СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ В ДВИГАТЕЛЕ С ОТКЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИНДРАМИ
METHOD (VERSIONS) FOR PROVIDING LOW PRESSURE EXHAUST GAS RECIRCULATION IN AN ENGINE WITH DISENGAGED CYLINDERS

Область техники
Настоящее описание в целом относится к способам и системам для усовершенствования РОГ низкого давления в двигателе с отключаемыми цилиндрами.
Уровень техники / Раскрытие изобретения
Системы рециркуляции отработавших газов (РОГ) перенаправляют часть отработавших газов из выхлопа двигателя во впускную систему двигателя для усовершенствования экономии топлива и выброса продуктов сгорания путем снижения дроссельных потерь и температур сгорания. В двигателях с турбонаддувом система РОГ может содержать контур РОГ низкого давления (РОГ НД), который отводит отработавшие газы ниже по потоку от турбины турбонагнетателя и вводит газы перед компрессором. Однако, контур РОГ НД имеет длительную транспортную задержку, поскольку отработавшие газы должны пройти через компрессор турбонагнетателя, систему забора воздуха высокого давления, охладитель наддувочного воздуха и впускной коллектор прежде чем попасть в камеру сгорания. В результате, подача необходимого объема РОГ к цилиндрам может быть затруднена, особенно в переходном режиме работы.
Пример подхода к управлению длительной транспортной задержкой продемонстрирован Стайл и соавт. в патентной заявке США 20120023937. Согласно ей, система РОГ НД работает при фиксированной доле РОГ от воздушного потока согласно диаграмме скорости/нагрузки, включая область минимальной нагрузки двигателя, для того, чтобы улучшить управление РОГ НД в переходном режиме работы (например, когда водитель отпускает педаль акселератора, что может привести к минимальной нагрузке).
Однако, авторы изобретения выявили проблемы, связанные с указанным подходом. В частности, в двигателе, предусматривающем переменную выборочную деактивацию цилиндров, при переходе между рабочими режимами, в силу допустимых уровней РОГ, могут происходить перебои двигателя из-за пропусков в зажигании. В данном случае, фиксированная доля РОГ основывается на величине допуска РОГ при минимальной нагрузке двигателя. В данном описании под нагрузкой двигателя или нагрузкой понимается общий воздушным поток двигателя или крутящий момент двигателя. Под нагрузкой цилиндра понимается средняя величина воздушного потока, проходящего через активный цилиндр двигателя. Таким образом, при выборочной деактивации цилиндров, нагрузка цилиндра возрастает при неизменной нагрузке двигателя. Однако, в двигателях, предусматривающих выборочную деактивацию цилиндров (например, в двигателях с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ), величина допусков РОГ в двигателе может быть различной, в зависимости от того, работает двигатель при всех активных цилиндрах, либо один или более цилиндров отключены. Например, при работе в режиме двигателя с отключением цилиндров (ДОЦ) с одним или более отключенными цилиндрами, в силу увеличенной нагрузки на оставшиеся цилиндры, минимальная нагрузка цилиндра, встречающаяся в режиме ДОЦ, может быть больше, чем минимальная нагрузка цилиндра в режиме двигателя без отключения цилиндров (не-ДОЦ), когда все цилиндры активны, и в них происходит воспламенение. Следовательно, двигатель может допускать более высокие уровни РОГ при работе в режиме ДОЦ, чем работе в режиме не-ДОЦ. Таким образом, если фиксированная доля РОГ основана на работе двигателя в режиме ДОЦ, то доля РОГ может быть выше, чем необходимо в режиме не-ДОЦ. Результатом может являться избыточное обеднение приточного воздуха в режиме не-ДОЦ, что может привести к возрастанию проблем со стабильностью воспламенения и склонности к перебоям из-за пропусков в зажигании.
Более того, при отпускании педали акселератора в режиме ДОЦ при фиксированной доле РОГ, основанной на минимальной нагрузке ДОЦ, из-за большой транспортной задержки, связанной с системой РОГ НД, работа двигателя может выйти из режима ДОЦ (например, для снижения проблем шума/вибрации/резкости (ШВР)) до того, как отработавшие газы будут удалены из системы забора воздуха. Результатом может быть то, что уровень РОГ в двигателе может оказаться выше, чем допустимо для двигателя в режиме не-ДОЦ, что приведет к возрастанию нестабильности воспламенения и пропускам зажигания.
Согласно одному из примеров, некоторые из указанных выше проблем могут быть по меньшей мере частично решены в рамках способа для двигателя, содержащего: в случае отпускания педали акселератора, происходящего при работе двигателя ниже порогового значения нагрузки двигателя с одним или более деактивированными цилиндрами и при РОГ НД, происходящей при повышенном фиксированном соотношении относительно приточного воздушного потока, имеет место задержка реактивации деактивированных цилиндров до момента снижения РОГ от повышенного фиксированного соотношения до пониженного фиксированного соотношения относительно приточного воздушного потока. Таким образом, реактивация цилиндров может быть настроена на основании допусков РОГ цилиндров для сокращения перебоев в зажигании.
В качестве примера, система двигателя ДОЦ может включать систему РОГ НД для обеспечения РОГ. При работе двигателя ДОЦ в режиме ДОЦ с одним или более деактивированными цилиндрами и диапазоном нагрузки для фиксированной доли РОГ, РОГ может обеспечиваться при повышенной фиксированной доле РОГ в силу повышенных допусков РОГ оставшихся активных цилиндров, которые работают с нагрузкой, превышающей среднюю нагрузку цилиндра. Для сравнения, при работе в режиме не-ДОЦ, когда все цилиндры активны, РОГ может осуществляться при пониженной фиксированной доле в силу более низких допусках РОГ цилиндров двигателя, работающих с нагрузкой, ниже средней нагрузки цилиндра. Кроме того, в момент отпускания педали акселератора, происходящего при работе двигателя в режиме ДОЦ, может быть желателен выход из режима ДОЦ для снижения проблем с ШВР или, например, в силу ограничений оборудования. В случае отпускания педали акселератора при таких параметрах, когда желателен переход двигателя из режима ДОЦ в режим не-ДОЦ, если нагрузка двигателя ниже порогового значения нагрузки двигателя, выход двигателя из режима ДОЦ может быть задержан до момента снижения доля РОГ относительно приточного воздушного потока до уровня пониженной фиксированной доли. Это позволяет избежать ситуации, когда двигатель работает при более высоком соотношении РОГ, чем приемлемо для двигателя. Однако, если двигатель работает в режиме ДОЦ при нагрузке, превышающей пороговое значение нагрузки, двигателю может быть позволен выход из режима ДОЦ при переходе РОГ от повышенного фиксированного соотношения к пониженному фиксированному соотношению.
Таким образом, обеспечивая РОГ в двух различных фиксированных соотношениях, включая повышенную фиксированную долю РОГ в режиме ДОЦ и пониженную фиксированную долю РОГ в режиме не-ДОЦ, в каждом режиме двигатель может работать с приемлемым соотношением РОГ, при этом соотношение РОГ может варьироваться на основе различных допусков РОГ в различных режимах. Благодаря применению повышенного фиксированного соотношения РОГ при деактивации выбранных цилиндров, доля РОГ в система забора воздуха может быть повышена, что повышает эффективность РОГ. Благодаря применению пониженного соотношения РОГ в режиме не-ДОЦ, может быть уменьшено избыточное обеднение приточного воздуха отработавшими газами, что сократит проблемы, связанные с запоздалым зажиганием. Кроме того, при задержке перехода двигателя из режима ДОЦ в ответ на отпускание педали акселератора до момента очистки уровня РОГ, соответствующего режиму ДОЦ из системы забора воздуха, снижаются проблемы пропусков зажигания и замедленного воспламенения из-за воздействия на двигатель уровней РОГ, превышающих приемлемый. Следовательно, сокращается количество пропусков зажигания и может быть улучшена стабильность воспламенения.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые далее раскрываются более подробно. Оно не предназначено для определения ключевых или основных отличительных признаков предмета настоящего изобретения, объем которого определяется только пунктами формулой, приведенной после подробного описания. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
ФИГ. 1 представляет частичный вид двигателя.
ФИГ. 2 представляет собой схематическую диаграмму двигательной системы с двумя рядами цилиндров, двигатель, содержащий систему рециркуляции отработавших газов.
ФИГ. 3 представляет собой высокоуровневую блок-схему примерного способа определения соотношения РОГ низкого давления.
ФИГ. 4 представляет собой высокоуровневую блок-схему, демонстрирующую примерный способ настройки соотношения РОГ низкого давления в фиксированном режиме во время операций двигателя, связанных с деактивацией отдельного цилиндра.
ФИГ. 5А представляет собой пример диаграммы скорости/нагрузки для переменного соотношения РОГ низкого давления и фиксированного соотношения РОГ низкого давления.
ФИГ. 5В представляет собой пример диаграммы скорости/нагрузки фиксированных соотношений РОГ, включая первое фиксированное отношение РОГ НД, применяемое в условиях деактивации цилиндров и второе фиксированное соотношение РОГ НД, применяемое в отсутствие деактивации цилиндров.
ФИГ. 6 представляет собой пример настройки фиксированных соотношений РОГ НД при переходе работы двигателя между режимами ДОЦ и не-ДОЦ, согласно варианту осуществления настоящего описания изобретения.
Раскрытие изобретения
Настоящее описание относится к системе РОГ, связанной с турбонагнетаемым двигателем с отключаемыми цилиндрами в моторных транспортных средствах. В примере, не имеющем ограничительного характера, двигатель ДОЦ может быть выполнен как часть двигательной системы, представленной на ФИГ. 1, причем двигатель содержит, в числе прочего, как минимум один цилиндр, систему управления, турбонагнетатель и систему рециркулирования отработавших газов. Двигатель может также быть выполнен с несколькими рядами цилиндров, как показано на ФИГ. 2 Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения управляющих процедур, таких как примерные процедуры на ФИГ. 3-4 для настройки соотношения РОГ НД на основе требований к минимальной нагрузке цилиндра двигателя при переходе двигателя между режимом работы со всеми активными цилиндрами (режим не-ДОЦ) и работы с одним или более деактивированными цилиндрами (режим ДОЦ). Различные соотношения РОГ могут быть выбраны на основе диаграмм скорости и нагрузки двигателя, таких как диаграммы скорости и нагрузки на ФИГ. 5А и 5В. Пример настройки соотношения РОГ представлен со ссылкой на ФИГ. 6.
