СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к управлению двигателя для работы с более высокой концентрацией EGR при поддержании стабильности сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели могут быть выполнены с системами рециркуляции выхлопных газов (EGR), чтобы отводить по меньшей мере некоторое количество выхлопных газов из выпускного канала двигателя во впускной канал двигателя (см. например, US 8042528 B2, МПК F02B47/08, опубл. 25.10.2011). Посредством управления EGR для обеспечения требуемого обеднения смеси разбавлением в двигателе, насосная работа двигателя, детонация в двигателе, а также выбросы NOx могут уменьшаться. Например, в условиях работы с частичным дросселированием, выдача EGR в цилиндры двигателя предоставляет возможность, чтобы дроссель открывался в большей степени для одной и той же нагрузки двигателя. Посредством уменьшения дросселирования двигателя, насосные потери могут уменьшаться, таким образом, улучшая эффективность использования топлива. Кроме того, посредством выдачи EGR в двигатель, температуры сгорания могут понижаться (в особенности в реализациях, где EGR охлаждается перед подачей в цилиндры). Более холодные температуры сгорания обеспечивают противодействие детонации двигателя и, таким образом, повышают тепловой коэффициент полезного действия двигателя. Кроме того еще, EGR снижает температуру пламени сгорания, что уменьшает количество NOx, вырабатываемых во время сгорания. В одном из примеров, во время цикла сгорания, все, EGR и топливо, выдаются в цилиндры двигателя после открывания впускного клапана.
Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальную проблему у такого подхода. Например, количество EGR, выдаваемой в цилиндры двигателя, может ограничиваться пределом разбавления в двигателе, при котором становится ухудшенной стабильность сгорания.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Таким образом, в одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично преодолены системой двигателя, содержащей:
цилиндр, присоединенный к впуску двигателя и выпуску двигателя;
топливную форсунку, выполненную с возможностью непосредственного впрыска топлива в цилиндр;
систему EGR для осуществления рециркуляции некоторого количества выхлопных газов с выпуска двигателя на впуск двигателя;
контроллер, включающий в себя процессор и машинно-читаемый носитель, хранящий команды, при исполнении процессором которых:
при первой температуре двигателя и первых скорости вращения и нагрузке двигателя, подается первое количество EGR в цилиндр через систему EGR; и
при первых скорости вращения и нагрузке двигателя, по мере того как температура двигателя возрастает от первой температуры двигателя до второй температуры двигателя, впрыскивается первое количество топлива после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана через топливную форсунку при подаче второго количества EGR в цилиндр, большего, чем первое количество EGR, после открывания впускного клапана через систему EGR.
В одном из вариантов предложена система, в которой машинно-читаемый носитель дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых:
при первых скорости вращения и нагрузке двигателя, по мере того как температура двигателя возрастает от первой температуры до второй температуры, впрыскивают второе количество топлива, большее, чем первое количество топлива, после открывания впускного клапана.
В одном из вариантов предложена система, в которой первое количество топлива впрыскивается в пределах двадцати градусов угла поворота коленчатого вала после закрывания выпускного клапана, а второе количество топлива впрыскивается в пределах двадцати градусов угла поворота коленчатого вала после открывания впускного клапана.
В одном из вариантов предложена система, в которой машинно-читаемый носитель дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых:
по существу не осуществляют впрыск топлива между впрыском первого количества топлива и впрыском второго количества топлива.
В одном из вариантов предложена система, в которой машинно-читаемый носитель дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых:
при первой температуре и первых скорости вращения и нагрузке двигателя, впрыскивается третье количество топлива, которое по существу равно сумме первого количества топлива и второго количества, после открывания впускного клапана.
В одном из вариантов предложена система, в которой машинно-читаемый носитель дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых:
при вторых скорости вращения и нагрузке двигателя, больших, чем первые скорость вращения и нагрузка двигателя, подается третье количество EGR в цилиндр, меньшее, чем первое количество EGR.
В одном из вариантов предложена система, в которой машинно-читаемый носитель дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых:
при третьей температуре, меньшей, чем первая температура, подается третье количество EGR в цилиндр, меньшее, чем первое количество EGR.
В одном из вариантов предложена система, в которой третья температура меньше, чем пороговое значение температуры, соответствующее температуре розжига каталитического нейтрализатора, а третье количество EGR является по существу нулевым.
Также проблемы могут быть преодолены способом, включающим в себя этапы, на которых при первой температуре и первых скорости вращения и нагрузке двигателя, подают первое количество EGR в цилиндр; и при первых скорости вращения и нагрузке двигателя, по мере того, как температура двигателя возрастает от первой температуры до второй температуры, впрыскивают первое количество топлива после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана и подают второе количество EGR в цилиндр, которое больше, чем первое количество EGR, после открывания впускного клапана.
Посредством впрыска некоторого количества топлива после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана, топливо может взаимодействовать с горячими/теплыми условиями в цилиндре. Такое взаимодействие побуждает по меньшей мере некоторое количество топлива превращаться в химические радикалы. Такие химические радикалы затем действуют в качестве катализатора для улучшения сгорания на такте сжатия и рабочего такта. Другими словами, дополнительные химические радикалы, создаваемые впрыском топлива после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана, понижают разбавление в двигателе для содействия стабильному сгоранию с повышенным количеством EGR относительно подхода, по которому топливо впрыскивается только после открывания впускного клапана. Повышение концентрации EGR может понижать температуру двигателя, чтобы уменьшать выбросы и увеличивать коэффициент полезного действия и противодействие детонации в двигателе.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает примерный двигатель согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 2 показывает блок-схему последовательности операций способа управления впрыском топлива и EGR в двигателе согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 3 показывает график, иллюстрирующий пример управления впрыском топлива при первой температуре двигателя.
