СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ БЕНЗИНОВОГО САЖЕВОГО ФИЛЬТРА
SYSTEM (EMBODIMENTS) AND METHOD FOR REGENERATING PETROL PARTICULATE FILTER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к общей области способов и систем для расширения возможностей регенерации бензинового сажевого фильтра (БСФ) во время работы транспортного средства в режиме автоматического регулирования скорости.
Уровень техники
Транспортное средство, содержащее бензиновый двигатель с прямым впрыском, может содержать БСФ. БСФ может накапливать углеродосодержащую сажу, вырабатываемую двигателем с прямым впрыском. Может быть предусмотрена периодическая регенерация БСФ для уменьшения обратного давления отработавших газов и количества сажи, накопленной в БСФ. Регенерация БСФ может быть произведена путем эксплуатации БСФ при температуре, превышающей пороговую, и подачи в БСФ избытка кислорода. Избыточный кислород может способствовать сгоранию накопленной в БСФ сажи, что приводит к уменьшению количества сажи, накопленной в БСФ. Подача избытка кислорода может быть обеспечена путем сжигания в двигателе топливной смеси с обедненным воздушно-топливным отношением или подачи воздуха в БСФ. Однако работа двигателя на топливной смеси с обедненным воздушно-топливным отношением или подача воздуха в систему доочистки отработавших газов транспортного средства могут вызывать повышение уровня выбросов транспортного средства. Следовательно, может быть желательным расширение возможностей эксплуатации транспортного средства в таких условиях, в которых подача кислорода в БСФ может быть обеспечена без повышения уровня выбросов транспортного средства.
Раскрытие изобретения
Авторы настоящего изобретения выявили вышеуказанный недостаток и разработали систему транспортного средства, содержащую: двигатель с искровым зажиганием; выхлопную систему, соединенную с двигателем с искровым зажиганием, причем выхлопная система содержит сажевый фильтр; и контроллер, содержащий сохраненные в долговременной памяти исполнимые инструкции для управления работой двигателя с искровым зажиганием и корректировки одного или нескольких параметров автоматического контроллера скорости транспортного средства в случае превышения количеством сажи, накопленной в сажевом фильтре, порогового количества.
Корректировка одного или нескольких параметров автоматического контроллера скорости транспортного средства в случае превышения количеством сажи, накопленной в сажевом фильтре, порогового количества обеспечивает возможность получения технического результата, состоящего в более частой регенерации сажевого фильтра по сравнению с эксплуатацией транспортного средства с неизменными параметрами автоматического контроллера скорости транспортного средства во время работы в режиме автоматического регулирования скорости транспортного средства. В частности, в качестве базовых значений пределов контроллера скорости транспортного средства могут быть установлены значения, обеспечивающие поддержание скорости транспортного средства в пределах заранее определенных отклонений от требуемой скорости транспортного средства. Кроме того, контроллер скорости транспортного средства может содержать умеренные коэффициенты передачи для поддержания скорости транспортного средства между верхним пределом скорости транспортного средства и нижним пределом скорости транспортного средства. Однако в случае накопления в сажевом фильтре значительного количества сажи коэффициент передачи контроллера скорости транспортного средства может быть увеличен, а диапазон отклонений от требуемой скорости транспортного средства может быть расширен для обеспечения возможности более частых переходов в режим отсечки топлива при замедлении для пассивной регенерации сажевого фильтра во время работы транспортного средства в режиме регулирования скорости.
Например, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше первого порогового значения, требуемая скорость транспортного средства может быть равна 100 км/ч. Верхняя граница скорости транспортного средства, установленная в контроллере может быть равна 103 км/ч, а нижняя граница скорости транспортного средства может быть равна 97 км/ч. В случае превышения скоростью транспортного средства 103 км/ч крутящий момент двигателя может быть постепенно уменьшен без резких изменений крутящего момента двигателя. Аналогичным образом, в случае падения скорости транспортного средства ниже 97 км/ч крутящий момент двигателя может быть постепенно увеличен для постепенного повышения крутящего момента двигателя и скорости транспортного средства. Таким образом, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше первого порогового значения, регулирование скорости транспортного средства может быть обеспечено без резких изменений крутящего момента двигателя.
С другой стороны, если количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, параметры контроллера скорости транспортного средства могут быть скорректированы так, чтобы обеспечить расширение возможностей перехода в режим отсечки топлива при замедлении. Например, при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч, установленный в контроллере верхний предел скорости транспортного средства может быть изменен на 108 км/ч, а нижний предел скорости транспортного средства может быть изменен на 93 км/ч. Кроме того, коэффициенты передачи контроллера скорости транспортного средства могут быть усилены (например, увеличены) в зависимости от количества сажи, накопленной в сажевом фильтре.
Верхний предел скорости транспортного средства контроллера скорости транспортного средства может быть увеличен, а нижний предел скорости транспортного средства может быть уменьшен в случае превышения количеством сажи, накопленной в сажевом фильтре, порогового количества для обеспечения возможности приближения требуемого крутящего момента двигателя к нулю на более длительные промежутки времени при перемещении транспортного средства по отрицательному уклону. Кроме того, коэффициенты передачи контроллера скорости транспортного средства могут быть увеличены в случае превышения количеством сажи, накопленной в сажевом фильтре, порогового количества для обеспечения возможности использования более значительных и более частых уменьшений крутящего момента двигателя с целью расширения возможностей перехода в режим отсечки топлива при замедлении.
Решение по настоящему изобретению может обладать несколькими преимуществами. В частности, предлагаемый подход может обеспечить возможность применения более значительных изменений крутящего момента двигателя во время работы транспортного средства в режиме автоматического регулирования скорости, что расширяет возможности перехода транспортного средства в режим отсечки топлива при замедлении. Кроме того, предлагаемый подход может обеспечить уменьшение вероятности активной регенерации сажевого фильтра, что обеспечивает повышение топливной экономичности транспортного средства. Кроме того, предлагаемый подход может обеспечить увеличения вероятности готовности сажевого фильтра к регенерации во время режима отсечки топлива при замедлении.
Вышеуказанные и другие преимущества и особенности настоящего изобретения станут ясны из нижеследующего раздела «Осуществление изобретения», рассмотренного как независимо, так и в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». 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
На фиг. 1 представлен пример транспортного средства, в котором могут быть использованы системы и способы по настоящему изобретению;
На фиг. 2 представлен пример двигателя для транспортного средства по фиг. 1;
На фиг. 3 представлен пример силового агрегата для транспортного средства по фиг. 1;
На фиг. 4 представлена функциональная схема примера контроллера скорости транспортного средства;
На фиг. 5 представлен пример способа эксплуатации транспортного средства; и
На фиг. 6 представлен пример последовательности эксплуатации транспортного средства в соответствии со способом по фиг. 5.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам регенерации сажевого фильтра транспортного средства во время работы транспортного средства в режиме автоматического регулирования скорости, или круиз-контроля. На фиг. 1 представлен не налагающий каких-либо ограничений пример транспортного средства, выполненного с возможностью работы в режиме круиз-контроля и пассивной регенерации сажевого фильтра. На фиг. 2 представлен пример двигателя для транспортного средства по фиг. 1. Силовой агрегат транспортного средства по фиг. 1 представлен на фиг. 3. Функциональная схема примера контроллера скорости транспортного средства по фиг. 1 представлена на фиг. 4. Способ эксплуатации транспортного средства представлен на фиг. 5. Наконец, на фиг. 6 представлена последовательность эксплуатации транспортного средства в соответствии со способом мо фиг. 5.