Что касается ФИГ. 1, то она иллюстрирует схему двигателя 10 внутреннего сгорания с одним или несколькими цилиндрами, который может быть использован как часть движительной системы автомобиля. Двигателем 10 можно управлять, по крайней мере, частично с помощью контроллера 12, и с помощью входных данных от водителя 132 транспортного средства через вводное устройство 130. В этом примере вводное устройство 130 включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для создания пропорционального сигнала положения педали ПП. Камера 30 сгорания (т.е. цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным внутри них. В некоторых вариантах осуществления, наружная поверхность поршня 36 внутри цилиндра 30 может содержать углубление. Поршень 36 может соединяться с коленчатым валом 40 с возможностью возвратно-поступательного движения, передаваемого во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может соединяться, по крайней мере, с одним приводным колесом транспортного средства через трансмиссионную систему. Дополнительно, мотор стартера может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик для возможности пуска двигателя 10.
В камеры 30 сгорания может поступать приточный воздух из впускного коллектора 44 через впускной тракт 42, а отработавшие газы, выделяющиеся при горении, могут выходить через канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут селективно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные клапаны 52 и выпускные клапаны 54. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может предусматривать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Выпускной клапан 52 может управляться контроллером 12 посредством электрического привода клапана 51 (ЭПК). Подобным же образом, выпускной клапан 54 может управляться контроллером 12 посредством ЭПК 53. В альтернативных вариантах, различные приводы клапана могут быть электрогидравлическим или любым другим допустимым механизмом для обеспечения привода клапана. При определенных условиях, контроллер 12 может изменять сигналы, отправляемые приводам 51 и 53 для управления открытием и закрытием соответственно впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять с помощью датчиков 55 и 57 положения клапана соответственно. В иных вариантах осуществления, один или более впускных или выпускных клапанов может использовать один или более кулачков и может применять одну или более систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК) для регулировки работы клапанов. Например, цилиндр 30 в других случаях может включать в себя впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, включая системы ППК и/или ИФКР.
Топливная форсунка 66 показана в прямом соединении с камерой 30 сгорания для прямого впрыска топлива пропорционально длительности импульса впрыска топлива (ИВТ), полученного от контроллера 12, через электронный драйвер 68. Таким образом, топливные форсунки обеспечивают так называемый прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может устанавливаться с боковой стороны камеры сгорания или, например, с верхней стороны камеры сгорания. Топливо могут подавать на топливную форсунку 66 с помощью топливной системы (не показано), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу.
Система 88 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания (ОЗ) для свечи от контроллера 12, при выбранном рабочем режиме. Хотя компоненты системы зажигания изображены, в некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме компрессионного зажигания с искрой или без искры.
Впускной канал 42 может содержать дроссели 62 и 63, имеющие дроссельные заслонки 64 и 65 соответственно. В данном конкретном примере дроссельные заслонки 64 и 65 могут управляться контроллером 12 посредством сигналов, подаваемых на электромотор или привод, соединенный с дросселями 62 и 63, что образует конфигурацию, обычно обозначаемую как электронное управление дросселем (ЭУД). Таким образом, дроссели 62 и 63 могут приводиться в действие для регулирования подачи приточного воздуха в камеру 30 сгорания между другими цилиндрами. Положение дроссельных заслонок 64 и 65 может обеспечиваться контроллером 12 посредством сигналов положения дросселя (ПД). Давление, температура и масса воздушного потока могут быть измерены в различных точках вдоль впускного канала 42 и впускного коллектора 44. Например, впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха для измерения массового расхода чистого воздуха, проходящего через дроссель 63. Массовый расход чистого воздуха может быть передан на контроллер 12 посредством сигнала МРВ.
Двигатель 10 может дополнительно предусматривать такое компрессионное устройство, как турбонагнетатель или турбокомпрессор, включающий в себя как минимум компрессор 162, установленный выше впускного коллектора 44. В случае с турбонагнетателем, компрессор 162 может приводиться в действие, по крайней мере частично, турбиной 164 (например, посредством, вала), установленного вдоль выпускного канала 48. В случае с турбокомпрессором, компрессор 162 может, по крайней мере частично, приводиться в действие двигателем и/или электроприводом и может исключать турбину. Следовательно, объем сжатого воздуха, подаваемого на один или более цилиндров двигателя турбонагнетателем или турбокомпрессором, может регулироваться контроллером 12. Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть установлен ниже по потоку от компрессора 162 и выше по потоку от впускного клапана 52. Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть выполнен с возможностью охлаждения газов, которые были нагреты, например при сжатии компрессором 162. В одном из вариантов осуществления, охладитель 154 наддувочного воздуха может быть установлен выше по потоку от дросселя 62. Давление, температура и масса воздушного потока могут быть измерены ниже по потоку от компрессора 162, например, при помощи датчиков 145 или 147. Результаты измерений могут быть переданы на контроллер 12 от датчиков 145 и 147 посредством сигналов 148 и 149 соответственно. Давление и температура могут быть измерены вверх по потоку от компрессора 162, например при помощи датчика 153 и передана на контроллер 12 посредством сигнала 155.
Кроме того, в раскрываемых вариантах осуществления, система РОГ может направлять требуемый объем отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44. ФИГ. 1 демонстрирует систему РОГ высокого давления (ВД) и систему РОГ НД, однако альтернативный вариант осуществления может содержать только систему РОГ НД. РОГ ВД проходит через канал 140 РОГ ВД от точки вверх по потоку от турбины 164 до точки ниже по потоку от компрессора 162. Объем РОГ, подаваемый во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 при помощи клапана 142 РОГ ВД. РОГ НД проходит через канал 150 РОГ ВД от точки вверх по потоку от турбины 164 до точки ниже по потоку от компрессора 162. Объем РОГ, подаваемый во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 при помощи клапана 152 РОГ НД. Система РОГ ВД может включать в себя охладитель 146 РОГ ВД, и система РОГ НД может включать в себя охладитель 158 РОГ НД для отведения нагрева от отработавших газов, например, к охлаждающей жидкости двигателя.
При определенных условиях система РОГ может использоваться для регулировки температуры воздушно-топливной смеси в камере 30 сгорания. Таким образом, может потребоваться измерение или оценка массового расхода РОГ. В каналах РОГ могут быть установлены датчики РОГ, обеспечивающие отображение одного или более параметров, таких как массовый расход, давление и температура отработавших газов. Например, датчик 144 РОГ ВД могут быть установлен в канале 140 РОГ ВД.
В некоторых вариантах осуществления, один или более датчиков могут быть установлены в канале 150 РОГ НД для отображения одного или нескольких параметров, таких как массовый расход, давление, температура и соотношение воздуха и топлива в отработавших газах, рециркулирующих через каналы РОГ НД. Отработавшие газы, отводящиеся через канал 150 РОГ НД могут разбавляться свежим приточным воздухом в точке смешения, расположенной в месте соединения канала 150 РОГ НД и впускного канала 42. В частности, благодаря регулировке клапана 152 РОГ НД в сочетании с первым дросселем 63 впуска воздуха (расположен во впускном канале впуска двигателя, выше по потоку от компрессора), может регулироваться степень обеднения потока РОГ.
Относительное обеднение потока РОГ НД может быть оценено на основании выходных данных датчика 145 в потока газов во впуске двигателя. В частности, датчик 145 может быть установлен ниже по потоку от первого впускного дросселя 63, ниже по потоку от клапана 152 РОГ НД и вверх по потоку от второго главного впускного дросселя 62, таки образом, что степень обеднения РОГ НД в точке или вблизи от главного впускного дросселя может быть точно измерен. Датчиком 145 может быть, например, кислородный датчик, такой как универсальный датчик кислорода в отработавших газах (УДКОГ).
Датчик 126 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 48 ниже по потоку от турбины 164. Датчиком 126 может быть любой подходящий датчик, обеспечивающий показания воздушно-топливного отношения в отработавшем газе, например, линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный датчик кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ), НДКОГ (нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах), датчик оксидов азота (NOx), НС или СО.
Устройства 71 и 72 регулирования выхлопа показаны установленными вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройствами 71 и 72 может быть система выборочной каталитической редукции (СВКР), трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель NOx, различные устройства контроля выбросов или их сочетания. Например, устройством 71 может быть ТКН, а устройством 72 может быть сажевый фильтр (СФ). В некоторых вариантах осуществления, СФ 72 может быть расположен ниже по потоку от ТКН 71 (как изображено на ФИГ. 1), при этом в других вариантах осуществления СФ 72 может быть размещен выше по потоку от ТКН 72 (не показано на ФИГ. 1).
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода-вывода, электронный носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве чипа постоянного запоминающего устройства 106 (ПЗУ) в данном конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122. На основе сигнала ПЗ контроллер 12 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД). Сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика давления в коллекторе может использоваться для предоставления указания на вакуум или давление во впускном коллекторе. Следует обратить внимание на возможность использования указанных выше датчиков в различных комбинациях, таких как датчик МРВ без датчика ДВК или наоборот. Во время работы на стехиометрической смеси датчик ДВК может выдавать показания крутящего момента двигателя. Дополнительно, этот датчик, вместе с измеренной частотой вращения двигателя, может предоставлять расчет подачи смеси (включая воздух) в цилиндр. В одном примере датчик 118, который также используется в качестве датчика частоты вращения двигателя, может генерировать заранее заданное количество равноудаленных импульсов на каждый оборот коленчатого вала.
Постоянное запоминающее устройство 106 электронного носителя данных может быть запрограммирован с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, исполняемые микропроцессором 102, для осуществления способов, раскрываемых далее, а также других вариантов, предвиденных, но не указанных в конкретном виде.
В соответствии с вышеуказанным описанием, ФИГ. 1 иллюстрирует один цилиндр двигателя с несколькими цилиндрами, каждый цилиндр может схожим образом содержать собственный набор впускных / выпускных клапанов, топливных форсунок, свечей зажигания и т.д. На ФИГ. 2, представлен пример системы двигателя, включающей совокупность рядов цилиндров и системы рециркуляции. В одном из вариантов осуществления, двигатель 10 может содержать турбонагнетатель, включающий компрессор 162 и турбину 164, дроссель 63 выше по потоку от компрессора 162 и систему рециркуляции отработавших газов низкого давления (РОГ НД). Система РОГ НД может проводить РОГ от точки ниже по потоку от турбину 164 до точки выше по потоку от компрессора 162 и ниже по потоку от дросселя 63. Система двигателя может содержать систему РОГ ВД, которая проводит РОГ от точки выше по потоку от турбины 164 до точки ниже по потоку от дросселя 62.
