Способ (варианты) и система управления egr (рециркуляцией отработавших газов) для повышенных дорожных качеств
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Способ для двигателя (10) транспортного средства заключается в том, что в ответ на закрывание клапана (274) системы (270), (272) рециркуляции отработавших газов (EGR) определяют содержание кислорода ниже по потоку от отработавших газов двигателя и выше по потоку от клапана EGR (274) в системе EGR. Когда содержание кислорода является меньшим порогового, соединяют по текучей среде впуск (242) двигателя с выпуском (248) через систему (270), (272) EGR посредством открывания клапана (274) EGR, во время рабочих условий, когда он иначе был бы закрыт, для продувки системы (270), (272) EGR во впуск (242). Раскрыты варианты способа для двигателя транспортного средства и система двигателя транспортного средства. Технический результат заключается в предотвращении подачи в цилиндры двигателя потока отработавших газов с низким уровнем концентрации кислорода. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее описание относится к эксплуатации системы рециркуляции отработавших газов (EGR) транспортного средства для улучшения и повышения дорожных качеств транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатели внутреннего сгорания могут рециркулировать часть отработавших газов на впуск двигателя, чтобы сдерживать высокие температуры сгорания в двигателе, и чтобы уменьшать формирование и выделение газов NOx. Традиционно, во время некоторых условий двигателя, рециркуляция отработавших газов (EGR) может прекращаться, для того чтобы сохранять дорожные качества транспортного средства. Например, при очень высоких нагрузках двигателя или полном дросселе, EGR может перекрываться, для того чтобы повышать впуск кислорода в двигатель и удовлетворять требуемую нагрузку двигателя. В качестве дополнительного примера, EGR может перекрываться во время условий холостого хода двигателя для уменьшения неровного холостого хода двигателя, обусловленного нестабильным сгоранием.
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали потенциальные проблемы у вышеприведенных традиционных подходов. А именно, после того, как EGR выключена, концентрация кислорода в отработавших газах, накопленных в системе EGR (например, выпускном коллекторе и/или магистрали рециркуляции отработавших газов), может быть очень низкой. Соответственно, когда EGR возобновляется, поток отработавших газов с низкими уровнями концентрации кислорода может подаваться в цилиндры двигателя, что может вызывать кислородное голодание двигателя и вызывать проблемы работы двигателя и дорожных качеств транспортного средства, такие как пропуски зажигания, спотыкание, и тому подобное.
Одним из подходов, который принимает меры в ответ на вышеупомянутые проблемы, является способ для двигателя, содержащий, в ответ на закрывание клапана EGR, определение содержание кислорода EGR и продувку системы EGR, когда содержание кислорода EGR является меньшим, чем пороговое содержание кислорода.
В еще одном варианте осуществления, способ для двигателя транспортного средства может содержать продувку системы EGR, в том числе, открывание клапана EGR, когда клапан EGR иначе был бы закрыт, на основании измеренной концентрации кислорода системы EGR, являющейся меньшей, чем пороговая концентрация кислорода.
В еще одном варианте осуществления, система двигателя может содержать систему EGR, содержащую клапан EGR, и контроллер, включающий в себя исполняемые команды для, в ответ на закрывание клапана EGR, определения содержания кислорода EGR; и продувки системы EGR, когда содержание кислорода EGR является меньшим, чем пороговое содержание кислорода.
Вышеприведенные преимущества, а также другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего Подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает пример силовой установки для транспортного средства, включающей в себя двигатель, устройство накопления энергии, топливную систему и электродвигатель.
Фиг. 2 показывает пример двигателя, включающего в себя клапан рециркуляции отработавших газов.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа для примерного способа рециркуляции отработавших газов в двигателе по фиг. 2.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа для примерного способа рециркуляции отработавших газов в двигателе по фиг. 2.
Фиг. 5 показывает примерную временную диаграмму для эксплуатации двигателя по фиг. 2.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее описание имеет отношение к эксплуатации системы рециркуляции отработавших газов (EGR) транспортного средства для улучшения и повышения дорожных качеств транспортного средства. В частности, дорожные качества транспортного средства могут повышаться с помощью систем и способа, описанных в материалах настоящей заявки. Фиг. 1 иллюстрирует пример силовой установки для транспортного средства, содержащей двигатель, электродвигатель, генератор, топливную систему и систему управления. Фиг. 2 иллюстрирует пример двигателя внутреннего сгорания, хотя раскрытые системы и способ могут быть применимы к двигателям с воспламенением от сжатия и турбинам. Примерный двигатель, показанный на фиг. 2, содержит систему отработавших газов, включающую в себя рециркуляцию отработавших газов. Фиг. 3 изображает блок-схему последовательности операций способа для примерного способа рециркуляции отработавших газов в двигателе по фиг. 2 наряду с тем, что фиг. 5 иллюстрирует примерную временную диаграмму для эксплуатации двигателя по фиг. 2.
Фиг. 1 иллюстрирует примерную силовую установку 100 транспортного средства. Силовая установка 100 транспортного средства может содержать сжигающий топливо двигатель 110 и электродвигатель 120. В качестве неограничивающего примера, двигатель 110 содержит двигатель внутреннего сгорания, а электродвигатель 120 содержит электрический двигатель. Электродвигатель 120 может быть выполнен с возможностью использовать или потреблять иные источники энергии, чем двигатель 110. Например, двигатель 110 может потреблять жидкое топливо (например, бензин), чтобы вырабатывать выходную мощность двигателя, наряду с тем, что электродвигатель 120 может потреблять электрическую энергию, чтобы вырабатывать выходную мощность электродвигателя. По существу, транспортное средство с силовой установкой 100 может указываться ссылкой как транспортное средство с гибридным электрическим приводом (HEV).
Силовая установка 100 транспортного средства может использовать многообразие разных рабочих режимов в зависимости от условий эксплуатации, встречаемых силовой установкой транспортного средства. Некоторые из этих режимов могут давать двигателю 110 возможность поддерживаться в отключенном состоянии (например, устанавливаться в выведенное из работы состояние), где прекращается сгорание топлива в двигателе. Например, в выбранных условиях эксплуатации, электродвигатель 120 может приводить в движение транспортное средство посредством ведущего колеса 130, как указано стрелкой 122, в то время как двигатель 110 выведен из работы.
Во время других условий эксплуатации, двигатель 110 может устанавливаться в выведенное из работы состояние (как описано выше) наряду с тем, что электродвигатель 120 может приводиться в действие для зарядки устройства 150 накопления энергии, такого как аккумуляторная батарея. Например, электродвигатель 120 может принимать крутящий момент на колесе с ведущего колеса 130, как указано стрелкой 122, где электродвигатель может преобразовывать кинетическую энергию транспортного средства в электрическую энергию для накопления в устройстве 150 аккумулирования энергии, как указано стрелкой 124. Эта операция может указываться ссылкой как рекуперативное торможение транспортного средства. Таким образом, электродвигатель 120 может обеспечивать функцию генератора в некоторых вариантах осуществления. Однако, в других вариантах осуществления, генератор 160, взамен, может принимать крутящий момент на колесе с ведущего колеса 130, где генератор может преобразовывать кинетическую энергию транспортного средства в электрическую энергию для накопления в устройстве 150 накопления энергии, как указано стрелкой 162.
Во время кроме того других условий, двигатель 110 может приводиться в действие посредством сжигания топлива, принимаемого из топливной системы 140, как указано стрелкой 142. Например, двигатель 110 может приводиться в действие, чтобы приводить в движение транспортное средство посредством ведущего колеса 130, как указано стрелкой 112, в то время как электродвигатель 120 выведен из работы. Во время других условий эксплуатации, как двигатель 110, так и электродвигатель 120, каждый может эксплуатироваться для приведения в движение транспортного средства посредством ведущего колеса 130, как указано стрелками 112 и 122, соответственно. Конфигурация, где оба, двигатель и электродвигатель, могут избирательно приводить в движение транспортное средство, может указываться ссылкой как силовая установка транспортного средства параллельного типа. Отметим, что, в некоторых вариантах осуществления, электродвигатель 120 может приводить в движение транспортное средство через первый набор ведущих колес, а двигатель 110 может приводить в движение транспортное средство через второй набор ведущих колес.