Как показано на фиг. 1, транспортное средство 100 содержит контроллер 12 для приема данных от датчиков и регулирования положения исполнительных механизмов. Контроллер 12 может обеспечивать работу транспортного средства 100 в режиме круиз-контроля, в котором скорость транспортного средства поддерживают в пределах требуемого диапазона скоростей транспортного средства, ограниченного верхним и нижним пределами скорости транспортного средства. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления контроллер 12 может обеспечивать работу транспортного средства 100, действуя совместно с дополнительными контроллерами. Представленное на схеме транспортное средство 100 содержит приемник 130 системы глобального позиционирования (GPS). Спутник 102 подает информацию с временными отметками на приемник 130 GPS, который передает такую информацию системе 140 определения положения транспортного средства. Система 140 определения положения транспортного средства передает контроллеру 12 данные о текущем и будущем уклоне дороги, основанные на данных спутника. Транспортное средство 100 также может быть оборудовано необязательной камерой 135 для обзора дорожных условий на пути перемещения транспортного средства 135. Например, камера 135 может получать информацию об дорожных условиях от дорожных знаков 166 или других источников визуальной информации. В альтернативном варианте система 140 определения положения транспортного средства может получать информацию для определения положения транспортного средства от стационарной широковещательной вышки 104 через приемник 132. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления транспортное средство 100 также может содержать датчик 138 для выявления близости других транспортных средств, находящихся на пути перемещения транспортного средства 100. Работа датчика 138 может быть основана на использовании лазерных, звуковых или радарных сигналов.
Представленное в данном примере транспортное средство 100 представляет собой пассажирский автомобиль. Однако в соответствии с некоторыми из примеров осуществления транспортное средство 100 может представлять собой транспортное средство для коммерческих перевозок, например, тягач с грузовым прицепом или грузовой автомобиль.
На фиг. 2 представлен пример двигателя транспортного средства. В соответствии с данным примером осуществления двигатель представляет собой двигатель с искровым зажиганием (например, сгорание топлива в двигателе вызывает искра, получаемая при помощи свечи зажигания).
На фиг. 2 схематически представлен один из цилиндров многоцилиндрового двигателя 230 в составе двигательной системы 200. Управление двигателем 230 может по быть меньшей мере частично обеспечено системой управления, содержащей контроллер 12, и сигналами, вводимыми оператором 282 транспортного средства через средства 280 ввода. В настоящем примере осуществления средства 280 ввода содержат педаль акселератора и датчик 284 положения педали, формирующий пропорциональный сигнал положения педали.
Камера 232 сгорания двигателя 230 может содержать цилиндр, образованный стенками 234 цилиндра, внутри которого расположен поршень 236. Поршень 236 может быть связан с коленчатым валом 240 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 240 может быть связан по меньшей мере с одним приводным колесом транспортного средства через предусмотренную между ними систему трансмиссии. Кроме того, может быть предусмотрен электродвигатель стартера, связанный с коленчатым валом 240 через маховик, для запуска двигателя 236 в работу.
Впускаемый воздух может поступать в камеру 232 сгорания из впускного коллектора 244 через впускной канал 242, а отработавшие газы могут выходить из нее через выхлопной канал 248. Впускной коллектор 344 и выхлопной канал 248 могут быть выполнены с возможностью избирательного сообщения с камерой 232 сгорания через, соответственно, впускной клапан 252 и выхлопной клапан 254. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления камера 232 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выхлопных клапанов.
В соответствии с данным примером осуществления для управления впускным клапаном 252 и выхлопным клапаном 254 может быть использован кулачковый привод, действующий через соответствующие системы 251 и 253 кулачкового привода. Каждая из систем 251 и 253 кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и использовать для регулирования работы кулачков одну или несколько из систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), управление которыми может быть обеспечено контроллером 12. Положения впускного клапана 252 и выхлопного клапана 254 могут быть определены, соответственно, датчиками 255 и 257 положения. В соответствии с альтернативными примерами осуществления управление впускным клапаном 252 и выхлопным клапаном 254 может быть использован электромеханический привод. Например, в альтернативном варианте осуществления цилиндр 232 может содержать впускной клапан, управляемый при помощи электромеханического привода, и выхлопной клапан, управляемый при помощи кулачкового привода, содержащего системы ППК и/или ИФКР.
Топливный инжектор 269 представлен на схеме подсоединенным непосредственно к камере 232 сгорания для прямого впрыска в нее топлива в количествах, пропорциональных ширине импульса сигнала, получаемого от контроллера 12. Таким образом, топливный инжектор 269 осуществляет так называемый прямой впрыск топлива в камеру 232 сгорания. Топливный инжектор может быть установлен, например, на боковой стенке камеры сгорания или на верхней стенке камеры сгорания. Топливо может поступать в топливный инжектор из топливной системы (не представлена), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления камера 232 сгорания может альтернативно или дополнительно содержать топливный инжектор, установленный во впускном коллекторе 244 в соответствии с конфигурацией, обеспечивающей так называемый распределенный впрыск топлива во впускной порт, расположенный выше по потоку от камеры 232 сгорания.
Образование искры в камере 232 сгорания обеспечивают при помощи свечи 266 зажигания. Система зажигания может дополнительно содержать катушку зажигания (не представлена) для повышения напряжения, подаваемого на свечу 266 зажигания.
Впускной канал 242 может содержать дроссельную заслонку 262, содержащую дроссельную пластину 264. В соответствии с настоящим примером осуществления положение дроссельной пластины 264 может быть изменено контроллером 12 при помощи сигнала, подаваемого на электрический двигатель или привод, предусмотренный в составе дроссельной заслонки 262 в соответствии с конфигурацией, обычно называемой системой электронного управления дросселем (ЭУД). Таким образом, дроссельная заслонка 262 может быть использована для изменения подачи впускаемого воздуха в камеру сгорания 232 и другие цилиндры двигателя. Впускной канал 242 может содержать датчик 220 массового расхода воздуха и датчик 222 давления воздуха в коллекторе для измерения количества воздуха, поступающего в двигатель 230.
Выхлопной газоанализатор 227 представлен на схеме подсоединенным к выхлопному каналу 248 выше по потоку отработавших газов от средств 270 снижения токсичности выбросов. В качестве датчика 277 может быть использован любой соответствующий датчик, обеспечивающий измерение воздушно-топливного отношения отработавших газов, например линейный датчик содержания кислорода или УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах), двухпозиционный датчик содержания кислорода или ДКОГ, НДКОГ (нагреваемый ДКОГ) или датчик содержания оксидов азота (NOx), углеводородов (НС) или монооксида углерода (СО). В соответствии с одним из примеров осуществления верхний по потоку газоанализатор 227 отработавших газов представляет собой УДКОГ, выполненный с возможностью выдачи выходного сигнала, например, напряжения, пропорционального содержанию кислорода в отработавших газах. Контроллер 12 преобразует выходной сигнал датчика содержания кислорода в значение воздушно-топливного отношения отработавших газов при помощи переходной функции датчика содержания кислорода.
Средства 270 снижения токсичности выбросов представлены на схеме расположенными в выхлопном канале 248 ниже по потоку от газоанализатора 227 отработавших газов. Средства 270 могут представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель NOx, сажевый фильтр или их сочетания. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления во время работы двигателя 230 может быть предусмотрена периодическая перезагрузка средств 270 снижения токсичности выбросов путем перевода по меньшей мере одного из цилиндров в режим работы с определенным воздушно-топливным отношением. В примерах осуществления, в которых средства 270 снижения токсичности выбросов представляют собой сажевый фильтр, для регенерации средств 270 снижения токсичности выбросов может быть предусмотрено сжигание сажи, накопленной в таких средствах. Перепад давления на средствах 270 снижения токсичности выбросов может быть определен по данным датчиков 277 и 278 давления. Величина перепада давления может указывать на количество сажи, накопленной в средствах 270 снижения токсичности выбросов.