Что касается ФИГ. 2, воздух может попадать в двигатель 10 через воздушный фильтр 210. Воздушный фильтр 210 может быть выполнен с возможностью удаления крупных частиц из воздуха, чтобы в двигатель 10 могла попадать масса чистого воздуха. Массовый расход чистого воздуха может быть измерен при прохождении датчика 120 массового расхода воздуха и далее впускного дросселя 63. Массовый расход чистого воздуха, измеренный датчиком 120 массового расхода воздуха, может быть передан на контроллер 12. В одном варианте осуществления, масса чистого воздуха может быть разделена между различными рядами цилиндров двигателя 10 ниже по потоку от впускного дросселя 63 и выше по потоку от компрессора 162 турбонагнетателя. Система РОГ может вводить отработавшие газы выше по потоку от компрессора 162 турбонагнетателя, в результате смесь чистого воздуха и отработавших газов может быть сжата компрессором 162 турбонагнетателя. В одном варианте осуществления, компрессор 162 турбонагнетателя может содержать первый компрессор 162а для первого ряда цилиндров и второй компрессор 162b для второго ряда цилиндров.
В примере, двигатель 10 может быть восьмицилиндровым V-образным двигателем с первым и вторым рядом по четыре цилиндра в каждом. В примере, не имеющем ограничительного характера, двигатель 10 может быть использован как часть движительной системы пассажирского транспортного средства.
Двигатель 10 может иметь цилиндры (как изображено на ФИГ. 1) с выборочно отключаемыми впускными клапанами и выборочно отключаемыми выпускными клапанами. В примере, впускные клапаны и выпускные клапаны могут быть выполнены с возможностью электрического привода клапана (ЭПК) через электрические приводы клапанов отдельных цилиндров. На примере ФИГ. 1 показано, что каждый цилиндр имеет отдельный впускной клапан и отдельный выпускной клапан, в альтернативных примерах каждый цилиндр может иметь несколько выборочно отключаемых впускных клапанов и/или несколько выборочно отключаемых выпускных клапанов.
При определенных условиях, например, когда отсутствует необходимость в максимальном крутящем моменте двигателя, один или более цилиндров двигателя 10 могут быть выбраны для выборочного отключения (далее также называемого отключение отдельного цилиндра). Это может включать выборочного отключение одного или нескольких цилиндров только в первом ряду, одного или нескольких цилиндров только во втором ряду или одного или нескольких цилиндров как в первом, так и во втором ряду. Количество и расположение цилиндров, отключаемых в каждом ряду, может быть как симметричным, так и асимметричным.
При отключении, выбранные цилиндры могут быть отключены путем перекрытия клапанных механизмов отдельного цилиндра, таких как механизмы впускного клапана, механизмы выпускного клапана или их сочетание. Клапаны цилиндров могут быть выборочно отключены посредством подъемников с гидравлическим приводом (например, подъемников, соединенных с толкателями клапанов), посредством кулачкового механизма, в котором для отключения клапана используется рабочий выступ кулачка без подъемника, или посредством клапанного механизма с электрическим приводом, соединенного с каждым цилиндром. Кроме того, может быть остановлен поток топлива и искры к отключенным цилиндрам, например при помощи отключения топливных инжекторов цилиндров.
В некоторых примерах, двигатель 10 может иметь выборочно отключаемые (прямые) топливные инжекторы и выборочные цилиндры могут быть отключены посредством остановки соответствующих топливных инжекторов при поддержании работы впускных и выпускных клапанов с тем, чтобы воздух мог продолжать прокачиваться через цилиндры.
При отключении отдельных цилиндров, оставшиеся доступные или рабочие цилиндры продолжают выполнять воспламенение при активных и действующих топливных инжекторах и клапанных механизмах цилиндров. Чтобы обеспечить требуемый крутящий момент, двигатель производит такой же крутящий момент с помощью активных цилиндров. В результате, оставшиеся активными цилиндры работают с большей средней нагрузкой на цилиндр. Это требует повышенного давления в коллекторе и приводит к снижению насосных потерь и увеличению эффективности двигателя. Также, уменьшенная площадь рабочей поверхности (только активных цилиндров) приводит к снижению тепловых потерь двигателя при воспламенении, повышая термический КПД двигателя.
Цилиндры также могут быть отключены для обеспечения специфической структуры зажигания, основанной на специальном управляющем алгоритме. Точнее говоря, в рабочих циклах, выбранных как «пропущенные», зажигание не происходит, а в других «активных» рабочих циклах зажигание происходит. В некоторых случаях, установка момента зажигания, связанного с данным зажиганием данной камеры сгорания, может также быть настроена на основе порядка зажигания или истории зажигания данной камеры сгорания. Контроллер двигателя 12 может быть выполнен с поддержкой соответствующей логики для определения схемы отключения цилиндров (или пропуска зажигания) на основе параметров работы двигателя.
Сжатая смесь чистого воздуха и отработавшего газа ниже по потоку от компрессора 162 турбонагнетателя может быть охлаждена охладителем 154 наддувочного воздуха (ОНВ) выше по потоку от второго дросселя 62. В одном варианте осуществления, кислород, содержащийся в воздушном потоке ниже по потоку от компрессора 162 турбонагнетателя, может быть измерен посредством датчика 145 выше по потоку от ОВН 154. В альтернативном варианте осуществления, кислород, содержащийся в воздушном потоке ниже по потоку от компрессора 162 турбонагнетателя, может быть измерен посредством датчика 147 ниже по потоку от ОВН 154. Результаты измерений датчиков 145 и/или 147 могут быть переданы на контроллер 12.
В одном варианте осуществления, отработавшие газы высокого давления могут смешиваться со сжатой смесью чистого воздуха и отработавших газов ниже по потоку от дросселя 62 и выше по потоку от впускного коллектора 44. Смесь газов может быть направлена к одному или более ряду цилиндров через впускной коллектор 44. После воспламенения в цилиндрах, отработавшие газы могут быть направлены по выпускному каналу 48. В одном варианте осуществления, выпускной канал 48 содержит выпускной коллектор для каждого ряда цилиндров, а именно выпускной коллектор 48а для первого ряда цилиндров и выпускной коллектор 48b для второго ряда цилиндров.
Как минимум часть отработавших газов может приводить в действие турбину 164 турбонагнетателя. В одном варианте осуществления, турбина 164 может включать первую турбину 164а для первого ряда цилиндров и вторую турбину 164b для второго ряда цилиндров. В одном варианте осуществления, как минимум часть отработавших газов может быть направлена через систему РОГ ВД. Например, система РОГ ВД может содержать охладитель 146 РОГ ВД и клапан 142 для вывода охлажденных отработавших газов выше по потоку от впускного коллектора 44. В одном варианте осуществления система РОГ ВД может содержать первый охладитель 146а РОГ ВД и клапан 142а для первого ряда цилиндров и второй охладитель 146b РОГ ВД и клапан 142b для второго ряда цилиндров.
Ниже по потоку от турбины 164, как минимум часть отработавших газов может поступать ниже по потоку через устройство регулирования выхлопа 71 и глушитель 220. В одном варианте осуществления, устройство регулирования выхлопа 71 может содержать первый активирующий катализатор 71а для первого ряда цилиндров и второй активирующий катализатор 71b для второго ряда цилиндров. Глушитель 220 может быть выполнен с возможностью приглушать шум выхлоп от двигателя 10.
Как минимум часть отработавших газов ниже по потоку от турбины 164 может быть направлена системой РОГ НД выше по потоку от компрессора 162 турбонагнетателя. Например, система РОГ НД может содержать охладитель 158 РОГ ВД и клапан 152 для вывода охлажденных отработавших газов выше по потоку от компрессора 162. В одном варианте осуществления система РОГ НД может содержать первый охладитель 158а РОГ НД и клапан 152а для первого ряда цилиндров и второй охладитель 158b РОГ НД и клапан 152b для второго ряда цилиндров.
Таким образом, двигатель 10 может содержать как РОГ ВД, так и РОГ НД систему для проведения отработавших газов обратно на впуск. В некоторых вариантах осуществления, системой РОГ НД могут управлять при различных соотношениях, что подробно описано ниже с учетом ФИГ. 3-6, основанных на рабочих параметрах двигателя.
В одном примере, системой РОГ НД могут управлять для обеспечения фиксированного соотношения РОГ НД с учетом общего приточного воздушного потока при работе с фиксированным соотношением диапазона скорости и нагрузки. Например, даже при различных параметрах скорости и нагрузки двигателя, до тех пор пока рабочие параметры входят в диапазон фиксированного соотношения скорости и нагрузки, доля РОГ НД относительно приточного воздуха будет оставаться неизменной. Более того, при работе в фиксированном диапазоне, в случае работы двигателя в режиме ДОЦ, повышенная фиксированная доля РОГ НД может обеспечиваться в силу повышенной минимальной нагрузки цилиндра и повышенным допустимым уровнем РОГ активных цилиндров, если двигатель работает с одним или более отключенными цилиндрами, при этом пониженная фиксированная доля РОГ НД может обеспечиваться в силу пониженной минимальной нагрузки цилиндра и пониженного допустимого уровня РОГ цилиндров, если двигатель работает при всех активных цилиндрах.
Таким образом, при использовании повышенной доли РОГ НД для режима ДОЦ и пониженной доли РОГ НД для режима не-ДОЦ, достигается технический эффект обеспечения РОГ, которая оптимально подходит допустимому уровню РОГ цилиндров. Кроме того, снижается избыточное обеднение приточного воздуха РОГ, что улучшает стабильность воспламенения.
Кроме того, если двигатель работает в режиме ДОЦ с повышенным плоским соотношением РОГ НД, в качестве реакции на изменение крутящего момента (например, отпускание педали акселератора), происходящее при нагрузке двигателя ниже порогового значения нагрузки и в качестве реакции на выход из режима ДОЦ (например, для уменьшения проблем ШВР при отпускании педали акселератора), повышенная доля РОГ может быть уменьшена до пониженной доли РОГ до выхода двигателя из режима ДОЦ. В таком случае могут иметь место задержки очистки РОГ НД из системы забора воздуха по причине связанных транспортных задержек. Следовательно, если перед реактивацией цилиндров двигателя РОГ не проведена до пониженных уровней, цилиндры могут подвергнуться РОГ более высокого уровня, чем для них приемлемо. В результате, может быть улучшена стабильность зажигания и снижена вероятность пропусков зажигания и случаев запоздалого зажигания. Подробности построения соотношений РОГ НД при различных режимах работы двигателя будут подробно рассмотрены далее с привлечением ФИГ. 3-6.
ФИГ. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ 300 для определения соотношения РОГ НД на основании параметров работы двигателя. Способ в соответствии с ФИГ. 3 может быть сохранен в качестве исполняемых инструкций в долговременной памяти контроллера 12, как показано на ФИГ. 1-2 и выполняться контроллером в сочетании с различными датчиками, приводами и компонентами двигателя, изображенными на ФИГ. 1-2.
