СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ EGR (РЕЦИРКУЛЯЦИЯ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ)
METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING EGR (EXHAUST GAS RECIRCULATION)

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на выдачу патента США под порядковым №61/924,188, «СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ EGR» («METHOD AND SYSTEM FOR EGR CONTROL») поданной 6 января 2014 года, полное содержание которой настоящим фактически включено в состав посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к способам и системам для улучшения управления разбавлением в двигателе внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Системы рециркуляции отработавших газов (EGR) отводят часть отработавших газов обратно на впуск для охлаждения температур сгорания и снижения потерь на дросселирование, таким образом, улучшая выбросы и экономию топлива транспортного средства. В двигателях с турбонаддувом, система EGR может включать в себя контур охлажденной EGR низкого давления (LP-EGR), в котором отработавшие газы отводятся после того, как газы проходят через турбину турбонагнетателя, и вдуваются перед компрессором по прохождению через охладитель EGR. Дополнительно, система EGR может включать в себя контур охлаждаемой EGR (HP-EGR) высокого давления, в котором отработавшие газы отводятся до того, как газы проходят через турбину турбонагнетателя, и вводятся ниже по потоку от компрессора по прохождению через охладитель EGR. Величина EGR (HP-EGR и/или LP-EGR), направляемой через систему EGR, измеряется и настраивается на основании числа оборотов и нагрузки двигателя во время работы двигателя, чтобы поддерживать требуемую стабильность сгорания двигателя наряду с обеспечением преимуществ выбросов и экономии топлива.
Одна из примерных систем EGR показана Стайлезом и другими в US 20120023937. В нем, LP-EGR выдается с постоянной процентной долей EGR от потока свежего воздуха в большой зоне трехмерной регулировочной характеристики двигателя, включающей в себя от средней нагрузки до минимальной нагрузки двигателя, даже в то время как нагрузка двигателя изменяется. На более высоких нагрузках двигателя, процентная доля EGR меняется на основании условий эксплуатации двигателя. В дополнение, в условиях очень низких нагрузок двигателя и/или холостого хода двигателя, EGR может не подаваться (0% EGR). Такой подход улучшает переходное управление и расширяет использование EGR в более широком диапазоне условий эксплуатации.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки идентифицировали потенциальные проблемы у систем EGR. В качестве примера, когда присутствуют высокие интенсивности EGR, и запрошены низкие интенсивности EGR (такие как во время выбранных «полных» нажатий педали акселератора), задержка для достижения высокого крутящего момента может быть неприемлемо долгой. Это, по меньшей мере частично, может быть обусловлено большой транспортной задержкой откачки EGR из системы впуска, так как отработавшие газы должны очистить впускной коллектор перед тем, как полный заряд чистого воздуха достигает камеры сгорания, чтобы вырабатывать максимально возможный крутящий момент. Для уменьшения задержки выработки максимального крутящего момента, максимальный уровень EGR понижается в условиях установившегося состояния, повышая детонацию, может требоваться неэффективное использование запаздывания искрового зажигания или обогащения смеси для сгорания, ухудшающее экономию топлива и нейтрализующее выгоды экономии топлива от предыдущего использования EGR.
В качестве еще одного примера, когда присутствуют низкие интенсивности EGR, и запрошены высокие интенсивности EGR (такие как во время выбранных частичных нажатий педали акселератора), задержка для достижения высокого разбавления EGR может быть неприемлемо долгой. Это, по меньшей мере частично, может быть обусловлено большой транспортной задержкой наполнения системы впуска EGR, так как отработавшие газы должны проходить через компрессор турбонагнетателя, сеть трубопроводов впуска воздуха высокого давления, охладитель наддувочного воздуха и впускной коллектор перед достижением камеры сгорания. Задержка поступления EGR в камеру сгорания также может приводить к нестабильности сгорания и детонации. Для подавления детонации может требоваться неэффективное использование запаздывания искрового зажигания или обогащения смеси для сгорания, ухудшая экономию топлива и нейтрализуя выгоды экономии топлива от предыдущего использования EGR. События аномального сгорания также могут портить эффективность использования топлива ездового цикла и потенциально повреждать двигатель.
В качестве дополнительного примера, когда присутствуют высокие интенсивности EGR, и запрошены низкие интенсивности EGR (такие как во время выбранных отпусканий педали акселератора), задержка вычищения EGR из системы впуска воздуха может приводить к наличию остаточного разбавления EGR в условиях низкой нагрузки. Наличие повышенного разбавления на впуске на низких нагрузках может усиливать проблемы нестабильности сгорания и предрасположенность к пропускам зажигания в двигателе. Несмотря на то, что ровный режим работы по Стайлесу может понижать вероятность высоких величин EGR на более низких нагрузках двигателя, режим работы также может ограничивать выигрыши экономии топлива от EGR. Например, ровный режим работы EGR может давать в результате выдачу LP-EGR в некоторых точках низкой нагрузки, где не достигаются выигрыши экономии топлива от EGR. В некоторых случаях, может быть даже повышенный расход топлива, ассоциативно связанный с подачей LP-EGR в точке низкой нагрузки. В качестве еще одного примера, более низкая EGR в точках более низкой нагрузки может ограничивать пиковые интенсивности EGR, достижимые во время последующей работы двигателя на более высокой нагрузке. Задержанное вычищение EGR, требующее EGR в системе впуска двигателя на низких нагрузках двигателя также может делать компрессор в системе впуска восприимчивым к коррозии и конденсации. Более ого, повышенная конденсация может происходить в охладителе наддувочного воздуха системы двигателя с наддувом вследствие потока EGR через охладитель. Повышенная конденсация может делать необходимыми дополнительные меры против конденсации, которые дополнительно понижают коэффициент полезного действия и экономию топлива двигателя.
Некоторые из вышеупомянутых проблем могут быть препоручены способу для двигателя, который имеет напорную камеру, которая поделена по всей длине от входа (присоединенного к впускному каналу) до выхода, присоединенного к впускным окнам отдельных цилиндров. Один из примерных способов содержит: подачу по меньшей мере всасываемого воздуха в цилиндры двигателя через первую секцию разделенной напорной камеры, подачу по меньшей мере EGR в цилиндры двигателя через вторую, отличную секцию разделенной напорной камеры; и настройку относительного потока из каждой секции в цилиндры с помощью клапанов между камерой и цилиндрами. Таким образом, разбавление в двигателе может быстро повышаться или понижаться в двигателе, чтобы удовлетворять изменению требования EGR.
В качестве примера, напорная камера двигателя может быть разделена по всей длине камеры от входа (где втягивается воздух) до выхода (где поток подается в отдельные цилиндры). Камера может быть поделена на первую верхнюю и вторую нижнюю часть камеры. Нижняя часть камеры может избирательно присоединяться к каналу EGR и может быть выполнена с возможностью подавать смесь воздуха и EGR в цилиндры двигателя. Количество EGR в смешанном заряде нижней части камеры может регулироваться посредством настройки открывания клапана EGR, присоединенного в канале EGR. Верхняя часть камеры может не быть присоединена к каналу EGR и, таким образом, может быть выполнена с возможностью подавать только свежий всасываемый воздух в цилиндры двигателя.
Во время условий установившегося состояния, первый набор дроссельных клапанов, присоединяющих верхнюю часть камеры к впускному окну каждого цилиндра двигателя, может удерживаться закрытым наряду с тем, что второй набор дроссельных клапанов, присоединяющих нижнюю часть камеры к впускному окну каждого цилиндра двигателя, может быть открыт, так чтобы номинальная смесь воздуха и EGR могла подаваться в цилиндры двигателя через нижнюю часть камеры. В ответ на уменьшение требования EGR до условий EGR 0%, таких как вследствие большого отпускания педали акселератора водителем или нажатие педали акселератора водителем до широко открытого дросселя, отношение потоков через камеры может настраиваться, чтобы обеспечивать требуемое разбавление как можно скорее. Более точно, первый набор дроссельных клапанов, присоединенных к верхней части камеры может полностью открываться наряду с тем, что второй набор дроссельных клапанов, присоединенных к нижней части камеры, может полностью открываться, с тем чтобы немедленно усиливать поток свежего воздуха в цилиндр, тем временем также уменьшая поток EGR в цилиндры. Первый и второй набор дроссельных клапанов могут быть ориентированы перпендикулярно на общем приводном валу, из условия чтобы открывание одного было скоординировано с закрыванием другого. В качестве альтернативы, каждый набор дроссельных клапанов может приводиться в действие независимо. Посредством настройки клапанов для настройки относительного потока свежего воздуха и EGR в цилиндры через отдельные части общей напорной камеры, дается возможность более быстрого падения EGR в цилиндры, чем было бы возможным в противном случае.