Фиг. 4 показывает график, иллюстрирующий пример управления EGR при первой температуре двигателя.
Фиг. 5 показывает график, иллюстрирующий пример управления впрыском топлива при второй температуре двигателя, которая больше, чем первая температура двигателя.
Фиг. 6 показывает график, иллюстрирующий пример управления EGR при второй температуре двигателя.
Фиг. 7 показывает график, иллюстрирующий пример управления впрыском топлива при третьей температуре двигателя, которая больше, чем вторая температура двигателя.
Фиг. 8 показывает график, иллюстрирующий пример управления EGR при третьей температуре двигателя.
Фиг. 9 показывает график, иллюстрирующий пример радикалов окиси углерода, образующихся в результате разных событий впрыска топлива.
Фиг. 10 показывает график, иллюстрирующий пример диводородных радикалов, образующихся в результате разных событий впрыска топлива.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Настоящая полезная модель относится к управлению двигателем для работы с более высокой концентрацией EGR при поддержании стабильности сгорания в некоторых условиях. В частности, подход включает в себя впрыск небольшого количества топлива около момента времени закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана, в пределах того, что может упоминаться как отрицательное перекрытие клапанов, сопровождаемый впрыском второго, большего количества для сгорания. Когда первое впрыскиваемое количество топлива смешивается с остаточными выхлопными газами в горячем цилиндре, по меньшей мере некоторое количество топлива превращается в химические радикалы, которые действуют в качестве катализатора для сгорания во время последующего цикла сгорания. Другими словами, химические радикалы, создаваемые начальным впрыском при отрицательном перекрытии клапанов, содействуют стабильному сгоранию, даже в то время как повышена концентрация EGR в цилиндре. В одном из примеров, этот подход к управлению может быть применен к двигателю непосредственного впрыска с искровым зажиганием, включающему в себя систему EGR, как показанный на фиг. 1. Однако настоящая полезная модель также может давать преимущества для дизельных двигателей или двигателей на альтернативных видах топлива. Соответственно, это раскрытие не ограничено конкретным типом двигателя или конкретной конфигурацией системы EGR. Фиг. 2 показывает блок-схему последовательности операций способа управления двигателем для работы с более высокой концентрацией EGR при поддержании стабильности сгорания. Фиг. 3-8 показывают моделированные интересующие сигналы, когда двигатель и система EGR работают согласно способу по фиг. 2. Фиг. 9-10 показывают примеры уровней химических радикалов, которые образуются в результате разных событий впрыска топлива.
Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12, и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (в материалах настоящего описания также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен по меньшей мере к одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг.1 показывает двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопной системы, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопной системы через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как в которых двигатель 10 выполнен с нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопной системы, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механически подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи показания топливно-воздушного соотношения в выхлопных газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в выхлопных газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.
Температура выхлопных газов может измеряться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура выхлопных газов может логически выводиться на основании условий работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка, топливно-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д. Кроме того, температура выхлопных газов может вычисляться по одному или более датчиков 128 выхлопных газов. Следует принимать во внимание, что температура выхлопных газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящего описания.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 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. Работа впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками положения клапана (не показаны) и/или, соответственно, датчиками 155 и 157 положения распределительного вала. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT. В кроме того еще других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 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 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 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.
Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем, также указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может усиливать 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 усиления смешивания. 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 под низким давлением. Кроме того, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что в одном из вариантов осуществления, двигатель может приводиться в действие посредством впрыскивания топлива через одиночную форсунку непосредственного впрыска; в альтернативных вариантах осуществления, двигатель может приводиться в действие посредством использования двух форсунок (форсунки 166 непосредственного впрыска и форсунки впрыска во впускной канал) и изменения относительного количества впрыска из каждой форсунки.
Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из форсунки, может меняться в зависимости от условий работы, таких как температура двигателя, температура окружающей среды, и т.д., как описано ниже. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя систему 194 EGR, включающую в себя один или более каналов рециркуляции выхлопных газов для осуществления рециркуляции части выхлопных газов с выпуска двигателя на впуск двигателя. По существу, посредством рециркуляции некоторого количества выхлопных газов, разбавление в двигателе может подвергаться влиянию, что может повышать рабочие характеристики двигателя, снижая детонацию в двигателе, пиковые температуры и давления сгорания в цилиндре, потери на дросселирование и выбросы NOx. В изображенном примере, выхлопные газы могут подвергаться рециркуляции из выпускного канала 148 во впускной канал 144 через канал 141 EGR. Количество EGR, выдаваемой во впускной канал 148, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 143 EGR. Кроме того, датчик 145 EGR может быть расположен внутри канала EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации выхлопных газов.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что вариант осуществления по фиг. 1 показывает низкое давление (LP-EGR), выдаваемое через канал LP-EGR, присоединенный между впуском двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя и выпуском двигателя ниже по потоку от турбины, в альтернативных вариантах осуществления, двигатель также может быть выполнен с возможностью выдавать EGR высокого давления (HP-EGR) через канал HP-EGR, присоединенный между впуском двигателя ниже по потоку от компрессора и выпуском двигателя выше по потоку от турбины. В одном из примеров, поток HP-EGR может выдаваться в условиях, таких как отсутствие наддува, выдаваемого турбонагнетателем, наряду с тем, что поток LP-EGR может выдаваться в условиях, таких как при наличии наддува турбонагнетателя, и/или когда температура выхлопных газов находится выше порогового значения. Когда включены в состав отдельные каналы HP-EGR и LP-EGR, соответствующие потоки EGR могут регулироваться посредством регулировок в отношении соответствующих клапанов EGR.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимую память 114 и шину данных. Например, ПЗУ 110, ОЗУ 112 или ЭНП 114, в одиночку или в комбинации, могут быть представляющими машинно-читаемый носитель, который является программируемым для хранения команд, которые исполнимы процессором 106 для управления работой двигателя 10. 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 122 массового расхода воздуха; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи показания разряжения или давления во впускном коллекторе. Кроме того, другие датчики могут включать в себя датчики уровня топлива и датчики состава топлива, присоединенные к топливному баку(ам) топливной системы.