Способ 300 может содержать на шаге 302 определение параметров работы двигателя. Параметры работы двигателя, такие как частота вращения, нагрузка двигателя, скорость транспортного средства, температура двигателя и т.д., могут быть измерены и/или оценены с помощью датчиков, включая датчик положения дросселя, датчик положения педали и т.д. Затем способ 300 может на шаге 304 определить, следует ли активировать РОГ, на основании параметров работы двигателя, определенных на шаге 302. РОГ может быть активирован при пониженных параметрах частоты вращения/нагрузки двигателя. РОГ может быть деактивирован, например, если температура двигателя ниже порогового значения, или если двигатель простаивал в течение длительного периода времени.
Если устанавливается, что активировать РОГ не следует, способ 300 завершает работу. Если устанавливается, что следует активировать РОГ, способ 300 переходит к шагу 306 для установления соотношения РОГ НД (включая уровень РОГ НД, долю, объем, температуру и т.д.) на основании параметров частоты вращения и нагрузки двигателя. Объем РОГ НД, подаваемый на впуск может определяться на основании диаграммы скорости/нагрузки двигателя, хранящейся в памяти контроллера 12. Способ 300 может затем перейти к шагу 308 для установления соотношения РОГ НД (включая уровень РОГ НД, долю, объем, температуру и т.д.) на основании параметров работы двигателя, установленных на шаге 302. В некоторых вариантах осуществления, соотношение РОГ НД может быть установлено на основании таблицы нагрузки/скорости, хранящейся в памяти контроллера 12. В дополнение, соотношение РОГ НД может быть настроено на основании установленного соотношения РОГ ВД для обеспечения общего обеднения смеси в двигателе. Пример диаграммы частоты вращения/нагрузки, отображающей два операционных соотношения РОГ НД, фиксированное и переменное, показан на ФИГ. 5А.
На шаге 310, может быть установлено, находятся ли частота вращения двигателя и нагрузка двигателя в диапазоне фиксированного соотношения. В одном из вариантов осуществления, диапазон фиксированного соотношения содержит все значения нагрузки двигателя от средней нагрузки вниз к минимальной нагрузке двигателя и/или частоты вращения двигателя ниже порогового значения, например 3500 об/мин. Минимальная нагрузка двигателя, в том виде, как она описана здесь, содержит наименьшее возможное значение нагрузки двигателя, допустимое для текущих рабочих параметров, например минимальная нагрузка двигателя, которая будет поддерживать воспламенение при текущей частоте вращения двигателя, температуре и т.д. и может относиться к нагрузке двигателя при закрытом дросселе для текущих параметров работы двигателя. При определенных условиях, минимальная нагрузка двигателя может быть ниже нагрузки двигателя в режиме холостого хода. Таким образом, может быть обеспечена минимальная нагрузка двигателя вне условий простоя, включая минимально возможный заряд воздуха во избежание пропусков зажигания.
При подтверждении того, что двигатель работает в диапазоне фиксированных режимов, способ 300 может перейти к шагу 312 для установления того, работает ли двигатель в режиме ДОЦ. Например, установление работы двигателя в режиме ДОЦ может содержать установление того, что двигатель работает с одним или более отключенным цилиндров в данном ряду цилиндров в то время, как цилиндры в оставшемся ряду активны. В одном из примеров, двигателем могут управлять в режиме ДОЦ, эффективном, если требуемый крутящий момент драйвера становится ниже порогового значения. При подтверждении того, что двигатель работает в режиме ДОЦ при одном или более отключенных цилиндров, способ 300 может перейти к шагу 314. На шаге 314 способ может содержать переход к или продолжение работы в режиме ДОЦ при фиксированном соотношении РОГ НД. В одном примере, управление двигателем в режиме ДОЦ с фиксированным соотношением РОГ НД может содержать обеспечение РОГ НД с более высокой фиксированной долей (относительно приточного воздуха). Повышенная фиксированная доля может основываться на минимальной нагрузке двигателя, при которой двигатель может работать в режиме ДОЦ. Кроме того, повышенная доля может основываться на повышенной средней нагрузке на цилиндр по активным цилиндрам с зажиганием, в случае, когда двигатель работает в режиме ДОЦ. Подробности работы двигателя в режиме ДОЦ разбираются со ссылкой на ФИГ. 4.
Если двигатель не работает в режиме ДОЦ (т.е. если все цилиндры активны), способ 300 может перейти к шагу 316 для перехода к или продолжения работы с фиксированным соотношением РОГ НД в нормальном режиме. В одном примере, управление двигателем в нормальном режиме с фиксированным соотношением РОГ НД может содержать обеспечение РОГ НД с более низкой фиксированной долей. Пониженная фиксированная доля может основываться на минимальной нагрузке цилиндра, при которой двигатель может работать в нормальном режиме. Кроме того, пониженная доля может основываться на пониженной средней нагрузке на цилиндр по цилиндрам с зажиганием, в случае, когда двигатель работает в режиме не-ДОЦ. В данном случае, минимальная нагрузка на цилиндр, с которой сталкивается двигатель в режиме ДОЦ может быть выше, чем минимальная нагрузка на цилиндр в режиме не-ДОЦ из-за меньшего числа активных цилиндров, где происходит воспламенение для достижения требуемого крутящего момента. Следовательно, доля РОГ обеспечиваемая в режиме ДОЦ (то есть, повышенная доля РОГ) может быть выше, чем доля РОГ, обеспечиваемая в режиме не-ДОЦ (то есть, пониженная доля РОГ). Подробности работы двигателя в нормальном режиме при фиксированном соотношении РОГ НД будет рассмотрено далее на основании ФИГ. 4. В некоторых примерах, фиксированное соотношение РОГ для нормального режима могут использовать в случаях, если активация режима ДОЦ невозможна, например, если требуемый крутящий момент драйвера выше, чем требуемое пороговое значение, либо если температура моторного масла ниже, чем пороговое значение температуры.
Следует понимать, что в данном примере используется минимальная нагрузка цилиндра, при этом в альтернативных примерах может использоваться давление воздуха при сгорании в двигателе. Например, повышенная фиксированная доля РОГ (относительно приточного воздушного потока) может основываться на минимальном давлении воздуха в режиме ДОЦ, и пониженная фиксированная доля РОГ (относительно приточного воздушного потока) может основываться на минимальном давлении воздуха в режиме не-ДОЦ.
Возвращаясь к шагу 310, если двигатель не работает со скоростью и нагрузкой из фиксированного диапазоне, способ 300 может перейти к шагу 314 для установления того, работает ли двигатель на холостом ходу. Режим холостого хода может предполагать, что частота вращения двигателя, нагрузка и скорость транспортного средства имеют значения ниже пороговых значений, положение педали тормоза прошло пороговое значение, трансмиссия в режиме парковки и т.д. Если установлено, что двигатель работает в холостом режиме, способ 300 может перейти к шагу 316 для перехода к или продолжения работы с соотношением РОГ НД для холостого режима. Работа с соотношением РОГ НД для холостого режима может содержать, в одном из примеров, обеспечение процентной доли РОГ от свежего воздуха для холостого хода, пониженный уровень для холостого хода по сравнению с долей РОГ поддерживаемой в любом из нормальных режимов с фиксированным соотношением РОГ НД и фиксированное соотношение РОГ НД для режима ДОЦ. В другом примере, работа с соотношением РОГ НД для холостого режима может содержать блокирование воздушного потока, проходящего через систему РОГ НД и, таким образом, клапан РОГ НД в холостом режиме может оставаться закрытым. Работа с соотношением РОГ НД для холостого режима может также содержать настройку дросселя и настройку времени подачи искры. Например, в холостом режиме может быть уменьшена степень открытия дросселя и сдвинут момент зажигания.
Если двигатель не работает в холостом режиме, способ 300 может перейти к шагу 318 для перехода к или продолжения работы с переменным соотношением РОГ НД. Переменное соотношение РОГ НД может быть активировано при значениях частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя, лежащих за пределами диапазона фиксированных соотношений и, в некоторых примерах, может содержать все значения нагрузки двигателя выше средней нагрузки (например, свыше нагрузки двигателя в 50%) и все значения частоты вращения двигателя выше порогового значения, например, выше 3500 об/мин. Активация переменного режима РОГ предполагает удержание клапанов РОГ НД открытыми и настройку клапанов для обеспечения требуемой доли РОГ от потока свежего воздуха. Клапана РОГ НД могут быть настроены для обеспечения такого объема РОГ НД, чтобы доля РОГ от потока свежего воздуха во впускном канале изменялась в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя. Активация переменного соотношения РОГ НД для холостого режима может также содержать настройку дросселя и настройку времени подачи искры.
Таким образом, способ 300 позволяет определять объем РОГ ВД для доставки на впуск, требуемый согласно частоте вращения и нагрузке двигателя и далее позволяет определить, в каком режиме РОГ НД требуется работать. Пониженное фиксированное соотношение может оптимизировать обеспечение РОГ НД при работе двигателя в режиме не-ДОЦ путем поддержания пониженной доли РОГ относительно потока свежего воздуха, то есть поддерживать пониженную фиксированную долю РОГ от потока свежего воздуха в рамках общего потока воздуха, который содержит РОГ и поток свежего воздуха. Повышенное фиксированное соотношение может оптимизировать обеспечение РОГ в режиме ДОЦ путем поддержания повышенной доли потока свежего воздуха. Благодаря обеспечению фиксированной доли РОГ в двух соотношениях, основанных на режиме работы двигателя, эффективность РОГ НД в различных режимах работы двигателя может быть улучшена.
В некоторых вариантах осуществления, управление системой РОГ НД осуществляется независимо от системы РОГ ВД. Таким образом, при определенных обстоятельствах, уровень РОГ ВД может варьироваться по мере изменений скорости и/или нагрузки, в то время как доля РОГ НД остается фиксированной, даже при изменениях нагрузки. При других обстоятельствах, таких как при переходе от фиксированного к переменному режиму, доля РОГ ВД может быть настроена по мере перехода.
Что касается ФИГ. 4, на нем представлен способ 400 для настройки соотношения РОГ НД при работе двигателя в диапазоне нагрузки/скорости для фиксированного расписания РОГ НД. Как показано на ФИГ. 3, фиксированное соотношение РОГ НД могут использовать в параметрах работы двигателя от средней нагрузки вниз к минимальной нагрузке двигателя и/или частоте вращения двигателя ниже порогового значения, например 3500 об/мин. Кроме того, при работе в диапазоне фиксированных соотношений, фиксированное соотношение РОГ НД для режима ДОЦ могут использовать в режиме ДОЦ, в то время как фиксированное соотношение РОГ НД для нормального режима могут использовать в режиме не-ДОЦ. В представленных здесь примерах, соотношение РОГ НД для режима ДОЦ может также обозначаться как повышенное фиксированное соотношение, а фиксированное соотношение РОГ НД для нормального режима может также обозначаться как пониженное фиксированное соотношение. Способ в соответствии с ФИГ. 4 может быть сохранен в качестве исполняемых инструкций в долговременной памяти контроллера 12, как показано на ФИГ. 1-2 и выполняться контроллером в сочетании с различными датчиками, приводами и компонентами двигателя, изображенными на ФИГ. 1-2.
