Способ (варианты) переворота корпуса сажевого фильтра
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Способ переворота корпуса сажевого фильтра заключается в том, что замыкают разрыв между пространственно разделенными верхним по потоку выпускным каналом и нижним по потоку выпускным каналом с помощью сажевого фильтра. Поворачивают корпус сажевого фильтра вокруг смещения оси от центральной оси сажевого фильтра для перевода сажевого фильтра между первым положением и вторым положением в ответ на определение того, что оператор находится вне транспортного средства, содержащего сажевый фильтр. Способ предусматривает этап, на котором определяют, что оператор находится вне транспортного средства. Раскрыты варианты способа переворота корпуса сажевого фильтра. Технический результат заключается в уменьшении обратного давления отработавших газов. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к общей области способов и систем для переворота корпуса сажевого фильтра.
Уровень техники
Отработавшие газы, испускаемые из двигателя внутреннего сгорания, могут представлять собой разнородную смесь, которая может содержать газообразные выбросы, например, окись углерода (угарный газ, СО), несгоревшие углеводороды (НС), оксиды азота (NOx), а также вещества в конденсированном состоянии (жидкости и твердые вещества), образующие твердые частицы (ТЧ).
Каталитические нейтрализаторы, выполненные из металлов переходной и основной групп, обычно представляют собой покрытие, предусмотренное на основе и подложках, для обеспечения возможности преобразования некоторых, если не всех, из таких компонентов отработавших газов в другие соединения в выпускной системе двигателя.
Системы доочистки отработавших газов могут содержать трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН) и сажевый фильтр (СФ). ТКН обеспечивает возможность сквозного протекания газообразных выбросов, вступающих в реакции окисления и восстановления с компонентами каталитического нейтрализатора. ТКН может не содержать связывающего элемента, а СФ может содержать связывающий элемент для улавливания ТЧ.
Со временем может происходить заполнение СФ, и для удаления уловленных им частиц может быть предусмотрена процедура регенерации. Регенерация включает в себя повышение температуры сажевого фильтра до сравнительно высокого значения, например, превышающего 600°C, для сжигания накопившихся твердых частиц до пепла.
Один из потенциальных недостатков такого процесса регенерации связан с накоплением пепла после проведения процедуры регенерации в двигателях с искровым зажиганием. Высокие температуры отработавших газов в двигателях с искровым зажиганием (например, порядка 550°С) приводят к испарению воды, выделяемой после сгорания топлива, что не позволяет воде вымывать пепел из выпускного тракта. Такое положение как правило отсутствует в дизельных двигателях, в которых испарение воды не происходит в связи с более низкими температурами отработавших газов (например, порядка 90°С), и вода может уменьшать количество накопленного пепла. В соответствии с одной из известных попыток предложения решения проблемы накопления пепла было предложено использовать для устранения накопленного пепла впрыск воздуха, как описано в патенте США №2011/0120090 авторов Sorensen и др. В соответствии с данным решением впрыск кислорода используют для дополнительного сжигания накопленного пепла и, таким образом, его удаления из СФ.
Однако авторы настоящего изобретения установили, что такие системы могут обладать потенциальными недостатками. Например, впрыск кислорода выше по потоку от СФ может приводить к возрастанию температуры отработавших газов с превышением порогового уровня, что может вызывать деградацию фильтра. Впрыск воздуха для запуска регенерации может затруднять регулирование температуры регенерации и повышение температуры СФ до уровня, который может вызвать деградацию СФ.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения для устранения вышеуказанных недостатков предлагается способ переворота корпуса устройства доочистки отработавших газов в разъединенном выпускном канале во время работы транспортного средства. Такой переворот корпуса обеспечивает возможность ввода отработавших газов в устройство очистки, расположенные внутри корпуса, с противоположных концов. Переворот может быть произведен при помощи одного или нескольких исполнительных механизмов с электронным управлением, например, электродвигателя, по команде системы управления транспортным средством в случае регистрации выполнения определенных условий работы.
В соответствии с одним из примеров осуществления сажевый фильтр может быть расположен в корпусе устройства доочистки отработавших газов. Сажевый фильтр может обеспечивать соединение по текучей среде между первым выпускным каналом и вторым выпускным каналом, причем первый канал расположен выше по потоку от второго канала. Поворотный рычаг может быть выполнен с возможностью поворота вокруг оси вращения при помощи электродвигателя для переворота корпуса вокруг такой оси с переворотом сажевого фильтра. Хотя отработавшие газы поступают к сажевому фильтру в том же направлении, после переворота корпуса они поступают в сажевый фильтр с противоположного конца по сравнению с состоянием до переворота. Таким образом, после переворота фильтра давление отработавших газов на пепел, накопленный в задней части фильтра, может возрасти, что может обеспечить смещение пепла и его вывод из фильтра.
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
Фиг. 1 иллюстрирует один из примеров осуществления цилиндра двигателя.
На фиг. 2 представлен сажевый фильтр с системой клапанов для обращения направления потока отработавших газов через сажевый фильтр.
На фиг. 3А и 3В представлены, соответственно, поворотный корпус сажевого фильтра с расположенным внутри него сажевым фильтром и вид в разрезе, иллюстрирующий переворот сажевого фильтра.
На фиг. 4А и 4В представлены, соответственно, поворотный корпус сажевых фильтров с расположенными внутри него двумя сажевыми фильтрами и вид в разрезе, иллюстрирующий переворот сажевых фильтров.
На фиг. 5 представлен способ управления переворотом устройства доочистки отработавших газов и обращением потока отработавших газов.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание раскрывает пример осуществления переворачиваемого корпуса устройства доочистки отработавших газов, содержащего сажевый фильтр. Пример осуществления цилиндра, связанного с выпускным каналом, содержащим корпус устройства доочистки отработавших газов, представлен на фиг. 1. На фиг. 2 представлен пример осуществления системы клапанов для обращения направления потока прохождения отработавших газов через сажевый фильтр. Поворотный корпус устройства доочистки отработавших газов с установленным внутри него сажевым фильтром, соединенный по текучей среде с первым и вторым выпускными каналами, представлен на фиг. 3А, а его переворот между первым и вторым выпускными каналами представлен на фиг. 3В. Поворотный корпус устройства доочистки отработавших газов с установленными внутри него двумя сажевыми фильтрами представлен на фиг. 4А. Переворот корпуса устройства доочистки отработавших газов и сажевых фильтров представлен на фиг. 4В. Способ переворота устройства доочистки отработавших газов представлен на фиг. 5.
В соответствии с одним из примеров осуществления корпус устройства доочистки отсоединяют при помощи электронного контроллера на время переворота, но подсоединение восстанавливают по завершении переворота. После этого подсоединение сохраняют до следующего переворота, перед началом которого корпус снова может быть отсоединен. Контроллер может обеспечивать подсоединение и формировать отсоединенное состояние путем корректировки одного или нескольких исполнительных механизмов, управляющих соединением между стационарными выпускными каналами, подведенными к корпусу и от него, и отверстиями корпуса. В соответствии с другим примером осуществления корпус может быть постоянно отсоединен, но в рабочем положении расположен таким образом, чтобы обеспечивать образование герметичного выпускного канала, предотвращающего утечку из потока отработавших газов.