В других вариантах осуществления, силовая установка 100 транспортного средства может быть сконфигурирована в качестве силовой установки транспортного средства последовательного типа, в силу чего, двигатель не приводит в движение ведущие колеса непосредственно. Скорее, двигатель 110 может эксплуатироваться для питания электродвигателя 120, который, в свою очередь, может приводить в движение транспортное средство через ведущее колесо 130, как указано стрелкой 122. Например, во время выбранных условий эксплуатации, двигатель 110 может приводить в действие генератор 160, который, в свою очередь, подает электрическую энергию на одно или более из электродвигателя 120, как указано стрелкой 114, или устройство 150 накопления энергии, как указано стрелкой 162. В качестве еще одного примера, двигатель 110 может эксплуатироваться для приведения в движение электродвигателя 120, который, в свою очередь, обеспечивает функцию генератора, чтобы преобразовывать выходную мощность двигателя в электрическую энергию, где электрическая энергия может накапливаться в устройстве 150 накопления энергии для более позднего использования электродвигателем. Силовая установка транспортного средства может быть выполнена с возможностью переходить между двумя или более режимов работы, описанных выше в зависимости от условий эксплуатации транспортного средства.
Топливная система 140 может включать в себя один или более баков 144 хранения топлива для хранения топлива на борту транспортного средства. Например, топливный бак 144 может хранить одно или более жидких видов топлива, в том числе, но не в качестве ограничения: бензин, дизельное топливо и спиртовое топливо. В некоторых вариантах осуществления, топливо может храниться на борту транспортного средства в качестве смеси двух или более разных видов топлива. Например, топливный бак 144 может быть выполнен с возможностью хранить смесь бензина и этилового спирта (например, E10, E85, и т.д.) или смесь бензина и метилового спирта (например, M10, M85, и т.д.), в силу чего, эти виды топлива или топливные смеси могут подаваться в двигатель 110, как указано стрелкой 142. Кроме того, другие пригодные виды топлива и топливные смеси могут подаваться в двигатель 110, где они могут сжигаться в двигателе для выработки выходной мощности двигателя. Выходная мощность двигателя может использоваться для приведения в движение транспортного средства, как указано стрелкой 112, или для подзарядки устройства 150 накопления энергии через электродвигатель 120 или генератор 160.
В некоторых вариантах осуществления, устройство 150 накопления энергии может быть выполнено с возможностью накапливать электрическую энергию, которая может подаваться на другие электрические нагрузки, находящиеся на борту транспортного средства (иные, чем электродвигатель), в том числе, системы отопления и кондиционирования воздуха в кабине, запуска двигателя, фары, аудио и видеосистемы кабины, сеточный подогреватель отработавших газов, охладитель рециркуляции отработавших газов. В качестве неограничивающего примера, устройство 150 накопления энергии может включать в себя одну или более аккумуляторных батарей и/или конденсаторов.
Система 190 управления может поддерживать связь с одним или более из двигателя 110, электродвигателя 120, топливной системы 140, устройства 150 накопления энергии и генератора 160. Как будет описано посредством фиг. 2, система 190 управления может содержать контроллер 212 и может принимать сенсорную информацию обратной связи с одного или более из двигателя 110, электродвигателя 120, топливной системы 140, устройства 150 накопления энергии и генератора 160. Кроме того, система 190 управления может отправлять сигналы управления в одно или более из двигателя 110, электродвигателя 120, топливной системы 140, устройства 150 накопления энергии и генератора 160 в ответ на эту сенсорную обратную связь. Система 190 управления может принимать запрошенную водителем выходную мощность силовой установки транспортного средства от водителя 102 транспортного средства. Например, система 190 управления может принимать сенсорную обратную связь с датчика 194 положения педали, который поддерживает связь с педалью 192. Педаль 192 может схематически указывать ссылкой на тормозную педаль и/или педаль акселератора.
Устройство 150 накопления энергии может периодически принимать электрическую энергию из источника 180 электропитания, находящегося вне транспортного средства (например, не части транспортного средства), как указано стрелкой 184. В качестве неограничивающего примера, силовая установка 100 транспортного средства может быть сконфигурирована в качестве подключаемого к бытовой сети транспортного средства с гибридным приводом (HEV), в силу чего, электрическая энергия может подаваться в устройство 150 накопления энергии из источника 180 электропитания через электрический кабель 182 передачи энергии. Во время операции подзарядки устройства 150 накопления энергии из источника 180 электропитания, электрический кабель 182 передачи может электрически соединять устройство 150 накопления энергии и источник 180 электропитания. В то время как силовая установка транспортного средства приводится в действие, чтобы приводить в движение транспортное средство, электрический кабель 182 передачи может разъединяться между источником 180 электропитания и устройством 150 накопления энергии. Система 190 управления может идентифицировать и/или управлять количеством электрической энергии, накопленной в устройстве накопления энергии, которое может указываться ссылкой как состояние заряда (состояние заряда).
В других вариантах осуществления, электрический кабель 182 передачи может быть опущен, где электрическая энергия может приниматься беспроводным образом в устройстве 150 накопления энергии из источника 180 электропитания. Например, устройство 150 накопления энергии может принимать электрическую энергию из источника 180 электропитания посредством одного или более из электромагнитной индукции, радиоволн и электромагнитного резонанса. По существу, будет принято во внимание, что любой пригодный подход может использоваться для подзарядки устройства 150 накопления энергии от источника электропитания, который не составляет часть транспортного средства. Таким образом, электродвигатель 120 может приводить в движение транспортное средство посредством использования источника энергии, иного чем топливо, используемое двигателем 110.
Топливная система 140 может периодически принимать топливо из источника топлива, находящегося вне транспортного средства. В качестве неограничивающего примера, силовая установка 100 транспортного средства может дозаправляться посредством приема топлива через устройство 170 налива топлива, как указано стрелкой 172. В некоторых вариантах осуществления, топливный бак 144 может быть выполнен с возможностью хранить топливо, принятое из устройства 170 налива топлива, до тех пор, пока оно не подается в двигатель 110 для сгорания.
Это подключаемое к бытовой сети транспортное средство с гибридным электрическим приводом, как описано со ссылкой на силовую установку 100 транспортного средства, может быть выполнено с возможностью использовать вспомогательную форму энергии (например, электрическую энергию), которая периодически принимается из источника энергии, который, в других отношениях, не является частью транспортного средства.
Силовая установка 100 транспортного средства также может включать в себя дисплей 196 сообщений системы диагностики, датчик 198 температуры/влажности окружающей среды и датчика контроля поперечной устойчивости, такого как датчик(и) 199 поперечной и/или продольной скорости, и/или скорости рыскания. Дисплей сообщений системы диагностики может включать в себя световой индикатор(ы) и/или текстовое устройство отображения, на котором сообщения отображаются для водителя, такие как сообщения, запрашивающие ввод оператора для запуска двигателя, как обсуждено ниже. Дисплей сообщений системы диагностики также может включать в себя различные части ввода для приема водительского ввода, такие как кнопки, сенсорные экраны, устройство речевого ввода/распознавания речи. В альтернативном варианте осуществления, дисплей сообщений системы диагностики может передавать звуковые сообщения водителю без отображения. Кроме того, датчик(и) 199 может включать в себя датчик вертикальных ускорений, чтобы указывать неровность дороги. Эти устройства могут быть присоединены к системе 190 управления. В одном из примеров, система управления может настраивать выходную мощность двигателя и/или колесные тормоза, чтобы увеличивать устойчивость транспортного средства в ответ на датчик(и) 199.
Далее, со ссылкой на фиг. 2, она иллюстрирует двигатель 110 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр из которых показан на фиг. 2, и управляется системой 190 управления, система 190 управления содержит электронный контроллер 212 двигателя. Двигатель 110 включает в себя камеру 230 сгорания и стенки 232 цилиндра с поршнем 236, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 240. Камера 230 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 244 и выпускным коллектором 248 через соответственный впускной клапан 252 и выпускной клапан 254. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 251 впускного клапана и кулачком 253 выпускного клапана. Положение кулачка 251 впускного клапана может определяться датчиком 255 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 253 выпускного клапана может определяться датчиком 257 кулачка выпускного клапана.