Способ 400 может содержать на шаге 402 определение параметров работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, скорость транспортного средства, температуру двигателя, температуру каталитического нейтрализатора отработавших газов, давление воздуха в коллекторе (ДВК), расход воздуха в коллекторе (РВК), барометрическое давление и т.д., которые могут быть измерены и/или оценены с помощью датчиков, включая датчик положения дросселя, датчик положения педали и т.д. В связи с этим, в данном примере, двигатель может работать с параметрами скорости и нагрузки в диапазоне фиксированных соотношений для РОГ НД, причем диапазон фиксированных соотношений включает все значения нагрузки двигателя от средней нагрузки и ниже до минимальной нагрузки и/или значения частоты вращения двигателя ниже порогового значения, в частности 3500 об/мин.
На шаге 404, основанном на оценочных рабочих параметрах, способ 400 может содержать установку текущего режима работы двигателя (т.е. ДОЦ или не-ДОЦ). Например, если требуемый крутящий момент низкий, двигатель может работать в режиме ДОЦ с одним или несколькими отключенными цилиндрами, в то время как требуемый крутящий момент обеспечивают цилиндры, оставшиеся активными. Для сравнения, если требуемый крутящий момент высокий, двигатель может работать в режиме не-ДОЦ, когда активны все цилиндры.
На шаге 406, соотношение РОГ НД может быть установлено на основании оценки рабочих параметров и режима работы двигателя (ДОЦ или не-ДОЦ). Как показано выше, в данном примере двигатель может работать со значениями скорости и нагрузки, соответствующими диапазону фиксированных режимов РОГ НД. При работе в режиме ДОЦ с одним или более отключенными цилиндрами, работа РОГ с фиксированным соотношением может содержать предоставление РОГ НД с повышенным фиксированным соотношением; при работе двигателя в режиме не-ДОЦ, когда все цилиндры активны, и в них происходит воспламенение, работа РОГ с фиксированным соотношением может содержать предоставление РОГ НД с пониженным фиксированным соотношением. В одном примере, повышенное фиксированное соотношение может быть основано на первой минимальной нагрузке цилиндра в режиме ДОЦ, а пониженное фиксированное соотношение может быть основано на второй минимальной нагрузке цилиндра в режиме не-ДОЦ, причем первая минимальная нагрузка цилиндра в режиме ДОЦ больше, чем первая минимальная нагрузка цилиндра в режиме не-ДОЦ. В другом примере, повышенное фиксированное соотношение может содержать предоставление РОГ на 20% относительно впускного воздушного потока, и пониженное фиксированное соотношение может содержать предоставление РОГ на 15% относительно приточного воздушного потока.
Далее, на шаге 408 способ 400 может содержать подтверждение того, работает ли двигатель в режиме ДОЦ. В одном примере, режим ДОЦ подтверждается, если один или более цилиндров отключены. Один или более цилиндров могут быть отключены в качестве реакции, например, на то, что требуемый крутящий момент меньше порогового значения. При подтверждении работы двигателя в режиме ДОЦ, способ 400 может перейти к шагу 412.
На шаге 412 способ 400 может содержать обеспечение РОГ с повышенным фиксированным соотношением, что предполагает обеспечение РОГ НД с повышенной фиксированной долей. Обеспечение РОГ НД с повышенной фиксированной долей может содержать настройку клапанов, таким образом, что поддерживается фиксированная доля РОГ относительно потока свежего воздуха. Воздушный поток может быть измерен во впускном канале ниже по потоку от точки смешивания РОГ НД и свежего воздуха и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха, такого как ОНВ 154. Доля РОГ от потока свежего воздуха может быть определена датчиком кислорода, таким как датчик 145. Клапан РОГ НД может быть настроен для обеспечения такого объема РОГ НД, чтобы доля РО от потока свежего воздуха во впускном канале поддерживалась на уровне повышенной фиксированной доли, независимо от изменений частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя, в то время как двигатель работает в диапазоне фиксированных соотношений и в режиме ДОЦ. В некоторых примерах, повышенная фиксированная доля РОГ от потока свежего воздуха может представлять собой весь поток воздуха, причем 80% потока воздуха составляет свежий воздух, и 20% составляет РОГ. Могут использоваться любые приемлемые долевые соотношения потока свежего воздуха, поддерживающие экономию топлива, выхлоп, стабильность воспламенения и мощность на выходе на желаемом уровне в режиме ДОЦ.
Возвращаясь к шагу 408, если работа двигателя режиме ДОЦ не подтверждена, способ 400 может перейти к шагу 410. Например, если двигатель не работает в режиме ДОЦ, двигатель может работать в режиме не-ДОЦ. Соответственно, на шаге 410 способ 400 может предполагать обеспечение РОГ в соответствии с плоским соотношением для нормального режима. Например, когда двигатель работает в режиме не-ДОЦ, допустимый уровень РОГ для двигателя может быть понижен. Следовательно, РОГ может обеспечиваться по второму пониженному фиксированному соотношению, которое может быть ниже, чем повышенное фиксированное соотношение. Обеспечение РОГ НД с пониженной фиксированной долей может предполагать настройку клапана РОГ НД с тем, чтобы доля РОГ от потока свежего воздуха во впускном канале поддерживалась на уровне пониженной фиксированной доли, независимо от изменений частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя, в то время как двигатель работает в диапазоне фиксированных соотношений и в режиме ДОЦ. В одном примере, при работе двигателя в режиме не-ДОЦ, РОГ НД может обеспечиваться на уровне 15% от приточного воздушного потока.
Возвращаясь к шагу 412, при обеспечении РОГ НД с повышенным соотношением в режиме ДОЦ, способ 400 может перейти к шагу 414. На шаге 414 способ 400 может содержать подтверждение того, что событие отпускания педали акселератора действительно произошло. Например, подтверждение события отпускания педали акселератора может содержать установление того факта, что водитель отпустил педаль акселератора. Согласно одному из примеров, в качестве реакции на отпускание педали акселератора, требуемый крутящий момент может упасть от повышенного требуемого крутящего момента к пониженному требуемому крутящему моменту, ниже порогового значения. Согласно другому примеру, в качестве реакции на отпускание педали акселератора, требуемый крутящий момент может упасть от повышенного требуемого крутящего момента до минимального требуемого крутящего момента. Если установлено, что произошло отпускание педали акселератора, способ 400 может перейти к 415.
На шаге 415, при установлении действия по отпусканию педали акселератора, способ 400 может содержать определение, может ли двигатель быть переведен из режима ДОЦ в режим не-ЦОД (например, для сокращения ШВР). Если ответ НЕТ, то способ 400 может перейти к шагу 419. Если на шаге 415 ответ ДА, то способ 400 может перейти к шагу 420.
На шаге 419 при подтверждении, что переход двигателя из режима ДОЦ не требуется, способ 400 может содержать продолжение предоставления РОГ по плоскому соотношению для режима ДОЦ, которое предполагает предоставление РОГ НД с повышенной фиксированной долей относительно приточного воздушного потока.
На шаге 420, при подтверждении перехода двигателя из режима ДОЦ (в результате отпускания педали акселератора), способ 400 может содержать определение превышения текущей нагрузки двигателя над пороговым значением нагрузки двигателя. Если текущая нагрузка не превышает порогового значения нагрузки, способ 400 может перейти к шагу 422 для изменения соотношения РОГ от повышенного фиксированного соотношения (т.е. фиксированное соотношение РОГ НД для режима ДОЦ) к пониженному фиксированному соотношению (т.е. фиксированному соотношению РОГ НД для нормального режима) при продолжении работы двигателя в режиме ДОЦ. Например, в качестве реакции на отпускание педали акселератора, в частности, сброса нагрузки до холостого хода или понижения рабочих параметров двигателя, работа двигателя может быть выведена из режима ДОЦ для уменьшения проблем с ШВР. Поскольку допустимый уровень РОГ в двигателе зависит от нагрузки цилиндра, то одновременно с отпусканием педали акселератора, по мере изменения нагрузки двигателя от повышенной к пониженной, допустимый уровень РОГ в двигателе может постепенно снижаться. В силу большого объема всасывания между компрессором и впускным коллектором системы РОГ НД, в условиях отпускания педали акселератора, когда нагрузка двигателя оказывается ниже порогового значения нагрузки, если двигатель переходит из режима ДОЦ (например, для обнуления или снижения нагрузки) до того, как отработавшие газы будут полностью удалены из впускного коллектора, двигатель может работать с РОГ выше допустимого при переходе из режима ДОЦ. В результате в двигателе могут происходить пропуски зажигания. В этой связи, в качестве реакции на отпускание педали акселератора, когда двигатель работает в режиме ДОЦ с нагрузкой двигателя меньше порогового значения нагрузки, соотношение РОГ может изменяться от повышенного фиксированного соотношения до пониженного фиксированного соотношения при продолжении работы двигателя в режиме ДОЦ. Затем двигатель может перейти из режима работы ДОЦ только после того, как уровень РОГ снизился от повышенной фиксированной доли до пониженной фиксированной доли, то есть до уровня РОГ, приемлемого для цилиндров. В качестве примера, соотношение РОГ может перейти от фиксированного уровня РОГ 20% (соотношение ДОЦ) от приточного воздушного потока до фиксированного уровня РОГ 15% (нормальное соотношение) от приточного воздушного потока при продолжении работы двигателя в режиме ДОЦ, и затем, когда уровень РОГ снизился до 15%, отключенные цилиндры могут быть снова активированы и двигатель может быть переведен из режима ДОЦ. Уменьшение соотношения РОГ от повышенной фиксированной доли до пониженной фиксированной доли может предполагать настройку клапана РОГ (уменьшение степени открытия клапана РОГ) для предоставления пониженной фиксированной доли.
В одном примере, при работе в режиме ДОЦ, в условиях отпускание педали акселератора (таких как переход двигателя из режима ДОЦ, вызванный отпусканием педали акселератора) до уровня нагрузки ниже порогового значения, переход двигателя из режима ДОЦ может быть отложен до момента, когда доля РОГ от приточного воздушного потока не снизится с первой повышенной доли до второй пониженной доли, вторая пониженная доля используется в работе двигателя в режиме не-ДОЦ. Для сравнения, при работе в режиме ДОЦ, в условиях отпускания педали акселератора (таких как переход двигателя из режима ДОЦ, вызванный отпусканием педали акселератора) до уровня нагрузки свыше порогового значения, переход двигателя из режима ДОЦ может быть выполнен вместе (то есть, одновременно) со снижением доли РОГ от приточного воздушного потока с первой повышенной доли до второй пониженной доли, пониженная доля используется в работе двигателя в режиме не-ДОЦ.