В альтернативном примере, если быстрое изменение (например, снижение) EGR требуется наряду с эксплуатацией в условиях установившегося состояния, такое как изменение с условий высокой EGR на условия средней EGR, первый набор дроссельных клапанов может частично открываться наряду с тем, что второй набор дроссельных клапанов частично закрывается. Клапан EGR, в таком случае, может настраиваться на основании требования EGR и открывания первого и второго дроссельных клапанов, чтобы обеспечивать требуемый поток EGR во вторую нижнюю часть камеры. Как только требуемый поток EGR достигнут, первый набор дроссельных клапанов может полностью закрываться, чтобы не допускать дополнительное засасывание свежего воздуха в цилиндры через верхнюю часть камеры. Одновременно, второй набор дроссельных клапанов может полностью открываться, чтобы предоставлять возможность требуемого разбавления в двигателе, и чтобы поток подавался в цилиндры двигателя через нижнюю часть камеры.
Таким образом, быстрые повышения или понижения требования EGR могут удовлетворяться, уменьшая проблемы, ассоциативно связанные с задержками подачи или вычищения EGR. Посредством использования разделенной напорной камеры, имеющей отдельные части для подачи заряда свежего воздуха и заряда смешанного с EGR воздуха в цилиндры двигателя, могут ускоряться настройки разбавления в двигателе. Посредством использования напорной камеры, которая разделена по всей длине, необходимость в отдельных впускных каналах уменьшается, давая выгоды, ассоциативно связанные с сокращением компонентов. Посредством настройки относительного потока в разные части камеры с помощью настроек в отношении дроссельных клапанов, подача EGR и воздуха может координироваться надлежащим образом. В общем и целом, настройки разбавления могут ускоряться, улучшая рабочие характеристики двигателя.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает принципиальную схему варианта осуществления двигателя с турбонагнетателем и системой рециркуляции отработавших газов.
Фиг. 2 показывает вид сбоку слева примерного варианта осуществления разделенной напорной камеры двигателя по фиг. 1, имеющей дроссельные клапаны части камеры, сконфигурированные на общем приводном валу.
Фиг. 3 показывает вид сверху разделенной напорной камеры по фиг. 2.
Фиг. 4 показывает вид сбоку справа напорной камеры по фиг. 2.
Фиг. 5-7 показывают виды сбоку слева, сверху и сбоку справа альтернативного варианта осуществления разделенной напорной камеры, имеющей дроссельные клапаны части камеры, сконфигурированные на вала с независимым приводом.
Фиг. 8-9 показывают высокоуровневые блок-схемы последовательности операций способа для настройки отношения воздуха и отработавших газов, подаваемых в цилиндры двигателя через разделенную напорную камеру.
Фиг. 10 показывает примерные настройки потока, подаваемого в разные части камеры в ответ на изменения требования EGR.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предусмотрены способы и системы для уменьшения задержки подачи EGR, когда запрошены высокие интенсивности EGR, и подобным образом, уменьшения задержки вычищения EGR, когда запрошены низкие интенсивности EGR, в системе двигателя, такой как система двигателя по фиг. 1. Впускной коллектор с разделенной камерой, такой как разделенная камера по фиг. 2-4 или 5-7, может использоваться для подачи свежего воздуха и отработавших газов в цилиндры двигателя. Более точно, свежий воздух может подаваться через первую часть камеры наряду с тем, что EGR подается через вторую, отличную часть камеры. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 8-9, чтобы настраивать положение первого набора дроссельных клапанов, присоединенных к первой части камеры, выше по потоку от впуска цилиндров двигателя, чтобы менять количество свежего воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, наряду с одновременной настройкой положения второго набора дроссельных клапанов, присоединенных к второй части камеры, чтобы менять величину EGR, подаваемой в цилиндры двигателя. Посредством изменения отношения, разбавление в двигателе может быстро повышаться или понижаться по мере надобности. Примерные настройки показаны на фиг. 10.
С обращением к фиг. 1, она показывает схематическое изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания. В качестве неограничивающего примера, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Двигатель 10 может включать в себя множество цилиндров 30. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя четыре цилиндра, скомпонованных в рядной конфигурации. Однако, в альтернативных примерах, двигатель 10 может включать в себя два или более цилиндров, к примеру, 3, 4, 5, 6, 8, 10 или более цилиндров, скомпонованных в альтернативной конфигурации, такой как V-образная, коробчатая, и т. д.
Каждый цилиндр 30 может быть сконфигурирован топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является форсункой непосредственного впрыска в цилиндр. Форсунка 166 непосредственного впрыска может быть сконфигурирована в качестве боковой форсунки или может быть расположена над поршнем. Верхнее положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. В альтернативных примерах, форсунка 166 может быть форсункой оконного впрыска, выдающей топливо во впускное окно 134 выше по потоку от цилиндра. Кроме того еще, цилиндр 30 может включать в себя топливную форсунку непосредственного впрыска и топливную форсунку оконного впрыска.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень цилиндра находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу зажигания (не показана) для инициирования сгорания. Система зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Топливные баки в топливной системе 8 могут хранить топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти отличия могут включать в себя разное содержание спирта, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси и/или их комбинации, и т.д. В некоторых вариантах осуществления, топливная система 8 может быть присоединена к системе 22 восстановления паров топлива, включающей в себя бачок для накопления дозаправочных и суточных паров топлива. Пары топлива могут выдуваться из бачка в цилиндры двигателя во время работы двигателя, когда удовлетворены условия продувки. Например, пары продувки могут естественно засасываться в цилиндр через первый впускной канал под или ниже барометрического давления.
Двигатель 10 включает в себя впускной канал 130 двигателя для приема свежего воздуха. Воздушный фильтр 128 включен во впускной канал 130 для фильтрации принимаемого воздуха. Впускной канал, в таком случае, присоединяется к разделенной напорной камере 138 двигателя. Напорная камера 138 имеет вход 106 на расположенном выше по потоку конце, присоединенном к впускному каналу 130 ниже по потоку от впускного дросселя 62, для втягивания свежего всасываемого воздуха. Напорная камера 138 дополнительно имеет выход 107 (конкретизированный на фиг. 2-4), присоединенный к впускному окну 134 отдельных цилиндров 30 двигателя на расположенном ниже по потоку конце. Разделенная напорная камера 138 двигателя дополнительно включает в себя разделитель 104, который разделяет напорную камеру на первую часть 108 камеры (также известную как первая секция камеры) и вторую часть 110 камеры (также известную как вторая секция камеры). В одном из примеров, первая часть 108 камеры отделена от и параллельна второй части 110 камеры. Разделитель 104 перекрывает полную длину напорной камеры 138 от входа 106 до выхода 107. В одном из примеров, разделитель разделяет напорную камеру на верхнюю и нижнюю части от входа до выхода, при этом, первая секция является одной из верхней и нижней частей, и при этом, вторая секция камеры является оставшейся одной из верхней и нижней частей. Например, первая часть 108 камеры может быть верхней частью камеры наряду с тем, что вторая часть 110 камеры может быть нижней частью камеры.