Топливная форсунка 266 показана расположенной, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру 230 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. Топливная форсунка 266 может подавать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 212. Топливо может подаваться в топливную форсунку 266 топливной системой, как показано на фиг. 1. Давление топлива, подаваемое топливной системой, может настраиваться изменением впускного дозирующего клапана, регулирующего расход в топливный насос (не показан), и клапан регулировки давления направляющей-распределителя для топлива. Вторая топливная форсунка 261 показана расположенной, чтобы впрыскивать топливо ниже по потоку от камеры 230 сгорания в выпускной коллектор 248, что известно специалистам в данной области техники как послевпрыск. Топливная форсунка 261 может подавать топливо пропорционально сигналу из контроллера 212. Топливо может подаваться в топливную форсунку 261 топливной системой, как показано на фиг. 1. Давление топлива, подаваемое топливной системой, может настраиваться изменением впускного дозирующего клапана, регулирующего расход в топливный насос (не показан), и клапан регулировки давления направляющей-распределителя для топлива.
Впускной коллектор 244 показан сообщающимся с необязательным электронным дроссельным клапаном 262, который настраивает положение дроссельной заслонки 264 для регулирования расхода воздуха из впускной камеры 246 наддува. Компрессор 222 втягивает воздух из впуска 242 воздуха для питания камеры 246 наддува. Отработавшие газы вращают турбину 224, которая присоединена к компрессору 222 через вал 221. В некоторых примерах, также может быть предусмотрен охладитель наддувочного или всасываемого воздуха. Частота вращения компрессора может настраиваться посредством настройки положения элемента 226 управления регулируемыми лопастями или перепускного клапана 228 компрессора. В альтернативных примерах, регулятор 234 давления наддува может заменять или использоваться в дополнение к элементу 226 управления регулируемыми лопастями. Элемент 226 управления регулируемыми лопастями настраивает положение лопастей турбины с изменяемой геометрией. Отработавшие газы могут проходить через турбину 224, подводя незначительную энергию для вращения турбины 224, когда лопасти находятся в открытом положении. Отработавшие газы могут проходить через турбину 224 и передавать повышенную силу на турбину 224, когда лопасти находятся в закрытом положении. В качестве альтернативы, перепускная заслонка 234 для отработавших газов предоставляет отработавшим газам возможность обтекать турбину 224, с тем чтобы уменьшать количество энергии, подаваемое на турбину. Более того, турбина 224 может быть турбиной с постоянной геометрией. Перепускной клапан 228 компрессора предоставляет сжатому воздуху на выпуске компрессора 222 возможность возвращаться на вход компрессора 222. Таким образом, отдача компрессора 222 может уменьшаться, с тем чтобы оказывать влияние на расход компрессора 222 и снижать вероятность всплеска колебаний компрессора.
Сгорание инициируется в камере 230 сгорания, когда топливо воспламеняется без выделенного искрового источника, такого как свеча зажигания, в то время как поршень 236 приближается к верхней мертвой точке такта сжатия, и давление в цилиндре возрастает. В некоторых примерах, универсальный датчик 286 кислорода в отработавших газах (UEGO) может быть присоединенным к выпускному коллектору 248 выше по потоку от устройства 290 доочистки отработавших газов. В других примерах, датчик 286 UEGO может быть расположен ниже по потоку от одного или более устройств последующей очистки отработавших газов. Кроме того, в некоторых примерах, датчик 286 UEGO может быть заменен датчиком NOx, который имеет элементы считывания как NOx, так и кислорода. При более низких температурах, свеча 268 накаливания может преобразовывать электрическую энергию в тепловую энергию, с тем чтобы поднимать температуру в камере 230 сгорания. Посредством подъема температуры камеры 230 сгорания, может быть легче воспламенять топливо-воздушную смесь в цилиндре посредством сжатия.
Устройство 290 доочистки отработавших газов, в одном из примеров, может включать в себя сажевый фильтр и брикеты каталитического нейтрализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства доочистки отработавших газов, каждое с многочисленными брикетами. Устройство 290 доочистки отработавших газов, в одном из примеров, может включать в себя окислительный каталитический нейтрализатор. В других примерах, устройство доочистки отработавших газов может включать в себя уловитель обедненных NOx, ловушку для углеводородов, уловитель CO, каталитический нейтрализатор избирательного каталитического восстановления (SCR), и/или дизельный сажевый фильтр (DPF).
Давление отработавших газов понижается по мере того, как они проходят через турбину 224, отработавшие газы передают энергию для вращения лопастей турбины 224. По существу, давление отработавших газов ниже по потоку от турбины 224 может быть более низким, чем давление отработавших газов выше по потоку от турбины 224. Так как отработавшие газы подвергаются снижению давления и охлаждаются по мере того, как они текут через турбину 224, отработавшие газы могут всего лишь медленно разогревать расположенное ниже по потоку устройство 290 последующей очистки отработавших газов. В случае холодного запуска, эффективность нейтрализации устройства 290 последующей очистки отработавших газов будет низкой, в течение некоторого периода времени, до тех пор, пока отработавшие газы не могут существенно прогревать устройство 290 последующей очистки отработавших газов, до того, как выпускаемые отработавшие газы могут содержать в себе высокое содержание загрязняющих веществ (например, CO, NOx, HC). В некоторых примерах, дополнительные устройства доочистки отработавших газов, такие как сеточный подогреватель или другое средство переноса тепла, могут применяться, чтобы помогать подогреву отработавших газов, тем самым, уменьшая выбросы транспортного средства.
Часть отработавших газов может повторно использоваться или рециркулироваться через магистраль 270 EGR высокого давления и/или магистраль 272 EGR низкого давления во впуск 242 воздуха. Как показано на фиг. 2, магистраль 270 EGR высокого давления может быть расположена, чтобы соединять по текучей среде впуск 242 воздуха выше по потоку от компрессора 222 с выпускным коллектором 248 ниже по потоку от турбины 224 и выше по потоку от устройства 290 доочистки отработавших газов. В других примерах, магистраль 270 EGR высокого давления может быть расположена, чтобы соединять по текучей среде камеру 246 наддува или впускной коллектор 244 ниже по потоку от компрессора 222 с выпускным коллектором 248 выше по потоку от турбины 224. Как показано на фиг. 2, EGR 272 низкого давления может быть расположена, чтобы соединять по текучей среде впуск 242 воздуха с выпускным коллектором 248 ниже по потоку от устройства 290 доочистки отработавших газов. В других примерах, EGR 272 низкого давления может быть расположена, чтобы соединять по текучей среде впуск 242 воздуха выше по потоку от компрессора 222 с выпускным коллектором 248 между многочисленными устройствами 290 доочистки, но до глушителя. Когда газ EGR низкого давления отводится из между или после многочисленных устройств 290 доочистки во впуск 242 воздуха выше по потоку от компрессора 222, содержание кислорода отработавших газов может быть ниже по сравнению с другими описанными положениями магистрали EGR низкого давления и высокого давления. В одном из примеров, клапан 274 EGR может открываться контроллером 212, чтобы отводить часть отработавших газов ниже по потоку от турбины 224 и выше по потоку от устройства 290 доочистки отработавших газов в магистраль 270 EGR. В некоторых примерах, может быть только одна из описанных выше магистралей EGR высокого давления или низкого давления. В других примерах, может быть тандемная система EGR, содержащая магистраль 270 EGR высокого давления и магистраль 272 EGR низкого давления.
Более того, часть повторно используемых отработавших газов может направляться через охладитель 278 рециркуляции отработавших газов. Охладитель 278 EGR может помогать в регулировании температуры EGR, охлаждая отработавшие газы перед тем, как они рециркулированы во впуск 242 воздуха, камеру 246 наддува и/или впускной коллектор 244. Хотя не показано на фиг. 2, магистраль 270 EGR высокого давления и магистраль 272 EGR низкого давления могут содержать клапаны управления обходом охладителя EGR, которые могут предоставлять потоку EGR возможность обходить охладитель 278 EGR. Кроме того еще, в случае, где система EGR содержит охладитель 278 EGR, и клапан 274 EGR расположен ниже по потоку (например, на холодной стороне) охладителя 278 EGR, объем системы EGR может включать в себя объем текучей среды охладителя 278 EGR.