В другом примере, при работе в режиме ДОЦ, в качестве реакции на отпускание педали акселератора от первого уровня нагрузки ниже порогового значения до второго уровня нагрузки ниже порогового значения, переход двигателя из режима ДОЦ может быть отложен до момента, когда доля РОГ от приточного воздушного потока не снизится с первой повышенной доли до второй пониженной доли, вторая пониженная доля используется в работе двигателя в режиме не-ДОЦ. Для сравнения, в качестве реакции на отпускание педали акселератора, произошедшее в диапазоне нагрузок от первого уровня нагрузки выше порогового значения до второго уровня нагрузки ниже порогового значения, переход двигателя из режима ДОЦ может быть выполнен вместе со снижением доли РОГ от приточного воздушного потока с первой повышенной доли до второй пониженной доли, вторая пониженная доля используется в работе двигателя в режиме не-ДОЦ.
Далее на шаге 426 способ 400 может содержать определение того, достигла ли доля РОГ НД уровня пониженного фиксированного соотношения. В одном примере, может быть установлено, что доля установление соотношения РОГ снизилось от 20% РОГ НД до 15% РОГ НД. Если доля РОГ от приточного воздушного потока достигает доли пониженного фиксированного соотношения, способ 400 может перейти к шагу 430 для перевода двигателя из режима работы ДОЦ. Например, в качестве реакции на отпускание педали акселератора при работе в режиме ДОЦ, при установлении того, что РОГ НД очищена до уровней РОГ нормального режима (то есть, пониженной фиксированной доли), двигатель может начать переход из режима ДОЦ. Переход из режима ДОЦ включает реактивацию отключенных цилиндров посредством возобновления действий с топливом, клапанами и воспламенением для достижения состояния, когда все цилиндры активны, и в них происходит воспламенение. Если доля РОГ не достигла доли фиксированного соотношения для нормального режима, способ 400 может перейти к шагу 428 для задержки перехода двигателя из режима ДОЦ до момента, пока доля РОГ снизится до уровня РОГ для нормального режима.
Возвращаясь к шагу 420, в результате отпускания педали акселератора, в случае определения, что текущая нагрузка двигателя превышает пороговое значение, способ 400 может перейти к 424 для перехода РОГ от более высокого фиксированного соотношения РОГ НД для режима ДОЦ к более низкому фиксированному соотношению РОГ НД для нормального режиме при переводе работы двигателя из режима ДОЦ. Другими словами, переход работы двигателя из режима ДОЦ не может быть задержан если при отпускании педали акселератора двигатель работает со значением нагрузки, превышающим пороговое значение.
Например, при отпускании педали акселератора, поскольку текущая нагрузка превышает пороговое значение нагрузки, двигатель может быть способен воспринять повышенные уровни РОГ. Тем самым, переход работы двигателя из режима ДОЦ и переход соотношения РОГ от фиксированного соотношения РОГ НД для режима ДОЦ к фиксированному соотношению РОГ НД для нормального режима могут происходить одновременно. То есть, переход работы двигателя из режима ДОЦ не требует очистки РОГ до уровня нормального режима.
Таким образом, при работе двигателя в режиме ДОЦ, в качестве реакции на отпускании педали акселератора, происходящий в момент, когда текущая нагрузка превышает пороговое значение, соотношение РОГ может быть изменено от повышенного фиксированного соотношения для режима ДОЦ до пониженного фиксированного соотношения для режима ДОЦ при одновременном переводе двигателя из режима ДОЦ. Однако, если отпускание педали акселератора происходит в момент, когда текущая нагрузка двигателя меньше порогового значения нагрузки, соотношение РОГ может быть изменено от повышенного фиксированного соотношения для режима ДОЦ до пониженного фиксированного соотношения для нормального режима, и работа двигателя может быть переведена из режима ДОЦ только после того, как уровень РОГ достигнет уровня фиксированного соотношения для нормального режима. Благодаря задержке перехода работы двигателя из режима ДОЦ при отпускании педали акселератора в момент, когда текущая нагрузка меньше порогового значения, допустимый уровень РОГ в двигателе для переходных условий могут быть улучшен и, следовательно, перебои в работе двигателя из-за пропусков в зажигании могут быть снижены.
Возвращаясь к шагу 414, если отпускание педали акселератора не подтверждено, способ 400 может перейти к шагу 416 для подтверждения, зафиксировано ли нажатие на педаль акселератора для увеличения нагрузки двигателя. Повышенная нагрузка может превышать пороговое значение повышенной нагрузки двигателя. Если нажатие на педаль акселератора подтверждено, способ 400 может перейти к шагу 417 для подтверждения того, готов ли двигатель к выводу из режима ДОЦ. Если ДА, то способ 400 может перейти к шагу 418 для перевода работы двигателя из режима ЦОД при переходном соотношении РОГ, основанного на параметрах частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя. Если на шаге 417 получен ответ НЕТ, то способ 400 может перейти к шагу 419 для продолжения обеспечения РОГ согласно плоскому соотношению для режима ДОЦ, включающему предоставление РОГ НД по повышенной фиксированной доле относительно приточному воздушному потоку, как описано выше.
В одном примере, при нажатии на педаль акселератора, частота вращения двигателя и нагрузка двигателя могут увеличиться таким образом, что двигателем могут управлять за рамками диапазона скорости и нагрузки для фиксированного соотношения в режиме РОГ, и в некоторых вариантах осуществления могут включать в себя все значения частоты вращения двигателя выше порогового значения, например, 3500 об/мин и все значения нагрузки двигателя выше средней нагрузки (например, выше 50% нагрузки). Следовательно, в качестве реакции на нажатие педали акселератора, РОГ может быть переведена от фиксированного соотношения на переменное соотношение. Переход к переменному соотношению от фиксированного соотношения может включать настройку клапана РОГ НД для подачи требуемой доли РОГ относительно чистого воздуха с тем, чтобы доля РОГ относительно чистого воздуха во впускном канале могла изменяться на основе изменений частоты вращения и нагрузки двигателя. Например, переход к переменному режиму может содержать настройку клапана для повышения доли РОГ НД. Переход может также включать открытие дросселя и ускорение момента зажигания.
Согласно другому примеру, при нажатии педали акселератора, частота вращения и нагрузка могут увеличиться. Однако, двигатель может продолжать работать в диапазоне скорости и нагрузки для фиксированного соотношения РОГ НД. Следовательно, в качестве реакции на нажатие педали акселератора, РОГ может быть переведена от фиксированного соотношения (ДОЦ) на пониженное фиксированное соотношение для нормального режима (не-ДОЦ). В данном случае, при нажатии педали акселератора для перехода к более высокой нагрузке двигателя, допустимый уровень РОГ может быть выше и следовательно, РОГ может перейти к фиксированному соотношению нормального режима от фиксированного соотношения режима ДОЦ, одновременно выводя работу двигателя из режима ДОЦ. Например, в качестве реакции на нажатие педали акселератора, РОГ можете быть переведена с 20% до 15% при одновременном переходя двигателя из режима ДОЦ.
Согласно некоторым примерам, в качестве реакции на нажатие педали акселератора для повышения нагрузки двигателя, работа двигателя может быть переведена из режима ДОЦ только если ожидаемая нагрузка двигателя в нормальном (не-ДОЦ) режиме выше порогового значения нагрузки двигателя ДОЦ. Например, пороговое значение нагрузки двигателя ДОЦ может быть минимальным значением нагрузки двигателя в режиме ДОЦ.
Таким образом, при нажатии на педаль акселератора РОГ НД может производиться в соответствии с параметрами частоты вращения/нагрузки двигателя и режима работы двигателя для обеспечения оптимального объема РОГ при работе двигателя в переходном режиме работы.
Что касается ФИГ. 5А и 5В, приведенные диаграммы являются изображением карт рабочих областей для примерного соотношения РОГ НД. В частности, ФИГ. 5А демонстрирует 2-мерную диаграмму 500а, отображающую рабочие области для фиксированного соотношения РОГ НД и переменного соотношения РОГ НД на основании параметров нагрузки и частоты вращения двигателя. Диаграмма 500а показывает нагрузку двигателя (заряд воздуха и/или воздушный поток) по оси Y и частоту вращения двигателя по оси X. Данный пример использует в качестве примерных параметров скорость и нагрузку, при этом могут использоваться различные другие параметры, такие как крутящий момент, скорость передачи, температура охлаждения двигателя, скорость транспортного средства и т.д.
В данном примере область действия фиксированного соотношения РОГ НД изображена в виде прямоугольного окна 502. Как показано на ФИГ. 3, диапазон фиксированного соотношения может включать в себя все значения нагрузки двигателя от средней нагрузки вниз к минимальной нагрузке двигателя и/или частоте вращения двигателя ниже порогового значения, например 3 об/мин. Область действия переменного соотношения РОГ НД изображена для параметров частоты вращения и нагрузки двигателя, лежащих за пределами диапазона фиксированных соотношений и, в некоторых примерах, может содержать все значения нагрузки двигателя выше средней нагрузки (например, свыше нагрузки двигателя в 50%) и все значения скорости вращения двигателя выше порогового значения, например, 3500 об/мин.
Пока параметры работы двигателя лежат в диапазоне фиксированных соотношений, РОГ НД может обеспечиваться на основании фиксированного соотношения РОГ НД, где доля РОГ НД от приточного воздушного потока остается постоянной в пределах фиксированного диапазона скорости и нагрузки. Кроме того, обеспечение фиксированного соотношения РОГ НД может включать обеспечение повышенной фиксированной доли потока РОГ или пониженной фиксированной доли потока, основываясь на режиме работы двигателя (ДОЦ или не-ДОЦ). Подробности рабочих областей в рамках фиксированного режима РОГ НД будут далее рассмотрены со ссылкой на ФИГ. 5В.
Пока параметры работы двигателя лежат в диапазоне переменных соотношений, РОГ НД может обеспечиваться на основании переменного соотношения РОГ, где доля РОГ НД от приточного воздушного потока изменяется в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя.