Фиг. 2, 3А, 3В, 4А и 4В иллюстрируют примеры возможных конфигураций с соответствующим им взаимным расположением различных компонентов. Если некоторые элементы представлены непосредственно соприкасающимися или непосредственно связанными друг с другом, такие элементы можно считать, соответственно, непосредственно соприкасающимися или непосредственно связанными друг с другом, по меньшей мере, в соответствии с одним из примеров осуществления. Например, компоненты, представленные соприкасающимися через смежную сторону, можно считать соприкасающимися через смежную сторону. В соответствии с другим примером компоненты, представленные отделенными один от другого пустым пространством, в котором отсутствуют какие-либо другие компоненты, можно считать расположенными таким образом, по меньшей мере, в соответствии с одним из примеров осуществления.
На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая один из цилиндров многоцилиндрового двигателя 10 в составе двигательной системы 100, которая может быть предусмотрена в приводной системе автомобиля. Управление двигателем 10 может быть по меньшей мере частично обеспечено системой управления, содержащей контроллер 12, а также командами, водимыми водителем 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В соответствии сданным примером осуществления устройства 130 ввода содержат педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали. Камера 30 сгорания двигателя 10 может представлять собой цилиндр, образованный стенками 32 цилиндра, внутри которого расположен поршень 36. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во поворотное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства посредством предусмотренной между ними системы трансмиссии. Кроме того, может быть предусмотрен электродвигатель стартера, связанный с коленчатым валом 40 через маховик для обеспечения возможности запуска двигателя 10 в работу. Двигатель 10 может содержать систему турбонаддува, турбонагнетатель или их сочетание, причем работа двигателя может включать в себя сжатие впускаемого воздуха с его последующей подачей в цилиндры двигателя и вывод отработавших газов из таких цилиндров в представленную в настоящем описании выпускную систему.
Камера 30 сгорания может принимать впускаемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и выводить отработавшие газы через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут быть выполнены с возможностью выборочного сообщения с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов. В соответствии с представленным примером осуществления управление впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 может быть обеспечено кулачковым исполнительным механизмом с использованием соответствующих кулачковых приводных систем 51 и 53. Каждая из кулачковых приводных систем 51 и 53 может содержать один или несколько кулачков и может использовать 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), которые могут быть приведены в действие контроллером 12 для регулирования работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может быть определено датчиками, соответственно, 55 и 57 положения клапанов. В соответствии с альтернативными примерами осуществления управление впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 может быть обеспечено электромеханическим исполнительным механизмом клапанов. Например, в альтернативном варианте осуществления цилиндр 30 может содержать впускной клапан, управляемый электромеханическим приводом, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом с использованием систем ППК и/или ИФКР.
Топливный инжектор 69 представлен на схеме непосредственно связанным с камерой 30 сгорания для прямого впрыска в нее топлива, количество которого пропорционально ширине импульса сигнала, поступающего от контроллера 12. Таким образом, топливный инжектор 69 осуществляет так называемый прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливный инжектор может быть установлен, например, на боковой стороне камеры сгорания или на верхней стороне камеры сгорания. Топливо может поступать в топливный инжектор 69 из топливной системы (не представлена), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления камера 30 сгорания может альтернативно или дополнительно содержать топливный инжектор, установленный во впускном коллекторе 44 в соответствии с конфигурацией так называемого распределенного впрыска топлива во впускной порт, расположенный выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Искровая свеча 66 зажигания обеспечивает возникновение искры в камере 30 сгорания. Система зажигания может дополнительно содержать катушку зажигания (не представлена) для увеличения напряжения, подаваемого на свечу 66 зажигания. В соответствии с другими примерами осуществления, например, в случае использования дизельного двигателя, свеча 66 зажигания может отсутствовать.
Впускной канал 42 может содержать дроссельную заслонку 62, содержащую дроссельную пластину 64. В соответствии с данным примером осуществления контроллер 12 может изменять положение дроссельной пластины 64 при помощи сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, предусмотренный в составе дроссельной заслонки 62, в соответствии с конфигурацией, обычно называемой электронным приводом дроссельной заслонки (ЭПДЗ). Таким образом, дроссельная заслонка 62 может быть использована для регулирования потока впускаемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания и другие цилиндры двигателя. Информация о положении дроссельной пластины 64 может поступать в контроллер 12 в виде сигнала положения дросселя. Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для измерения количества воздуха, поступающего в двигатель 10.
Газоанализатор 126 отработавших газов представлен на схеме подсоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку отработавших газов от устройства 68 снижения токсичности выбросов. Датчик 126 может представлять собой любой соответствующий датчик для определения воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, линейный кислородный датчик или УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах), двухпозиционный кислородный датчик или ДКОГ, НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), а также датчик содержания NOx, НС или СО. В соответствии с одним из примеров осуществления газоанализатор 126 отработавших газов представляет собой УДКОГ, выполненный с возможностью выдачи выходного сигнала, например, сигнала напряжения, пропорционального содержанию кислорода в отработавших газах. Контроллер 12 преобразует выходной сигнал кислородного датчика в воздушно-топливное отношение отработавших газов при помощи переходной функции кислородного датчика.
Устройство 68 снижения токсичности выбросов представлено расположенным в выпускном канале 48 ниже по потоку от газоанализатора 126 отработавших газов. Устройство 68 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель NOx, выборочный каталитический восстановитель (ВКВ), различные другие устройства снижения токсичности выбросов или их сочетания. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления во время работы двигателя 10 может быть предусмотрена периодическая перезагрузка устройства 68 снижения токсичности выбросов путем эксплуатации по меньшей мере одного из цилиндров двигателя при определенном значении воздушно-топливного отношения.
Сажевый фильтр (СФ) 70 представлен на схеме расположенным в выпускном канале 48 ниже по потоку от устройства 68 снижения токсичности выбросов. Диаметр СФ 70 больше или равен диаметру выпускного канала 48. СФ 70 может быть установлен внутри корпуса 72 устройства доочистки отработавших газов. Корпус 72 может быть соединен с выпускным каналом 48 с возможностью вращения. Поворотный рычаг 74 переворачивает корпус 72 для изменения ориентации СФ, что способствует уменьшению количества накопленного пепла для уменьшения обратного давления.
Например, отработавшие газы могут поступать в СФ 70 через один из его концов (верхнюю по потоку сторону) в течение некоторого времени, предшествующего перевороту. После некоторого числа регенераций во втором конце СФ 70 (нижней по потоку стороне) возможно накопление пепла. По мере такого накопления пепла переворот фильтра может быть произведен в случае превышения обратным давлением порогового значения обратного давления. СФ 70 переворачивают в случае выполнения одного или нескольких из условий переворота. После переворота СФ 70 второй конец занимает верхнее по потоку положение, в котором отработавшие газы поступают в него раньше, чем в первый конец, который занимает нижнее по потоку положение. Таким образом, на пепел, скопившийся во втором конце, воздействует более высокое давление отработавших газов, в результате чего он может быть смещен и выведен из СФ 70 через первый конец. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления во время работы двигателя 10 может быть предусмотрена периодическая перезагрузка сажевого фильтра 70 путем эксплуатации по меньшей мере одного из цилиндров двигателя при определенном значении воздушно-топливного отношения.