Как показано на фиг. 2, клапан 274 EGR расположен на находящейся ниже по потоку стороне магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления, ближе к впуску 242, чем находящаяся в большей степени выше по потоку сторона устройства 290 доочистки отработавших газов и выпускного коллектора 248. Таким образом, когда клапан 274 EGR закрыт, магистраль 270 EGR высокого давления и магистраль 272 EGR низкого давления изолированы от впуска 242. В других примерах, клапан 274 EGR может быть расположен на находящейся в большей степени выше по потоку стороне магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления. Однако, может быть полезным располагать клапан 274 EGR в находящемся в большей степени выше по потоку положении магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления, так что больший объем магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления изолирован от впуска 242, когда клапан 274 EGR закрыт.
Отработавшие газы, которые отводятся или рециркулируются через клапан 274 EGR, могут течь непосредственно во впуск 242, где они вытесняют воздух. В некоторых примерах, клапан 274 EGR может открываться контроллером 212, чтобы рециркулировать отработавшие газы во впуск 242, для того чтобы понижать температуры в камере сгорания и уменьшать количество газов NOx, вырабатываемых во время сгорания топлива. В других примерах, открывание клапана 274 EGR для рециркуляции отработавших газов во впуск 242 может помогать повышению эффективности двигателя посредством уменьшения потерь на дросселирование, особенно на более низких нагрузках двигателя, и посредством уменьшения потерь тепловой энергии. Более того, рециркуляция отработавших газов с помощью клапана 274 EGR может содействовать экономии топлива посредством уменьшения рабочего объема сгорания двигателя и поддержания обогащенных отношений количества топлива к количеству воздуха на более низких интенсивностях впрыска топлива для данной нагрузки двигателя. Наоборот, контроллер 212 может закрывать клапан 274 EGR для предотвращения рециркуляции отработавших газов во впуск 242 во время высокой нагрузки двигателя, поскольку присутствие отработавших газов во время сгорания может понижать плотность заряда топливной смеси на впуске и может понижать пиковую выходную мощность двигателя. Контроллер 212 также может закрывать клапан 274 EGR во время условий низкого числа оборотов, нулевой педали, перекрытия топлива при замедлении (DFSO) или нулевой нагрузки двигателя, для того чтобы уменьшать нестабильность сгорания и неровный холостой ход. Более того, контроллер 212 может закрывать 274 EGR во время торможения двигателем, на большой высоте над уровнем моря, когда концентрация кислорода всасываемого воздуха является более низкой вследствие низких концентраций кислорода окружающей среды. Кроме того еще, клапан 274 EGR может быть закрытым во время условий низкой температуры двигателя, когда выработка NOx является более низкой.
Датчик 292 может включать в себя датчик температуры отработавших газов, который поддерживает связь с контроллером 212. Датчик 292 также может включать в себя датчик давления отработавших газов, который может измерять пиковое давление в выпускном коллекторе 248. Кроме того еще, датчик 292 может включать в себя датчик кислорода для определения уровня или концентрации кислорода в выпускном коллекторе 248 выше по потоку от магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления. Как показано на фиг. 2, датчик 292 может быть расположен выше по потоку от устройства 290 доочистки отработавших газов, однако, датчик 292 по выбору может быть расположен в устройстве 290 доочистки отработавших газов, сообщая температуру устройства 290 доочистки отработавших газов в контроллер 212. В дополнительном примере, датчик 292 также может быть расположен выше по потоку от турбины 224 или ниже по потоку от устройства 290 доочистки отработавших газов. Датчик 292 также может содержать множество датчиков, сконфигурированных в вышеупомянутых положениях. Датчик 292 дополнительно может содержать датчики состава, такие как датчики углеводородов, NOx или оксида углерода. Датчик 291 может включать в себя датчик концентрации кислорода EGR, который передает уровни кислорода в магистрали 291 EGR в контроллер 212. Как показано на фиг. 2, датчики 291 могут быть расположены в промежуточном положении магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления и выше по потоку от клапана 274 EGR, но, в других примерах, датчик 291 может быть расположен в находящемся в большей степени выше по потоку или находящемся в большей степени ниже по потоку местоположении в магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления.
В зависимости от сигналов из датчика 292, контроллер 212 может выполнять различные команды для открывания клапана EGR. Например, контроллер 212 может открывать и закрывать клапан 274 EGR, чтобы рециркулировать отработавшие газы во впуск 242 воздуха, на основании уровня концентрации кислорода в отработавших газах (например, в качестве определяемого по датчикам 291 и/или 291) и/или уровня концентрации кислорода во впускном коллекторе 244 (например, в качестве определяемого по датчику 219). В других примерах, контроллер 212 может открывать и/или закрывать клапан 274 EGR, чтобы рециркулировать отработавшие газы во впуск 242 воздуха на основании температуры двигателя, нагрузки двигателя, температуры отработавших газов, положения педали, и тому подобного.
Контроллер 212 показан на фиг. 2 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 202, порты 204 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 206, оперативное запоминающее устройство 208, дежурную память 210 и традиционную шину данных. Контроллер 212 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 110, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 212 температуры, присоединенного к патрубку 214 охлаждения; датчика 194 положения, присоединенного к педали 192 акселератора для считывания положения акселератора, настроенного водителем 102 транспортного средства; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 216 давления, присоединенного к впускному коллектору 244; измерение концентрации кислорода во впускном коллекторе 244 с датчика 219; давление наддува с датчика 217 давления; концентрацию кислорода в отработавших газах с кислородного датчика 286; датчика положения двигателя с датчика 218 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 240; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 220 (например, измерителя расхода воздуха с термоэлементом); и измерение положения дросселя с датчика 258. В одном из примеров, датчик 194 положения педали может считывать нулевую педаль во время торможения, отпускания педали акселератора, или когда транспортное средство движется накатом. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 211. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 218 положения двигателя вырабатывает предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).
Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 110 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 254 закрывается, а впускной клапан 252 открывается. Воздух вовлекается в камеру 230 сгорания через впускной коллектор 244, поршень 236 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 230 сгорания. Положение, в котором поршень 236 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 230 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 252 и выпускной клапан 254 закрыты. Поршень 236 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 230 сгорания. Точка, в которой поршень 236 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 230 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как непосредственный впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В некоторых примерах, топливо может впрыскиваться в цилиндр множество раз в течение одиночного цикла цилиндра. В последовательности операций, в дальнейшем указываемой ссылкой как зажигание, впрыскиваемое топливо подвергается зажиганию посредством воспламенения от сжатия, имеющего следствием сгорание. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 236 обратно в НМТ. Коленчатый вал 240 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 254 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 248, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное описано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры. Кроме того, в некоторых примерах, может использоваться скорее двухтактный цикл, нежели четырехтактный цикл.
Далее, с обращением к фиг. 3, показана блок-схема последовательности операций способа для способа 300 управления клапаном EGR и рециркуляцией отработавших газов. Способ 300 может выполняться контроллером, таким как контроллер 212. Способ 300 начинается на 310, где могут оцениваться и/или измеряться условия эксплуатации транспортного средства, такие как состояние включенного двигателя (EOC), крутящий момент, скорость транспортного средства, температура двигателя, состояние клапана EGR, и тому подобное. Способ 300 начинается на 320, где он определяет, закрыт ли клапан EGR. В одном из вариантов осуществления, закрывание клапана EGR может включать в себя, если клапан EGR был закрыт только что. В еще одном примере, закрывание клапана EGR может включать в себя закрывание EGR на большее, чем пороговое, время. Например, закрывание клапана EGR на большее, чем пороговое, время может указывать, что клапан EGR не задействуется циклически и не открывается короткими импульсами, чтобы продувать магистраль 270 EGR высокого давления и/или магистраль 272 EGR низкого давления (смотрите 350 и фиг. 4, приведенные ниже). В еще одном варианте осуществления, способ 300 и 310 могут просто оценивать, закрыт ли клапан EGR на данный момент. Если клапан EGR закрыт, способ 300 продолжается на 330. Если клапан EGR открыт, к примеру, при рециркуляции отработавших газов во впуск 242 воздуха, способ 300 может заканчиваться.