Контроллер 12 показан на фиг. 3 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 202, порты 204 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, показанную в виде постоянного запоминающего устройства 206, оперативное запоминающее устройство 208, энергонезависимое запоминающее устройство 210 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 230 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 220 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 223 температуры, связанного с рубашкой 214 охлаждения; сигнал профиля зажигания от датчика 218 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 240; положения дросселя от датчика 265 положения дросселя; и сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 222. Сигнал ДВК от датчика ДВК также можно использовать для индикации разряжения или давления во впускном коллекторе 244. Следует отметить, что могут быть использованы различные сочетания вышеуказанных датчиков, например датчик МРВ без датчика ДВК или наоборот. Во время работы двигателя величину крутящего момента двигателя можно определить по выходному сигналу датчика 222 ДВК и частоте вращения двигателя. Кроме того, на основе показаний этого датчика в сочетании с частотой вращения двигателя может быть определен заряд (в том числе воздуха) подачи в цилиндр. В соответствии с одним из примеров осуществления датчик 218 положения коленчатого вала, который также используют в качестве датчика частоты вращения двигателя, может вырабатывать на каждый оборот коленчатого вала определенное число равномерно распределенных импульсов.
Носитель данных в виде постоянной памяти 206 может быть запрограммирован машиночитаемыми данными, представляющими постоянные долговременные инструкции, исполнимые процессором 202 для выполнения по меньшей мере некоторых частей нижеописанных способов, а также других их вариантов, предполагаемых, но конкретно не перечисленных.
В рабочем режиме каждый из цилиндров двигателя 230, как правило, проходит четырехтактный цикл: этот цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выхлопа. На такте впуска обычно происходит закрытие выхлопного клапана 254 и открытие впускного клапана 252. Через впускной коллектор 244 в камеру 232 сгорания поступает воздух, причем происходит перемещение поршня 236 к дну цилиндра для увеличения внутреннего объема камеры 232 сгорания. Специалисты в данной области обычно называют положение, в котором поршень 236 расположен вблизи дна цилиндра в конце своего хода (например, соответствующее наибольшему объему камеры 232 сгорания) нижней мертвой точкой (НМТ).
На такте сжатия впускной клапан 252 и выхлопной клапан 254 закрыты. Происходит перемещение поршня 236 в направлении головки цилиндра для сжатия воздуха, находящегося внутри камеры 232 сгорания. Специалисты в данной области обычно называют положение, в котором поршень 236 расположен в конце своего хода вблизи головки цилиндра (например, соответствующее наименьшему объему камеры 232 сгорания) верхней мертвой точкой (ВМТ). В рамках операции, называемой в настоящем описании впрыском, производят ввод топлива в камеру сгорания. В рамках операции, называемой в настоящем описании зажиганием, производят зажигание введенного топлива при помощи известных средств зажигания, например, искровой свечи 266 зажигания, что приводит к сгоранию топлива.
На такте расширения расширяющиеся газы снова перемещают поршень 236 в НМТ. Коленчатый вал 240 преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение вращающегося вала. Наконец, на такте выхлопа происходит открытие выхлопного клапана 254 для выпуска сгоревшей воздушно-топливной смеси в выхлопной коллектор 248 и возвращение поршня в ВМТ.
Следует отметить, что вышеприведенное описание представлено исключительно в качестве примера, и время открытия и/или закрытия впускного и выхлопного клапанов может быть иным, например, с использованием положительного или отрицательного перекрытия клапанов, запаздывания закрытия впускного клапана или других изменений.
Как было указано выше, на фиг. 2 представлен лишь один из цилиндров многоцилиндрового двигателя, причем каждый из цилиндров может аналогичным образом содержать свой собственный набор, состоящий из впускного и выхлопного клапанов, топливного инжектора, свечи зажигания и т.д.
На фиг. 3 представлена схема силового агрегата 300 транспортного средства. Приведение силового агрегата 300 в действие может быть обеспечено двигателем 230, более подробно представленным на фиг. 2. В соответствии с одним из примеров осуществления, двигатель 230 может представлять собой бензиновый двигатель. Для запуска двигателя 230 может быть предусмотрена система стартера (не представлена). Кроме того, двигатель 230 может вырабатывать или регулировать крутящий момент посредством исполнительного механизма 304 передачи крутящего момента с использованием топливного инжектора, дроссельной заслонки, кулачков и т.д.
Вырабатываемый двигателем крутящий момент может быть передан на гидротрансформатор 306 крутящего момента для приведения в действие ступенчатой автоматической трансмиссии 308 путем замыкания одной или более муфт, в том числе муфты 310 переднего хода, причем гидротрансформатор крутящего момента можно считать компонентом трансмиссии. Гидротрансформатор 306 крутящего момента содержит лопастное колесо 320, передающего крутящий момент на турбину 322 через рабочую жидкость. Для переключения передач между двигателем 230 и колесами 314 транспортного средства может быть произведено замыкание одной или нескольких муфт 324 передач. В свою очередь, для регулирования выходного крутящего момента гидротрансформатора крутящего момента 306 может быть использована блокирующая муфта 312 гидротрансформатора крутящего момента. Так, при полностью разомкнутой блокирующей муфте 312 гидротрансформатора крутящего момента гидротрансформатор крутящего момента 306 передает крутящий момент на автоматическую трансмиссию 308 посредством жидкостной передачи между турбиной 322 гидротрансформатора крутящего момента и лопастным колесом 320 гидротрансформатора крутящего момента, что обеспечивает возможность мультипликации крутящего момента. Напротив, при полностью замкнутой блокирующей муфте 312 гидротрансформатора крутящего момента происходит прямая передача вырабатываемого двигателем крутящего момента через муфту 312 гидротрансформатора крутящего момента на ведущий вал трансмиссии 308. Блокирующая муфта 312 гидротрансформатора крутящего момента также может быть частично замкнута, что позволяет регулировать величину крутящего момента, передаваемого на трансмиссию. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью изменения величины крутящего момента, передаваемого гидротрансформатором крутящего момента, путем регулирования положения блокирующей муфты гидротрансформатора крутящего момента в зависимости от различных условий работы двигателя или в соответствии с требованиями оператора к режиму работы двигателя.
В свою очередь, крутящий момент может быть передан с выхода трансмиссии 308 на колеса 314 для перемещения транспортного средства. В частности, автоматическая трансмиссия 308 может регулировать величину крутящего момента, подаваемого на ведущий вал (не представлен), в зависимости от условий перемещения транспортного средства до передачи крутящего момента с выхода трансмиссии на колеса. Скорость перемещения транспортного средства может быть определена при помощи датчика 330 скорости.
Кроме того, колеса 314 могут быть заблокированы путем включения колесных тормозов 316. В соответствии с одним из примеров осуществления колесные тормоза 316 могут быть включены в случае нажатия ногой водителя на педаль тормоза (не представлена). Аналогичным образом, колеса 314 могут быть разблокированы путем отключения колесных тормозов 316 в случае отпускания ногой водителя педали тормоза.
На фиг. 4 представлена функциональная схема примера системы круиз-контроля транспортного средства. Система круиз-контроля транспортного средства, или система 400 круиз-контроля, содержит требуемое значение скорости транспортного средства. Значение требуемой скорости может быть введено водителем или равно текущей скорость транспортного средства в момент включения водителем режима круиз-контроля при помощи переключателя или других средств ввода. Требуемое значение скорости транспортного средства вводят в сумматор 404 и модель 406.