Кроме того, основываясь на скорости и нагрузке работы двигателя, соотношение РОГ НД может быть переведено из диапазона фиксированных режимов в диапазон переменных режимов, и наоборот. В качестве примера, при нажатии педали акселератора для увеличения нагрузки двигателя, работа двигателя может изменяться от диапазона фиксированных соотношений до диапазона переменных взаимоотношений (при условии более высоких значений скорости и нагрузки в сравнении с фиксированным режимом). В результате возросшей частоты вращения и нагрузки двигателя от фиксированного диапазона к переменному диапазону, соотношение РОГ может быть переведено от соотношения фиксированного режима РОГ (обеспечивающего фиксированную долю РОГ относительно приточного воздушного потока) к режиму переменного уровня РОГ (обеспечивающему переменную долю РОГ относительно приточного воздушного потока на основе частоты вращения и загрузки двигателя).
Таким образом, двигатель, подобный двигателю 10 на ФИГ. 1 и 2 может быть выполнен с возможностью работать с разными соотношениями РОГ в зависимости от параметров работы двигателя. Так как параметры работы двигателя изменяются в ходе работы двигателя, двигатель может управляться посредством управляющей системы (например, контроллер 12 на ФИГ. 1 и 2) для перехода между различными соотношениями РОГ. Кроме того, такие переходы могут быть выполнены посредством настройки одного или нескольких рабочих параметров, таких как степень открытия клапана РО, момент зажигания и/или степень открытия дросселя.
Что касается ФИГ. 5В, то он изображает 3-мерную диаграмму 500b для фиксированного соотношения РОГ НД, включая фиксированное соотношение РОГ НД для нормального режима и фиксированное соотношение РОГ НД для режима ДОЦ. На диаграмме 500b ось Y представляет нагрузку двигателя, ось X представляет частоту вращения двигателя и ось Z представляет долю РОГ НД. Данный пример использует в качестве примерных параметров нагрузку и скорость для осей X и Y соответственно, при этом могут использоваться различные другие параметры, такие как крутящий момент, скорость передачи, температура охлаждения двигателя, скорость транспортного средства и т.д. с учетом РОГ НД в качестве параметра по оси Z.
При работе двигателя в диапазоне фиксированных режимов, РОГ НД могут обеспечивать по фиксированному соотношению для нормального режима или по фиксированному соотношению для режима ДОЦ, в зависимости от режима работы двигателя. Например, при работе двигателя в режиме ДОЦ с одним или более отключенными цилиндрами, РОГ НД могут обеспечивать по фиксированному соотношению для режима ДОЦ. Фиксированное соотношение для режима ДОЦ основывается на минимальной нагрузке цилиндра в режиме ДОЦ. В данном примере рабочая область повышенного фиксированного режима изображена в виде параллелепипеда 504, доля РОГ в фиксированном режиме ДОЦ равна 20% от воздушного потока во впускном коллекторе. Кроме того, при работе двигателя в нормальном режиме (то есть, в режиме не-ДОЦ), когда все цилиндры активны, и в них происходит воспламенение, РОГ НД могут обеспечивать по фиксированному соотношению нормального режима. Фиксированное соотношение для нормального режима основывается на минимальной нагрузке цилиндра в нормальном режиме. В данном примере рабочая область нормального фиксированного режима изображена в виде параллелепипеда 506, доля РОГ в нормальном фиксированном режиме равна 15% от воздушного потока во впускном коллекторе. В данном случае, минимальная нагрузка цилиндра в режиме ДОЦ выше минимальной нагрузки цилиндра в нормальном режиме. Следовательно, доля РОГ в режиме ДОЦ выше, чем доля РОГ в нормальном (не-ДОЦ) режиме.
Следует понимать, что в описываемых здесь примерах, используется минимальная нагрузка цилиндра, при этом в альтернативных примерах может использоваться давление воздуха при сгорании в двигателе. Например, фиксированный уровень РОГ для режима ДОЦ может зависеть от минимального воздушного заряда в режиме ДОЦ, и фиксированный уровень РОГ для нормального режима зависит от минимального воздушного заряда в нормальном режиме.
Кроме того, когда работа двигателя требует перехода от режима ДОЦ работы двигателя к нормальному (не-ДОЦ) режиму работы двигателя, основываясь на значении нагрузки двигателя в момент запроса на смену режима работы двигателя, работа двигателя и определение соотношения РОГ могут изменяться одновременно, либо изменение работы двигателя может происходить после изменения определение соотношения РОГ. Например, при работе двигателя в режиме ДОЦ с нагрузкой ниже порогового значения 512, в качестве реакции на запрос переход работы двигателя из режима ДОЦ в режим не-ДОЦ, такой как отпускание педали акселератора (для снижения проблем ШВР), переход работы двигателя из режима ДОЦ может быть отложен до момента перехода РОГ от фиксированного соотношения РОГ НД для режима ДОЦ к фиксированному соотношению РОГ НД для нормального режима. То есть, при работе двигателя в области нагрузки/скорости ниже порогового значения 512 нагрузки, РОГ может быт снижен с 20% до 15%. При достижении доли РОГ 15%, может начинаться переход работы двигателя из режима ДОЦ.
Однако, при работе двигателя в режиме ДОЦ с нагрузкой выше порогового значения, в качестве реакции на отпускание педали акселератора, работа двигателя может переходить из режима ДОЦ одновременно с изменением соотношения РОГ от фиксированного соотношения РОГ НД для режима ДОЦ к фиксированному соотношению РОГ НД для нормального режима.
Таким образом, при задержке перехода работы двигателя от режима ДОЦ к режиму не-ДОЦ, в качестве реакции на подтверждение события отпускания педали акселератора при нагрузке ниже порогового значения, РОГ может быть сброшена до более низких уровней до изменения работы двигателя. Следовательно, может быть снижено избыточное обеднение смеси при переходных условиях, например, при отпускании педали акселератора, и цилиндры двигателя не будут работать с уровнем РОГ, превышающим приемлемый. В результате, могут быть снижены сбои в работе двигателя из-за пропусков в зажигании, вызванных избыточным обеднением смеси.
Что касается ФИГ. 6, то на ней изображена рабочая последовательность 600, представляющая пример фиксированного соотношения РОГ НД для режима ДОЦ, основанного на режиме работы двигателя. ФИГ. 6 показывает примерное положение педали на схеме 602, нагрузку двигателя на схеме 604, общий заряд воздуха на схеме 606, уровень потока РОГ НД на схеме 610, долю РОГ НД на схеме 612 и режим работы двигателя на схеме 618. Последовательность событий на ФИГ. 6 может быть осуществлена путем исполнения инструкций в системе на ФИГ. 1-2 в соответствии со способами на ФИГ. 4. Вертикальные маркеры времени t0-t7 представляют собой актуальные моменты времени во время выполнения последовательности. На всех вышеуказанных схемах ось X представляет собой ось времени, на которой время увеличивается в направлении слева направо на каждой схеме.
На первой схеме сверху на ФИГ. 6 представлено изменение во времени положения педали акселератора. Ось Y представляет положение педали акселератора, и степень нажатия педали акселератора увеличивается в направлении стрелки оси Y.
На второй схеме сверху на ФИГ. 6 представлено изменение во времени нагрузки двигателя. Ось Y представляет нагрузку двигателя, и нагрузка двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Горизонтальная линия 606 представляет пороговое значение нагрузки двигателя. Пороговое значение нагрузки двигателя может основываться на времени продувки РОГ при данном уровне воздушного потока двигателя. Пороговое значение нагрузки двигателя может быть настроено или смоделировано для обеспечения возможности настройки уровня РОГ во впускном коллекторе от повышенного соотношения до пониженного соотношения перед снижением нагрузки цилиндра до уровня, на котором возможны запоздалые зажигания и пропуски зажигания при повышенных соотношениях РОГ.
Согласно одному из примеров, пороговое значение нагрузки двигателя может быть основано на минимальной нагрузке для допустимого уровня РОГ, обеспечивающего приемлемую стабильность воспламенения.
На третьей схеме сверху на ФИГ. 6 представлено изменение во времени общего воздушного заряда. Ось Y представляет собой общий воздушный заряд, общий воздушный заряд увеличивается в направлении стрелки оси Y. Общий воздушный заряд включает в себя весь воздух, проходящий через систему РОГ НД, и включает в себя как свежий воздушный поток, поступающий из впуска, так и РОГ.
На четвертой схеме сверху на ФИГ. 6 представлено изменение во времени уровня потока РОГ НД. Ось Y представляет собой уровень потока РОГ НД, уровень потока РОГ НД увеличивается в направлении стрелки оси Y. Расходом потока РОГ НД может быть массовый расход РОГ НД, проходящий через систему. На пятой схеме сверху на ФИГ. 6 представлено изменение во времени доли РОГ-НД. Ось Y представляет собой долю РОГ НД, доля потока РОГ НД увеличивается в направлении стрелки оси Y. Доля РОГ НД включает в себя относительный объем потока РОГ НД, содержащий общий поток воздуха, то есть долю РОГ НД в общем воздушном заряде. Горизонтальная линия 614 представляет долю РОГ НД для фиксированного соотношения режима ДОЦ, горизонтальная линия 616 представляет долю РОГ НД для фиксированного соотношения нормального режима. Согласно примеру, доля РОГ НД при работе с фиксированным соотношением в режиме ДОЦ может равняться 20% от свежего приточного воздушного потока, и доля РОГ НД при работе с фиксированным соотношением в нормальном режиме может равняться 15% от свежего приточного воздушного потока. В данном случае, доля РОГ НД при фиксированном соотношении в режиме ДОЦ может быть больше, чем доля РОГ НД при фиксированном соотношении в нормальном режиме.
На шестой схеме сверху на ФИГ. 6 представлено изменение во времени режима работы двигателя. Ось Y представляет собой режим работы двигателя, причем двигатель может работать в режиме ДОЦ, если один или несколько цилиндров двигателя отключены, либо в режиме не-ДОЦ, когда все цилиндры активны, и в них происходит воспламенение.
В момент времени Ю и между моментами времени t0 и t1, двигатель может работать в диапазоне от низкого до ниже среднего при неизменных параметрах с положением 602 педали, удерживаемом в постоянном положении. Кроме того, двигатель может работать в режиме 608 ДОЦ при одном или нескольких отключенных цилиндров и тем самым РОГ НД может осуществляться с повышенной долей (614) при фиксированном соотношении в режиме ДОЦ.