Система 140 рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через канал 152 РОГ. Контроллер 12 может изменять количество рециркулированных отработавших газов, подаваемых во впускной коллектор 44, при помощи клапана 144 РОГ. В некоторых условиях система 140 РОГ может быть использована для регулирования температуры воздушно-топливной смеси в камере сгорания, что обеспечивает возможность управления моментом зажигания в некоторых режимах сгорания.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде постоянного запоминающего устройства 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; положения дросселя (ПД) от датчика 65 положения дросселя; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ, получаемого от датчика 118. Сигнал ДВК от датчика ДВК можно использовать для индикации разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Следует отметить, что могут быть использованы различные сочетания вышеуказанных датчиков, например, датчик МРВ без датчика ДВК или наоборот. Во время работы двигателя значение крутящего момента двигателя может быть вычислено по данным датчика 122 ДВК и частоте вращения двигателя. Кроме того, данные этого датчика могут быть использованы совместно с частотой вращения двигателя для оценки заряда (с учетом воздуха), подаваемого в цилиндр. В соответствии с одним из примеров осуществления датчик 118 положения коленчатого вала, также используемый в качестве датчика частоты вращения двигателя, может вырабатывать заранее определенное число равномерно распределенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала.
Среда хранения данных в виде постоянной памяти 106 может быть запрограммирована машиночитаемыми данными, содержащими постоянные инструкции, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также других вариантов их осуществления, предусмотренных в соответствии с настоящим изобретением, но конкретно не описанных.
Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков по фиг. 1 и приводит в действие различные исполнительные механизмы по фиг. 1 для корректировки работы двигателя в соответствии с полученными сигналами и инструкциями, сохраненными в памяти контроллера. Например, контроллер 12 может выдавать сигнал, обеспечивающий переворот корпуса 72 поворотным рычагом 74 в случае превышения обратным давлением порогового значения обратного давления. Обратное давление может быть измерено датчиком массового расхода отработавших газов, расположенного выше по потоку от СФ 70.
На фиг. 2 представлена система 200, содержащая двигатель 202 с четырьмя цилиндрами, установленными в соответствии с однорядной схемой расположения цилиндров. Двигатель 202 может быть использован аналогично двигателю 10 по фиг. 1. Однако следует понимать, что хотя на фиг. 2 представлены четыре цилиндра, двигатель 202 может содержать любое число цилиндров. Например, двигатель 202 может содержать любое требуемое число цилиндров, например, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или более цилиндров со схемами расположения цилиндров V-6, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и т.д. Хотя это не показано на фиг. 2, каждая из камер сгорания (т.е. каждый из цилиндров) двигателя 202 может содержать стенки камеры сгорания, между которыми расположен поршень. Система 290 координат представлена содержащей две оси, а именно горизонтальную ось и вертикальную ось.
Каждая из камер сгорания может выпускать отработавшие газы сгорания через связанный с нею выпускной порт. Например, на фиг. 2 представлены выпускные порты 212, 214, 216 и 218, связанные, соответственно, с цилиндрами 204, 206, 208 и 210. Каждый соответствующий выпускной порт может направлять отработавшие газы сгорания из соответствующего цилиндра в выпускной коллектор 220.
В зоне слияния, расположенной внутри выпускного коллектора 220, может происходить объединение и перемешивание отработавших газов, поступающих из камер сгорания, перед их протеканием в верхний по потоку выпускной канал 222, ведущий к сажевому фильтру (СФ) 224. В варианте осуществления по фиг. 2 СФ 224 неподвижен и не может быть перевернут.Первый клапан 226 и второй клапан 228 регулируют направление течения потока отработавших газов через СФ 224. Первый клапан 226 расположен выше по потоку от СФ 224, а второй клапан 228 расположен ниже по потоку от СФ. Клапаны могут срабатывать согласованным образом в зависимости от обратного давления, создаваемого пеплом, скопившимся в ПФ 224. Сплошными линиями обозначено первое положение первого клапана 226 и второго клапана 228. Пунктирными линиями обозначено второе положение первого клапана 226 и второго клапана 228. Первый клапан 226 и второй клапан 228 изменяют свое положение одновременно, причем оба клапана могут находиться либо в первом, либо во втором положении. Таким образом, первый клапан 226 и второй клапан 228 могут быть приведены в действие параллельно, с использованием единого сигнала контроллера (например, контроллера 12 по фиг. 1).
Когда первый клапан 226 и второй клапан 228 находятся в первом положении, поток отработавших газов проходит из верхнего по потоку выпускного канала 222 внутрь СФ 224 через его первую сторону 230, сквозь СФ 224, из СФ 224 через его вторую сторону 232 и в нижний по потоку выпускной канал 234. Второй клапан 228, по существу, исключает проникновение отработавших газов в первый вспомогательный канал 236. Первый клапан 226, по существу, исключает проникновение отработавших газов во второй вспомогательный канал 238. Поток отработавших газов протекает в горизонтальном направлении, обозначенном сплошными стрелками 240.
Первый вспомогательный канал 236 и второй вспомогательный канал 238 представляют собой внешние ответвления верхнего по потоку выпускного канала 222 и нижнего по потоку выпускного канала 234. Геометрия первого вспомогательного канала 236, по существу, аналогична геометрии второго вспомогательного канала 238. Отработавшие газы могут поступать в первый вспомогательный канал 236 и второй вспомогательный канал 238, когда первый клапан 226 и второй клапан 228 находятся во втором положении. Как показано на схеме, в первом положении клапаны ориентированы в горизонтальном направлении. Во втором положении клапаны ориентированы в направлении, находящимся между горизонтальным и вертикальным направлениями. Таким образом, при переключении клапанов между первым и вторым положениями производят их перемещение в вертикальном направлении.
Когда первый клапан 226 и второй клапан 228 находятся во втором положении, отработавшие газы протекают из верхнего по потоку выпускного канала 222, по первому вспомогательному каналу 236, внутрь СФ 224 через его вторую сторону 232, сквозь СФ 224, из СФ 224 через его первую сторону 230, по второму вспомогательному каналу 238 и в нижний по потоку выпускной канал 234. Таким образом, когда клапаны приводят в действие для смещения пепла, накопленного на одной из сторон СФ 224, отработавшие газы входят в СФ 224 с противоположной стороны.
Например, после регенерации СФ, когда клапаны находятся в первом положении, накопление пепла может происходить на второй стороне 232. По мере накопления пепла расход отработавших газов через СФ 224 падает (например, возрастает обратное давление). В случае превышения возрастающим обратным давлением порогового обратного давления к.п.д. двигателя может падать, так как обратное давление препятствует выводу отработавших газов из двигателя. Клапаны могут быть переведены во второе положение для обращения потока отработавших газов через СФ 224 и уменьшения количества скопившегося пепла. Когда клапаны находятся во втором положении, отработавшие газы входят в СФ 224 через вторую сторону 232, что обеспечивает возможность подачи отработавших газов на вторую сторону под большим давлением, чем в конфигурации, в которой клапаны находятся в первом положении. Более высокое давление отработавших газов может вызвать смещение пепла, накопленного на второй стороне 232, и перемещение такого пепла через первую сторону 230 в нижний по потоку выпускной канал 234. По мере уменьшения количества скопившегося пепла также происходит уменьшение и обратного давления. Клапаны могут быть снова переведены в первое положение в случае создания пеплом, накопившимся на первой стороне, обратного давления, превышающего пороговое обратное давление. Клапаны также могут быть альтернативно или дополнительно снова переведены в первое положение после уменьшения количества пепла, скопившегося на второй стороне 232.