Положение заслонки 62 может регулироваться системой 14 управления посредством исполнительного механизма заслонки (не показан), контактным образом присоединенного к контроллеру 12. Посредством модулирования заслонки 62, некоторый объем свежего воздуха может вводиться из атмосферы в двигатель 10 и подаваться в цилиндры двигателя под или ниже барометрического (или атмосферного) давления.
Отработавшие газы, вырабатываемые во время событий сгорания в цилиндре, могут выпускаться из каждого цилиндра 30 по соответственным выпускным окнам 144 в общий (неразделенный) выпускной канал 146. Отработавшие газы, текущие через выпускной канал 146, могут очищаться устройством 70 снижения токсичности выбросов перед выпусканием в атмосферу по выхлопной трубе 35. Устройство 70 снижения токсичности выбросов может включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов отработавших газов, таких как трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, уловители обедненных NOx, окислительные каталитические нейтрализаторы, восстановительные каталитические нейтрализаторы, и т.д., или их комбинации.
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148. Датчик 126 может быть расположен в выпускном канале выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выбросов. Датчик 126 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи указания топливо/воздушного соотношения в отработавших газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в отработавших газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO.
Температура отработавших газов может оцениваться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может логически выводиться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, топливо-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя канал 182 рециркуляции отработавших газов (EGR) для рециркуляции по меньшей мере части отработавших газов из выпускного канала 146 во впускной канал 130, более точно, в напорную камеру 138. В частности, выпускной канал 146 может быть присоединен с возможностью сообщения к второй части 110 напорной камеры, но не к первой части 108 напорной камеры, через канал 182 EGR, включающий в себя клапан 184 EGR. В некоторых вариантах осуществления, канал 182 EGR дополнительно может включать в себя охладитель EGR (не показан) для снижения температуры остаточных отработавших газов, текущих через канал EGR, перед рециркуляцией на впуск двигателя. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью настраивать открывание клапана 184 EGR, чтобы рециркулировать некоторое количество отработавших газов на или ниже атмосферного давления во вторую секцию 110 напорной камеры, тем самым, давая EGR низкого давления (LP-EGR) возможность отводиться из выпускного канала в цилиндры двигателя. Как конкретизировано ниже, посредством координирования временных характеристик и степени открывания клапана 184 EGR с временными характеристиками и степенью открывания дроссельных клапанов, присоединенных к первой и второй частям напорной камеры, интенсивности EGR могут быстро повышаться или понижаться в ответ на изменения требования EGR.
Первая и вторая части 108, 110 напорной камеры выполнены с возможностью подавать воздух разных составов в цилиндры 30 двигателя. Более точно, первая (например, верхняя) часть 108 напорной камеры 138 выполнена с возможностью втягивать свежий воздух из впускного канала 130 и подавать только свежий всасываемый воздух в каждый цилиндр 30 двигателя. В сравнение, вторая (например, нижняя) часть 110 напорной камеры 138 выполнена с возможностью втягивать свежий воздух из впускного канала 130 и остаточные отработавшие газы из канала 112 EGR, и подавать смесь воздуха и остаточных отработавших газов (то есть, EGR) в каждый цилиндр двигателя 30. Более точно, воздух и EGR могут смешиваться во второй части камеры в местоположении возле входа 106 перед тем, как смешанный воздух подается в цилиндры двигателя. Таким образом, каждый цилиндр 30 двигателя 10 выполнен с возможностью принимать заряд всасываемого воздуха, включающего в себя только свежий воздух, на впускном окне 134 через первую часть 108 напорной камеры и принимать остаточные отработавшие газы на впускном окне 134 через вторую часть 110 напорной камеры.
Разделитель 104 может разделять напорную камеру, из условия чтобы каждая часть камеры имела отдельные входы. Более точно, первая часть 108 камеры может иметь первый вход 120 для втягивания свежего воздуха через впускной канал 130 и множество выходов 140, присоединенных к впускной части 134 отдельных цилиндров 30 двигателя для подачи только свежего воздуха в цилиндры. Подобным образом, вторая часть камеры может иметь второй вход 122 (отдельный от первого входа) для втягивания свежего воздуха через впускной канал 130 и третий вход 124, расположенный ниже по потоку от второго входа, для втягивания отработавших газов из канала 182 EGR. Свежий воздух и остаточные отработавшие газы могут смешиваться во второй части 110 камеры ниже по потоку от третьего входа 124 перед тем, как смесь свежего воздуха и отработавших газов подается в цилиндры двигателя через множество выходов 142, присоединенных к отдельным цилиндрам двигателя. Состав воздуха, подаваемого через вторую часть напорной камеры, может настраиваться посредством управления открыванием клапана 184 EGR в канале 182 EGR. Более точно, открывание клапана 184 EGR может настраиваться, чтобы настраивать количество остаточных отработавших газов, подаваемых во вторую часть 110 камеры. Например, посредством увеличения открывания клапана 184 EGR, разбавление воздуха во второй части камеры может повышаться.
Поток свежего воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя через первую часть камеры, может регулироваться с помощью первого набора дроссельных клапанов 160, присоединенных к множеству выходов 140 первой части 108 камеры. Подобным образом, поток смешанного воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя через вторую часть камеры, может регулироваться с помощью второго набора дроссельных клапанов 162, присоединенных к множеству выходов 142 второй части 110 камеры. Второй набор дроссельных клапанов 162 может быть ориентирован перпендикулярно первому набору дроссельных клапанов 160. Таким образом, когда первый набор дроссельных клапанов находится в открытом положении, второй набор дроссельных клапанов может быть в закрытом положении, и наоборот.
В одном из примеров, как конкретизировано на фиг. 2-4, первый набор дроссельных клапанов и второй набор дроссельных клапанов могут быть сконфигурированы на общем приводном валу. В этом отношении, посредством приведения в действие общего исполнительного механизма, присоединенного к валу, открывание первого набора дроссельных клапанов может увеличиваться наряду с тем, что открывание второго набора дроссельных клапанов соответственно и одновременно уменьшается (или наоборот). В альтернативном примере, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 5-7, каждый из первого и второго набора дроссельных клапанов может управляться с помощью отдельных исполнительных механизмов. Эта конфигурация предоставляет возможность для независимого управления разделенными секциями напорной камеры. Например, обе, первая и вторая, секции могут открываться. В еще одном примере, открывание первой секции может медленно увеличиваться наряду с тем, что открывание второй секции увеличивается или уменьшается быстро.
Посредством использования разделенной напорной камеры, выполненной с возможностью избирательно подавать свежий воздух через одну из частей разделенной камеры и смешанный воздух, содержащий в себе остаточные отработавшие газы через другую часть разделенной камеры, настройки разбавления двигателя могут выполняться быстро, и требуемое разбавление в двигателе может обеспечиваться по существу незамедлительно. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 8-9, в ответ на переходные процессы двигателя, требующие быстрого повышения EGR, подача разбавления в двигателе может увеличиваться посредством закрывания подачи свежего воздуха в цилиндры двигателя с помощью первой части камеры наряду с увеличением подачи смешанного воздуха в цилиндры двигателя с помощью второй части камеры. Интенсивности потока EGR могут настраиваться с помощью одновременных настроек в отношении клапана EGR. Подобным образом, в ответ на переходные процессы двигателя, требующие быстрого понижения EGR, подача разбавления в двигателе может уменьшаться посредством закрывания подачи смешанного воздуха в цилиндры двигателя с помощью второй части камеры наряду с увеличением подачи свежего воздуха в цилиндры двигателя с помощью первой части камеры. Интенсивности потока EGR могут настраиваться с помощью одновременных настроек в отношении клапана EGR.