В момент времени t1 водитель транспортного средства может нажать на педаль акселератора и инициировать событие «нажатие на педаль акселератора». В результате дроссель (не показан) открывается сильнее, и нагрузка двигателя, общий воздушный поток 608 и уровень 610 потока РОГ увеличиваются. В ответ на нажатие педали акселератора, работа двигателя может перейти из режима ДОЦ в режим не-ДОЦ и, в то же самое время, соотношение РОГ также может измениться от фиксированного соотношения для режима ДОЦ (т.е. 20% РОГ) до фиксированного соотношения для нормального режима (т.е. 15% РОГ). Не смотря на то, что для уменьшения доли РОГ во впускном коллекторе от доли при фиксированного соотношения для режима ДОЦ до доли при фиксированном соотношении для нормального режима может потребоваться время, из-за повышенных параметров нагрузки цилиндров при нажатии педали акселератора, двигатель может выдержать повышенные объемы РОГ. Вследствие этого, задержка перевода работы двигателя из режима ДОЦ в режим не-ДОЦ может не потребоваться, и цилиндры могут быть реактивированы при постепенном снижении РОГ.
Согласно некоторым примерам, в ответ на переход из режима ДОЦ, вызванный нажатием на педаль акселератора, в случае, если ожидаемая нагрузка двигателя в режиме не-ДОЦ меньше или равна пороговому значению минимальной нагрузки двигателя ДОЦ, перевод двигателя из режима ДОЦ в режим не-ДОЦ может быть отложен до момента, когда ожидаемая нагрузка превысит пороговое значение минимальной нагрузки ДОЦ. В данном случае, пороговое значение минимальной нагрузки ДОЦ может основываться на минимальной нагрузке двигателя при работе двигателя в режиме ДОЦ.
Затем, в момент времени t2 водитель транспортного средства может отпустить педаль акселератора и инициировать событие «отпускание педали акселератора». В результате нагрузка двигателя и общий воздушный заряд могут снизиться до начальных объемов (т.е. до значений, имевшихся до t1). Кроме того, в ответ на снижение нагрузки двигателя, работа двигателя может перейти из режима не-ДОЦ в режим ДОЦ и соотношение РОГ также может измениться от фиксированного соотношения для нормального режима до фиксированного соотношения для режима ДОЦ. То есть, доля РОГ от приточного воздушного потока может увеличиться до увеличенной фиксированной доля для режима ДОЦ. Когда нагрузка двигателя снижается во время отпускания педали акселератора, уровень потока РОГ и общий воздушный заряд могут также снижаться.
В момент времени t3 может произойти второе событие отпускания педали акселератора и нагрузка двигателя может снизиться. Кроме того, отпускание педали акселератора может произойти в момент, когда нагрузка двигателя превышает пороговое значение нагрузки двигателя. В случае отпускания педали акселератора в момент, когда нагрузка двигателя превышает пороговое значение, соотношение РОГ может изменяться от режима ДОЦ к нормальному режиму одновременно с переходом двигателя из режима ДОЦ. В результате, доля РОГ может снижаться до пониженной фиксированной доли (616) для нормального режима, уровень потока РОГ может также снижаться по мере снижения нагрузки двигателя и общего воздушного заряда. Перевод двигателя из режима ДОЦ в ответ на отпускание педали акселератора может снизить проблемы ШВР. Между моментами времени t3 и t4, в результате завершения события отпускания педали акселератора, двигатель может работать в не-ДОЦ режиме с РОГ НД, осуществляемой по соотношению для нормального режима.
Далее, в момент времени t4 может быть инициировано второе событие нажатия на педаль акселератора. В результате нажатия на педаль акселератора, нагрузка двигателя и общий заряд воздуха могут увеличиться и двигатель может продолжить работу в режиме не-ДОЦ. Тем самым, РОГ может по-прежнему осуществляться по пониженному фиксированному соотношению нормального режима.
В момент времени t5 может произойти третье событие нажатия на педаль акселератора, что может привести к тому, что работа двигателя перейдет из режима не-ДОЦ в режим ДОЦ и соотношение РОГ также изменится от фиксированного соотношения для нормального режима до фиксированного соотношения для режима ДОЦ. Между моментами времени t5 и t6, двигатель может продолжать работать в режиме ДОЦ, и РОГ может продолжать осуществляться по фиксированному соотношению для режима ДОЦ.
В момент времени t6 может произойти третье событие отпускания педали акселератора, и в результате, нагрузка двигателя может снизиться. Кроме того, отпускание педали акселератора может быть инициировано в момент, когда нагрузка двигателя ниже порогового значения нагрузки двигателя. В ответ на отпускание педали акселератора, происходящее при работе в режиме ДОЦ, может потребоваться перевод двигателя из режиме ДОЦ для того, чтобы уменьшить проблемы ШВР и следовательно, может потребоваться перевод соотношения РОГ НД от повышенного фиксированного соотношения для режима ДОЦ до пониженного фиксированного соотношения для нормального режима. Однако, из-за большого входящего объема впускной системы, при продувке РОГ НД до пониженной доли для нормального уровня, могут наблюдаться задержки. В результате, работа двигателя может изменяться от режима ДОЦ до режима не-ДОЦ до того, как РОГ НД снизится до доли для нормального режима. В таком случае, при работе в режиме не-ДОЦ, допустимый для двигателя уровнь РОГ ниже, и если двигатель изменяет режим работы на не-ДОЦ до того, как уровни РОГ достигнут уровней нормального режима, может иметь место избыточное обеднение приточного воздуха, приводящее к перебоям из-за пропуска зажигания. Таким образом, когда двигатель в режиме ДОЦ, в результате отпускания педали акселератора, происходящем при нагрузке двигателя ниже порогового значения, переход двигателя в режим не-ДОЦ может быть задержан на длительность d1 (между моментами времени t6 и t7) до тех пор, пока РОГ НД не будет сброшена от фиксированной доли для режима ДОЦ до фиксированной доли для нормального режима. То есть, при работе двигателя в режиме ДОЦ, в результате отпускания педали акселератора, происходящем при нагрузке двигателя ниже порогового значения нагрузки, двигатель может быть переведен из режима ДОЦ только после того, как РОГ НД снизится до уровней нормального режима. Таким образом, в момент времени t6, в результате отпускания педали акселератора, перевод двигателя из режима ДОЦ может быть задержан до момента времени t7, когда доля РОГ снижается до фиксированной доли от приточного воздушного потока для нормального режима.
В этом случае, обеспечение требуемой доли РОГ от свежего воздуха (доля по соотношению для режима ДОЦ или доля по соотношению для нормального режима) содержит координацию настройки клапана РОГ НД и дросселя с использованием опережающего регулирования и содержит настройку обратной связи для поддержания доли, основанной на изменениях уровня РОГ посредством, например, кислородного датчика. Это предполагает координированное изменение как уровня приточного воздушного потока, так и уровня потока РОГ, для поддержания доли РОГ на требуемом уровне. Поскольку возможны ошибки управления, поддержание требуемой доли РОГ может предполагать небольшие отклонения доли РОГ, например отклонения на 1-2%. Клапан РОГ НД настроен таким образом, чтобы при нарастании воздушного потока в фиксированном режиме, например при событии нажатия на педаль акселератора в момент времени t1, обеспечить соответствующее увеличение потока РОГ для поддержания фиксированной доли РОГ.
Таким образом, РОГ может осуществляться по фиксированному соотношению для уменьшения числа ошибок РОН и улучшения диапазона подачи РОГ. Фиксированное соотношение может быть, кроме того, настроено на основании рабочего режима двигателя с выборочно отключаемыми цилиндрами для достижения повышенной минимальной нагрузки цилиндра, применяемой при отключении выбранных цилиндров и пониженной минимальной нагрузки цилиндра, применяемой, когда все цилиндры активны. Благодаря применению соотношений, основанных на рабочих параметрах для каждого режима, двигатель может управляться при соотношении РОГ, приемлемом для двигателя. В таком случае, это улучшает предоставление РОГ и допустимый уровень РОГ, уменьшая при этом появление перебоев из-за пропуска зажигания.
Следует понимать, что в некоторых описываемых здесь примерах, в случае сброса нагрузки при управлении двигателем в режиме ДОЦ, работа двигателя может быть выведена из режима ДОЦ (например, для уменьшения проблем ШВР), при этом в альтернативных примерах, в случае сброса нагрузки двигатель может продолжать работать в режиме ДОЦ. При работе с режиме ДОЦ, РОГ может обеспечиваться с повышенной фиксированной долей относительно приточного воздушного потока.
Согласно одному примеру, последовательность на ФИГ. 6 иллюстрирует способ для двигателя, содержащий: реактивацию цилиндров двигателя с переходом от повышенного соотношения РОГ к пониженному соотношению РОГ при первом отпускании педали акселератора при работе в режиме ДОЦ и при нагрузке, превышающей пороговое значение; и реактивацию цилиндров двигателя после перехода от повышенного соотношения РОГ к пониженному соотношению РОГ при втором отпускании педали акселератора при работе в режиме ДОЦ и при нагрузке ниже порогового значения. Способ также отличается тем, что повышенное соотношение РОГ основано на первом пределе допустимого уровня РОГ при работе в режиме ДОЦ, и тем, что пониженное соотношение РОГ основано на втором пределе допустимого уровня РОГ при работе двигателя в режиме не-ДОЦ, первый предел допустимого уровня РОГ больше, чем второй предел допустимого уровня РОГ. Способ также отличается тем, что работа двигателя в режиме ДОЦ предполагает работу с общим числом отключенных цилиндров двигателя при осуществлении фиксированной РОГ НД, повышенной относительно приточного воздушного потока по повышенному соотношению РОГ, и отличается тем, что работа двигателя в режиме не-ДОЦ предполагает работу со всеми активными цилиндрами при осуществлении фиксированной РОГ НД, пониженной относительно приточного воздушного потока по пониженному соотношению РОГ. Более того, согласно некоторым примерам способ предполагает замедление момента зажигания при реактивации всех цилиндров.
Следует отметить, что примерное управление и последовательности расчета, указанные в данном документе, могут использоваться с различными двигателями и/или системами автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые здесь, могут храниться в виде выполняемых команд в энергонезависимом запоминающем устройстве и могут выполняться посредством системы управления, включающей в себя контроллер в комбинации с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими аппаратными средствами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как: управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и тому подобное. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут пропускаться. Подобным образом, определенный порядок обработки необязательно требуется для достижения признаков и преимуществ иллюстративных вариантов осуществления, описанных здесь, а предусмотрен для простоты иллюстрации и описания. Одно или более из показанных действий, операций и/или функций может повторно выполняться в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемого носителя в системе управления двигателем, где описанные действия выполняются посредством исполнения инструкций в системе, включая различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые здесь, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в качестве ограничения, так как являются возможными многочисленные изменения. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.
В нижеследующих пунктах формулы изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новых и неочевидных. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения содержат включение одного или более таких элементов, ни требуя, ни исключая два или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены посредством изменения настоящих пунктов формулы изобретения или посредством представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, равными или разными по объему относительно оригинальных пунктов формулы изобретения, также рассматриваются включенными в предмет изобретения настоящего описания изобретения.