Как показывают пунктирные стрелки 242, направление прохождения потока отработавших газов через СФ 224 при первом клапане 226 и втором клапане 228 во втором положении обратно направлению прохождения этого потока при клапанах в первом положении (обозначенному стрелками 240). Расстояние, проходимое потоком отработавших газов при клапанах во втором положении, больше расстояния, проходимого потоком отработавших газов при клапанах в первом положении. В соответствии с одним из примеров осуществления расстояние, проходимое потоком отработавших газов при клапанах во втором положении, превышает расстояние, проходимое потоком отработавших газов при клапанах в первом положении, по меньшей мере в три раза.
Когда первый клапан 226 и второй клапан 228 находятся в первом положении, отработавшие газы поступают на первую сторону 230 под более высоким давлением, чем на вторую сторону 232, в связи с чем накопление пепла после регенерации СФ происходит на второй стороне 232. Когда первый клапан 226 и второй клапан 228 находятся во втором положении, отработавшие газы поступают на вторую сторону 232 под более высоким давлением, чем на первую сторону 230, в связи с чем накопление пепла после регенерации СФ происходит на первой стороне 230.
На фиг. 3 представлена система 300, содержащая двигатель 302 с четырьмя цилиндрами, установленными в соответствии с однорядной схемой расположения цилиндров. Двигатель 302 может быть использован аналогично двигателю 10 по фиг. 1 или аналогично двигателю 202 по фиг. 2. Двигатель 302 может содержать несколько камер сгорания (т.е. цилиндров). Двигатель 302 может содержать камеры 304, 306, 308 и 310 сгорания, установленные в соответствии с однорядной схемой расположения цилиндров. Однако следует понимать, что хотя на фиг. 3 представлены четыре цилиндра, двигатель 302 может содержать любое число цилиндров. Например, двигатель 302 может содержать любое требуемое число цилиндров, например, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или более цилиндров со схемами расположения цилиндров V-6, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и т.д. Хотя это не показано на фиг. 3, каждая из камер сгорания (т.е. каждый из цилиндров) двигателя 302 может содержать стенки камеры сгорания, между которыми расположен поршень. Система 390 координат представлена содержащей две оси, а именно ось х, ориентированную в горизонтальном направлении, и ось у, ориентированную в горизонтальном направлении.
Каждая из камер сгорания может выпускать отработавшие газы сгорания через связанный с нею выпускной порт. Например, на фиг. 3 представлены выпускные порты 312, 314, 316 и 318, связанные, соответственно, с цилиндрами 304, 306, 308 и 310. Каждый соответствующий выпускной порт может направлять отработавшие газы сгорания из соответствующего цилиндра в выпускной коллектор 320.
В зоне слияния, расположенной внутри выпускного коллектора 320, может происходить объединение и перемешивание отработавших газов, поступающих из камер сгорания, перед их протеканием в верхний по потоку выпускной канал 322, ведущий к сажевому фильтру (СФ) 324. СФ 324 может быть расположен в корпусе 380, причем обеспечена возможность переворота корпуса и СФ при помощи рычага 382. Рычаг может быть соединен с корпусом 380 и/или СФ 324 с возможностью поворота. СФ 324 образует перемычку между первым выпускным каналом 322 и вторым выпускным каналом 326. Другими словами, первый выпускной канал и второй выпускной канал разъединены, причем между ними существует зазор. Сажевый фильтр 324 заполняет этот зазор.
Как показано на схеме, СФ 324 содержит первый конец 328 и второй конец 330. Когда СФ 324 находится в первом положении, первый конец 328 примыкает к первому выпускному каналу 322, а второй конец 328 примыкает ко второму выпускному каналу 326. Когда поворотный рычаг 382 переворачивает корпус 380 вокруг оси 395 вращения, происходит взаимная смена положений первого конца 328 и 330. Таким образом, когда СФ 324 находится во втором положении, в которое он приходит после переворота из первого положения, первый конец 328 может примыкать ко второму выпускному каналу 326, а второй конец 328 может примыкать к первому выпускному каналу 322. Первый выпускной канал 322 расположен ближе к двигателю 302, а второй выпускной канал 326 расположен ближе к выпускной трубе.
Когда СФ находится в первом положении, после регенерации сажи, накопленной в СФ, может происходить накопление пепла во втором конце 330 СФ 324. Как было описано выше, накопившийся пепел может увеличивать обратное давление до уровня, превышающего пороговое обратное давление, тем самым снижая к.п.д. двигателя. В случае превышения обратным давлением порогового обратного давления СФ 324 может быть перевернут с перемещением второго конца 232 в положение, в котором он примыкает к первому выпускному каналу 322, что обеспечивает возможность подачи отработавших газов под более высоким давлением непосредственно в этот второй конец. Отработавшие газы, поступающие под более высоким давлением, могут обеспечить возможность смещения накопленного пепла и уменьшения обратного давления.
Корпус 380 и СФ 324 обеспечивают соединение между первым выпускным каналом 322 и вторым выпускным каналом 326 по текучей среде. Во время вращения корпуса 328 соединение между выпускными каналами по текучей среде отсутствует в связи с тем, что СФ 324 не совмещен с первым выпускным каналом 322 и вторым выпускным каналом 326. Поэтому условия, необходимые для переворота корпуса 328, могут включать в себя наличие состояния, в котором отсутствует производство отработавших газов (например, двигатель выключен, ключ вынут из замка зажигания и т.д.). Переворот СФ 324 может быть дополнительно или альтернативно предусмотрен при выполнении условий переворота корпуса 380 до превышения обратным давлением порогового обратного давления, для предотвращения накопления пепла. Таким образом, вращение корпуса 380 и СФ 324 отключает соединение между СФ 324 и первым выпускным каналом 322 и вторым выпускным каналом 326 по текучей среде.
На фиг. 3В представлено поперечное сечение 350 вдоль первого выпускного канала 322 системы 300 по фиг. 3А. Компоненты, ранее представленные на фиг. 3А, обозначены на фиг. 3В теми же ссылочными номерами. СФ 324 обозначен диагональной клетчатой штриховкой. Корпус 380 выполнен с возможностью вращения вокруг оси 395 вращения под действием поворотного рычага 382. СФ 324 не совмещен с первым каналом 322 и вторым каналом (не представлен). Иначе говоря, до завершения переворота СФ 324 выходит из габаритов первого выпускного канала 322 и второго выпускного канала и принимает наклонное и/или перпендикулярное положение по отношению к выпускным каналам. Таким образом, в представленный момент вращения первый канала 322 и второй канал частично соединены с СФ 324 по текучей среде, в то время как их оставшаяся часть соединена по текучей среде с окружающей атмосферой. По мере продолжения вращения СФ 324 соединение между первым каналом 322, вторым каналом 328 и СФ 324 по текучей среде может быть отключено (например, когда СФ 324 расположен перпендикулярно к первому каналу 322 и второму каналу 328). Таким образом, в случае протекания отработавших газов по первому выпускному каналу 322 во время вращения корпуса 380 часть отработавших газов протекает сквозь СФ 324 и выходит из него либо во второй выпускной канал, либо в окружающую атмосферу, а оставшаяся часть отработавших газов выходит непосредственно в окружающую атмосферу, не входя в СФ 324. В связи с этим для предотвращения выхода отработавших газов в окружающую атмосферу вращение корпуса производят только в условиях, не предполагающих производства отработавших газов.