Возвращаясь к фиг. 1, система 100 двигателя может управляться по меньшей мере частично системой 14 управления, включающей в себя контроллер 12. Система 14 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81. В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчики давления и температуры всасываемого воздуха (датчики MAP и датчики MAT), присоединенные к впускному коллектору. Другие датчики могут включать в себя датчик давления на входе заслонки (TIP) для оценки давления на входе заслонки (TIP) и/или датчик температуры на входе заслонки для оценки температуры воздуха на заслонке (TCT), присоединенные ниже по потоку от заслонок в каждом впускном канале. В других примерах, канал EGR может включать в себя датчики давления, температуры, и топливо-воздушного соотношения для определения характеристик потока EGR. В качестве еще одного примера, исполнительные механизмы 81 могут включать в себя топливную форсунку 166, клапан 184 EGR, впускной воздушный дроссель 62, первый набор дроссельных клапанов 160 и второй набор дроссельных клапанов 164. Другие исполнительные механизмы, такие как многообразие дополнительных клапанов и заслонок, могут быть присоединены к различным местоположениями в системе 100 двигателя. Контроллер 12 может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или кода, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 8-9.
Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, включающем в себя: микропроцессорный блок, порты ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для хранения выполняемых программ и калибровочных значений (такой как микросхема постоянного запоминающего устройства), оперативное запоминающее устройство, дежурную память и шину данных. Постоянное запоминающее устройство запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором для выполнения способов и процедур, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Далее, с обращением к фиг. 2-4, показаны различные виды первого варианта осуществления разделенной напорной камеры. Более точно, показан первый вид 200 (сбоку слева) разделенной напорной камеры, смотрящий на камеру из впускного коллектора. Показан второй вид 300 сверху разделенной напорной камеры, смотрящий на разные части камеры сверху от напорной камеры. В заключение, показан третий вид 400 (сбоку справа) разделенной напорной камеры, смотрящий на камеру из впускных окон цилиндров. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 2-4, первый и второй набор дроссельных клапанов скомпонованы в перпендикулярной компоновке на общем валу, с тем чтобы предоставлять возможность для использования общего исполнительного механизма. По существу, компоненты, представленные ранее на фиг. 1, пронумерованы подобным образом и повторно не представляются.
Фиг. 2 показывает первый вид 200 (сбоку слева), смотрящий в направлении напорной камеры 138 из впускного дросселя на входе 106 напорной камеры. То есть, вид изображает напорную камеру, когда осматривается с входного конца. Показан разделитель 104, разделяющий напорную камеру 138 по длине камеры на первую часть 108 и вторую часть 110. В изображенном примере, вид дросселя включает в себя вид первого входа 120 первой части 108 камеры и второго входа 122 второй части 110 камеры. В изображенном примере, разделитель 104 разделяет напорную камеру, из условия чтобы первая часть 108 камеры находилась по левую сторону наряду с тем, что вторая часть камеры находится по правую сторону. Каждая из первой и второй частей напорной камеры выполнена с возможностью принимать свежий воздух из впускного канала через впускной дроссель. Вторая часть 110 напорной камеры дополнительно выполнена с возможностью принимать EGR из канала 182 EGR на входе 124. Количество остаточных отработавших газов, принимаемых во второй части 110 напорной камеры, регулируется посредством настройки открывания клапана 184 EGR.
Фиг. 3 показывает вид 300 сверху напорной камеры 138. Камера показана принимающей свежий воздух в каждой из частей камеры из впускного канала 130 через дроссель 62. Относительное количество только свежего воздуха, принимаемого в первой части 108 камеры каждого впускного окна 302, настраивается с помощью изменений в отношении положения первого набора дроссельных клапанов 160. Подобным образом, относительное количество смешанного воздуха (включающего в себя смесь свежего воздуха и EGR), принимаемого во второй части 110 камеры каждого впускного окна 302, настраивается посредством изменений в отношении положения второго набора дроссельных клапанов 162. Показаны первая и вторая части камеры, разделенные разделителем 104. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 2-4, первый набор дроссельных клапанов 160 и второй набор дроссельных клапанов 162 скомпонованы на общем валу 304 и приводятся в действие общим исполнительным механизмом 306. Общий вал 304 сконфигурирован перпендикулярно плоскости разделителя 104. В частности, разделитель может быть перпендикулярным плоскости земли во впускных окнах 302 и параллельным плоскости земли в оставшейся части наборной камеры. Таким образом, разделитель может иметь витую конфигурацию внутри впускного коллектора. Кроме того, первый и второй дроссельные клапаны скомпонованы в перпендикулярной ориентации друг относительно друга на общем валу 304. Таким образом, посредством приведения в действие общего исполнительного механизма 306, общий вал 304 может поворачиваться, с тем чтобы перемещать первый набор дроссельных клапанов 160 в первом направлении наряду с перемещением второго набора дроссельных клапанов 162 в другом направлении. В изображенном примере, второй набор дроссельных клапанов 162 находится в положении, которое блокирует или перекрывает поток смешанного воздуха во впускное окно 302. Таким образом, вторая часть напорной камеры закрыта на впускном окне 302, и остаточные отработавшие газы не могут приниматься в каждом цилиндре через вторую часть напорной камеры. Кроме того, первый набор дроссельных клапанов 160 находится в положении, которое дает возможность или вносит поток смешанного воздуха во впускное окно 302. Таким образом, первая часть напорной камеры открыта на впускном окне 302, и некоторое количество свежего воздуха может приниматься в каждом цилиндре через первую часть напорной камеры.
Конфигурация клапанов на общем приводном валу дает различные преимущества. Например, подход с единым валом уменьшает вероятность проблем управления временной синхронизацией, которые могли бы возникать, если временные характеристики закрывания первого набора дроссельных клапанов не скоординированы надлежащим образом с открыванием второго набора дроссельных клапанов, или наоборот. По существу, нарушения временной синхронизации могут давать в результате грубо нарушенный поток воздуха и потерю экономии топлива.
Фиг. 4 показывает третий вид 400 (сбоку справа), смотрящий в направлении напорной камеры 138 из впускных окон цилиндров. То есть, вид изображает напорную камеру, когда осматривается с выходного конца. Как показано на фиг. 3, показан разделитель 104, разделяющий напорную камеру 138 на первую часть 108 и вторую часть 110 в той же самой плоскости, что и общий вал 304, на котором скомпонованы первый набор дроссельных клапанов 160 и второй набор дроссельных клапанов 162. Общий исполнительный механизм 306 приводится в действие, чтобы поворачивать второй набор дроссельных клапанов 162 в положение, которое блокирует или перекрывает поток смешанного воздуха, содержащего в себе остаточные отработавшие газы, во впускное окно 302. На примерном виде по фиг. 4, второй набор дроссельных клапанов находится в плоскости, перпендикулярной оси общего вала 304. Таким образом, вторая часть напорной камеры закрыта на впускном окне 302, и остаточные отработавшие газы не могут приниматься в каждом цилиндре через вторую часть напорной камеры. Кроме того, первый набор дроссельных клапанов 160 находится в положении, которое дает возможность или вносит поток свежего воздуха во впускное окно 302. На примерном виде по фиг. 4, первый набор дроссельных клапанов находится в той же самой плоскости, что и ось общего вала 304. Таким образом, первая часть напорной камеры открыта на впускном окне 302, и некоторое количество свежего воздуха может приниматься в каждом цилиндре через первую часть напорной камеры. Впускной канал 130, изображенный темными линиями, может быть видимым за открытым первым набором дроссельных клапанов в первой части 108 камеры при взгляде на напорную камеру 138 из впускного окна. Будет принято во внимание, что, по мере того, как первый набор дроссельных клапанов 160 перемещается в положение, которое блокирует или перекрывает поток свежего воздуха во впускное окно 302, второй набор дроссельных клапанов 162 может одновременно перемещаться (с той же самой скоростью и на ту же самую величину) в положение, которое дает возможность или вводит поток остаточных отработавших газов во впускное окно 302.
Таким образом, в одновальной конфигурации, положение заслонки только воздушного канала (то есть, первого набора дроссельных клапанов) механически связано, чтобы быть дополнением положения заслонки смешанного канала (то есть, второго набора дроссельных клапанов). Примерные комбинации положений заслонок перечислены ниже в таблице 1.
