Способ (варианты) и система для регулирования наддува

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ для двигателя (10) заключается в том, что изменяют положение впускного дросселя (20), если давление отработавших газов перед турбиной (18) превышает пороговое давление, без снижения уровня наддува и без изменения фаз газораспределения клапанов (62), (64). В основе порогового давления лежит давление, при котором произойдет вынужденное открытие закрытого выпускного клапана (64). Раскрыты вариант способа для двигателя и система двигателя. Технический результат заключается в снижении риска событий аномального сгорания из-за чрезмерного противодавления отработавших газов. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники

Настоящая заявка относится к способам и системам для снижения противодавления отработавших газов в системе двигателя с турбонаддувом.

Уровень техники и раскрытие изобретения

Системы двигателей могут быть выполнены с устройствами наддува, например турбокомпрессорами или нагнетателями, для повышения давления заряда воздуха и максимальной выходной мощности. Давление наддува можно регулировать в соответствии с заданной необходимой величиной с помощью одного или нескольких исполнительных устройств системы наддува, в том числе, например, регулятора давления наддува РДН (WG), установленного параллельно газовой турбине, и рециркуляционного клапана компрессора РКК (CRV), установленного параллельно компрессору всасываемого воздуха. Регулятор давления наддува регулирует давление наддува путем регулирования расхода отработавших газов за газовую турбину, а рециркуляционный клапан компрессора используют для подавления помпажа компрессора. Работу любого из исполнительных устройств системы наддува можно регулировать с помощью компонентов прямой и обратной связи.

В системах двигателей с наддувом высокое противодавление отработавших газов может привести к тому, что один или несколько выпускных клапанов двигателя будут оставаться в открытом положении или вынужденно открываться, несмотря на то, что их заданным положением является закрытое. Самопроизвольное открытие выпускных клапанов может стать причиной таких событий аномального сгорания, как пропуски зажигания, детонация и (или) преждевременное воспламенение. Это может привести к ухудшению эксплуатационных характеристик двигателя, а также сократить срок службы различных компонентов двигателя. Кроме того, возможно ухудшение показателей двигателя в части выбросов отработавших газов.

Одно решения для регулирования противодавления отработавших газов в системах двигателей с наддувом предложено Осберном (Osburn) с соавторами в U.S. 8,621,864. Согласно ему, расход рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) изменяют для регулирования расхода всасываемого воздуха в зависимости от фактического давления отработавших газов. А именно, расход всасываемого воздуха можно изменять путем изменения расхода РОГ для регулирования давления отработавших газов. Расход РОГ может регулировать клапан РОГ и (или) турбонагнетатель с изменяемой геометрией ТИГ (VGT). ТИГ можно управлять для регулирования расхода РОГ в зависимости от фактического давления отработавших газов и необходимого давления отработавших газов.

Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальный недостаток такого решения для регулирования давления отработавших газов. В одном примере скорость изменений расхода всасываемого воздуха, возникающих в результате изменения расхода РОГ, может быть ниже необходимой. А именно, изменение расхода всасываемого воздуха в качестве реакции на изменения расхода РОГ может происходить медленнее. Может возникнуть необходимость быстрого снижения повышенного противодавления отработавших газов для уменьшения интенсивности событий аномального сгорания и их влияния на ухудшение характеристик компонентов. То есть изменения расхода РОГ могут не способствовать оперативному предотвращению проблем, вызванных чрезмерным противодавлением отработавших газов.

В одном примере вышеуказанные недостатки может, как минимум, частично устранить способ для управления системой двигателя с наддувом, содержащий шаг, на котором: изменяют положение впускного дросселя, если давление отработавших газов перед турбиной превышает пороговое, без снижения уровня наддува и без изменения фаз газораспределения клапанов. Так можно удерживать противодавление отработавших газов в системе двигателя с наддувом в диапазоне, при котором не происходит ухудшение характеристик технических средств и эксплуатационных характеристик двигателя.