В представленной на поперечном разрезе 350 системе 390 координат направление оси х, по существу, совпадает с направлением потока отработавших газов в первом канале 322. Вращение корпуса 380 вокруг оси 395 вращения происходит по направлению оси у. Как показано на схеме, СФ 324 находится в первом положении, в котором его первая сторона 328 примыкает к первому каналу 322. Вращение корпуса 380 из первого положения включает в себя перемещение первой стороны в отрицательном направлении оси у при одновременном перемещении второй стороны (не представлена) в положительном направлении оси у. Вращение завершают при совмещении СФ 324 с первым выпускным каналом 322 и вторым выпускным каналом, причем весь поток отработавших газов, поступающий из первого выпускного канала 322, протекает сквозь СФ 324 и во второй выпускной канал.
Для перехода из первого положения во второе положение с переворотом СФ 324 поворотный рычаг 382 может осуществлять вращение корпуса 380 на 180 градусов. Для перехода из второго положения в первое положение поворотный рычаг 382 может осуществлять вращение корпуса еще на 180 градусов. Таким образом, полный угол вращения корпуса составляет 360 градусов. В альтернативном варианте осуществления для перехода из второго положения в первое положение поворотный рычаг 382 может осуществлять вращение корпуса 380 на 180 градусов в обратном направлении. Таким образом, в альтернативном варианте угол поворота корпуса может составлять ±180 градусов. В соответствии с одним из примеров осуществления поворотный рычаг может быть соединен с электродвигателем, связанным с системой управления двигателем по фиг. 1 и принимать от контроллера 12 управляющие сигналы и/или передавать контроллеру 12 сигналы, содержащие результаты измерения положения и/или углового положения для обеспечения возможности установки корпуса в требуемое положение и/или угловое положение контроллером при помощи контура управления с обратной связью с учетом данных датчика, связанного с рычагом и/или корпусом, причем данная процедура необязательно может быть проведена во время работы транспортного средства, но при выключенном двигателе и/или в случае его выключения (например, во время работы гибридного транспортного средства при выключенном двигателе внутреннего сгорания).
На фиг. 4А представлена система 400, содержащая двигатель 402, содержащий по меньшей мере два блока цилиндров, причем первый блок содержит по меньшей мере один цилиндр, а второй блок содержит другой цилиндр. Первый блок 404, обозначенный штриховой рамкой, содержит цилиндры 408, 410 и 412. Второй блок 406, также обозначенный штриховой рамкой, содержит цилиндры 414, 416 и 418. Двигатель может представлять собой двигатель со схемой расположения цилиндров V-6, в котором каждый из двух блоков содержат по три цилиндра, ряды которых расположены под углом к аксиальной оси транспортного средства. Для специалиста в данной области должно быть очевидно, что двигатель 402 может иметь и другие схемы и конфигурации. Система координат представлена содержащей две оси, а именно ось х, ориентированную в горизонтальном направлении, и ось у, ориентированную в горизонтальном направлении.
Цилиндры 408, 410 и 412 выпускают отработавшие газы в первую группу соответствующих выпускных патрубков 420, 422 и 424. Цилиндры 414, 416 и 418 выпускают отработавшие газы во вторую группу соответствующих выпускных патрубков 426, 428 и 430. Смешивания отработавших газов цилиндров первого блока с отработавшими газами цилиндров второго блока не происходит. Отработавшие газы из первой группы выпускных патрубков протекают по первому верхнему по потоку выпускному каналу 432 к первому сажевому фильтру 436. Отработавшие газы из второй группы выпускных патрубков протекают по второму верхнему по потоку выпускному каналу 434 к первому сажевому фильтру 438. Сажевые фильтры расположены между первым верхним по потоку выпускным каналом 432 и вторым верхним по потоку выпускным каналом 434 так, что выпускные каналы изогнуты один к другому для направление отработавших газов в фильтры. Выпускные каналы не допускают объединения или перемешивания отработавших газов.
Как показано на схеме, для достижения второго сажевого фильтра 438 второй верхний по потоку выпускной канал 434 проходит над выходным каналом (например, первым нижним по потоку выпускным каналом 448). В связи с этим второй сажевый фильтр 438 может быть расположен выше первого сажевого фильтра 436 по вертикальной оси у. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления второй верхний по потоку выпускной канал 434 может быть изогнут вокруг первого нижнего по потоку выпускного канала 448 так, чтобы обеспечить возможность расположения первого и второго фильтров, по существу, на одинаковой высоте по оси у.
Первый сажевый фильтр 436 и второй сажевый фильтр 438 расположены внутри общего вращающегося корпуса 440, обозначенного пунктирной рамкой. Сообщение по текучей среде между первым сажевым фильтром 436 и вторым сажевым фильтром 438 отсутствует, и смешивания отработавших газов, протекающих через один из фильтров, с отработавшими газами, протекающими через второй фильтр, не происходит. Корпус 440 выполнен с возможностью вращения при помощи поворотного рычага 442 вокруг оси 495 вращения, которое обеспечивает перемещение первого сажевого фильтра 436 на место второго сажевого фильтра 438 и наоборот. Для перехода между первым положением и вторым положением рычаг 442 может осуществлять вращение корпуса 440 на угол до ±180 градусов или 360 градусов. Корпус 440 представлен в первом положении, в котором отработавшие газы поступают в первый сажевый фильтр 436 только из первого блока 404 цилиндров, а во второй сажевый фильтр 438 - только из второго блока 406 цилиндров. Однако после поворота корпуса 440 вокруг оси 495 при помощи рычага 442 из первого положения во второе положение отработавшие газы поступают в первый сажевый фильтр 436 только из второго блока 406 цилиндров, а во второй сажевый фильтр 438 - только из первого блока 404 цилиндров.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения может быть дополнительно или альтернативно предусмотрено такое вращение корпуса 404, при котором вращение фильтров аналогично вращению СФ 324 по фиг. 3А, причем сохраняют сообщение по текучей среде первого сажевого фильтра 436 с первым блоком 404 цилиндров и сообщение по текучей среде второго сажевого фильтра 438 со вторым блоком 406 цилиндров. В таком случае вращение корпуса 404 приводит к перевороту цилиндров, но не меняет их местами (например, первый фильтр по-прежнему соединен после вращения по текучей среде с первым блоком цилиндров, а второй фильтр по-прежнему соединен после вращения по текучей среде со вторым блоком цилиндров).