На 330, в ответ на закрывание клапана EGR на 320, способ 300 определяет концентрацию кислорода в системе EGR. В одном из примеров, концентрация кислорода в системе EGR может включать в себя концентрацию кислорода в магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления в качестве определяемой датчиком 291 и/датчиком 292. В других примерах, концентрация кислорода в системе EGR может включать в себя концентрацию кислорода в выпускном коллекторе 248 в качестве определяемой датчиком кислорода, таким как датчик 286 UEGO. Датчики 286, 291 и 292 кислорода также могут включать в себя датчики HEGO, датчики NOx и другие типы датчика, которые могут использоваться для измерения содержания кислорода в газовых смесях.
В еще одном варианте осуществления, концентрация кислорода может оцениваться или рассчитываться на основании модели интенсивностей потока всасываемого воздуха, интенсивностей впрыска топлива и скоростей сгорания в двигателе. Например, с знанием скорости и условий сгорания в двигателе (например, температуры двигателя, числа оборотов двигателя, и т.д.), могут оцениваться нормы потребления кислорода и топлива. Соответственно, могут оцениваться количество кислорода, текущего через цилиндры двигателя в выпуск (не подвергнутого сгоранию), а также интенсивности потока несгоревшего топлива и газообразных побочных продуктов сгорания, таких как двуокись углерода, оксид углерода, оксиды азота, и тому подобное. Таким образом, на основании модели потока воздуха и топлива и скоростей сгорания, может определяться концентрация кислорода в выпускном коллекторе. Более того, модель может использоваться вместе с датчиками кислорода и NOx отработавших газов. Однако, так как динамика датчика может быть более медленной, расчеты концентрации кислорода по модели могут использоваться для обеспечения более быстрой псевдомгновенной обратной связи по концентрации кислорода отработавших газов, наряду с тем, что измерения датчика могут использоваться для внесения поправки в концентрацию кислорода отработавших газов для более медленных долгосрочных показаний концентрации кислорода отработавших газов. По существу, модель концентрации отработавших газов может использоваться для более быстрых краткосрочных значений концентрации кислорода отработавших газов, тогда как датчики и/или модель кислорода могут использоваться для выдачи более медленных долгосрочных значений концентрации кислорода отработавших газов.
Затем, на 340, способ 300 определяет, является ли концентрация кислорода EGR меньшей, чем первая пороговая концентрация кислорода. Как обсуждено выше, концентрация кислорода EGR может определяться по одному или более датчикам кислорода и/или по модели сгорания потока воздуха и текучей среды. Первая пороговая концентрация кислорода может быть предопределенной концентрацией кислорода согласно типу и характеристикам двигателя. Например, первая пороговая концентрация кислорода может быть установлена на концентрации, ниже которой дорожные качества при нажатии педали акселератора уменьшаются, когда возобновляется EGR. С другой стороны, первая пороговая концентрация кислорода может быть установлена на концентрации, выше которой поддерживаются дорожные качества при нажатии педали акселератора, даже если возобновлена EGR. В качестве дополнительного примера, первая пороговая концентрация кислорода может быть установлена на концентрацию, выше которой дорожные качества сохраняются в течение эксплуатации двигателя, даже когда возобновлена EGR. В качестве дополнительного примера, первая пороговая концентрация кислорода может калиброваться концентрацией кислорода, ниже которой сбойная ситуация может происходить в результате засасывания большого количества EGR во впускной коллектор. Более того, первая пороговая концентрация кислорода может меняться в зависимости от условий эксплуатации двигателя и водительских манер. Например, первая пороговая концентрация кислорода может настраиваться, чтобы быть более высокой для случая, где водитель может иметь тенденцию нажимать педаль акселератора или разгоняться агрессивно, по сравнению со случаем, где водитель может иметь тенденцию нажимать педаль акселератора или разгоняться умеренно. Таким образом, первая пороговая концентрация кислорода дополнительно может устанавливаться согласно изученным манерам вождения или относящимся к окружающей среде и навигации условиям маршрута. Например, если маршрут водителя, в качестве указываемого навигационной системой, указывает холмистую местность, первая пороговая концентрация кислорода может устанавливаться более высокой по сравнению с более плоским маршрутом. Кроме того еще, пороговая концентрация кислорода может настраиваться на основании одних или более из фильтрованных данных водительского ввода, мгновенных данных водительского ввода, стабилизированных фильтрованных данных водительского ввода и производных (углового коэффициента изменения) данных пользовательского ввода. Как описано выше, примеры данных водительского ввода могут включать в себя характер изменения нажатия педали акселератора водителем, характер изменения отпускания педали акселератора водителем, условия маршрута водителя, другие тенденции поведения водителя, и тому подобное.
Если концентрация кислорода EGR является большей, чем первая пороговая концентрация кислорода, дорожные качества транспортного средства могут сохраняться по возобновлению EGR, и способ 300 заканчивается. Если концентрация кислорода EGR является меньшей, чем первая пороговая концентрация кислорода, способ 300 продолжается на 350, где EGR может продуваться посредством открывания клапана EGR. Открывание клапана EGR на 350 может включать в себя открывание клапана EGR периодически, короткими импульсами, на меньшее, чем пороговое, открывание клапана во время события двигателя, где содержание кислорода отработавших газов находится выше второй концентрации кислорода отработавших газов, и тому подобное. Таким образом, продувка системы EGR может содержать различные способы открывания клапана EGR и может зависеть от текущих условий двигателя, тем самым, вводя газ с более высокой концентрацией кислорода в систему EGR для вытеснения газа с более низкой концентрацией кислорода, который иначе улавливался бы в системе EGR, в одном из примеров.
Далее, с обращением к фиг. 4, показана блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая различные примеры продувки системы EGR на 410 посредством открывания клапана EGR. Продувка системы 410 EGR может включать в себя различные способы открывания клапана EGR на 414 и вытеснение газа, который иначе оставался бы в трубках EGR. Например, клапан EGR может открываться во время события двигателя, когда концентрация кислорода отработавших газов является большей, чем вторая пороговая концентрация кислорода. Концентрация кислорода отработавших газов может соответствовать концентрации кислорода отработавших газов выше по потоку от EGR. В одном из примеров, концентрация кислорода отработавших газов может измеряться датчиком кислорода, таким как UEGO 286, расположенным в выпускном коллекторе выше по потоку от EGR. Таким образом, отработавшие газы, имеющие содержание кислорода, большее, чем вторая пороговая концентрация кислорода, могут допускаться в магистраль 270 EGR высокого давления и/или магистраль 272 EGR низкого давления, и отработавшие газы, имеющие концентрацию кислорода, меньшую, чем первая пороговая концентрация кислорода, могут по меньшей мере частично вытесняться и, тем самым, продуваться. Вторая пороговая концентрация кислорода может быть большей, чем или равной первой пороговой концентрации кислорода. Соответственно, когда клапан EGR открыт, отработавшие газы, поступающие в магистраль 270 EGR высокого давления и/или магистраль 272 EGR низкого давления, повышают концентрацию кислорода в магистрали 270 EGR. В некоторых примерах, продувка системы EGR посредством открывания клапана EGR может выполняться, только когда концентрация кислорода отработавших газов выше по потоку от EGR является большей, чем вторая пороговая концентрация кислорода, так как, когда концентрация кислорода отработавших газов выше по потоку от EGR является меньшей, чем вторая пороговая концентрация кислорода, продувка системы EGR может не повышать концентрацию кислорода и может не содействовать уменьшению пропусков зажигания двигателя и спотыкания двигателя, а также поддержанию дорожных качеств транспортного средства, когда возобновляется поток EGR. Более того, продувка системы EGR посредством открывания клапана EGR может выполняться, только когда концентрация кислорода отработавших газов выше по потоку от EGR является большей, чем концентрация кислорода в магистрали EGR (магистрали 270 EGR высокого давления и/или магистрали 272 EGR низкого давления).