В модуле 408 системы 408 оценивают количество сажи, накопленной в сажевом фильтре транспортного средства. В соответствии с одним из примеров осуществления количество сажи оценивают по расходу воздуха через двигатель и обратному давлению в сажевом фильтре при данном расходе воздуха через двигатель. В соответствии с одним из примеров осуществления используют таблицу или функцию эмпирического определения количества сажи. Такая таблица или функция проиндексирована по значениям расхода воздуха через двигатель и обратного давления в сажевом фильтре. Определенное в модуле 408 количество сажи вводят в модуль 406 и модуль 410.
В модуле 406 на основе оценки сажевой нагрузки и требуемой скорости транспортного средства определяют верхнее и нижнее предельные значения скорости при работе в режиме автоматического регулирования скорости. В соответствии с одним из примеров осуществления оценку количества накопленной сажи используют для индексации функции, выдающей значения слагаемых, на основе которых определяют верхний предел скорости транспортного средства и нижний предел скорости транспортного средства. А именно, такие значения слагаемых складывают с требуемым значением скорости транспортного средства, определенным в модуле 402. Например, если функция выдает величину, равную 3 км/ч, верхний предел скорости транспортного средства устанавливают равным сумме требуемого значения скорости транспортного средства, определенного в модуле 402, и 3 км/ч. Нижний предел скорости транспортного средства устанавливают равным разности требуемого значения скорости транспортного средства, определенного в модуле 402, и 3 км/ч. Верхний и нижний пределы скорости транспортного средства вводят в модуль 410.
В модуле 404 из требуемого значения скорости транспортного средства вычитают фактическое значение скорости транспортного средства, определенное по трансмиссии 308, и получают отклонение скорости транспортного средства. Отклонение скорости транспортного средства вводят в модуль 410.
В модуле 410 отклонение скорости транспортного средства умножают на величину пропорционального коэффициента передачи. Величину пропорционального коэффициента передачи получают из одной или нескольких таблиц или функций, выбранных по соотношению скорости транспортного средства и верхнего предела скорости транспортного средства и нижнего предела скорости транспортного средства. Кроме того, пропорциональный коэффициент передачи зависит от количества сажи, накопленной в сажевом фильтре. В соответствии с одним из примеров осуществления величину пропорционального коэффициента передачи получают из одной из шести таблиц или функций. Первую таблицу используют для определения величины пропорционального коэффициента передачи, когда скорость транспортного средства ниже нижнего предела скорости транспортного средства, причем количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, выше порогового значения, или присутствует потребность в регенерации сажевого фильтра (например, значение переменной SOOT_MAX_LATCH равно 1). Вторую таблицу используют для определения величины пропорционального коэффициента передачи, когда скорость транспортного средства ниже нижнего предела скорости транспортного средства, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, ниже порогового значения, или потребность в регенерации сажевого фильтра отсутствует (например, значение переменной SOOT_MAX_LATCH равно 0). Третью таблицу используют для определения величины пропорционального коэффициента передачи, когда скорость транспортного средства выше нижнего предела скорости транспортного средства, но ниже верхнего предела скорости транспортного средства, причем количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, выше порогового значения, или присутствует потребность в регенерации сажевого фильтра (например, значение переменной SOOT_MAX_LATCH равно 1). Четвертую таблицу используют для определения величины пропорционального коэффициента передачи, когда скорость транспортного средства выше нижнего предела скорости транспортного средства, но ниже верхнего предела скорости транспортного средства, причем количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, ниже порогового значения, или потребность в регенерации сажевого фильтра отсутствует (например, значение переменной SOOT_MAX_LATCH равно 0). Пятую таблицу используют для определения величины пропорционального коэффициента передачи, когда скорость транспортного средства выше верхнего предела скорости транспортного средства, причем количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, выше порогового значения, или присутствует потребность в регенерации сажевого фильтра (например, значение переменной SOOT_MAX_LATCH равно 1). Шестую таблицу используют для определения величины пропорционального коэффициента передачи, когда скорость транспортного средства выше верхнего предела скорости транспортного средства, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, ниже порогового значения, или потребность в регенерации сажевого фильтра отсутствует (например, значение переменной SOOT_MAX_LATCH равно 0). Результат умножения передают в модель 412.
В модуле 412 контроллер 400 производит корректировку одного или нескольких исполнительных механизмов двигателя (например, дроссельной заслонки, времени впрыска топлива и т.д.) для увеличения или уменьшения крутящего момента двигателя, обеспечивающего возможность приближения скорости транспортного средства к требуемой скорости транспортного средства. Корректировку крутящего момента двигателя применяют к двигателю 230. Крутящий момент двигателя подают на трансмиссию 308 для корректировки скорости транспортного средства.
Следует отметить, что описание контроллера 400 приведено в качестве примера и не налагает каких-либо ограничений. Например, требуемая скорость транспортного средства и количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, могут быть использованы для корректировки пропорционального и интегрального коэффициентов передачи в пропорционально-интегральном контроллере скорости транспортного средства. Кроме того, требуемая скорость транспортного средства и количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, могут быть использованы для корректировки значений матрицы передачи контроллера пространства состояний или контроллеров других известных типов. Кроме того, в контроллерах различных возможных конструкций может быть предусмотрена корректировка верхнего и нижнего пределов скорости транспортного средства в зависимости от требуемой скорости транспортного средства и количества сажи, накопленной в сажевом фильтре. Коэффициенты передачи и пределы могут быть определены эмпирически и сохранены в памяти контроллера.
Таким образом, система по фиг. 1-4 предлагается представляет собой систему транспортного средства, содержащую: двигатель с искровым зажиганием; выхлопную систему, соединенную с двигателем с искровым зажиганием; и контроллер, содержащий сохраненные в долговременной памяти исполнимые инструкции для управления работой двигателя с искровым зажиганием и корректировки одного или нескольких параметров автоматического контроллера скорости транспортного средства в случае превышения количеством сажи, накопленной в сажевом фильтре, порогового количества. Система транспортного средства также содержит дополнительные инструкции для регулирования количества воздуха, протекающего через двигатель с искровым зажиганием в режиме отсечки топлива при замедлении, в зависимости от количества сажи, накопленной в сажевом фильтре.
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления данная система транспортного средства также содержит дополнительные инструкции для увеличения запаздывания зажигания двигателя с искровым зажиганием в случае нахождения в пределах порогового расстояния от участка дороги с предполагаемым наличием условий для отсечки топлива при замедлении. В данной системе транспортного средства в число одного или нескольких параметров автоматического контроллера скорости транспортного средства входит переменная коэффициента передачи контроллера. В данной системе транспортного средства в число одного или нескольких параметров автоматического контроллера скорости транспортного средства входит требуемый контроллером верхний предел скорости транспортного средства. В данной системе транспортного средства один или несколько параметров автоматического контроллера скорости транспортного средства корректируют для расширения возможности перехода в режим работы с отсечкой топлива при замедлении. В данной системе транспортного средства в режиме работы с отсечкой топлива при замедлении подача топлива в один или несколько из цилиндров двигателя прекращена.
