и для данного выходного крутящего момента двигателя, контроллер может выполнять регулирование распределительного вала для снижения дисбаланса крутящего момента. По существу, по мере того, как разница порядков работы между цилиндрами, присоединенными к общему распределительному валу уменьшается, время, имеющееся в распоряжении для смещения положений распределительного вала между следующими друг за другом событиями сгорания в цилиндре, сокращается. Таким образом, вследствие меньшей разницы порядков работы, предельные значения регулирования распределительного вала уменьшаются до предельных значений 403а-403b (которые являются меньшими, чем предельные значения 401а-401b по регулировочной характеристике 410). Вследствие близости порядка работы между цилиндрами, регулирование распределительного вала, которое находится вне предельных значений 403а-403b, может требоваться для снижения дисбаланса крутящего момента. Таким образом, для снижения варьирования крутящего момента, выполняется регулирование распределительного вала для приведения распределительного вала в положение на предельных значениях 403а-403b наряду с регулированием установки момента зажигания цилиндров для компенсации оставшейся части дисбаланса крутящего момента. В конкретном примере, распределительный вал может смещаться в первое положение 432 при событии сгорания цилиндра 3 наряду с осуществлением запаздывания искрового зажигания, а затем, во второе, отличное положение 434 при событии сгорания цилиндра 4 наряду с поддержанием искрового зажигания на ОМЗ для снижения варьирования крутящего момента между цилиндрами 3 и 4, и приведения выходного крутящего момента каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии. В материалах настоящей заявки, как с примером по регулировочной характеристике 420, запаздывание искрового зажигания используется только во время работы цилиндра, имеющего превышение крутящего момента (то есть, только цилиндра 3).
Таким образом, как может быть видно при сравнении регулировочных характеристик 410 и 430, регулирование распределительного вала, кроме того, может быть основано на порядке работы цилиндров, имеющих дисбаланс крутящего момента. В частности, когда разница порядков работы между первым и вторым цилиндром, присоединенными к общему распределительному валу, является более высокой, установка момента зажигания может поддерживаться на ОМЗ наряду с тем, что положение распределительного вала может регулироваться на основании варьирования крутящего момента до тех пор, пока не достигнуто первое предельное значение распределительного вала. Затем, после того, как достигнуто первое предельное значение распределительного вала, положение распределительного вала может сохраняться в первом положении распределительного вала, а установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию на основании варьирования крутящего момента. В сравнении, когда разница порядков работы между первым и вторым цилиндром является более низкой, установка момента зажигания может поддерживаться на ОМЗ наряду с регулированием положения распределительного вала на основании варьирования крутящего момента до тех пор, пока не достигнуто второе, более низкое предельное значение распределительного вала. Затем, после того, как достигнуто второе предельное значение распределительного вала, распределительный вал может поддерживаться во втором, отличном положении распределительного вала, а установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию на основании варьирования крутящего момента. В материалах настоящей заявки, первое и второе предельные значения распределительного вала основаны на разнице порядков работы между первым и вторым цилиндром.
Четвертое примерное регулирование распределительного вала для снижения варьирования крутящего момента между альтернативным набором цилиндров на более низком числе оборотов двигателя показано на регулировочной характеристике 440. В материалах настоящей заявки, во время изображенного цикла двигателя (цикла 1 двигателя), дисбаланс крутящего момента определяется между цилиндрами 1, 3 и 4, причем, дисбаланс крутящего момента цилиндра 1 и 3 имеет одинаковую направленность наряду с тем, что дисбаланс крутящего момента цилиндра 4 имеет противоположную направленность. В дополнение, цилиндры 1 и 4 могут иметь большую разницу порядков работы наряду с тем, что цилиндры 3 и 4 имеют меньшую разницу порядков работы (цилиндр 1 является первым цилиндром для работы в цикле двигателя, цилиндр 3 является вторым цилиндром для работы в цикле двигателя, а цилиндр 4 является третьим цилиндром для работы в цикле двигателя). Соответственно, могут определяться предельные значения 404а-404b распределительного вала. В материалах настоящей заявки, вследствие общей направленности дисбаланса крутящего момента между цилиндрами 1 и 3 (оба цилиндра показывают превышение крутящего момента), общее регулирование распределительного вала, которое находится в предельных значениях 404а-404b, может определяться для каждого из цилиндров 1 и 3 наряду с тем, что отличное регулирование распределительного вала определяется для цилиндра 4. В конкретном примере, распределительный вал может смещаться в первое положение 442 при событии сгорания цилиндра 1 и сохраняется в таком положении в течение события сгорания цилиндра 3, все это время поддерживая установку момента зажигания на ОМЗ. Затем, распределительный вал может смещаться во второе, отличное положение при событии сгорания цилиндра 4, к тому же, наряду с поддержанием установки момента зажигания на ОМЗ, для снижения варьирования крутящего момента между цилиндрами 1, 3 и 4, и приведения выходного крутящего момента каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии. В альтернативных примерах, на основании амплитуды и направленности дисбаланса крутящего момента, а также числа оборотов двигателя, требуемое регулирование распределительного вала может быть большим, чем предельные значения 404а-404b распределительного вала. Если так, распределительный вал может смещаться в положение на предельном значении наряду с осуществлением запаздывания установки момента зажигания для компенсации оставшегося дисбаланса крутящего момента.