Продувка системы EGR также может включать в себя открывание клапана EGR во время события двигателя, когда концентрация кислорода на впуске является большей, чем третья пороговая концентрация кислорода. Концентрация кислорода на впуске может определяться датчиком кислорода, расположенным в камере 246 наддува или впускном коллекторе 244. Третья пороговая концентрация кислорода может соответствовать концентрации кислорода на впуске, выше которой, вместе с интенсивностью впрыска топлива и скоростями сгорания в двигателе, концентрация кислорода отработавших газов выше по потоку от EGR может быть большей, чем первая пороговая концентрация кислорода. По существу, открывание клапана EGR для продувки системы EGR может содействовать повышению концентрации кислорода EGR выше первой пороговой концентрации кислорода. В некоторых вариантах осуществления, клапан EGR может открываться, чтобы продувать систему EGR, только когда концентрация кислорода на впуске является большей, чем третья пороговая концентрация кислорода.
Более того, при продувке системы EGR, клапан EGR может открываться меньше, чем пороговое открывание клапана, и/или на меньшее, чем пороговое, время. Таким образом, возмущения в отношении сгорания в двигателе и дорожных качеств транспортного средства во время продувки системы EGR могут уменьшаться, поскольку более низкие объемы EGR с концентрациями кислорода ниже первой пороговой концентрации кислорода на более медленных и более постепенных интенсивностях потока могут вводиться в камеру впуска. В одном из примеров, пороговое открывание клапана может содержать 100% полного открывания. В других примерах, пороговое открывание клапана может включать в себя открывания клапана, меньшие, чем 50% полного открывания. Пороговое открывание клапана дополнительно может включать в себя открывания клапана, меньшие, чем 25% полного открывания. Пороговое открывание клапана, меньшее, чем 100% полного открывания, может быть полезным по той причине, что возмущения у работы и сгорания в двигателе, проистекающие из продувки системы EGR, могут быть уменьшены. Однако, в некоторых случаях, продувка системы EGR посредством эксплуатации в импульсном режиме клапана EGR, на 100% полностью открываемого и закрываемого, с меньшей длительностью импульса и/или меньшей частотой импульсов, может уменьшать возмущения в отношении работы и сгорания в двигателе, проистекающие из продувки системы EGR при работе и сгорании в двигателе. Пороговое время может содержать короткий временной интервал, где клапан EGR может эксплуатироваться в импульсном режиме с открыванием и закрыванием один раз или периодически, к примеру, короткими импульсами, время открывания каждого короткого импульса (например, цикла открывания и закрывания клапана) происходит в течение длительности, меньшей чем пороговое время, а величина открывания во время каждого повторного открывания является меньшей, чем пороговое открывание клапана. Количество импульсов, или циклов открывания и закрывания клапана, может быть меньшим, когда разность между концентрацией кислорода EGR и пороговой концентрацией является меньшей. С другой стороны, количество импульсов, или циклов открывания и закрывания клапана, может быть большим, когда разность между концентрацией кислорода EGR и пороговой концентрацией является большей. Могут использоваться другие способы для открывания клапана EGR, чтобы продувать систему EGR. Например, клапан EGR может медленно открываться с изменением по линейному закону до порогового открывания клапана с пороговой скоростью открывания клапана. Более того, амплитуда и/или длительность импульса циклов открывания и закрывания клапана EGR во время продувки системы EGR может быть меньшей, когда является меньшей разность между концентрацией кислорода EGR и пороговой концентрацией. С другой стороны, амплитуда и/или длительность импульса циклов открывания и закрывания клапана EGR во время продувки системы EGR может быть большей, когда является большей разность между концентрацией кислорода EGR и пороговой концентрацией. Кроме того еще, частота циклов открывания и закрывания клапана EGR во время продувки системы EGR может быть более низкой, когда является меньшей разность между концентрацией кислорода EGR и пороговой концентрацией. С другой стороны, частота циклов открывания и закрывания клапана EGR во время продувки системы EGR может быть более высокой, когда является большей разность между концентрацией кислорода EGR и пороговой концентрацией. Таким образом, продувка системы EGR может выполняться быстро для случаев, где разность между концентрацией кислорода EGR и пороговой концентрацией является меньшей, и для случаев, где разность между концентрацией кислорода EGR и пороговой концентрацией является большей.
Продувка системы EGR дополнительно может содержать открывание клапана EGR, когда клапан EGR, в ином случае нормально был бы закрыт, на 418. Например, клапан EGR может открываться для продувки системы EGR во время состояния нулевой педали, такого как DFSO или нажатие педали акселератора, после достижения вершины холма, или в то время как транспортное средство может быть движущимся накатом или тормозящим. Во время продувки системы EGR, так как клапан EGR открывается меньше, чем с пороговым открыванием клапана, на меньше, чем пороговое время, продувка системы EGR во время условий нулевой педали может избегать внесения вклада в неровный холостой ход двигателя и/или нестабильное сгорание топлива в двигателе. В качестве еще одного примера, клапан EGR может открываться для продувки системы EGR, когда температура двигателя или температура цилиндров двигателя, Tengine, является большей, чем пороговая температура двигателя, Tengine,TH, во время которой клапан EGR нормально был бы закрытым для температурной защиты. Например, клапан EGR может открываться для продувки системы EGR, когда EGR нормально была бы закрыта, так как Tengine находится возле предела рабочей температуры двигателя, например Tengine находится около рабочей температуры двигателя, выше которой может закипать охлаждающая жидкость двигателя. В качестве еще одного примера, клапан EGR может открываться, чтобы продувать систему EGR, когда Tengine находится около предела рабочей температуры двигателя, при этом, охлаждающая жидкость двигателя используется для отведения тепла из системы EGR через охладитель 278 EGR, и при этом, клапан EGR может быть нормально закрытым, чтобы уменьшать отвод тепла в охлаждающую жидкость. Кроме того еще, клапан EGR может открываться, чтобы продувать систему EGR, когда Tengine находится около предела рабочей температуры двигателя, при этом, охлаждающая жидкость двигателя используется для отвода тепла из системы EGR через охладитель 278 EGR, и при этом, охлаждающая жидкость двигателя используется, чтобы обеспечивать охлаждение для моторного масла, и клапан EGR нормально закрыт.
Продувка системы EGR дополнительно может включать в себя открывание клапана EGR во время других условий эксплуатации двигателя, во время которых клапан EGR, в ином случае, был бы закрытым. Например, клапан EGR может открываться, чтобы продувать систему EGR, в то время как выполняется торможение двигателем. Более того, клапан EGR может открываться для продувки системы EGR, когда двигатель является холодным после запуска двигателя и до того, как двигатель прогрелся (например, температура двигателя является меньшей, чем пороговая температура двигателя, и/или температура отработавших газов является меньшей, чем пороговая температура отработавших газов). Соответственно, даже когда двигатель является холодным (температура двигателя является меньшей, чем пороговая температура двигателя), концентрация кислорода EGR может подниматься выше первой пороговой концентрации кислорода, так что, по возобновлению работы EGR, где клапан EGR открывается больше, чем с пороговым открыванием клапана, и/или больше, чем на пороговое время, работоспособность двигателя и дорожные качества транспортного средства могут поддерживаться наряду с уменьшением пропусков зажигания двигателя и спотыкания двигателя.
В качестве еще одного примера, клапан EGR может открываться, чтобы продувать систему EGR, в то время как двигатель выключен в транспортном средстве с гибридным электрическим приводом. Таким образом, концентрация кислорода в системе EGR может поддерживаться выше первой пороговой концентрации кислорода, даже когда двигатель выключен, и транспортное средство с гибридным электрическим приводом приводится в движение электродвигателем. Таким образом, концентрация кислорода EGR может подниматься выше первой пороговой концентрации кислорода, так что, когда двигатель включен, открывание клапана EGR может поддерживать дорожные качества транспортного средства и уменьшать спотыкания и пропуски зажигания двигателя вследствие низких концентраций кислорода в EGR.