В соответствии с решением по фиг. 1-4 также предлагается система транспортного средства, содержащая: двигатель с искровым зажиганием; контроллер, содержащий сохраненные в долговременной памяти исполнимые инструкции для управления работой двигателя с искровым зажиганием и перехода в режим работы с отсечкой топлива при замедлении в соответствии с условиями транспортного средства, зависящими от дорожных условий на некотором участке, при количестве сажи, накопленной в сажевом фильтре, большем порогового количества, во время работы транспортного средства в режиме регулирования скорости. Данная система транспортного средства также содержит дополнительные инструкции для того, чтобы не переходить в режим работы с отсечкой топлива при замедлении в соответствии с условиями транспортного средства, зависящими от дорожных условий на некотором участке дороги, при количестве сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньшем порогового количества, во время работы транспортного средства в режиме регулирования скорости.
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления в данной системе транспортного средства дополнительно осуществляют корректировку одного или нескольких параметров регулирования скорости транспортного средства при количестве сажи, накопленной в сажевом фильтре, большем порогового количества. В данной системе транспортного средства дорожным условием является изменение наклона дороги. В данной системе транспортного средства изменение наклона дороги представляет собой смену положительного наклона на отрицательный наклон. Данная система транспортного средства также содержит дополнительные инструкции для увеличения запаздывания зажигания в соответствии с ожидаемым дорожным условием при количестве сажи, накопленной в сажевом фильтре, большем порогового количества. В данной системе транспортного средства ожидаемое дорожное условие определяют при помощи навигационной системы.
На фиг. 5 представлен пример осуществления способа 500 для эксплуатации транспортного средства с сажевым фильтром. По меньшей мере часть способа 500 может быть включена в систему по фиг. 1-3 в виде исполнимых инструкций, сохраненных в долговременной памяти. Кроме того, некоторые части способа 500 могут быть выполнены в реальном мире при помощи контроллера, исполнительных механизмов и датчиков. Кроме того, выполнение способа по фиг. 5 может обеспечить получение последовательности операций, представленной на фиг. 6. Способ по фиг. 6 может быть выполнен в режиме реального времени в транспортном средстве, перемещающемся по дороге.
На этапе 502 способа 500 определяют, существует ли запрос на работу транспортного средства в режиме круиз-контроля. Перевод транспортного средства в режим круиз-контроля может быть запрошен водителем нажатием на кнопку переключателя или при помощи других средств человеко-машинного интерфейса. При работе транспортного средства в режиме регулирования скорости или круиз-контроля скорость транспортного средства поддерживают равной требуемой скорости, запрошенной водителем. Крутящий момент двигателя корректируют при помощи исполнительных механизмов крутящего момента, например, дроссельной заслонки, топливных инжекторов и/или синхронизации кулачков, для поддержания скорости транспортного средства равной требуемой скорости. Таким образом, может быть предусмотрено изменение или корректировка крутящего момента двигателя для поддержания скорости транспортного средства равной требуемой скорости, запрошенной водителем. При наличии запроса на работу транспортного средства в режиме круиз-контроля способ 500 переходит к этапу 504. В противном случае способ 500 завершает работу.
На этапе 504 способа 500 определяют, превышает сажевая нагрузка БСФ (например, количество сажи, накопленной в сажевом фильтре) первое пороговое значение, или присвоено ли переменной SOOT_MAX_LATCH, сохраненной в памяти контроллера, заранее определенное значение (например, 1). Если это так, способ 500 переходит к этапу 508. В противном случае способ 500 переходит к этапу 506. Установка значения переменной SOOT_MAX_LATCH обеспечивает возможность пассивной регенерации сажевого фильтра во время перемещения транспортного средства, приводимого в движение двигателем.
На этапе 506 способа 500 производят проверку показаний одного или нескольких датчиков для оценки количества сажи, накопленной в сажевом фильтре. В соответствии с одним из примеров осуществления количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, может быть оценено по перепаду давления в сажевом фильтре при сгорании воздушно-топливной смеси в двигателе. Значение перепада давления вводят в таблицу или функцию, содержащую эмпирически определенную зависимость значений количества сажи, накопленной в сажевом фильтре, от перепада давления в сажевом фильтре. После определения количества сажи, накопленной в сажевом фильтре, способ 500 переходит к этапу 507.
На этапе 507 способа 500 производят установку коэффициентов передачи и пределов контроллера скорости транспортного средства на базовые значения (например, на базовые значения, используемые, когда количество твердых частиц, накопленных в сажевом фильтре, меньше второго порогового значения). Базовые значения могут устанавливать верхний и нижний пределы скорости транспортного средства более близкими к требуемой скорости транспортного средства, чем верхний и нижний пределы скорости транспортного средства, устанавливаемые, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения. Например, базовый верхний предел скорости транспортного средства при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч, может быть равен 104 км/ч а верхний предел скорости транспортного средства при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, может быть равен 107 км/ч. Базовый нижний предел скорости транспортного средства при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч, может быть равен 96 км/ч а нижний предел скорости транспортного средства при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, может быть равен 93 км/ч. Кроме того, коэффициенты передачи контроллера транспортного средства могут быть установлены на базовые значения в периоды, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше второго порогового значения. В соответствии с одним из примеров осуществления базовые значения коэффициентов передачи контроллера транспортного средства, используемые, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше второго порогового значения, могут быть уменьшены по сравнению со значениями коэффициентов передачи контроллера транспортного средства, используемыми, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения. Соответственно, скорость изменения требуемой величины крутящего момента двигателя в периоды, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше второго порогового значения, может быть уменьшена, чтобы исключить частые переходы в режим отсечки топлива при замедлении. После установки коэффициентов передачи и пределов контроллера скорости транспортного средства способ 500 снова переходит к этапу 502.
На этапе 508 способа 500 переменной SOOT_MAX_LATCH присваивают значение, равное единице, для индикации наличия потребности в регенерации сажевого фильтра. Установка значения этой переменной, равного единице, указывает на наличие потребности в регенерации сажевого фильтра. Кроме того, в соответствии с некоторыми из примеров осуществления способа 500 может быть начато наблюдение за дорожными условиями на данном участке дороги, например, определение текущего наклона дороги и наклона дороги на заранее определенном расстоянии от транспортного средства. Если отличие наклона дороги на заранее определенном расстоянии от транспортного средства от текущего наклона дороги превышает пороговое значение, в соответствии со способом 500 может быть произведено увеличение запаздывания зажигания, если температура сажевого фильтра ниже пороговой температуры. Увеличение запаздывания зажигания до изменения наклона дороги может обеспечить возможность повышения температуры сажевого фильтра до уровня, требуемого для регенерации сажевого фильтра, перед переходом транспортного средства в режим отсечки топлива при замедлении. Информация о текущем наклоне дороги и наклоне дороги на заранее определенном расстоянии от транспортного средства может быть получена из карт, сохраненных в контроллере, и системы GPS. Это обеспечивает возможность прогнозирования условий, допускающих возможность регенерации сажевого фильтра, для подготовки сажевого фильтра к регенерации. После присвоения данной переменной значения, равного единице, способ 500 переходит к этапу 510.
На этапе 510 способа 500 определяют, превышает ли температура БСФ пороговую температуру. Температура БСФ может быть измерена или вычислена по величинам запаздывания зажигания, частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель. В случае констатации превышения температурой БСФ пороговой температурой («ДА») способ 500 переходит к этапу 512. В противном случае («НЕТ») способ 500 переходит к этапу 506. В соответствии с одним из примеров осуществления пороговая температура равна температуре, при которой сажа возгорается в воздухе.