Отработавшие газы из первого верхнего по потоку выпускного канала 432 проходят в первый сажевый фильтр 436 через его первую сторону 444, сквозь первый сажевый фильтр 436, из него через его вторую сторону 446 и в первый нижний по потоку выпускной канал 448. Первый нижний по потоку выпускной канал 448 не соединен с первым верхним по потоку выпускным каналом 432. Таким образом, когда первый сажевый фильтр 436 находится в первом положении, он обеспечивает соединение по текучей среде между первым верхним по потоку выпускным каналом 432 и первым нижним по потоку выпускным каналом 448.
Отработавшие газы из второго верхнего по потоку выпускного канала 434 проходят во второй сажевый фильтр 438 через его первую сторону 450, сквозь второй сажевый фильтр 438, из него через его вторую сторону 452 и во второй нижний по потоку выпускной канал 454. Второй нижний по потоку выпускной канал 454 не соединен со вторым верхним по потоку выпускным каналом 434. Таким образом, когда второй сажевый фильтр 438 находится в первом положении, он обеспечивает соединение по текучей среде между вторым верхним по потоку выпускным каналом 434 и вторым нижним по потоку выпускным каналом 454. Сообщение по текучей среде между вторым нижним по потоку выпускным каналом 454 и первым нижним по потоку выпускным каналом 448 отсутствует.
После переворота корпуса 440 во второе положение первый сажевый фильтр 436 обеспечивает соединение по текучей среде между вторым верхним по потоку выпускным каналом 434 и вторым нижним по потоку выпускным каналом 454, а второй сажевый фильтр 438 обеспечивает соединение по текучей среде между первым верхним по потоку выпускным каналом 432 и первым нижним по потоку выпускным каналом 448. Когда корпус находится во втором положении, отработавшие газы из первого верхнего по потоку выпускного канала 432 проходят во второй сажевый фильтр 438 через его вторую сторону 452, сквозь второй сажевый фильтр 438, из него через его первую сторону 450 и в первый нижний по потоку выпускной канал 448. Отработавшие газы из второго верхнего по потоку выпускного канала 434 проходят в первый сажевый фильтр 436 через его вторую сторону 446, сквозь первый сажевый фильтр 436, из него через его первую сторону 444 и во второй нижний по потоку выпускной канал 454. Таким образом, во втором положении отработавшие газы входят в первый и второй сажевые фильтры и выходят из них через стороны, противоположные соответствующим сторонам в первом положении. Это обеспечивает возможность смещения пепла, накопленного по меньшей мере в одном из фильтров, отработавшими газами и уменьшения обратного давления.
Направление потока отработавших газов в первом сажевом фильтре противоположно направлению потока отработавших газов во втором сажевом фильтре. Таким образом, вращение (например, переворот) корпуса 440 приводит к обращению направления потоков отработавших газов в сажевых фильтрах. Например, направление потока отработавших газов, поступающих в первый сажевый фильтр из первого выпускного канала 432 в первом положении, противоположно направлению потока отработавших газов, поступающих в первый сажевый фильтр из второго выпускного канала 434 во втором положении. Другими словами, после переворота корпуса 440 вход первого сажевого фильтра 436 может становиться его выходом. Вращение корпуса 44 может быть обеспечено при помощи рычага или других соответствующих поворотных средств.
Отработавшие газы поступают из первого нижнего по потоку канала 448 и второго нижнего по потоку канала 454 в общий канал 456, в котором может происходить смешивание отработавших газов, поступающих из первого блока 404 цилиндров и второго блока 406 цилиндров. В альтернативном варианте осуществления канал 456 может содержать перегородку 458, обозначенную пунктирной линией, для сохранения разделения отработавших газов, поступающих из двух блоков цилиндров.
На фиг. 4В представлено поперечное сечение 450 сажевых фильтров системы 400 по фиг. 4А. Компоненты, ранее представленные на фиг. 4А, обозначены на фиг. 4В теми же ссылочными номерами. Система 490 координат представлена в соответствии с перспективой сечения 450. Первый сажевый фильтр 436 и второй сажевый фильтр 438 обозначены диагональной клетчатой штриховкой. Корпус 440 обозначен штриховой рамкой. Фильтры разнесены один относительно другого внутри корпуса 440, и сообщение по текучей среде между ними отсутствует.
Как показано на схеме, корпус 440 выполнен с возможностью поворота из первого положения во второе положение под воздействием поворотного рычага 442. Как было описано выше при раскрытии других вариантов осуществления, поворотный рычаг может быть связан с электродвигателем так, что вращение может быть автоматически включено и произведено под управлением контроллера. Вращение первого сажевого фильтра 436 происходит в положительном направлении оси у (вверх), что приводит к его выводу из совпадения с первым верхним по потоку выпускным каналом 432 и первым нижним по потоку выпускным каналом. Вращение второго сажевого фильтра 438 происходит в отрицательном направлении оси у (вниз), что приводит к его выводу из совпадения со вторым нижним по потоку выпускным каналом 454 и первым верхним по потоку выпускным каналом. Таким образом, во время вращения фильтры могут принимать наклонное и/или перпендикулярное положение по отношению к направлению потока отработавших газов.
Как было описано выше, поворотный рычаг 442 переворачивает корпус 440, что приводит ко взаимной смене положений первого сажевого фильтра 436 и второго сажевого фильтра 438. Например, если в первом положении первый сажевый фильтр находится в сообщении по текучей среде с первым блоком 404 цилиндров, а второй сажевый фильтр находится в сообщении по текучей среде со вторым блоком 406 цилиндров, то во втором положении первый сажевый фильтр находится в сообщении по текучей среде со вторым блоком 406 цилиндров, а второй сажевый фильтр находится в сообщении по текучей среде с первым блоком 404 цилиндров.
На фиг. 5 представлен способ 500 вращения поворотных устройства доочистки отработавших газов, содержащих по меньшей мере один сажевый фильтр, расположенный в по меньшей мере одном выпускном канале. Способ 500 также может быть применен для изменения положения одного или нескольких клапанов для изменения направления потока отработавших газов через сажевый фильтр. В частности, поворотное устройство доочистки отработавших газов могут представлять собой поворотный сажевый фильтр и/или поворотный корпус, содержащий один или несколько сажевых фильтров. Инструкции, обеспечивающие выполнение способа 500, могут быть исполнены контроллером в соответствии с инструкциями, сохраненными в памяти контроллера, и в зависимости от сигналов, получаемых от датчиков двигательной системы, например, датчиков, описанных выше со ссылками на фиг. 1. Контроллер может корректировать работу двигателя в соответствии с нижеописанными способами при помощи исполнительных механизмов двигательной системы.
Начальный этап 502 способа 500 включает в себя определение, оценку и/или измерение текущих параметров работы двигателя. В число текущих параметров работы двигателя могут входить один или несколько из параметров частоты вращения двигателя, нагрузки на двигатель, скорости транспортного средства, уровня разрежения в коллекторе, расхода отработавших газов, температуры двигателя, температуры системы охлаждения и воздушно-топливного отношения.