Более того, контроллер 12 может принимать сигналы, которые могут быть показателем различных температур, имеющих отношение к двигателю 10. Например, температура хладагента двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения, может отправляться в контроллер 12. В некоторых вариантах осуществления, датчик 128 может выдавать показание температуры выхлопных газов в контролер 12. Датчик 181 может выдавать показание температуры масла или вязкости масла в контроллер 12. Датчик 182 может выдавать показание температуры окружающей среды в контроллер 12. Один или более из этих датчиков могут давать показание температуры двигателя, которое может использоваться контроллером 12 для управления работой двигателя. Например, температура двигателя и/или температура окружающей среды могут использоваться для управления топливной форсункой 166 совместно с клапаном 143 EGR, чтобы обеспечивать повышенную EGR при поддержании стабильного сгорания в некоторых условиях, как будет подробнее обсуждено ниже.
В одном из примеров, контроллер 12 включает в себя процессор и машинно-читаемый носитель, содержащий команды, при исполнении которых процессором: подается первое количество EGR в цилиндр 14 через систему 194 EGR при первой температуре двигателя и первых скорости вращения и нагрузке двигателя. Кроме того, при первых скорости вращения и нагрузке двигателя, по мере того как температура двигателя возрастает от первой температуры двигателя до второй температуры двигателя, впрыскивается первое количество топлива после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана через топливную форсунку 166 при подаче второго количества EGR в цилиндр, большего, чем первое количество EGR, после открывания впускного клапана через систему 194 EGR.
Посредством впрыска первого количества топлива при отрицательном перекрытии клапанов, топливо может нагреваться в цилиндре и превращаться в химические радикалы, которые действуют в качестве катализатора для сгорания. Дополнительные химические радикалы понижают уровень разбавления в цилиндре, который предоставляет возможность, чтобы дополнительная EGR добавлялась, не ухудшая сгорание. Таким образом, расход топлива может снижаться, а коэффициент полезного действия двигателя и противодействие детонации в двигателе могут повышаться.
В некоторых вариантах осуществления, машинно-читаемый носитель контроллера 12 дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых: при первых скорости вращения и нагрузке двигателя, по мере того как температура двигателя возрастает от первой температуры до второй температуры, впрыскивается второе количество топлива, большее, чем первое количество топлива, после открывания впускного клапана. В некоторых случаях, первое количество топлива, которое впрыскивается после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана, может указываться ссылкой как предварительный впрыск, а второе количество топлива, которое впрыскивается после открывания впускного клапана, может указываться ссылкой как основной впрыск. В одном из конкретных примеров, первое количество топлива впрыскивается в пределах двадцати градусов угла поворота коленчатого вала после закрывания выпускного клапана, а второе количество топлива впрыскивается в пределах двадцати градусов угла поворота коленчатого вала после открывания впускного клапана. Следует принимать во внимание, что временные характеристики основного впрыска могут меняться на основании условий работы, таких как скорость вращения и нагрузка двигателя.
В некоторых вариантах осуществления, машинно-читаемый носитель контроллера 12 дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых: по существу не впрыскивается топливо между впрыском первого количества топлива и впрыском второго количества топлива. Посредством вывода из работы топливной форсунки 166 в промежутке между первым количеством топлива и вторым количеством топлива, первому количеству топлива предоставлена возможность взаимодействовать с остаточными выхлопными газами в цилиндре, чтобы соответствующим образом превращаться в химические радикалы, которые способствуют стабильному сгоранию. Следует принимать во внимание, что временные характеристики между впрысками могут меняться на основании условий работы, таких как скорость вращения и нагрузка двигателя.
В некоторых вариантах осуществления, машинно-читаемый носитель контроллера 12 дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых: при первой температуре и первых скорости вращения и нагрузке двигателя, впрыскивается третье количество топлива, которое по существу равно сумме первого количества топлива и второго количества, после открывания впускного клапана. Например, в некоторых условиях, где меньшее количество EGR выдается в цилиндр 14, предварительный впрыск может отвергаться в пользу большего основного впрыска, который может обеспечивать стабильное сгорание с таким меньшим количеством EGR.