Таблица 1
Примерные комбинации положений заслонок для конфигурации с единым валом
Положение заслонки для первого набора дроссельных клапанов
Положение заслонки для второго набора дроссельных клапанов
Открытое на 100%
Открытое на 0%
Открытое на 25%
Открытое на 75%
Открытое на 50%
Открытое на 50%
Открытое на 75%
Открытое на 25%
Открытое на 100%
Открытое на 0%
Далее, с обращением к фиг. 5-7, показаны различные виды второго варианта осуществления разделенной напорной камеры. Более точно, показан первый вид 500 (сбоку слева) разделенной напорной камеры, смотрящий на камеру из впускного коллектора. Показан второй вид 600 сверху разделенной напорной камеры, смотрящий на разные части камеры сверху от напорной камеры. В заключение, показан третий вид 700 (сбоку справа) разделенной напорной камеры, смотрящий на камеру из впускных окон цилиндров. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 5-7, первый и второй первый и второй набор дроссельных клапанов скомпонованы на отдельных валах, с тем чтобы предоставлять возможность для независимого управления. По существу, компоненты, представленные ранее на фиг. 1-4, пронумерованы подобным образом и повторно не представляются.
Как обсуждено на фиг. 2, фиг. 5 показывает первый вид 500 (сбоку слева), смотрящий в направлении напорной камеры 138 на входном конце из впускного дросселя на входе 106 напорной камеры. По существу, вид напорных камер на входном конце может быть одинаковым для вариантов осуществления, где дроссельные клапаны скомпонованы на общем приводном механизме, по сравнению с дроссельными клапанами, скомпонованными на независимых исполнительных механизмах.
Фиг. 6 показывает вид 600 сверху напорной камеры 138. Как обсуждено на фиг. 3, камера показана принимающей свежий воздух в каждой из частей камеры из впускного канала 130 через дроссель 62. Кроме того, относительное количество только свежего воздуха, принимаемого во впускном окне каждого цилиндра через первую часть 108 камеры, настраивается с помощью изменений в отношении положения первого набора дроссельных клапанов 160. Первый набор дроссельных клапанов скомпонован на первом валу 604, размещенном в той же плоскости, что и разделитель 104. Первый вал может поворачиваться с помощью настроек в отношении первого исполнительного механизма 608. Подобным образом, относительное количество смешанного воздуха (включающего в себя смесь свежего воздуха и EGR), принимаемого во впускном окне каждого цилиндра через вторую часть 110 камеры, настраивается посредством изменений в отношении положения второго набора дроссельных клапанов 162. Второй набор дроссельных клапанов скомпонован на втором валу, отдельном от первого вала 604. По существу, первый и второй валы скомпонованы в общей плоскости и, таким образом, второй вал может не быть видимым на виде сверху. В дополнение, поскольку первый и второй валы находятся в той же плоскости, что и разделитель, разделитель также может не быть видимым на виде сверху. Второй вал может поворачиваться с помощью настроек в отношении второго исполнительного механизма 610.
Первый набор дроссельных клапанов 160 и второй набор дроссельных клапанов 162 могут быть скомпонованы на своих соответственных валах в параллельной или перпендикулярной ориентации друг относительно друга. Таким образом, посредством приведения в действие первого исполнительного механизма 608 в координации с вторым исполнительным механизмом 610, первый вал 604 может поворачиваться и перемещать первый набор дроссельных клапанов 160 в первом направлении, в то время как второй вал перемещается и поворачивает второй набор дроссельных клапанов 162 в том же самом или другом направлении. В изображенном примере, второй набор дроссельных клапанов 162 находится в положении, которое предоставляет возможность потока смешанного воздуха во впускное окно 302. Таким образом, вторая часть напорной камеры открыта на впускном окне 302, и остаточные отработавшие газы могут приниматься в каждом цилиндре через вторую часть напорной камеры. Кроме того, первый набор дроссельных клапанов 160 находится в положении, которое дает возможность потока смешанного воздуха во впускное окно 302. Таким образом, первая часть напорной камеры открыта на впускном окне 302, и некоторое количество свежего воздуха может приниматься в каждом цилиндре через первую часть напорной камеры.
Конфигурация клапанов на независимых приводных валах предоставляет возможность для независимого управления. В дополнение, она предоставляет возможность, чтобы оба дросселя открывались одновременно. Например, во время выбранных условий, оба дроссельных клапана могут переключаться в полностью открытое положение. Кроме того, она предоставляет возможность. чтобы один набор дроссельных клапанов поворачивался с иной скоростью относительно другого набора дроссельных клапанов. Например, первый набор дроссельных клапанов может открываться быстрее, чем второй набор дроссельных клапанов.
Фиг. 7 показывает третий вид 700 (сбоку справа), смотрящий в направлении напорной камеры 138 из впускных окон цилиндров. То есть, вид изображает напорную камеру, когда осматривается с выходного конца. Как показано на фиг. 3, показан разделитель 104, разделяющий напорную камеру 138 на первую часть 108 и вторую часть 110 в той же плоскости, что первый вал 604 и второй вал (не видимый, но находящийся ниже первого вала 604 в той же плоскости). Первый набор дроссельных клапанов 160 скомпонован на первом валу 604 наряду с тем, что второй набор дроссельных клапанов 162 скомпонован на втором валу. Первый исполнительный механизм 608 приводится в действие, чтобы поворачивать первый набор дроссельных клапанов 160 в положение, как изображено, которое открывает или дает возможность потока свежего воздуха, содержащего в себе остаточные отработавшие газы, во впускное окно 302. Таким образом, первая часть напорной камеры открыта на впускном окне 302, и свежий воздух может приниматься в каждом цилиндре через первую часть напорной камеры. Кроме того, второй исполнительный механизм 610 приводится в действие, чтобы поворачивать второй набор дроссельных клапанов 162 в положение, которое открывает или дает возможность потока смешанного воздуха во впускное окно 302. Таким образом, вторая часть напорной камеры открыта на впускном окне 302, и некоторое количество остаточных отработавших газов может приниматься в каждом цилиндре через вторую часть напорной камеры.
Далее, с обращением к фиг. 8-9, показаны примерные процедуры 800 и 900 для настройки подачи, соответственно, свежего воздуха и остаточных отработавших газов в каждый цилиндр двигателя в ответ на изменение запроса разбавления в двигателе с помощью настроек в отношении наддувочного потока через каждую часть разделенной напорной камеры. Подход предоставляет возможность для быстрых настроек в отношении величины EGR, подаваемой в двигатель, улучшая время до высокого потока EGR разбавления, который быстрее снижает выбросы и улучшает экономию топлива. Подход также улучшает время до пикового крутящего момента, когда EGR необходимо быстро понижаться, и улучшая вычищение EGR, когда EGR необходимо быстро понижаться в соответствии с низкой нагрузкой. Процедуры по фиг. 8-9 могут быть описаны со ссылкой на вариант осуществления разделенной напорной камеры по фиг. 2-4, при этом, первый и второй набор дроссельных клапанов ориентированы под 90 градусов друг относительно друга на общем валу, приводимом в действие общим исполнительным механизмом. По существу, процедуры по фиг. 8-9 также могут использоваться с вариантами осуществления напорной камеры, описанной на фиг. 4-7.
На 802, могут оцениваться и/или измеряться условия эксплуатации двигателя. Например, они могут включать в себя температуру и давление окружающей среды, температуру двигателя, число оборотов двигателя, частоту вращения коленчатого вала, требование крутящего момента водителя, положение педали, уровень топлива в топливном баке, содержание спирта топлива, температуру каталитического нейтрализатора, уровень наддува, и т. д.
На 804, на основании оцененных условий эксплуатации двигателя, может определяться требуемый уровень разбавления в двигателе. Например, в условиях более высоких числа оборотов-нагрузки, может запрашиваться более низкое разбавление в двигателе (меньшая EGR) наряду с тем, что, в условиях более низких числа оборотов-нагрузки, может запрашиваться более высокое разбавление в двигателе (большая EGR).