Кроме того, в соответствии с некоторыми из примеров осуществления на этапе 510 могут оценивать дополнительные условия. Например, если транспортное средство работает в режиме круиз-контроля и следует за другим транспортным средством на дистанции, меньшей пороговой дистанции, способ 500 может перейти к этапам 506 и 507 для эксплуатации транспортного средства с коэффициентами передачи контроллера, установленными на базовые значения, чтобы обеспечить поддержание скорости, более близкой к требуемой скорости для сохранения требуемой дистанции до транспортного средства, следующего впереди. Однако если транспортное средство работает в режиме круиз-контроля и следует за другим транспортным средством на дистанции, большей пороговой дистанции, способ 500 может перейти к этапу 512 для увеличения вероятности перехода в режим отсечки топлива при замедлении.
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления устанавливаемые значения коэффициентов передачи контроллера могут быть разными в зависимости от того, работает ли транспортное средство в режиме адаптивного круиз-контроля, в котором сохранение дистанции до следующего впереди транспортного средства и регулирование скорости транспортного средства происходят в автоматическом режиме, а также, в необязательном варианте, в зависимости от того, работает ли транспортное средство в режиме сохранения полосы, в котором обеспечивают автоматическое рулевое управление в соответствии с обнаруживаемыми полосами движения по дороге. Например, как описано ниже на этапе 512, процедура может изменять коэффициенты передачи и пределы контроллера в зависимости от сажевой нагрузки, а также в зависимости от типа используемого режима регулирования скорости транспортного средства.
На этапе 512 способа 500 производят изменение коэффициентов передачи и пределов контроллера на значения, расширяющие возможности перехода в режим отсечки топлива при замедлении при работе транспортного средства в режиме регулирования скорости или круиз-контроля. Коэффициенты передачи и пределы контроллера могут быть установлены так, чтобы обеспечить возможность более широкого варьирования скорости транспортного средства относительно требуемой скорости транспортного средства и более быстрого уменьшения крутящего момента двигателя при нахождении скорости транспортного средства в требуемом диапазоне скоростей (например, требуемый диапазон скоростей может быть определен между нижним пределом скорости транспортного средства и верхним пределом скорости транспортного средства). В соответствии с одним из примеров осуществления, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, верхний и нижний пределы скорости транспортного средства могут быть установлены более удаленными от требуемой скорости транспортного средства, чем верхний и нижний пределы скорости транспортного средства, устанавливаемые, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, не больше первого порогового значения. Например, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, верхний предел скорости транспортного средства может быть установлен равным 107 км/ч при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч, а когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, не больше первого порогового значения, верхний предел скорости транспортного средства может быть установлен равным 104 км/ч при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч. Когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, нижний предел скорости транспортного средства может быть установлен равным 93 км/ч при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч, а когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, не больше первого порогового значения, нижний предел скорости транспортного средства может быть установлен равным 96 км/ч при требуемой скорости транспортного средства, равной 100 км/ч. Кроме того, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, коэффициенты передачи контроллера скорости могут быть увеличены по сравнению с коэффициентами передачи контроллера скорости, используемыми, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше первого порогового значения. Например, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, пропорциональный коэффициент передачи контроллера скорости может быть установлен равным 2. В то же время, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, не больше первого порогового значения, пропорциональный коэффициент передачи контроллера скорости может быть установлен равным 1,2. Таким образом, когда количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, больше первого порогового значения, скорость изменения требуемой величины крутящего момента двигателя может быть выше для более частого перехода в режим отсечки топлива при замедлении (например, с прекращением подачи топлива в один или несколько из цилиндров двигателя при вращающемся двигателе). После корректировки коэффициентов передачи и пределов контроллера способ 500 переходит к этапу 514.
Коэффициенты передачи и пределы могут дополнительно корректировать в зависимости от того, работает ли транспортное средство в режиме адаптивного круиз-контроля. Если это так, может быть предусмотрена дополнительная корректировка коэффициентов передачи и пределов. В соответствии с одним из примеров осуществления величины увеличения и/или уменьшения значений коэффициентов передачи и/или пределов (в зависимости от количества накопленной сажи) могут быть уменьшены по мере уменьшения дистанции до следующего впереди транспортного средства. В соответствии с одним из примеров осуществления при приближении дистанции до следующего впереди транспортного средства к минимальной значения коэффициентов передачи могут приближаться к значениям коэффициентов передачи и пределов, используемым, когда количество сажи меньше порогового. Таким образом, по мере уменьшения дистанции до следующего впереди транспортного средства обеспечивают возможность более точного регулирования скорости. Аналогичным образом, в условиях работы в режиме сохранения полосы величины изменения коэффициентов передачи в зависимости от количества сажи могут быть уменьшены по сравнению с используемыми в режиме ручного рулевого управления. Таким образом, даже если количество накопленной сажи превышает пороговое значение, используемое для включения корректировки коэффициентов передачи и пределов в режиме круиз-контроля, такую корректировку ограничивают или отменяют на время работы в режиме сохранения полосы и/или при уменьшении дистанции до следующего впереди транспортного средства до минимального порогового значения.
На этапе 514 производят эксплуатацию транспортного средства в режиме регулирования скорости или круиз-контроля с коэффициентами передачи и пределами, установленными для случая превышения количеством сажи, накопленной в сажевом фильтре, первого порогового значения. Соответствие скорости транспортного средства требуемой скорости транспортного средства обеспечивают путем регулирования одного или нескольких механизмов передачи крутящего момента двигателя. После начала эксплуатацию транспортного средства с измененными параметрами регулирования скорости транспортного средства способ 500 переходит к этапу 516.
На этапе 516 способа 500 определяют, допускают ли условия транспортного средства переход в режим отсечки топлива при замедлении. В соответствии с одним из примеров осуществления способа 500 наличие условий для перехода в режим отсечки топлива при замедлении может быть констатировано, если требуемый крутящий момент колес (например, требуемая величина крутящего момента, установленная контроллером скорости транспортного средства) меньше порогового значения требуемого крутящего момента колес, а скорость транспортного средства больше порогового значения скорости транспортного средства, причем требуемый крутящий момент колес меньше порогового значения требуемого крутящего момента колес в течение времени, длительность которого не превышает пороговой длительности. Такие дорожные условия могут быть вызваны состоянием дороги и работой в режиме регулирования скорости. В соответствии с другими примерами осуществления способа 500 решение о переходе в режим отсечки топлива при замедлении может быть принято в случае изменения наклона дороги или в случае превышения величиной отрицательного наклона дороги порогового значения. Например, если система GPS ил инклинометр сигнализируют об окончании горизонтального участка дороги или о смене положительного наклона дороги на отрицательный наклон дороги, в соответствии со способом 500 может быть произведен переход в режим отсечки топлива при замедлении. Кроме того, переход в режим отсечки топлива при замедлении может быть произведен в соответствии со способом 500 в случае превышения величиной отрицательного наклона дороги порогового значения. Транспортное средство может перейти в режим отсечки топлива при замедлении во время работы в режиме круиз-контроля или регулирования скорости. Например, если транспортное средство начинает спуск по участку дороги с отрицательным наклоном, обеспечивающим возможность поддержания скорости транспортного средства при малом значении требуемого крутящего момента колес, транспортное средство может перейти в режим отсечки топлива при замедлении. В случае констатации наличия условий, допускающих переход в режим отсечки топлива при замедлении, способ 500 переходит к этапу 518. В противном случае способ 500 переходит к этапу 506. Таким образом, переход в режим отсечки топлива при замедлении может не быть произведен, если условия транспортного средства, обусловленные дорожными условиями участка дороги, по которому перемещается транспортное средство, не обеспечивают возможности снижения требуемого крутящего момента колес на заранее определенное время при превышении скоростью транспортного средства порогового значения.