В некоторых вариантах осуществления, машинно-читаемый носитель контроллера 12 дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых: при вторых скорости вращения и нагрузке двигателя, которые являются большими, чем первые скорость вращения и нагрузка двигателя, подается третье количество EGR в цилиндр, меньшее, чем первое количество EGR. Например, в условиях более высоких скорости вращения и нагрузки двигателя, таких как при широко открытом дросселе (например, нажатии педали акселератора), количество EGR, выдаваемое в цилиндр 14, может уменьшаться в пользу повышения выходной мощности двигателя для удовлетворения высокой нагрузки двигателя.
В некоторых вариантах осуществления, машинно-читаемый носитель контроллера 12 дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых: при третьей температуре, которая меньше, чем первая температура, подается третье количество EGR в цилиндр, меньшее, чем первое количество EGR. Например, в некоторых условиях, таких как в условиях низкой температуры окружающей среды, количество EGR, выдаваемое в цилиндр 14, может уменьшаться, так как EGR может охлаждать цилиндр в некоторой степени, в которой оно оказывает влияние на работу двигателя. В одном из примеров, третья температура меньше, чем пороговое значение температуры, которое соответствует розжигу каталитического нейтрализатора, и третье количество EGR является по существу нулевым. Другими словами, в условиях непрогретого двигателя, клапан 143 EGR может быть закрыт, таким образом, EGR по существу не выдается в цилиндр 14 через систему 194 EGR. Таким образом, выхлопные газы могут выдаваться в устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов, чтобы быстрее разогревать его до температуры розжига каталитического нейтрализатора.
В описанных выше вариантах осуществления, впрыск топлива и EGR управляются по-разному по мере того, как меняется температура, для заданных скорости вращения и нагрузки двигателя, чтобы давать дополнительную EGR, когда необходимо, при поддержании стабильного сгорания. В частности, при более низких температурах, более низкое количество EGR может выдаваться в цилиндры после открывания впускного клапана, в то время как выполняется одиночный основной впрыск топлива. Основной впрыск может давать подходящее количество химических радикалов, чтобы осуществлять стабильное сгорание с более низким количеством EGR. Кроме того, при более высоких температурах, может выдаваться более высокое количество EGR, и впрыск топлива может разделяться на предварительный впрыск, выполняемый при отрицательном перекрытии клапанов, и основной впрыск, выполняемый после открывания впускного клапана, в то время как более высокое количество EGR выдается в цилиндры. Предварительный впрыск увеличивает количество химических радикалов в цилиндре, которые снижают уровень разбавления в цилиндрах, которое предоставляет возможность, чтобы более высокое количество EGR подвергалось стабильному сгоранию.
Описанные выше варианты осуществления управляют впрыском топлива и EGR для заданных скорости вращения и нагрузки двигателя. Следует принимать во внимание, что это всего лишь один пример заданного состояния, в котором впрыск топлива и EGR могут управляться по мере того, как меняется температура. В еще одном примере, контроллер 12 включает в себя процессор и машинно-читаемый носитель, содержащий команды, при исполнении которых процессором: для заданного состояния при более низкой температуре, осуществляется работа с более низким количеством EGR и одиночном непосредственном впрыске топлива, начинающемся после открывания впускного клапана на такте впуска. Кроме того, для заданного состояния при более высокой температуре, осуществляют работу с более высоким количеством EGR, первом непосредственном впрыске топлива, начинающемся после закрывания выпускного клапана, но до открывания впускного клапана, и втором непосредственном впрыске топлива, начинающемся после открывания впускного клапана.
В некоторых вариантах осуществления, машинно-читаемый носитель контроллера 12 дополнительно содержит команды, при исполнении процессором которых: осуществляется сгорание первого и второго впрысков в качестве смеси в цилиндре двигателя. В некоторых вариантах осуществления, более низкое количество EGR больше, чем ноль. В некоторых вариантах осуществления, второй непосредственный впрыск топлива происходит только на такте впуска. В некоторых вариантах осуществления, одиночный непосредственный впрыск топлива происходит только при отрицательном перекрытии клапанов между открыванием впускного и выпускного клапанов. В некоторых вариантах осуществления, первый и второй впрыски содержат все впрыски для цикла сгорания, в котором они сгорают. В некоторых вариантах осуществления, для заданного состояния при более низкой температуре, никакие непосредственные впрыски в цилиндр не происходят при отрицательном перекрытии клапанов между открыванием впускного и выпускного клапанов.
Отметим, что EGR и впрыск топлива могут управляться на основании пределов стабильности сгорания, вне которых может быть повышенная вероятность ухудшенного сгорания, в том числе, неполных сгораний, пропусков зажигания, повышенного выделения продуктов сгорания с выхлопными газами и/или пониженного выходного крутящего момента у цилиндра.
Таким образом, система по фиг. 1 дает возможность способа управления двигателем, в котором требуемое разбавление для двигателя обеспечивается комбинированием множества разбавителей для двигателя, разбавители выбираются на основании соответствующих пределов устойчивости сгорания.