На 806, процедура включает в себя подачу по меньшей мере всасываемого воздуха в цилиндры двигателя через первую секцию разделенной напорной камеры и подачу по меньшей мере EGR в цилиндры двигателя через вторую, отличную секцию разделенной напорной камеры. Относительный поток из каждой секции в цилиндры, в таком случае, настраивается с помощью клапанов (таких как первый и второй набор дроссельных клапанов) между камерой и цилиндрами. Относительный поток настраивается на основании запрошенного разбавления в двигателе. По существу, клапаны между камерой и цилиндрами могут быть расположены во впускных окнах цилиндров. Клапаны могут включать в себя, для каждого впускного окна цилиндра, первый дроссельный клапан, присоединенный к первой секции, и второй дроссельный клапан, присоединенный к второй секции. В качестве примера, в условиях установившегося состояния или во время условий приведения в предпусковое состояние, таких как когда запрашивается EGR 10%-25%, настройка относительного потока включает в себя закрывание первого клапана наряду с открыванием второго клапана, чтобы выдавать заряд смешанного воздуха в цилиндры. Кроме того, на 808, положение клапана EGR может настраиваться на основании запрошенного разбавления в двигателе, чтобы выдавать EGR во вторую секцию напорной камеры с требуемыми составом и интенсивностью потока. Таким образом, посредством координирования открывания клапана EGR с относительным потоком между секциями разделенной напорной камеры, требуемое разбавление в двигателе может выдаваться в цилиндры двигателя через вторую секцию. В альтернативном примере, если разбавление в двигателе не запрошено при приведении в предпусковое состояние, настройка относительного потока включает в себя открывание первого клапана наряду с закрыванием второго клапана, чтобы выдавать только свежий всасываемый воздух в цилиндры через первую секцию камеры.
Как обсуждено со ссылкой на фиг. 2, первый клапан и второй клапан могут быть связаны на общем валу, при этом, открывание первого клапана наряду с закрыванием второго клапана заключается в том, что приводят в действие общий вал, чтобы открывать первый клапан на некоторую величину наряду с закрыванием второго клапана на ту же самую (данную) величину. В качестве альтернативы, как обсуждено со ссылкой на фиг. 3, первый и второй клапаны могут быть присоединены к отдельным исполнительным механизмам. Например, первый клапан может быть присоединен к первому валу в первой секции наряду с тем, что второй клапан может быть присоединен к второму валу во второй секции. Здесь, открывание первого клапана наряду с закрыванием второго клапана может включать в себя приведение в действие первого вала, чтобы открывать первый клапан на первую величину, наряду с приведением в действие второго вала, чтобы закрывать второй клапан на вторую величину, вторая величина является иной (например, большей или меньшей), чем первая величина. Кроме того, первый клапан может приводиться в действие с иной скоростью, нежели второй клапан. Например, первый клапан может приводиться в действие быстрее наряду с тем, что второй клапан приводится в действие медленнее, или наоборот.
Дополнительные настройки для относительного потока заряда из каждой из первой и второй секций в цилиндры двигателя могут производиться на основании требования EGR по мере того, как изменяются условия эксплуатации двигателя. Например, как конкретизировано ниже, в ответ на переходные изменения из условий установившегося состояния или приведения в предпусковое состояние, которые приводят к соответствующему изменению требования EGR (в том числе, повышению требования EGR или понижению требования EGR), настройки могут производиться в отношении степени открывания первого и второго клапанов.
Более точно, на 810, может определяться, есть ли небольшое и медленное изменение процентного содержания EGR. Небольшое изменение процентного содержания EGR может включать в себя небольшое и медленное повышение или небольшое и медленное понижение процентного содержания EGR. В одном из примеров, небольшое или плавное изменение нагрузки двигателя, такое как вследствие небольшого и/или медленного отпускания педали акселератора или нажатия педали акселератора, может давать в результате небольшое запрошенное изменение процентного содержания EGR. Здесь, абсолютное изменение положения педали может быть меньшим, чем пороговая величина, а скорость изменения положения педали может быть меньшей, чем пороговая скорость. Более того, изменение процентного содержания EGR может быть меньшим, чем пороговое процентное содержание.
Если подтверждено небольшое изменение процентного содержания EGR, то, на 812, процедура включает в себя сохранение положений клапанов. Например, в ответ на плавное изменение требования EGR, процедура включает в себя поддержание первого клапана закрытым для уменьшения потока свежего воздуха в цилиндры наряду с поддержанием второго клапана открытым, чтобы продолжать течение смешанного воздуха (свежего воздуха и остаточных отработавших газов) в цилиндры. На 814, процедура дополнительно включает в себя настройку положения клапана EGR на основании изменения требования EGR. Например, открывание клапана EGR может увеличиваться в ответ на меньшее повышение требования EGR. Таким образом, положение клапана EGR может настраиваться, чтобы поддерживать общее требуемое процентное содержание EGR.
Если плавное изменение процентного содержания EGR не подтверждено, процедура переходит на 816, чтобы подтверждать большое нажатие педали акселератора или большое отпускание педали акселератора. В одном из примеров, в ответ на большое нажатие педали акселератора или большое отпускание педали акселератора, условия EGR 0% могут запрашиваться по существу незамедлительно. Большое нажатие педали акселератора, например, может включать в себя нажатие педали акселератора до положения широко открытого дросселя (WOT). Подобным образом, большое отпускание педали акселератора может включать в себя полное отпускание педали акселератора. Здесь, абсолютное изменение положения педали может быть большим, чем пороговая величина. Более того, изменение процентного содержания EGR может быть большим, чем пороговое процентное содержание.
В ответ на большее понижение требования EGR до условий EGR 0%, процедура включает в себя, на 818, полное открывание первого клапана для усиления потока свежего воздуха в цилиндры наряду с полным закрыванием второго открытого клапана, чтобы уменьшать течение смешанного воздуха (свежего воздуха и остаточных отработавших газов) в цилиндры. В результате закрывания второго клапана, EGR содержится в только в перекрытой секции и не подается в цилиндры двигателя, предоставляя возможность для быстрого падения разбавления в двигателе. В одном из примеров, закрывание второго клапана может задерживаться от или выполняться медленнее, чем открывание первого клапана, с тем чтобы доводить до максимума количество воздуха, поступающего в цилиндры наряду с уменьшением проблем стабильности сгорания, возникающих от внезапных изменений EGR. Посредством настройки и координирования открывания и закрывания первого и второго клапанов, относительный поток воздуха и остаточных отработавших газов из каждой из первой и второй секций напорной камеры в цилиндры двигателя может настраиваться в ответ на запрошенное изменение EGR. Затем, на 820, положение клапана EGR может настраиваться на основании изменения требования EGR и настроенного относительного потока из каждой из первой и второй секций напорной камеры. Например, в ответ на большое нажатие педали акселератора или отпускание педали акселератора вслед за закрыванием второго клапана и открыванием первого клапана, открывание клапана EGR может уменьшаться (например, полностью закрываться).
В альтернативном примере, после закрывания второго клапана для ограничения EGR во второй секции камеры, открывание клапана EGR может настраиваться на положение, основанное на ожидаемом последующем повышении требования EGR. То есть, клапан EGR может быть предварительно установлен, так чтобы, когда есть последующее повышение требования EGR, второй клапан мог открываться, и остаточные отработавшие газы могли быстро подаваться в цилиндры через вторую секцию напорной камеры с требуемой интенсивностью EGR.
Если большое нажатие педали акселератора или отпускание педали акселератора до условий EGR по существу в ноль процентов не подтверждено, то процедура переходит на фиг. 9, где процедура 900 выполняет настройки в отношении каждого из первого и второго дроссельных клапанов напорной камеры, а также клапана EGR в ответ на быстрые и/или большие изменения процентного содержания EGR.