На этапе 518 способа 500 производят прекращение впрыска топлива в один или несколько из цилиндров двигателя и переход в режим отсечки топлива при замедлении. Прекращение впрыска топлива в один или несколько из цилиндров двигателя обеспечивает возможность поступления через двигатель в сажевый фильтр избыточного количества воздуха, что способствует сгоранию сажи, накопленной в сажевом фильтре. Кроме того, в соответствии с некоторыми из примеров осуществления положение дроссельной заслонки двигателя может быть скорректировано в зависимости от количества сажи, накопленной в сажевом фильтре. Например, если количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, превышает первое пороговое значение, может быть обеспечена подача через двигатель в сажевый фильтр первого количества воздуха. Если количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше первого порогового значения, может быть обеспечена подача через двигатель в сажевый фильтр второго количества воздуха, большего, чем первое количество воздуха. Таким образом может быть обеспечена возможность регулирования скорости сгорания сажи в сажевом фильтре. После перехода транспортного средства в режим отсечки топлива при замедлении способ 500 переходит к этапу 520.
На этапе 520 способа 500 определяют, желателен ли выход из режима отсечки топлива при замедлении (ОТЗ). В соответствии с одним из примеров осуществления выход из режима отсечки топлива при замедлении может быть произведен в случае увеличения требуемого крутящего момента колес. Выход из режима отсечки топлива при замедлении также может быть произведен в случае уменьшения скорости транспортного средства до величины, меньшей порогового значения. В случае принятия решения о выходе из режима отсечки топлива при замедлении («ДА») способ 500 переходит к этапу 522. В противном случае («НЕТ») способ 500 снова переходит к этапу 518.
На этапе 522 способа 500 определяют, меньше ли сажевая нагрузка или количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, второго порогового значения GPF_LOAD_MIN. В соответствии с одним из примеров осуществления количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, может быть определено по перепаду давления в сажевом фильтре. Если устанавливают, что количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше второго порогового значения («ДА»), способ 500 переходит к этапу 524. В противном случае («НЕТ») способ 500 переходит к этапу 506.
На этапе 524 способа 500 производят сброс переменной SOOT_MAX_LATCH путем присваивания ей нулевого значения. Сброс этой переменной сигнализирует об окончании данной операции регенерации фильтра. После сброса переменной SOOT_MAX_LATCH способ 500 переходит к этапу 506.
Таким образом, способ по фиг. 5 представляет собой способ регенерации сажевого фильтра, включающий в себя: эксплуатацию транспортного средства в режиме автоматического регулирования скорости; корректировку одного или нескольких параметров режима регулирования скорости транспортного средства в случае превышения количеством сажи, накопленной в сажевом фильтре, первого порогового значения во время эксплуатации транспортного средства в режиме автоматического регулирования скорости; и переход в режим отсечки топлива при замедлении во время эксплуатации транспортного средства в режиме автоматического регулирования скорости. В соответствии с данным способом для поддержания скорости транспортного средства равной требуемой скорости в режиме автоматического регулирования скорости осуществляют корректировку крутящего момента двигателя. В соответствии с данным способом корректировка одного или нескольких параметров режима регулирования скорости транспортного средства расширяет возможности перехода в режим отсечки топлива при замедлении. Способ дополнительно включает в себя корректировку одного или нескольких параметров режима регулирования скорости транспортного средства, если количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше второго порогового значения. Способ дополнительно включает в себя увеличение запаздывания зажигания в соответствии с ожидаемыми дорожным условием и температурой сажевого фильтра. В соответствии с данным способом дорожное условие представляет собой изменение наклона дороги.
На фиг. 6 представлен пример последовательности работы транспортного средства в режиме круиз-контроля в процессе перемещения по дороге. Вертикальные линии в моменты Т0-Т6 отмечают выделенные точки последовательности. Все графики соответствуют одному и тому же времени и одним и тем же условиям работы. При работе в режиме круиз-контроля управление крутящим моментом колес или определение требуемого крутящего момента источника движущей силы производит контроллер скорости транспортного средства, отличный от водителя. При работе в режиме круиз-контроля контроллер скорости транспортного средства имеет цели, оказывающие влияние на требуемое значение крутящего момента, выдаваемое контроллером, причем такие цели могут быть по меньшей мере частично определены ограничениями, например, верхним и нижним пределами скорости транспортного средства. Контроллер скорости транспортного средства может изменять значение требуемого крутящего момента двигателя в режиме круиз-контроля для поддержания скорости транспортного средства в пределах требуемого диапазона скоростей транспортного средства без ввода водителем информации в контроллер скорости транспортного средства и получения от водителей требований к крутящему моменту двигателя. Контроллер скорости транспортного средства может корректировать крутящий момент или работу источника движущего крутящего момента для достижения требуемой скорости транспортного средства.
На первом сверху графике на фиг. 6 представлена зависимость скорости транспортного средства от времени. По горизонтальной оси отложено время, причем время возрастает на графике слева направо. По вертикальной оси отложена скорость транспортного средства, причем скорость транспортного средства возрастает в направлении, обозначенном стрелкой вертикальной оси. Горизонтальная линия 602 обозначает максимальный предел скорости транспортного средства. Горизонтальная линия 606 обозначает минимальный предел скорости транспортного средства. Штрихпунктирная линия 604 обозначает требуемую скорость транспортного средства. Требуемая скорость транспортного средства может быть выбрана водителем или установлена в соответствии с ограничением скорости на дороге, по которой перемещается транспортное средство. В соответствии с одним из примеров осуществления максимальный и минимальный пределы 602 и 606 скорости транспортного средства определены в зависимости от требуемой скорости транспортного средства. Например, максимальный и минимальный пределы скорости транспортного средства могут быть равны, соответственно, сумме требуемой скорости транспортного средства и некоторого отступа (например, для максимального предела скорости транспортного средства) и разности требуемой скорости транспортного средства и такого отступа (например, для минимального предела скорости транспортного средства). Фактическая скорость транспортного средства обозначена сплошной кривой.
На втором сверху графике на фиг. 6 представлена зависимость коэффициента передачи контроллера скорости транспортного средства от времени. В соответствии с одним из примеров осуществления коэффициент передачи представляет собой пропорциональный коэффициент передачи. Однако, в зависимости от типа контроллера скорости транспортного средства коэффициент передачи может представлять собой интегральный коэффициент передачи или матрицу значений коэффициента передачи. В данном примере осуществления коэффициент передачи представляет собой пропорциональный коэффициент передачи. По горизонтальной оси отложено время, причем время возрастает на графике слева направо. По вертикальной оси отложена величина коэффициента передачи контроллера скорости транспортного средства, причем коэффициент передачи контроллера скорости транспортного средства возрастает в направлении, обозначенном стрелкой вертикальной оси.
На третьем сверху графике на фиг. 6 представлена зависимость сажевой нагрузки бензинового сажевого фильтра, или количества сажи, накопленной в сажевом фильтре, от времени. По вертикальной оси отложено количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, причем количество сажи возрастает в направлении, обозначенном стрелкой вертикальной оси. По горизонтальной оси отложено время, причем время возрастает на графике слева направо. Горизонтальная линия 610 обозначает верхнее, или первое, пороговое значение сажевой нагрузки, при превышение которого может быть произведена корректировка параметров управления контроллера скорости транспортного средства. Горизонтальная линия 612 обозначает нижнее, или второе, пороговое значение сажевой нагрузки, при нахождении величины сажевой нагрузки ниже которого параметрам управления контроллера скорости транспортного средства присваивают базовые значения.