Фиг. 2 показывает примерный вариант осуществления способа 200 управления впрыском топлива и EGR в разных условиях работы. В частности, в некоторых условиях работы, впрыск топлива регулируется для обеспечения повышенного количества EGR при поддержании стабильности сгорания. В одном из примеров, способ 200 может исполняться контроллером 12, показанным на фиг. 1. На этапе 202, способ 200 может включать в себя этап, на котором определяют условия работы. Определение условий работы может включать в себя этап, на котором принимают информацию с различных компонентов двигателя 10. Например, контроллер 12 может принимать информацию о рабочем состоянии различных клапанов, в том числе, с впускного клапана 150, выпускного клапана 156, клапана 143 EGR, и т.д. Более того, определение условий работы может включать в себя этап, на котором осуществляют мониторинг текущих различных рабочих параметров двигателя 10 или прием сигналов с различных датчиков, присоединенных к двигателю 10. Мониторинговые параметры, например, могут включать в себя температуру двигателя/цилиндра, температуру окружающей среды, температуру выхлопных газов, топливно-воздушное соотношение, обеднение смеси двигателя разбавлением, нагрузку двигателя, скорость вращения двигателя, и т.д.
На этапе 204, способ 200 может включать в себя этап, на котором определяют, находятся ли скорость вращения и нагрузка двигателя в пределах заданного рабочего диапазона. В некоторых вариантах осуществления, заданный рабочий диапазон включает в себя рабочий диапазон с частичным дросселированием, где EGR может выдаваться для повышения коэффициента полезного действия двигателя. В некоторых вариантах осуществления, заданный рабочий диапазон может иметь верхнее пороговое значение, где EGR может уменьшаться или не выдаваться в пользу обеспечения повышенной выходной мощности двигателя для удовлетворения высокой нагрузки двигателя. В некоторых вариантах осуществления, заданный рабочий диапазон может иметь более низкое пороговое значение, где EGR может уменьшаться или не выдаваться, к примеру, на холостом ходу двигателя. Если определено, что скорость вращения и нагрузка двигателя находятся в пределах заданного рабочего диапазона, то способ 200 переходит на этап 206. Иначе, способ 200 переходит на этап 218.
На этапе 206, способ 200 может включать в себя этап, на котором определяют, является ли температура двигателя большей, чем пороговое значение температуры двигателя. В одном из примеров, пороговое значение температуры соответствует температуре розжига каталитического нейтрализатора. Вообще, это определение может использоваться для принятия решения, должны ли выхлопные газы направляться на прогрев устройства снижения токсичности выхлопных газов или рециркуляцию выхлопных газов. Если определено, что температура двигателя больше, чем пороговое значение температуры, то способ 200 переходит на этап 208. Иначе, способ 200 переходит на этап 220.
На этапе 208, способ 200 может включать в себя этап, на котором определяют, повышается ли температура двигателя. Повышение температуры двигателя может указывать благоприятную возможность, чтобы большее количество EGR выдавалось в цилиндры двигателя для снижения вероятности детонации в двигателе, и тому подобного. Если определено, что температура возрастает, то способ 200 переходит на этап 210. Иначе, способ 200 переходит на этап 216.
На этапе 210, способ 200 может включать в себя этап, на котором впрыскивают первое количество топлива в цилиндры двигателя после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана. В одном из примеров, первое количество топлива впрыскивается в пределах двадцати градусов угла поворота коленчатого вала после закрывания выпускного клапана. Отметим, что первое количество топлива может впрыскиваться близко к закрыванию выпускного клапана, чтобы предоставлять топливу возможность нагреваться, так что соответствующее количество топлива превращается в химические радикалы для улучшения сгорания.
На этапе 212, способ 200 может включать в себя этап, на котором впрыскивают второе количество топлива в цилиндры после открывания впускного клапана. Второе количество топлива может быть большим, чем первое количество топлива. Другими словами, первый впрыск может быть предварительным впрыском относительно небольшого количества топлива, чтобы действовать в качестве катализатора для сгорания, а второй впрыск может быть основным впрыском существенного количества топлива для сгорания. В одном из примеров, второе количество топлива впрыскивается в пределах двадцати градусов угла поворота коленчатого вала после открывания впускного клапана для заданных скорости вращения и нагрузки двигателя. Однако, следует принимать во внимание, что временные характеристики второго впрыска могут меняться по мере того, как меняются скорость вращения и нагрузка двигателя, в некоторых случаях.
В некоторых вариантах осуществления, способ 200 может включать в себя этап, на котором по существу не осуществляют впрыск топлива между впрыском первого количества топлива и впрыском второго количества топлива. Другими словами, впрыск топлива не является непрерывным между двумя событиями впрыска. Топливо может не впрыскиваться между двумя событиями впрыска, чтобы предоставлять топливу от первого события впрыска топлива возможность нагреваться и превращаться в химические радикалы, которые действуют в качестве катализатора для улучшения сгорания.
На этапе 214, способ 200 может включать в себя этап, на котором подают первое количество EGR в цилиндры двигателя после открывания впускного клапана. В одном из примеров, первое количество EGR может подаваться приведением в действие клапана 143 EGR, показанного на фиг. 1. В некоторых вариантах осуществления, первое количество EGR выдается в цилиндр, в то время как второе количество топлива впрыскивается в цилиндры.
На этапе 216, способ 200 может включать в себя этап, на котором впрыскивают третье количество топлива в цилиндры после открывания впускного клапана. В некоторых вариантах осуществления, третье количество по существу равно сумме первого количества топлива и второго количества топлива. Другими словами, для заданных скорости вращения и нагрузки двигателя, количество топлива, впрыскиваемое по ходу цикла сгорания, может не изменяться, но временные характеристики того, когда впрыскивается топливо, могут меняться на основании температуры и количества EGR, подаваемой в цилиндры.