Более точно, на 902, процедура включает в себя подтверждение быстрого и/или большого понижения процентного содержания EGR. Например, быстрое понижение процентного содержания EGR может включать в себя падение процентного содержания EGR из условий высокой EGR на среднюю EGR. Большее понижение процентного содержания EGR может происходить до более низкого процентного содержания EGR, но не до условий EGR 0%. В качестве примера, больше понижение процентного содержания EGR может происходить в ответ на нажатие педали водителем в меньшей степени, чем положение широко открытого дросселя (WOT). Здесь, понижение процентного содержания EGR может быть большим, чем пороговое процентное содержание.
В ответ на быстрое понижение процентного содержания EGR, на 904, процедура включает в себя частичное открывание первого клапана наряду с частичным закрыванием второго клапана, каждое из частичного открывания и частичного закрывания основано на запрошенном понижении требования EGR. То есть, открывание второго клапана может уменьшаться наряду с тем, что открывание первого клапана может увеличиваться, на основании запрошенного изменения EGR. В качестве примера, в ответ на быстрый переход требования с EGR в 28% на EGR в 14% (то есть, понижение на 50% требования EGR), второй клапан может переводиться с открытого на 100% в открытый на 50%, в то время как первый клапан может переводиться с закрытого на 100% в закрытый на 50%. Затем, на 906, положение клапана EGR может настраиваться на основании изменения требования EGR и настроенного относительного потока между первой и второй секциями напорной камеры. Например, открывание клапана EGR может настраиваться, чтобы поддерживать требуемую процентную смесь только во второй секции. Это может включать в себя увеличение или уменьшение открывания клапана EGR.
На 908, может определяться, был ли достигнут требуемый поток EGR. Если нет, контроллер может сохранять положение первого и второго клапанов на 909. После того, как поток EGR находится на требуемом потоке EGR, на 910, процедура включает в себя поддержание положения клапана EGR наряду с полным закрыванием частично открытого первого клапана и полным открыванием частично закрытого второго клапана. То есть, как только требуемый поток EGR достигнут во второй секции напорной камеры, поток через первую секцию закрывается (поскольку дополнительный свежий воздух не требуется), а поток через вторую секцию полностью открывается. Требуемое разбавление в двигателе, таком случае, подается с требуемым потоком EGR в цилиндры двигателя через вторую секцию разделенной напорной камеры. Таким образом, настройки в отношении первого и второго дроссельного клапана предоставляют относительному потоку между первой и второй секциями возможность настраиваться, а быстрому понижению требования EGR возможность скорее обеспечиваться.
Если быстрое понижение процентного содержания EGR не подтверждено на 902, то, на 912, процедура включает в себя подтверждение быстрого и/или большего повышения процентного содержания EGR. Например, быстрое повышение процентного содержания EGR может включать в себя повышение процентного содержания EGR из условий средней EGR до высокой EGR или из условий низкой EGR до средней EGR. В качестве примера, больше повышение процентного содержания EGR может происходить в ответ на нажатие педали водителем в меньшей степени, чем положение широко открытого дросселя (WOT), или отпускание педали акселератора водителем, которое не включает в себя полное отпускание педали акселератора. Здесь, повышение процентного содержания EGR может быть большим, чем пороговое процентное содержание.
В ответ на запрос на быстрое повышение процентного содержания EGR, на 914, процедура включает в себя частичное открывание второго клапана наряду с частичным закрыванием первого клапана, каждое из частичного открывания и частичного закрывания основано на запрошенном повышении требования EGR. То есть, открывание второго клапана может увеличиваться наряду с тем, что открывание первого клапана может уменьшаться, на основании запрошенного изменения EGR. В качестве примера, в ответ на быстрый переход требования с EGR в 14% на EGR в 28% (то есть, повышение на 50% требования EGR), второй клапан может переводиться с закрытого на 100% в открытый на 50%, в то время как первый клапан может переводиться с открытого на 100% в закрытый на 50%. Затем, на 916, положение клапана EGR может настраиваться на основании изменения требования EGR и настроенного относительного потока между первой и второй секциями напорной камеры. Например, открывание клапана EGR может настраиваться, чтобы поддерживать требуемую процентную смесь только во второй секции. Это может включать в себя увеличение или уменьшение открывания клапана EGR.
На 918, может определяться, был ли достигнут требуемый поток EGR. Если нет, контроллер может сохранять положение первого и второго клапанов на 909. После того, как поток EGR находится на требуемом потоке EGR, на 920, процедура включает в себя поддержание положения клапана EGR наряду с полным закрыванием частично закрытого первого клапана и полным открыванием частично открытого второго клапана. То есть, как только требуемый поток EGR достигнут во второй секции напорной камеры, поток через первую секцию закрывается (поскольку дополнительный свежий воздух не требуется), а поток через вторую секцию полностью открывается. Требуемое разбавление в двигателе, таком случае, подается с требуемым потоком EGR в цилиндры двигателя через вторую секцию разделенной напорной камеры. Таким образом, настройки в отношении первого и второго дроссельного клапана предоставляют относительному потоку между первой и второй секциями возможность настраиваться, а быстрому повышению требования EGR возможность скорее обеспечиваться.
Таким образом, предусмотрен способ для двигателя, содержащий втягивание только свежего всасываемого воздуха в первую часть камеры через первый вход и распределение свежего всасываемого воздуха по множеству выходных окон, присоединенных к отдельным цилиндрам двигателя; Способ дополнительно включает в себя втягивание отработавших газов во вторую часть камеры через второй вход и распределение отработавших газов по множеству выходных окон, первая и вторая части камеры отделены друг от друга от входов до выходных окон; и Способ дополнительно включает в себя дросселирование потока на множестве выходных окон, чтобы менять отношение отработавших газов к свежему воздуху в цилиндрах. Здесь, каждый из первого входа и второго входа расположены на находящемся выше по потоку конце камеры, а множество выходных окон расположены на находящемся ниже по потоку конце камеры. Дросселирование потока на множестве выходных окон заключается в том, что настраивают первый набор дроссельных клапанов, расположенных в множестве выходных окон и присоединенных к первой части камеры, наряду с тем, что настраивают второй набор дроссельных клапанов, расположенных в множестве выходных окон и присоединенных к второй части камеры, первый и второй набор дроссельных клапанов ориентированы перпендикулярно друг другу на общем валу. Например, дросселирование потока может включать в себя приведение в действие общего вала для увеличения открывания второго набора дроссельных клапанов наряду с уменьшением открывания первого набора дроссельных клапанов, чтобы повышать отношение отработавших газов к свежему воздуху в цилиндрах; и приведение в действие общего вала для уменьшения открывания второго набора дроссельных клапанов наряду с увеличением открывания первого набора дроссельных клапанов, чтобы понижать отношение отработавших газов к свежему воздуху в цилиндрах.
Примерная настройка далее описана со ссылкой на фиг. 10. Более точно, многомерная характеристика 1000 по фиг. 10 изображает положение педали на 1002, разбавление в двигателе (требуемое в сравнении с подаваемым) на графиках 1004 и 1005, положение первого набора дроссельных клапанов, присоединенных к первой части камеры (для подачи свежего воздуха) на графике 1006, положение второго набора дроссельных клапанов, присоединенного к второй части камеры (для подачи смешанного воздуха) на графике 1008, и положение клапана EGR на графике 1010. В изображенном примере, первый и второй набор дроссельных клапанов механически связаны, из условия чтобы открывание одного было привязано к закрыванию другого.
До t1, двигатель может работать с высоким требованием разбавления в двигателе (график 1004) на основании условий эксплуатации двигателя (график 1002). Для обеспечения более высокого требования разбавления, клапан EGR может частично открываться (график 1010). В дополнение, относительный поток из первой и второй секций камеры может настраиваться, чтобы выдавать относительно больший поток смешанного воздуха через вторую секцию камеры и относительно меньший поток свежего воздуха через первую секцию камеры. В частности, относительный поток может настраиваться посредством открывания первого набора дроссельных клапанов в открытое на 25% положение наряду с открыванием второго набора дроссельных клапанов в открытое на 75% положение. Координирование открывания первого и второго дроссельного набора клапанов и клапанов EGR предоставляет возможность удовлетворяться требованию разбавления в двигателе (график 1005).