Необходимо отметить, что, несмотря на то, что пример иллюстрирует дисбаланс между двумя или тремя из четырех цилиндров, присоединенных к общему распределительному валу, в альтернативных примерах, большее или меньшее количество цилиндров может быть присоединено к общему распределительному валу, и один или более (например, все) из цилиндров могут иметь дисбаланс крутящего момента. В каждом случае, на основании дисбаланса крутящего момента, числа оборотов двигателя и порядка работы находящихся под влиянием цилиндров, может выбираться регулирование и положение распределительного вала.
Далее, с обращением к фиг. 4С, пятое и шестое примерное регулирование распределительного вала для снижения варьирования крутящего момента показано на регулировочных характеристиках 450 и 460. В обоих случаях, во время изображенного цикла двигателя (цикла 1 двигателя), дисбаланс крутящего момента определяется для каждого из цилиндров 1-4, с последовательно работающими цилиндрами, имеющими противоположную направленность дисбаланса крутящего момента. Более точно, первый и третий цилиндры по воспламенению (цилиндры 1 и 4) имеют превышение крутящего момента наряду с тем, что второй и четвертый цилиндры по воспламенению (цилиндры 3 и 2) имеют недостаточный крутящий момент. На основании преобладающих условий числа оборотов двигателя, амплитуды дисбаланса крутящего момента и порядка работы цилиндров, могут определяться предельные значения 405а-405b распределительного вала. Регулировочная характеристика 450 изображает симметричное регулирование распределительного вала, которое может использоваться для принятия мер в ответ на дисбаланс крутящего момента, наряду с тем, что регулировочная характеристика 460 изображает примерное несимметричное регулирование распределительного вала, которое может использоваться для принятия мер в ответ на такой же дисбаланс крутящего момента.
Более точно, на регулировочной характеристике 450, для снижения превышения крутящего момента во время работы цилиндров 1 и 4, и приведения выходного крутящего момент каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии, распределительный вал может смещаться в положения 452 и 454, соответственно. Подобным образом, на регулировочной характеристике 450, для снижения недостаточного крутящего момента во время работы цилиндров 3 и 2, и приведения выходного крутящего момент каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии, распределительный вал может смещаться в положения 453 и 455, соответственно. Все это время, установка момента зажигания может поддерживаться на ОМЗ. Необязательно установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию во время работы цилиндров 1 и 4 для принятия мер в ответ на превышение крутящего момента.
В некоторых примерах, на основании амплитуды дисбаланса крутящего момента, комбинация симметричного регулирования распределительного вала и запаздывания искрового зажигания может быть достаточной для принятия мер в ответ на дисбаланс крутящего момента. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, регулирование распределительного вала (и, необязательно, запаздывание искрового зажигания) могут в достаточной мере принимать меры в ответ на превышение крутящего момента цилиндров 1 и 4 (например, приводить их к среднему крутящему моменту/базовой линии), но регулирование распределительного вала может в недостаточной степени принимать меры в ответ на недостаток крутящего момента цилиндров 2 и 3 (например, по-прежнему может быть некоторый остаточный недостаток). Как результат, может продолжать существовать некоторый дисбаланс крутящего момента. То есть, расположение распределительного вала в положениях 452 и 454 может снижать превышение крутящего момента цилиндров 1 и 4 до базовой линии, но расположение распределительного вала в положениях 453 и 455 может в недостаточной мере поднимать недостаток крутящего момента цилиндров 3 и 2 вплоть до базовой линии.
Регулировочная характеристика 460 показывает альтернативный пример, в котором дисбаланс крутящего момента лучше снижается с использованием несимметричных регулировок распределительного вала. Более точно, большое регулирование распределительного вала выполняется для цилиндров, которые имеют недостаток крутящего момента, чтобы сбалансировать их крутящий момент (или даже превысить на небольшую величину). Одновременно, меньшее регулирование распределительного вала выполняется для цилиндров, которые имеют превышение крутящего момента, и меньшее регулирование распределительного вала комбинируется с величиной запаздывания искрового зажигания в таких цилиндрах, чтобы сбалансировать их крутящий момент (или недостаток на идентичную небольшую величину). В материалах настоящей заявки, более высокая точность и регулирование запаздывания искрового зажигания при снижении крутящего момента преимущественно используется для смещения дисбаланса крутящего момента.