На этапе 218, способ 200 может включать в себя этап, на котором подают второе количество EGR в цилиндр двигателя после открывания впускного клапана. Второе количество EGR может быть меньшим, чем первое количество EGR. Меньшее количество EGR может выдаваться в цилиндры, так как температура не возрастает, и таким образом, меньшее количество EGR может быть необходимым для противодействия детонации, и тому подобному. В некоторых вариантах осуществления, второе количество EGR может подаваться в цилиндры, в то время как третье количество топлива впрыскивается в цилиндры.
На этапе 220, способ 200 может включать в себя этап, на котором подают третье количество EGR в цилиндры двигателя после открывания впускного клапана. Третье количество EGR может быть меньшим, чем второе количество EGR. В некоторых вариантах осуществления, третье количество EGR является по существу нулевым. Например, в холодных окружающих условиях, когда устройство снижения токсичности выхлопных газов находится ниже температуры розжига, EGR может перекрываться в пользу направления выхлопных газов через устройство снижения токсичности выхлопных газов в целях разогрева.
В некоторых вариантах осуществления, третье количество EGR может выдаваться в цилиндры при вторых скорости вращения и нагрузке двигателя, которые являются большими, чем первые скорость вращения и нагрузка двигателя. Например, условия полного дросселя или высокой нагрузки двигателя, количество EGR может уменьшаться относительно условий с частичным дросселированием, чтобы повышать выходную мощность двигателя для удовлетворения высокой нагрузки двигателя.
Посредством впрыска топлива после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана, когда температура возрастает для заданных скорости вращения и нагрузки двигателя, топливо может превращаться в химические радикалы. Такие химические радикалы затем могут действовать в качестве катализатора для улучшения основного сгорания на тактах сжатия и сгорания. Такое улучшение сгорания может повышать стабильность сгорания и давать двигателю возможность работать при более высокой концентрации EGR для более высокой эффективности использования топлива и более низких выбросов наряду с улучшением противодействия детонации в двигателе.
В еще одном варианте осуществления, способ может включать в себя этап, на котором, для заданного состояния при более низкой температуре, осуществляют работу с более низким количеством EGR и одиночным непосредственным впрыском топлива, начинающимся после открывания впускного клапана на такте впуска. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором для данного состояния при более высокой температуре, осуществляют работу с более высоким количеством EGR, первым непосредственным впрыском топлива, начинающимся после закрывания выпускного клапана, но до открывания впускного клапана, и вторым непосредственным впрыском топлива, начинающимся после открывания впускного клапана. В некоторых вариантах осуществления, заданное состояние является заданными скоростью вращения и нагрузкой двигателя. В некоторых вариантах осуществления, способ дополнительно включает в себя этап, на котором осуществляют сгорание первого и второго впрысков в качестве смеси в цилиндре двигателя. В некоторых вариантах осуществления, более низкое количество EGR больше, чем ноль. В некоторых вариантах осуществления, второй непосредственный впрыск топлива происходит только на такте впуска. В некоторых вариантах осуществления, одиночный непосредственный впрыск топлива происходит только при отрицательном перекрытии клапанов между открыванием впускного и выпускного клапанов. В некоторых вариантах осуществления, первый и второй впрыски содержат все впрыски для цикла сгорания, в котором они сгорают. В некоторых вариантах осуществления, для заданного состояния при более низкой температуре, никакие непосредственные впрыски в цилиндр не происходят при отрицательном перекрытии клапанов между открыванием впускного и выпускного клапанов.
Следует понимать, что примерные процедуры управления и оценки, раскрытые в материалах настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями системы. Эти процедуры могут представлять одну или более различных стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, раскрытые этапы (операции, функции и/или действия) обработки могут представлять собой управляющую программу, которая должна быть запрограммирована на машинно-читаемом запоминающем носителе в электронной системе управления.
Следует понимать, что некоторые этапы обработки, описанные и/или проиллюстрированные в материалах настоящего описания, в некоторых вариантах осуществления, могут быть опущены, не выходя из объема этого раскрытия. Подобным образом, указанная последовательность этапов последовательности операций не всегда может требоваться для достижения заданных результатов, но предоставлена для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, функций или операций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Более того, термины «первый», «второй» и «третий», и т.д., используются только в качестве меток и не предназначены для наложения числовых требований или конкретного позиционного порядка на их объекты или элементы.
Фиг. 3-8 показывают графики интересующих моделированных сигналов при работе системы EGR согласно способу 200, описанному выше. Отметим, что для всех графиков, условия работы могут включать в себя одинаковые условия работы, такие как одинаковые скорость вращения и нагрузку двигателя. Фиг. 3 и 4 показывают графики впрыска топлива и сигналы управления клапаном EGR, показанные в зависимости от градусов угла поворота коленчатого вала в цикле сгорания при первой температуре двигателя. Фиг. 5 и 6 показывают графики впрыска топлива и сигналы управления клапаном EGR, показанные в зависимости от градусов угла поворота коленчатого вала в цикле сгорания при второй температуре двигателя, которая больше, чем первая температура двигателя. Фиг. 7 и 8 показывают графики впрыска топлива и сигналы управления клапаном EGR, показанные в зависимости от градусов угла поворота коленчатого вала в цикле сгорания при третьей температуре двигателя, которая больше, чем вторая температура двигателя.