В t1, в ответ на большое нажатие педали акселератора водителем, условия EGR 0% могут требоваться по существу незамедлительно. В ответ на потребность в EGR 0%, в t1, первый набор дроссельных клапанов немедленно переключается в полностью открытое положение наряду с тем, что второй набор дроссельных клапанов немедленно переключается в полностью закрытое положение. Как результат, EGR содержится во второй секции камеры, и ее подача в цилиндры двигателя уменьшается наряду с тем, что одновременно увеличивается подача свежего воздуха в цилиндры двигателя из первой секции камеры. К тому же, уменьшается открывание клапана EGR. Следовательно, между t1 и t2, разбавление в двигателе может падать и достигать требуемых условий EGR 0%.
В t2, вследствие изменения положения педали, требуется быстрое повышение разбавления в двигателе. Более точно, требуется повышение на 50% разбавления в двигателе. Для ускорения подачи требуемого разбавления в двигателе, в t2, первый набор дроссельных клапанов переключается из полностью открытого положения в частично открытое (открытое на 50%) положение, чтобы уменьшать долю свежего воздуха, принимаемого в цилиндрах двигателя из первой части камеры. Одновременно, второй набор дроссельных клапанов переключается из полностью закрытого положения в частично открытое (открытое на 50%) положение, чтобы повышать долю смешанного воздуха, принимаемого в цилиндрах двигателя из второй части камеры. К тому же, открывание клапана EGR увеличивается, чтобы увеличивать количество остаточных отработавших газов в смешанном воздухе, подаваемом через вторую часть камеры. Между t2 и t3, разбавление в двигателе возрастает, и возрастает интенсивность потока EGR. В t3, поток EGR во второй части камеры находится на требуемом потоке. Таким образом, в t3, наряду с сохранением положения клапана EGR, второй набор дроссельных клапанов переключается из частично открытого положения в полностью открытое положение, чтобы подавать смешанный воздух с требуемым разбавлением в двигателе и поток EGR в цилиндры двигателя из второй части камеры. Одновременно, первый набор дроссельных клапанов переключается из частично открытого положения в полностью закрытое положение, чтобы прекращать подачу свежего воздуха в цилиндры двигателя из первой части камеры. Положение клапанов затем поддерживается.
Между t4 и t5, может быть небольшое и плавное повышение требования разбавления в двигателе. В ответ на плавное изменение требования разбавления в двигателе, положение первого и второго набора дроссельных клапанов может поддерживаться наряду с тем, что положение клапана EGR настраивается, чтобы менять (здесь, увеличивать) количество остаточных отработавших газов в составе смешанного воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя через вторую часть камеры. Положение клапанов затем поддерживается.
В t6, вследствие изменения положения педали, требуется быстрое понижение разбавления в двигателе. Более точно, требуется понижение на 75% разбавления в двигателе. Для ускорения подачи требуемого разбавления в двигателе, в t6, первый набор дроссельных клапанов переключается из полностью закрытого положения в частично открытое (открытое на 75%) положение, чтобы повышать долю свежего воздуха, принимаемого в цилиндрах двигателя из первой части камеры. Одновременно, второй набор дроссельных клапанов переключается из полностью открытого положения в частично открытое (открытое на 25%) положение, чтобы понижать долю смешанного воздуха, принимаемого в цилиндрах двигателя из второй части камеры. К тому же, открывание клапана EGR уменьшается, чтобы уменьшать количество остаточных отработавших газов в смешанном воздухе, подаваемом через вторую часть камеры. Между t6 и t7, разбавление в двигателе убывает, и убывает интенсивность потока EGR. В t7, поток EGR во второй части камеры находится на требуемом потоке. Таким образом, в t7, наряду с сохранением положения клапана EGR, второй набор дроссельных клапанов переключается из частично открытого положения в полностью открытое положение, чтобы подавать смешанный воздух с требуемым разбавлением в двигателе и поток EGR в цилиндры двигателя из второй части камеры. Одновременно, первый набор дроссельных клапанов переключается из частично открытого положения в полностью закрытое положение, чтобы прекращать подачу свежего воздуха в цилиндры двигателя из первой части камеры. Положение клапанов затем поддерживается.
В одном из примеров, система двигателя содержит разделенную напорную камеру двигателя, включающую в себя разделитель для разделения напорной камеры на первую и вторую части камеры; первая верхняя часть камеры имеет первый вход для втягивания свежего воздуха и множество выходов, присоединенных к отдельным цилиндрам двигателя, для подачи свежего воздуха в цилиндры двигателя; и вторая нижняя часть камеры имеет второй вход для втягивания свежего воздуха, третий вход, расположенный ниже по потоку от второго входа для втягивания отработавших газов из канала EGR; и множество выходов, присоединенных к отдельным цилиндрам двигателя, для подачи смеси свежего воздуха и отработавших газов в цилиндры двигателя. Система двигателя дополнительно включает в себя первый набор дроссельных клапанов, сконфигурированных на приводимом в действие валу и присоединенных к множеству выходов первой части камеры; второй набор дроссельных клапанов, сконфигурированных на приводимом в действие валу и ориентированных перпендикулярно первому набору дроссельных клапанов, второй набор дроссельных клапанов присоединен к множеству выходов второй части камеры; и клапан EGR, присоединенный в канале EGR выше по потоку от третьего входа, для настройки количества остаточных отработавших газов, подаваемых во вторую часть камеры. Контроллер двигателя, имеющий постоянную память может быть сконфигурирован машинно-читаемыми командами для: в ответ на повышение требования EGR, открывания клапана EGR; и настройки положения приводимого в действие вала, чтобы полностью открывать второй набор дроссельных клапанов и усиливать дросселированный поток в цилиндры двигателя через вторую часть камеры наряду с полным закрыванием первого набора дроссельных клапанов для ослабления дросселированного потока в цилиндры двигателя через первую часть камеры.
Контроллер может включать в себя дополнительные команды для: В ответ на большее понижение требования EGR, закрывания клапана EGR; и настройки положения приводимого в действие вала, чтобы полностью открывать первый набор дроссельных клапанов и усиливать дросселированный поток в цилиндры двигателя через первую часть камеры наряду с полным закрыванием второго набора дроссельных клапанов для ослабления дросселированного потока в цилиндры двигателя через вторую часть камеры. Контроллер также может, в ответ на меньшее понижение требования EGR, настраивать положение приводимого в действие вала, чтобы увеличивать открывание первого набора дроссельных клапанов наряду с уменьшением открывания второго набора дроссельных клапанов; затем, уменьшать открывание клапана EGR. Затем, когда достигнута требуемая интенсивность потока EGR, контроллер может поддерживать открывание клапана EGR наряду с настройкой положения приводимого в действие вала, чтобы полностью закрывать первый набор дроссельных клапанов и полностью открывать второй набор дроссельных клапанов.
Таким образом, место просто управления потоком EGR во впускной коллектор, предусмотрена система, которая непосредственно управляет потоком смеси воздуха-EGR через одну половину разделенного впускного коллектора, к тому же, наряду с управлением потока только воздуха через другую половину разделенного впускного коллектора. Посредством координирования понижения подачи EGR и повышения подачи свежего воздуха в цилиндры двигателя с помощью дроссельных клапанов, присоединенных к отдельным секциям одной и той же напорной камеры, задержка для достижения более высокого крутящего момента сокращается, не требуя никакого уменьшения пикового разбавления EGR для защиты в пользу стабильности рабочих характеристик и сгорания. Подобным образом, посредством координирования повышения подачи EGR и понижения подачи свежего воздуха в цилиндры двигателя с помощью дроссельных клапанов, присоединенных к отдельным секциям одной и той же напорной камеры, могут достигаться более высокие уровни разбавления в двигателе. Посредством расширения диапазона работы двигателя, на котором могут достигаться выгоды от EGR, повышается эффективность использования топлива. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя и выбросы с отработавшими газами.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные 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 и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.