Как показано на регулировочной характеристике 460, для снижения превышения крутящего момента во время работы цилиндров 1 и 4, распределительный вал может смещаться на меньшую величину в положения 462 и 464, соответственно. Одновременно, может обеспечиваться запаздывание искрового зажигания от МВТ на некоторую величину. Комбинация регулирования распределительного вала (в положения 462, 464) и запаздывания искрового зажигания может снижать дисбаланс цилиндров 1 и 4, и приводить выходной крутящий момент каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии, или даже приводить к небольшой величине недостатка крутящего момента. Подобным образом, для снижения разницы крутящего момента между недостатком крутящего момента во время работы цилиндров 3 и 4, и приведения их выходного крутящего момента к базовой линии, распределительный вал может смещаться на большую величину, в положения 463 и 464, соответственно. Все это время, установка момента зажигания может поддерживаться на ОМЗ. В материалах настоящей заявки, регулирование распределительного вала (на положения 463, 465) может увеличивать дисбаланс крутящего момента цилиндров 2 и 3 и приводить выходной крутящий момент каждого к среднему крутящему моменту/базовой линии, или даже приводить к небольшой величине превышения крутящего момента, которое компенсируется в течение данного цикла двигателя превышением крутящего момента, сформированным во время работы цилиндров 1 и 4. То есть, посредством использования большего регулирования распределительного вала и запаздывания искрового зажигания (от МВТ) в цилиндрах с превышением крутящего момента наряду с использованием меньшего регулирования распределительного вала и сохранением искрового зажигания (на ОМЗ) в цилиндрах с принижением крутящего момента, варьирования крутящего момента от цилиндра к цилиндру могут лучше балансироваться в течение данного цикла двигателя.
Таким образом, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью управлять впускными и/или выпускными клапанами двух или более цилиндров посредством распределительного вала и в пределах одного цикла двигателя (например первого цикла двигателя), обеспечивать опережение распределительного вала для первого события сгорания, чтобы увеличивать крутящий момент по направлению к среднему крутящему моменту с установкой момента зажигания на ОМЗ, и обеспечивать запаздывание распределительного вала и установки момента зажигания для второго события сгорания, чтобы уменьшать крутящий момент по направлению к среднему крутящему моменту. Контроллер, в таком случае, может повторять такое же регулирование для следующего одного цикла двигателя (например, второго цикла двигателя, следующего непосредственно за первым циклом двигателя).
Необходимо отметить, что, несмотря на то, что примеры по фиг. 4А-С иллюстрируют компенсацию дисбаланса крутящего момента, которая требует регулирования распределительного вала сверх предельного значения регулирования распределительного вала, осуществлением запаздывания установки момента зажигания, в альтернативных примерах, могут регулироваться один или более других рабочих параметров двигателя. Например, оставшийся дисбаланс крутящего момента может корректироваться с использованием регулирований EGR (например, посредством регулирований для клапана EGR) и регулирований PCV (например, посредством регулирований для клапана PCV) в адаптивном или внешнем контуре, где медленная реакция EGR или динамика всасываемого воздуха не оказывают влияния на стабильность сгорания.
Таким образом, общий распределительный вал, присоединенный к двум или более цилиндрам, может регулироваться во время условий холостого хода двигателя, чтобы адаптивно подстраивать положение распределительного вала (и, тем самым, положение соответствующего кулачка) для каждого события сгорания цилиндра. В частности, положение общего распределительного вала может регулироваться при каждом событии сгорания у цилиндров, присоединенных к распределительному валу, на основании конкретного циклу двигателя варьированию крутящего момента между цилиндрами. Посредством надлежащего фазирования установки моментов для каждого события впускного и выпускного клапана цилиндра, величина остатков в цилиндрах может адаптивно управляться для снижения дисбаланса остатков. Посредством регулирования распределительного вала конкретным цилиндру образом во время события сгорания каждого цилиндра, общий исполнительный механизм может преимущественно использоваться для снижения дисбаланса крутящего момента с уменьшенным использованием запаздывания искрового зажигания. Посредством уменьшения необходимости в запаздывании искрового зажигания для принятия мер в ответ на дисбаланс крутящего момента, может улучшаться экономия топлива. Посредством снижения варьирования крутящего момента между цилиндрами во время холостого хода двигателя, проблемы NVH холостого хода двигателя могут снижаться, а рабочие характеристики двигателя могут улучшаться.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Конкретные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, 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 настоящей заявки, 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 машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует отметить, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути, и что эти конкретные 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 изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения в частности указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новых и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать 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 настоящее изобретение.