В качестве еще одного примера, клапан EGR может открываться, чтобы продувать систему EGR, даже когда нагрузка двигателя является большей, чем пороговая нагрузка двигателя, loadTH. Когда нагрузка двигателя является большей, чем loadTH, клапан EGR может открываться меньше, чем с пороговым открыванием клапана, и/или на меньше, чем пороговое время, чтобы продувать систему EGR наряду с поддержанием более интенсивного втекающего потока впуска воздуха и кислорода в двигатель, и сохранением более высокой выходной мощности двигателя. Соответственно, концентрация кислорода EGR может подниматься выше первой пороговой концентрации кислорода, так что, когда нагрузка двигателя возвращается к ниже loadTH, клапан EGR может открываться (например, больше, чем с пороговым открыванием клапана, и/или дольше, чем на пороговое время), чтобы рециркулировать отработавшие газы во впуск двигателя наряду с сохранением работоспособности двигателя, дорожных качеств транспортного средства и уменьшением спотыканий и пропусков зажигания двигателя.
В качестве еще одного примера, клапан EGR может открываться для продувки системы EGR, даже когда противодавление в выпускном коллекторе является меньшим, чем пороговое давление. Противодавление в выпускном коллекторе может измеряться датчиком 292. Противодавление может формироваться из устройств 290 доочистки ниже по потоку от EGR. Хотя противодавление может быть более низким (например, более низким, чем пороговое давление), клапан EGR может открываться меньше, чем на пороговое открывание клапана, и/или меньше, чем на пороговое время, для того чтобы продувать систему EGR. Соответственно, концентрация кислорода EGR может постепенно повышаться выше первой пороговой концентрации кислорода, так что, по возобновлению работы EGR, где клапан EGR открывается больше, чем с пороговым открыванием клапана, на дольше, чем пороговое время, работоспособность двигателя и дорожные качества двигателя могут сохраняться.
Затем, способ 400 продолжается на 420, где определяется, является ли концентрация кислорода EGR большей, чем первая пороговая концентрация кислорода. Если концентрация кислорода EGR находится ниже первой пороговой концентрации кислорода, способ 400 возвращается на 410, чтобы продолжать продувку системы EGR, как описано выше, для того чтобы повышать концентрацию кислорода EGR. С другой стороны, если концентрация кислорода EGR находится выше первой пороговой концентрации кислорода, работа EGR может возобновляться наряду с сохранением работоспособности двигателя и дорожных качеств транспортного средства, тем временем, снижая спотыкания и пропуски зажигания двигателя, и способ 400 заканчивается.
Таким образом, способ для двигателя может содержать продувку системы EGR, когда содержание кислорода EGR является меньшим, чем пороговое содержание кислорода, содержание кислорода EGR определяется в ответ на закрывание клапана EGR. Продувка системы EGR может содержать открывание клапана EGR, меньшее, чем пороговое открывание клапана. Более того, продувка системы EGR может содержать открывание клапана EGR на меньшее, чем первое пороговое, время. Кроме того еще, продувка системы EGR может содержать закрывание клапана EGR, когда уровень кислорода на впуске является большим, чем верхний пороговый уровень кислорода. Кроме того еще, продувка системы EGR может прекращаться, когда содержание EGR является большим, чем пороговое содержание кислорода. Кроме того еще, закрывание клапана EGR может содержать закрывание клапана EGR на дольше, чем первое пороговое время. Кроме того еще, продувка системы EGR может содержать открывание клапана EGR, только когда уровень кислорода на впуске является большим, чем пороговый уровень кислорода на впуске.
Таким образом, способ для двигателя транспортного средства может содержать: продувку системы EGR, в том числе, открывание клапана EGR, когда клапан EGR иначе был бы закрыт, на основании измеренной концентрации кислорода системы EGR, являющейся меньшей, чем пороговая концентрация кислорода. Измеренная концентрация кислорода может измеряться после закрывания клапана EGR. Более того, открывание клапана EGR может включать в себя открывание клапана EGR с пороговым открыванием клапана, а затем, закрывание клапана EGR через пороговое время. Кроме того еще, открывание клапана EGR может включать в себя открывание клапана EGR с пороговым открыванием клапана, а затем, закрывание клапана EGR через пороговое время за предопределенное количество циклов. Предопределенное количество циклов может быть меньшим, когда разность между измеренной концентрацией кислорода и пороговой концентрацией кислорода является меньшей, и предопределенное количество циклов может быть большим, когда разность между измеренной концентрацией кислорода и пороговой концентрацией кислорода является меньшей. Более того, продувка системы EGR может содержать одно или более из открывания клапана EGR во время состояния нулевой педали, открывания клапана EGR во время состояния торможения двигателем, открывания клапана EGR, когда температура отработавших газов является меньшей, чем пороговая температура отработавших газов, открывания клапана EGR, когда двигатель выключен в транспортном средстве с гибридным приводом, открывания клапана EGR, когда нагрузка двигателя является большей, чем пороговая нагрузка, и открывания клапана EGR, когда температура цилиндра двигателя является большей, чем пороговая температура двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 5, она иллюстрирует примерную временную диаграмму 500 для эксплуатации двигателя транспортного средства. Временная диаграмма 500 изображает линии тренда для состояния 510 клапана EGR, состояния продувки EGR, концентрации 520 кислорода EGR, концентрации 530 кислорода в выпускном коллекторе и уровня 540 педали. Также изображены пороговые открывания 518 и 516 клапана, первая пороговая концентрация 526 кислорода и вторая пороговая концентрация 536 кислорода. Вторая пороговая концентрация 536 кислорода может быть большей, чем или равной первой пороговой концентрации 526 кислорода.
До момента t1 времени, клапан EGR открыт больше, чем на пороговые открывания 516 и 518 клапана, и больше, чем пороговое время 504, и отработавшие газы могут быть осуществляющими рециркуляцию во впуск двигателя. Более того, концентрация 520 кислорода EGR может быть большей, чем первая пороговая концентрация 526 кислорода, а концентрация кислорода в выпускном коллекторе, измеренная выше по потоку от EGR, может быть большей, чем вторая пороговая концентрация 536 кислорода. Состояние 502 продувки EGR является выключенным, так как концентрация 520 кислорода EGR является большей, чем первая пороговая концентрация 526 кислорода.
В момент t1 времени, состояние 510 клапана EGR может переключаться с закрыванием, например, в ответ на запрашивание нагрузки двигателя, большей, чем loadTH. В ответ, контроллер 212 может определять, что концентрация 520 кислорода EGR является большей, чем пороговая концентрация кислорода. Соответственно, контроллер 212 может поддерживать состояние продувки EGR выключенным, поскольку возобновление EGR может не снижать работоспособность двигателя, дорожные качества транспортного средства и не вызывать пропуски зажигания двигателя. В момент t2 времени, клапан 510 EGR открывается, предоставляя EGR возможность возобновляться. Между моментами t2 и t3 времени, концентрация 520 кислорода EGR убывает ниже первой пороговой концентрации 526 кислорода, а концентрация 530 кислорода в выпускном коллекторе (выше по потоку от EGR) возрастает выше второй пороговой концентрации 536 кислорода.
В момент t3 времени, клапан EGR закрывается в ответ на событие двигателя, такое как нагрузка, являющаяся большей, чем loadTH, температура двигателя, большая, чем пороговая температура двигателя. В ответ на закрывание клапана EGR, контроллер 212 измеряет концентрацию 520 кислорода EGR. Контроллер 212 может осуществлять продувку системы EGR (состояние продувки EGR включается), поскольку концентрация 520 кислорода является меньшей, чем первое пороговое значение 526 концентрации кислорода, и возобновление EGR может уменьшать работоспособность двигателя и дорожные качества транспортного средства, и усиливать пропуски зажигания и спотыкание двигателя. Более того, так как концентрация 530 кислорода в выпускном коллекторе является большей, чем вторая пороговая концентрация 536 кислорода, продувка системы EGR может содействовать подъему концентрации 520 кислорода EGR выше первой пороговой концентрации 526 кислорода.