На четвертом сверху графике на фиг. 6 представлена зависимость состояния режима отсечки топлива при замедлении (ОТЗ) транспортного средства от времени. По горизонтальной оси отложено время, причем время возрастает на графике слева направо. По вертикальной оси отложено состояние режима ОТЗ, причем режим ОТЗ включен на участках кривой, расположенных выше в направлении, обозначенном стрелкой вертикальной оси. На участках кривой, расположенных ниже и ближе к горизонтальной оси, режим ОТЗ выключен.
На пятом сверху графике на фиг. 6 представлена зависимость состояния регенерации бензинового сажевого фильтра (БСФ) от времени. По горизонтальной оси отложено время, причем время возрастает на графике слева направо. По вертикальной оси отложено состояние регенерации БСФ, причем регенерацию БСФ производят на участках кривой, расположенных выше в направлении, обозначенном стрелкой вертикальной оси. На участках кривой, расположенных ниже и ближе к горизонтальной оси, регенерацию не производят.
В момент ТО транспортное средство работает в режиме круиз-контроля, и коэффициент передачи контроллера находится на нижнем уровне. Верхний предел скорости транспортного средства и нижний предел скорости транспортного средства установлены относительно близко к требуемой скорости 604 транспортного средства. Сажевая нагрузка БСФ меньше уровня 610, и транспортное средство не находится в режиме ОТЗ. Кроме того, регенерацию БСФ не производят. Такие условия могут быть установлены во время перемещения транспортного средства по дороге в режиме круиз-контроля.
Между моментами Т0 и Т1 сажевая нагрузка БСФ продолжает возрастать, а скорость транспортного средства поддерживают между верхним пределом 602 и нижним пределом 606. Коэффициент передачи контроллера и пределы скорости транспортного средства сохраняют на тех же соответствующих уровнях, и транспортное средство не переходит ни в режим ОТЗ, ни в режим регенерации БСФ.
В момент Т1 сажевая нагрузка БСФ превосходит первый пороговый уровень 610. При превышении этого порогового значения сажевой нагрузки увеличивают коэффициент передачи контроллера скорости транспортного средства, повышают верхний предел скорости транспортного средства и снижают нижний предел скорости транспортного средства. Изменение коэффициент передачи контроллера скорости транспортного средства, верхнего предела скорости транспортного средства и нижнего предела скорости транспортного средства позволяет увеличить величину и длительность снижений крутящего момента двигателя, чтобы обеспечить возможность более частого и более длительного применения режима ОТЗ и регенерации БСФ. В соответствии с одним из примеров осуществления в памяти сохранены таблицы, содержащие эмпирически определенные значения коэффициента передачи контроллера скорости транспортного средства и изменений пределов скорости транспортного средства, зависящие от количества сажи, накопленной в сажевом фильтре. Транспортное средство не переходит ни в режим ОТЗ, ни в режим регенерации БСФ.
В момент Т2 транспортное средство переходит в режим ОТЗ, причем начинают пассивную регенерацию БСФ. Обеспечение возможности протекания воздуха через цилиндры двигателя при вращающемся двигателе после прекращения подачи в цилиндры топлива может вызвать возгорание сажи в сажевом фильтре. После начала регенерации БСФ количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, начинает падать. При работе в режиме ОТЗ происходит уменьшение скорости транспортного средства. Скорректированные значения коэффициента передачи контроллера скорости транспортного средства и пределов скорости транспортного средства может обеспечить возможность более сильных и более частых изменений величины крутящего момента двигателя, что обеспечивает возможность более быстрых переходов в режим ОТЗ и нахождения в нем в течение более длительного времени, чем в случае работы контроллера скорости транспортного средства с базовыми параметрами управления.
В момент Т3 скорость транспортного средства приближается к нижнему пределу 606 скорости транспортного средства, и крутящий момент двигателя (не представлен) увеличивают для поддержания скорости транспортного средства между верхним пределом 602 скорости транспортного средства и нижним пределом 606 скорости транспортного. При увеличении крутящего момента двигателя транспортное средство выходит из режима ОТЗ и режима регенерации БСФ. Так как количество сажи, накопленной в БСФ, по-прежнему превышает второе пороговое значение 612, значения коэффициента передачи контроллера скорости транспортного средства и пределы скорости транспортного средства сохраняют на тех же соответствующих уровнях.
В момент Т4 транспортное средство снова переходит в режим ОТЗ, причем во второй раз начинают регенерацию БСФ. Транспортное средство переходит в режим ОТЗ при снижении скорости транспортного средства. По мере регенерации сажевого фильтра путем сжигания сажи, накопленной в сажевом фильтре, при помощи воздуха, закачиваемого через двигатель, количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, падает. Значения коэффициента передачи контроллера скорости транспортного средства и пределы скорости транспортного средства сохраняют на тех же соответствующих уровнях.
Между моментами Т4 и Т5 продолжается уменьшение количества сажи, накопленной в сажевом фильтре. Все остальные условия работы остаются прежними.
В момент Т5 количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, падает ниже порогового значения 612. Поскольку количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, ниже порогового значения 612, транспортное средство выходит из режима ОТЗ и режима регенерации БСФ. Поскольку количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, ниже порогового значения 612, верхний предел скорости транспортного средства снижают, а нижний предел скорости транспортного средства повышают. Кроме того, поскольку количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, ниже порогового значения 612, снижают коэффициент передачи контроллера скорости транспортного средства.
Между моментами Т5 и Т6 количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, по-прежнему меньше первого порогового уровня 610. В связи с этим коэффициент передачи контроллера скорости транспортного средства и верхний и нижний пределы скорости транспортного средства сохраняют на соответствующих базовых уровнях, причем предполагают менее частые и более кратковременные переходы транспортного средства в режим отсечки топлива при замедлении. Транспортное средство не переходит в режим отсечки топлива при замедлении, регенерацию сажевого фильтра не производят.
В момент Т6 транспортное средство переходит в режим отсечки топлива при замедлении, но регенерацию сажевого фильтра не производят, так как температура сажевого фильтра (не представлена) недостаточно высока для регенерации сажевого фильтра. Транспортное средство переходит в режим отсечки топлива при замедлении лишь на короткое время, а затем выходит из него. Коэффициент передачи контроллера скорости транспортного средства и верхний и нижний пределы скорости транспортного средства сохраняют на соответствующих базовых уровнях, так как количество сажи, накопленной в сажевом фильтре, меньше первого порогового уровня 610.
Таким образом, может быть обеспечена периодическая регенерация бензинового сажевого фильтра путем корректировки параметров управления контроллера скорости транспортного средства, обеспечивающей возможность более частого перехода транспортного средства в режим отсечки топлива при замедлении, в котором может быть произведена регенерация сажевого фильтра. Кроме того, транспортное средство может продолжать работу в режиме регулирования скорости транспортного средства, в результате чего может быть продолжена эксплуатация транспортного средства в ожидаемом режиме.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Кроме того, раскрытые способы могут представлять собой сочетание действий, выполняемых контроллером в физическом мире, и инструкций, содержащихся в контроллере. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, содержащей контроллеры в сочетании с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими компонентами 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 т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером. Операции управления также могут вызывать изменения рабочего состояния одного или нескольких датчиков или исполнительных механизмов в физическом мире при выполнении описанных операций путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с одним или несколькими контроллерами.
На этом описание осуществления изобретения завершается. По его прочтении специалист в данной области может предложить многочисленные изменения и модификации, не выходящие за пределы объема и сути изобретения. Например, настоящее изобретение также может быть выгодно использовано в применении к двигателям со схемами расположения цилиндров I3, I4, I5, V6, V8, V10 и V12, работающим на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных видах топлива.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.