Фиг. 3 показывает командный сигнал управления для топливной форсунки (например, топливной форсунки 166 по фиг. 1) при первой температуре. Ось X представляет градусы угла поворота коленчатого вала, и градусы угла поворота коленчатого вала увеличиваются слева направо. Ось Y представляет командный сигнал топливной форсунки. Топливная форсунка приводится в действие для впрыска топлива, когда сигнал находится на верхнем уровне (например, 1), и выводится из работы, чтобы прекращать впрыск топлива, на нижнем уровне (например, 0). В частности, при этой самой низкой из трех температур для заданных условий, первое количество топлива впрыскивается после открывания впускного клапана. В проиллюстрированном примере, количество топлива впрыскивается на 390 градусах угла поворота коленчатого вала. Первое количество топлива может быть общим количеством топлива, впрыскиваемым за цикл сгорания.
Фиг. 4 показывает командный сигнал управления для клапана EGR (например, клапана 143 EGR по фиг. 1) при первой температуре. Ось X представляет градусы угла поворота коленчатого вала, и градусы угла поворота коленчатого вала увеличиваются слева направо. Ось Y представляет командный сигнал клапана EGR. Клапан EGR приводится в действие для открывания и подачи EGR в цилиндры, когда сигнал находится на верхнем уровне (например, 1), и выводится из работы, чтобы закрываться и не подавать EGR в цилиндры, на нижнем уровне (например, 0). В частности, при этой самой низкой из трех температур для заданных условий, первое количество EGR подается, в то время как первое количество топлива впрыскивается в цилиндры. Первое количество EGR может быть меньшим или, в некоторых случаях, никаким, при более низких температурах, так как слишком большое количество EGR может охлаждать цилиндры в большей степени, чем требуется. Более того, выхлопные газы могут отводиться в устройства снижения токсичности выхлопных газов для разогрева вместо рециркуляции в качестве EGR.
Фиг. 5 показывает командный сигнал управления для топливной форсунки (например, топливной форсунки 166 по фиг. 1) при второй температуре. Ось X представляет градусы угла поворота коленчатого вала, и градусы угла поворота коленчатого вала увеличиваются слева направо. Ось Y представляет командный сигнал топливной форсунки. Топливная форсунка приводится в действие для впрыска топлива, когда сигнал находится на верхнем уровне (например, 1), и выводится из работы, чтобы прекращать впрыск топлива, на нижнем уровне (например, 0). В частности, при второй температуре, которая больше, чем первая температура для заданных условий, первое количество топлива впрыскивается после открывания впускного клапана. Другими словами, одинаковое количество топлива впрыскивается одновременно для первой температуры и второй температуры.
Фиг. 6 показывает командный сигнал управления для клапана EGR (например, клапана 143 EGR по фиг. 1) при второй температуре. Ось X представляет градусы угла поворота коленчатого вала, и градусы угла поворота коленчатого вала увеличиваются слева направо. Ось Y представляет командный сигнал клапана EGR. Клапан EGR приводится в действие для открывания и подачи EGR в цилиндры, когда сигнал находится на верхнем уровне (например, 1), и выводится из работы, чтобы закрываться и не подавать EGR в цилиндры, на нижнем уровне (например, 0). В частности, при второй температуре для заданных условий, второе количество EGR подается после открывания впускного клапана, которое больше, чем первое количество EGR. Например, количество EGR, подаваемое в цилиндры, может увеличиваться с первого количества EGR до второго количества EGR по мере того, как температура возрастает от первой температуры до второй температуры, так как EGR понижает температуру цилиндра и уменьшает вероятность детонации в двигателе. Количество EGR может увеличиваться, не повышая величину впрыска топлива, вплоть до предела разбавления, при котором ухудшается сгорание. В проиллюстрированном примере, второе количество EGR подается в цилиндры, в то время как первое количество топлива впрыскивается в цилиндры. Кроме того, в проиллюстрированном варианте осуществления, второе количество EGR является вдвое большим, чем первое количество EGR, но это является всего лишь одним из неограничивающих примеров, и любые пригодные увеличения EGR могут подаваться в цилиндры по мере того, как повышается температура, не выходя из объема настоящей полезной модели.
Фиг. 7 показывает командный сигнал управления для топливной форсунки (например, топливной форсунки 166 по фиг. 1) при третьей температуре. Ось X представляет градусы угла поворота коленчатого вала, и градусы угла поворота коленчатого вала увеличиваются слева направо. Ось Y представляет командный сигнал топливной форсунки. Топливная форсунка приводится в действие для впрыска топлива, когда сигнал находится на верхнем уровне (например, 1), и выводится из работы, чтобы прекращать впрыск топлива, на нижнем уровне (например, 0). В частности, при третьей температуре, которая больше, чем первая температура и вторая температура, для заданных условий, второе количество топлива впрыскивается после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана. Второе количество топлива действует в качестве предварительного впрыска, который увеличивает химические радикалы, которые снижают уровень разбавления в цилиндрах, чтобы обеспечивать дополнительную EGR при поддержании стабильного сгорания. В проиллюстрированном варианте осуществления, второе количество топлива впрыскивается немного позже закрывания выпускного клапана (например, на 333 градусах угла поворота коленчатого вала). Второе количество топлива может впрыскиваться близко к закрыванию выпускного клапана, чтобы предоставлять возможность для большего взаимодействия топлива с нагретыми цилиндрами, чтобы содействовать превращению топлива в химические радикалы.