Между моментами t3 и t4 времени, продувка системы EGR включает в себя открывание состояния клапана EGR меньше, чем с первым пороговым открыванием 518 клапана на меньше, чем пороговое время 504. Как показано на временной диаграмме 500, клапан EGR циклически открывается и закрывается между моментами t3 и t4 времени множество раз. Каждый раз, когда клапан EGR циклически открывается и закрывается, концентрация кислорода EGR может повышаться на небольшую величину. После третьего циклического изменения клапана EGR, концентрация кислорода EGR поднимается выше первой пороговой концентрации кислорода. Таким образом, после заключительной циклической работы клапана EGR для продувки системы EGR, работа EGR может возобновляться, и пропуски зажигания двигателя и спотыкания двигателя могут уменьшаться наряду с поддержанием дорожных качеств транспортного средства и работоспособности двигателя. Более того, даже если уровень педали снижается до нуля (например, DFSO) между t3 и t4, состояние клапана EGR все еще может быть открытым, чтобы продувать EGR, поскольку состояние продувки EGR является включенным, концентрация 520 кислорода EGR является меньшей, чем первая пороговая концентрация 526 кислорода, и концентрация 530 кислорода в выпускном коллекторе является большей, чем вторая пороговая концентрация 536 кислорода.
В момент t4 времени, клапан EGR открывается, и состояние 502 продувки EGR выключается. В момент t5 времени, клапан EGR вновь закрывается. В ответ, контроллер 212 измеряет концентрацию 520 кислорода EGR. Поскольку концентрация 520 кислорода EGR является меньшей, чем первая пороговая концентрация 526 кислорода, состояние 502 продувки EGR является включенным. Впоследствии, между t5 и t6, клапан EGR повторно циклически открывается и закрывается, при этом, клапан открывается больше, чем с вторым пороговым открыванием 516 клапана на пороговое время 504 до закрывания. Поскольку разность между концентрацией кислорода EGR и первой пороговой концентрацией кислорода между моментами t5 и t6 времени является большей по сравнению с разностью между концентрацией кислорода EGR и первой пороговой концентрацией кислорода между моментами t3 и t4 времени во время продувки EGR, клапан EGR открывается больше, чем с первым пороговым открыванием 518 клапана, но меньше, чем с вторым пороговым открыванием 516 клапана, для того чтобы продувать систему EGR быстрее. Более того, поскольку разность между концентрацией кислорода EGR и первой пороговой концентрацией кислорода между моментами t5 и t6 времени является большей по сравнению с разностью между концентрацией кислорода EGR и первой пороговой концентрацией кислорода между моментами t3 и t4 времени во время продувки EGR, клапан EGR открывается на большую длительность импульса (например, большую по сравнению с длительностями импульса, используемыми для продувки системы EGR между моментами t3 и t4 времени, но меньшую, чем пороговое время 504), для того чтобы продувать систему EGR быстрее. Как показано на временной диаграмме 500, продувка системы EGR поднимает концентрацию кислорода EGR выше первой пороговой концентрации кислорода до момента t6 времени. После момента t6 времени, продувка EGR выключена, и клапан EGR открывается, возобновляя работу EGR.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.
1. Способ для двигателя транспортного средства, состоящий в том, что:
в ответ на закрывание клапана системы рециркуляции отработавших газов (EGR) определяют содержание кислорода ниже по потоку от отработавших газов двигателя и выше по потоку от клапана EGR в системе EGR; и
когда содержание кислорода является меньшим порогового, соединяют по текучей среде впуск двигателя с выпуском через систему EGR посредством открывания клапана EGR, во время рабочих условий, когда он иначе был бы закрыт, для продувки системы EGR во впуск.
2. Способ по п. 1, в котором продувка системы EGR состоит в том, что открывают клапан EGR на меньшее, чем пороговое открывание клапана.
3. Способ по п. 2, в котором продувка системы EGR дополнительно состоит в том, что открывают клапан EGR меньше, чем на первое пороговое время.
4. Способ по п. 3, в котором продувка системы EGR дополнительно состоит в том, что закрывают клапан EGR, когда уровень кислорода на впуске является большим, чем верхний пороговый уровень кислорода.
5. Способ по п. 1, в котором продувка системы EGR прекращается, когда содержание кислорода является большим, чем пороговое содержание кислорода.
6. Способ по п. 1, в котором закрывание клапана EGR состоит в том, что закрывают клапан EGR на дольше, чем первое пороговое время.
7. Способ по п. 1, в котором продувка системы EGR состоит в том, что открывают клапан EGR, только когда уровень кислорода на впуске является большим, чем пороговый уровень кислорода на впуске.
8. Способ для двигателя транспортного средства, состоящий в том, что:
продувают систему рециркуляции отработавших газов (EGR), в том числе открывают клапан EGR, когда клапан EGR иначе был бы закрыт, на основании измеренной концентрации кислорода системы EGR, являющейся меньшей, чем пороговая концентрация кислорода, при этом продувка системы EGR содержит открывание клапана EGR, когда температура цилиндра больше, чем пороговое значение температуры двигателя.
9. Способ по п. 8, в котором измеренная концентрация кислорода измеряется после закрывания клапана EGR.
10. Способ по п. 8, в котором открывание клапана EGR заключается в том, что открывают клапан EGR с пороговым открыванием клапана, а затем закрывают клапан EGR через пороговое время.
11. Способ по п. 10, в котором открывание клапана EGR заключается в том, что открывают клапан EGR с пороговым открыванием клапана, а затем закрывают клапан EGR через пороговое время в течение предопределенного количества циклов.
12. Способ по п. 11, в котором предопределенное количество циклов является меньшим, когда разность между измеренной концентрацией кислорода и пороговой концентрацией кислорода является меньшей, и при этом предопределенное количество циклов является большим, когда разность между измеренной концентрацией кислорода и пороговой концентрацией кислорода является большей.
13. Способ по п. 8, в котором продувка системы EGR дополнительно состоит в том, что открывают клапан EGR во время состояния нулевой педали.
14. Способ по п. 8, в котором продувка системы EGR дополнительно состоит в том, что открывают клапан EGR во время состояния торможения двигателем.
15. Способ по п. 8, в котором продувка системы EGR дополнительно состоит в том, что открывают клапан EGR, когда температура отработавших газов является меньшей, чем пороговая температура отработавших газов.
16. Способ по п. 8, в котором продувка системы EGR дополнительно состоит в том, что открывают клапан EGR, когда двигатель выключен в транспортном средстве с гибридным приводом.
17. Способ по п. 8, в котором продувка системы EGR дополнительно состоит в том, что открывают клапан EGR, когда нагрузка двигателя является большей, чем пороговая нагрузка.
18. Система двигателя транспортного средства, содержащая:
систему рециркуляции отработавших газов (EGR), содержащую клапан EGR, расположенный в магистрали EGR, соединяющей впуск двигателя с выпуском двигателя; и
контроллер, включающий в себя исполняемые команды для:
в ответ на закрывание клапана EGR,
определения содержания кислорода EGR в магистрали EGR; и
во время рабочих условий двигателя, когда клапан EGR иначе был бы закрыт, соединения по текучей среде впуска с выпуском посредством открывания клапана EGR для продувки системы EGR во впуск, когда содержание кислорода EGR является меньшим, чем пороговое содержание кислорода.
19. Система по п. 18, в которой исполняемые команды дополнительно включают в себя определение содержания кислорода EGR на основании интенсивности потока воздуха и интенсивности потока топлива в двигатель.
20. Способ для двигателя транспортного средства, состоящий в том, что:
продувают систему рециркуляции отработавших газов (EGR), посредством открывания клапана EGR, когда клапан EGR иначе был бы закрыт, на основании того, что измеренная концентрация кислорода системы EGR меньше, чем пороговая концентрация кислорода,
причем открывание клапана EGR включает в себя открывание клапана EGR, пороговое открывание клапана и затем закрывание клапана после порогового времени для предопределенного количества циклов, и
причем предопределенное количество циклов меньше, когда разница между измеренной концентрацией кислорода и пороговой концентрацией кислорода меньше, и при этом заданное количество циклов больше, когда разница между измеренной концентрацией кислорода и пороговой концентрацией кислорода больше.