На этапе 504 способ 500 оценивает величину обратного давления отработавших газов. Обратное давление отработавших газов может быть, по существу, равно разности между ожидаемым расходом отработавших газов и расходом отработавших газов, измеренным датчиком расхода отработавших газов (например, массовым расходомером). Увеличение такой разности соответствует увеличению обратного давления отработавших газов. Обратное давление отработавших газов может возрастать в результате накопления пепла по меньшей мере в одном из сажевых фильтров выпускного канала. Как было описано выше, накопление пепла в сажевом фильтре может происходить после регенерации сажевого фильтра. Сгоревшая сажа (пепел) может прилипать к задней части сажевого фильтра и ограничивать расход отработавших газов через фильтр.
На этапе 506 способ 500 проверяет, превышает ли обратное давление отработавших газов пороговое обратное давление. Пороговое обратное давление может соответствовать значению обратного давления, уменьшающему расход отработавших газов со снижением устойчивости сгорания топлива в двигателе и/или ограничивающему возможности вывода отработавших газов из двигателя в выпускной канал. Если обратное давление не превышает порогового обратного давления, способ 500 может перейти к этапу 508, на котором сохраняют текущий режим работы двигателя, не производя переворота сажевого фильтра или корпуса сажевого фильтра. В таком случае пепел, накопленный по меньшей мере в одном из сажевых фильтров, не вызывает снижения к.п.д. двигателя.
Если обратное давление превышает пороговое обратное давление, способ 500 может перейти к этапу 510, на котором проверяют выполнение одного или нескольких условий переворота. В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления изобретения этап 506 способа 500 может быть дополнительно или альтернативно пропущен, и способ 500 может переходить к этапу 510 непосредственно после этапа 502. Таким образом, по меньшей мере один сажевый фильтр может быть перевернут в случае выполнения условий переворота для предотвращения накопления пепла. Этап 506 может быть дополнительно или альтернативно основан на других соответствующих условиях, например, на расстоянии, пройденном транспортным средством.
Этап 510 способ 500 включает в себя проверку выполнения одного или нескольких условий переворота. В число условий переворота входят приблизительное равенство частоты вращения двигателя нулю (512), удаление ключа из замка зажигания (514), выход водителя из транспортного средства (516) и соответствие температуры хладагента рабочей температуре (518). Вышеуказанные условия могут быть проверены для предотвращения выхода отработавших газов непосредственно в окружающую среду без прохождения через сажевый фильтр. Как было описано выше, во время вращения сажевого фильтра соединение по текучей среде между верхним по потоку и нижним по потоку выпускными каналами отсутствует.
В соответствии с одним из примеров осуществления двигатель может быть отключен в течение продолжительного времени в условиях холодного климата. До достижения температурой хладагента рабочей температуры двигатель может быть запущен и заново остановлен. При температуре хладагента, меньшей рабочей температуры, частота вращения двигателя может быть равна нулю, ключ может быть вынут из замка зажигания, а водитель может находиться вне транспортного средства. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения в случае выполнения вышеуказанных условий переворот по меньшей мере одного сажевого фильтра не может быть произведен. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения в случае выполнения вышеуказанных условий переворот по меньшей мере одного сажевого фильтра может быть произведен.
На этапе 520 способ 500 определяет, выполнены ли одно или несколько из условий переворота. В случае невыполнения ни одного из условий переворота способ 500 переходит к этапу 522, на котором продолжают проверку выполнения условий переворота. Например, ни одно из условий переворота может не быть выполнено при работе транспортного средства с низкой нагрузкой. В соответствии с другим примером ни одно из условий переворота может не быть выполнено при работе транспортного средства на холостом ходу во время остановки на светофоре. Условия переворота могут быть выполнены в случае отключения транспортного средства и выхода водителя из транспортного средства после периода работы транспортного средства.
В случае выполнения одного или нескольких условий переворота способ 500 переходит к этапу 524 для переворота по меньшей мере одного сажевого фильтра и удаления пепла, накопленного внутри такого фильтра. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ 500 может дополнительно или альтернативно переходить к этапу 524 в случае выполнения всех условий переворота. Как было описано выше, после переворота по меньшей мере одного сажевого фильтра из первого положения во второе положение отработавшие газы поступают в такой сажевый фильтр с другой стороны. Таким образом, сторона сажевого фильтра, бывшая в первом положении его задней стороной, во втором положении становится передней стороной этого сажевого фильтра. Переворот сажевого фильтра увеличивает вероятность смещения накопленного пепла благодаря увеличению давления отработавших газов, воздействующего на такой пепел. Таким образом обеспечивают уменьшение обратного давления и количества пепла, накопленного в сажевом фильтре.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления, в случае использования сажевого фильтра с одним или несколькими клапанами для изменения направления потока отработавших газов через фильтр, аналогичного фильтру по фиг. 2, положение одного или нескольких клапанов может быть изменено для переключения потока отработавших газов через фильтр с первого направления на второе направления, причем первое направление противоположно второму направлению. Таким образом обеспечивают обращение потока отработавших газов через фильтр в случае выполнение одного или нескольких из вышеописанных условий изменения положения одного или нескольких клапанов для удаления пепла.
В соответствии с одним из примеров осуществления двигатель сначала эксплуатируют при нахождении корпуса в первом положении, после чего в случае выполнения вышеуказанных условий при отключенном состоянии двигателя контроллер переворачивает корпус во второе положение, после чего двигатель эксплуатируют при нахождении корпуса во втором положении. Затем в случае выполнения вышеуказанных условий при отключенном состоянии двигателя контроллер снова переворачивает корпус в первое положение, после чего двигатель эксплуатируют при нахождении корпуса в первом положении. Хотя каждый из переворотов может быть произведен только при отключенном двигателе, могут быть использованы альтернативные подходы, в соответствии с которыми переворот может быть произведен, например, в условиях закачки двигателем воздуха без сгорания топлива (например, в условиях отсечки топлива в режиме замедления).
Таким образом, сажевый фильтр может быть перевернут для уменьшения количества пепла, накопленного внутри фильтра. После такого переворота отработавшие газы поступают в фильтр с другой стороны, что обеспечивает воздействие большего давления отработавших газов на накопленный пепел. Увеличение давления отработавших газов вызывает смещение накопленного пепла и его вывод из сажевого фильтра в дальнейшую часть выпускной системы. Технический эффект переворота сажевого фильтра для удаления отработавших газов состоит в уменьшении обратного давления отработавших газов и увеличении к.п.д. двигателя.
Способ по изобретению включает в себя переворот корпуса устройства доочистки отработавших газов в разъединенном выпускном канале. В соответствии с первым примером осуществления данного способа переворот изменяет положение сажевого фильтра, расположенного внутри корпуса. В соответствии со вторым примером осуществления данный способ может включать в себя способ по первому примеру осуществления и дополнительно включает в себя соединение первого канала и второго канала разъединенного выпускного канала с сажевым фильтром. В соответствии с третьим примером осуществления данный способ может включать в себя способ по первому и/или второму примеру осуществления, причем переворот корпуса включает в себя поворот корпуса по меньшей мере на 180 градусов при помощи поворотного рычага. В соответствии с четвертым примером осуществления данный способ может включать в себя способ по одному или нескольким примерам осуществления с первого по третий, причем переворот осуществляют в случае превышения обратным давлением отработавших газов порогового обратного давления.