Кроме того, третье количество топлива впрыскивается после открывания впускного клапана. Третье количество топлива является основным впрыском для содействия сгоранию на такте сжатия и рабочем такте цикла сгорания. В проиллюстрированном примере, третье количество топлива впрыскивается на 390 градусах угла поворота коленчатого вала. В некоторых вариантах осуществления, первое количество топлива (показанное на фиг. 3 и 5) может быть по существу равным сумме второго количества топлива и третьего количества топлива. Другими словами, количество топлива, впрыскиваемого при каждой из разных температур, может не изменяться. Скорее, изменяются временные характеристики, с которыми впрыскиваются части общего количества топлива.
Фиг. 8 показывает командный сигнал управления для клапана EGR (например, клапана 143 EGR по фиг. 1) при третьей температуре. Ось X представляет градусы угла поворота коленчатого вала, и градусы угла поворота коленчатого вала увеличиваются слева направо. Ось Y представляет командный сигнал клапана EGR. Клапан EGR приводится в действие для открывания и подачи EGR в цилиндры, когда сигнал находится на верхнем уровне (например, 1), и выводится из работы, чтобы закрываться и не подавать EGR в цилиндры, на нижнем уровне (например, 0). В частности, при третьей температуре для заданных условий, третье количество EGR подается после открывания впускного клапана, которое больше, чем первое количество EGR и второе количество EGR. Например, количество EGR, подаваемое в цилиндры, может увеличиваться со второго количества EGR до третьего количества EGR по мере того, как температура возрастает от второй температуры до третьей температуры, так как EGR понижает температуру цилиндра и уменьшает вероятность детонации в двигателе. Количество EGR может увеличиваться со второго количества EGR до третьего количества EGR, не повышая величину впрыска топлива, посредством разбиения общего количества топлива на предварительный впрыск и основной впрыск. Предварительный впрыск увеличивает количество химических радикалов во время сгорания, которые снижают уровень разбавления в цилиндре, чтобы приспосабливаться к дополнительной EGR при поддержании стабильного сгорания.
В проиллюстрированном примере, третье количество EGR подается, в то время как третье количество топлива впрыскивается в цилиндры. Кроме того, в проиллюстрированном варианте осуществления, третье количество EGR является на треть большим, чем величина второго количества EGR, но это является всего лишь одним из неограничивающих примеров, и любое пригодное увеличение EGR может подаваться в цилиндры по мере того, как повышается температура, не выходя из объема настоящей полезной модели.
Отметим, в описанных выше примерах, временные характеристики впускного и выпускного клапанов являются всего лишь одним из неограничивающих примеров, и могут применяться другие временные характеристики открывания и закрывания. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, временные характеристики клапанов могут изменяться по мере того, как изменяется температура, или по мере того, как изменяются скорость вращения и нагрузка двигателя.
Фиг. 9 и 10 показывают графики, иллюстрирующие увеличение химических радикалов в результате выполнения предварительного впрыска после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана. Со ссылкой на фиг. 9, ось X графика представляет градусы угла поворота коленчатого вала, и градусы угла поворота коленчатого вала увеличиваются слева направо. Ось Y представляет химические радикалы окиси углерода (CO) в миллионных долях (PPM), которые пребывают в цилиндре двигателя. Уровень частиц CO, образовавшихся в результате предварительного впрыска, выполненного после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана, представлен сплошной линией. Уровень частиц CO, образовавшихся в результате отсутствия предварительного впрыска, представлен пунктирной линией. Со ссылкой на фиг. 10, ось X графика представляет градусы угла поворота коленчатого вала, и градусы угла поворота коленчатого вала увеличиваются слева направо. Ось Y представляет диводородные химические радикалы (H2) в миллионных долях (PPM), которые пребывают в цилиндре двигателя. Уровень частиц H2, образованных в результате предварительного впрыска, выполненного после закрывания выпускного клапана и до открывания впускного клапана, представлен сплошной линией. Уровень частиц H2, образованных в результате отсутствия предварительного впрыска, представлен пунктирной линией.
От начала закрывания выпускного клапана (например, 330 градусов угла поворота коленчатого вала), после того, как выпускной клапан открыт, оба уровня CO и H2 в цилиндре уменьшаются в течение этого периода. От закрывания выпускного клапана (например, 330 градусов угла поворота коленчатого вала) до открывания впускного клапана (например, 380 градусов угла поворота коленчатого вала), поскольку цилиндр закрыт, оба уровня, CO и H2, почти неизменны. После открывания впускного клапана, по мере того, как большее количество воздуха поступает в цилиндр, полная масса в цилиндре возрастает, и как CO, так и H2 могут реагировать с воздухом, и оба, CO и H2, в миллионных долях уменьшаются до основного впрыска (например, 390 градусов угла поворота коленчатого вала). Через некоторый период от впрыска, пары испаренного топлива нагреваются стенкой цилиндра, и химический кинетический процесс ускоряется, чтобы вырабатывать больше CO и H2. В случае предварительного впрыска, видно, что вырабатывается большее количество химических радикалов CO и H2, чем без предварительного впрыска. Посредством создания большего количества химических радикалов в цилиндре, скорость горения следующего цикла сгорания может повышаться, что предоставляет количеству EGR возможность повышаться при поддержании стабильного сгорания.
В заключение, следует понимать, что изделия, системы и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее раскрытие включает в себя новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.