Второй способ по изобретению включает в себя замыкание разрыва между пространственно разделенными верхним по потоку выпускным каналом и нижним по потоку выпускным каналом с помощью сажевого фильтра и переворот корпуса сажевого фильтра для перевода сажевого фильтра между первым положением и вторым положением. В соответствии с первым примером осуществления второго способа переворот корпуса из первого положения во второе положение включает в себя смену мест входного и выходного концов сажевого фильтра. В соответствии со вторым примером осуществления второй способ может включать в себя способ по первому примеру осуществления, причем вращение корпуса приводит к смещению сажевого фильтра относительно верхнего по потоку и нижнего по потоку выпускных каналов так, что сажевый фильтр занимает положение, наклонное или перпендикулярное по отношению к направлению потока отработавших газов в выпускных каналах. В соответствии с третьим примером осуществления второй способ может включать в себя способ по первому и/или второму примеру осуществления, причем переворот корпуса осуществляют в случае выполнения одного или нескольких из условий удаления ключа из замка зажигания, отключения двигателя и нахождения водителя вне транспортного средства. В соответствии с четвертым примером осуществления второй способ может включать в себя способ по одному или нескольким примерам осуществления с первого по третий, причем переворот корпуса включает в себя приведение в действие поворотного рычага корпуса. В соответствии с пятым примером осуществления второй способ может включать в себя способ по одному или нескольким примерам осуществления с первого по четвертый, причем переворот корпуса включает в себя отключение сообщения по текучей среде между сажевым фильтром и верхним по потоку и нижним по потоку выпускными каналами.
Система по изобретению содержит двигатель с блоком цилиндров, содержащим по меньшей мере один цилиндр, верхний по потоку выпускной канал, отделенный от нижнего по потоку выпускного канала, причем верхний по потоку выпускной канал соединен по текучей среде с первой стороной сажевого фильтра, а нижний по потоку выпускной канал соединен по текучей среде со второй, противоположной, стороной сажевого фильтра, поворотный корпус с поворотным рычагом, причем в корпусе установлен сажевый фильтр, контроллер с машиночитаемыми инструкциями для вращения корпуса сажевого фильтра в случае выполнения одного или нескольких условий двигателя для соединения по текучей среде между первой стороной и нижним по потоку выпускным каналом и соединения по текучей среде между второй стороной и верхним по потоку выпускным каналом. В соответствии с первым примером осуществления системы сажевый фильтр обеспечивает соединение по текучей среде между верхним по потоку выпускным каналом и нижним по потоку выпускным каналом, образуя перемычку между верхним и нижним по потоку выпускными каналами, когда сажевый фильтр не находится в состоянии вращения. В соответствии со вторым примером осуществления данная система может содержать систему по первому примеру осуществления, причем диапазон вращения корпуса составляет ±180 градусов. В соответствии с третьим примером осуществления данная система может содержать систему по первому и/или второму примерам осуществления, причем блок цилиндров представляет собой первый блок цилиндров, а двигатель дополнительно содержит второй блок цилиндров, цилиндр которого отличается от цилиндра первого блока цилиндров. В соответствии с четвертым примером осуществления данная система может содержать систему по одному или нескольким примерам осуществления с первого по третий, причем верхний по потоку выпускной канал представляет собой первый верхний по потоку выпускной канал, нижний по потоку выпускной канал представляет собой первый нижний по потоку выпускной канал, сажевый фильтр представляет собой первый сажевый фильтр, а система дополнительно содержит второй верхний по потоку выпускной канал, второй нижний по потоку выпускной канал и второй сажевый фильтр. В соответствии с пятым примером осуществления данная система может содержать систему по одному или нескольким примерам осуществления с первого по четвертый, причем первый блок цилиндров соединен по текучей среде с первым верхним по потоку выпускным каналом, а второй блок цилиндров соединен по текучей среде со вторым верхним по потоку выпускным каналом. В соответствии с шестым примером осуществления данная система может содержать систему по одному или нескольким примерам осуществления с первого по пятый, причем первый и второй сажевые фильтры разнесены внутри корпуса. В соответствии с седьмым примером осуществления данная система может содержать систему по одному или нескольким примерам осуществления с первого по шестой, причем поворот корпуса в первое положение обеспечивает соединение по текучей среде между первым сажевым фильтром и первым верхним по потоку выпускным каналом и между вторым сажевым фильтром и вторым верхним по потоку выпускным каналом. В соответствии с восьмым примером осуществления данная система может содержать систему по одному или нескольким примерам осуществления с первого по седьмой, причем поворот корпуса во второе положение обеспечивает соединение по текучей среде между первым сажевым фильтром и вторым верхним по потоку выпускным каналом и между вторым сажевым фильтром и первым верхним по потоку выпускным каналом.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. 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.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
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.
1. Способ переворота корпуса сажевого фильтра, включающий в себя следующие этапы:
замыкают разрыв между пространственно разделенными верхним по потоку выпускным каналом и нижним по потоку выпускным каналом с помощью сажевого фильтра; и
поворачивают корпус сажевого фильтра вокруг смещения оси от центральной оси сажевого фильтра для перевода сажевого фильтра между первым положением и вторым положением в ответ на определение того, что оператор находится вне транспортного средства, содержащего указанный сажевый фильтр, причем указанный способ предусматривает этап, на котором определяют, что оператор находится вне указанного транспортного средства.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поворот корпуса из первого положения во второе положение включает в себя смену мест входного и выходного концов сажевого фильтра, причем указанный корпус поворачивают по меньшей мере на 180 градусов.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поворот корпуса приводит к смещению сажевого фильтра относительно верхнего по потоку и нижнего по потоку выпускных каналов так, что сажевый фильтр занимает положение, наклонное или перпендикулярное по отношению к направлению потока отработавших газов в выпускных каналах.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поворот корпуса сажевого фильтра включает в себя его переворот за счет приведения в действие поворотного рычага корпуса для перевода сажевого фильтра между первым положением и вторым положением.
5. Способ переворота корпуса сажевого фильтра, включающий в себя следующие этапы:
замыкают разрыв между пространственно разделенными верхним по потоку выпускным каналом и нижним по потоку выпускным каналом с помощью сажевого фильтра; и
переворачивают корпус сажевого фильтра за счет приведения в действие поворотного рычага корпуса для перевода сажевого фильтра между первым положением и вторым положением, предусматривающий, что отключают сообщение по текучей среде между сажевым фильтром и верхним по потоку и нижним по потоку выпускными каналами.
6. Способ переворота корпуса сажевого фильтра, включающий в себя следующие этапы:
замыкают разрыв между пространственно разделенными верхним по потоку выпускным каналом и нижним по потоку выпускным каналом с помощью сажевого фильтра; и
переворачивают корпус сажевого фильтра за счет приведения в действие поворотного рычага корпуса для перевода сажевого фильтра между первым положением и вторым положением, причем переворот корпуса выполняют в ответ на то, что двигатель транспортного средства, содержащего указанный сажевый фильтр, пребывает в выключенном состоянии, причем указанный способ включает этап, на котором определяют, что двигатель пребывает в выключенном состоянии.