В одном примере система двигателя с наддувом может содержать турбонагнетатель и фильтр твердых частиц, установленный ниже по потоку от газовой турбины турбонагнетателя. Давление за турбиной в выпускном коллекторе может измерять датчик давления, установленный ниже по потоку от турбины. Давление отработавших газов перед турбиной можно оценивать (то есть прогнозировать или моделировать) по различным параметрам работы двигателя, в том числе, например, загрязненности фильтра твердых частиц и (или) давлению отработавших газов за турбиной. Если давление перед турбиной превысит пороговое, например, пороговое давление, при превышении которого давление отработавших газов может удерживать выпускной клапан цилиндра в открытом положении или приводить к его вынужденному открытию, расход всасываемого воздуха в двигатель можно ограничивать без снижения создаваемого наддува и без изменения фаз газораспределения выпускных клапанов. Например, можно уменьшить степень открытия впускного дросселя для уменьшения расхода всасываемого воздуха в двигатель. Контур регулирования крутящего момента контроллера двигателя может использовать значение уменьшенного расхода воздуха в качестве вводного значения для регулирования работы одного или нескольких исполнительных устройств системы наддува для поддержания давления наддува, несмотря на уменьшение расхода всасываемого воздуха.

Так можно снизить чрезмерное противодавление отработавших газов. Изменяя положение впускного дросселя для регулирования расхода всасываемого воздуха, можно быстрее уменьшить заряд всасываемого воздуха. Тем самым можно снизить риск событий аномального сгорания из-за чрезмерного противодавления отработавших газов, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики двигателя и продлить срок службы его компонентов. Кроме того, поддерживая уровни наддува при уменьшении заряда всасываемого воздуха, водитель транспортного средства не ухудшит свои навыки. В целом, можно увеличить срок службы и улучшить показатели соблюдения нормативов выбросов.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». 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 Фигур чертежа

На ФИГ. 1 схематически изображен пример системы двигателя в составе транспортного средства.

На ФИГ. 2 изображен пример контура регулирования для определения величины уменьшения расхода всасываемого воздуха и соответствующего уменьшения крутящего момента в зависимости от давления отработавших газов.

ФИГ. 3А и 3В иллюстрируют пример блок-схемы для изменения расхода всасываемого воздуха в случае чрезмерного давления отработавших газов.

ФИГ. 4 изображает пример блок-схемы для прогнозирования давления отработавших газов выше по потоку от газовой турбины, установленной в системе двигателя на ФИГ. 1.

На ФИГ. 5 представлен пример изменений положения впускного дросселя и регулятора давления наддува на выпуске в случае повышенного давления отработавших газов выше по потоку от газовой турбины.

ФИГ. 6 иллюстрирует дополнительные изменения расхода воздуха путем регулирования положительного перекрытия клапанов и (или) положения впускного дросселя в случае чрезмерного давления отработавших газов.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание относится к системам и способам для регулирования противодавления отработавших газов в системе двигателя, например, системе двигателя на ФИГ. 1. Пример двигателя может представлять собой двигатель с турбонаддувом с возможностью моделирования давления отработавших газов выше по потоку от газовой турбины по множеству параметров работы двигателя (ФИГ. 4). Под действием чрезмерного давления отработавших газов выше по потоку от газовой турбины возможно вынужденное открытие выпускных клапанов цилиндров двигателя, приводящее к нестабильному горению и ухудшению характеристик компонентов двигателя. Соответственно, когда давление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины превышает пороговое, контроллер может запустить алгоритм, например, представленный на ФИГ. 3А-3В, для уменьшения расхода всасываемого воздуха. Расход всасываемого воздуха можно уменьшить с помощью контура регулирования (ФИГ. 2), в результате чего уменьшается располагаемый крутящий момент. Расход всасываемого воздуха можно уменьшить, уменьшив степень открытия впускного дросселя. Дополнительно или взамен, можно уменьшить прорыв сжатого всасываемого воздуха в выпускной коллектор выше по потоку от газовой турбины (например, из-за положительного перекрытия клапанов). Одновременно с уменьшением расхода всасываемого воздуха и располагаемого крутящего момента, можно поддерживать необходимое давление наддува, приводя в действие различные исполнительные устройства системы наддува, например, регулятор давления наддува, рециркуляционный клапан компрессора и т.п. Если уменьшение расхода всасываемого воздуха не приводит к снижению давления отработавших газов в заданный период, можно снизить уровни наддува (ФИГ. 5). Так можно быстро снизить чрезмерное противодавление отработавших газов.

Обратимся к ФИГ. 1, схематически изображающей систему 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства содержит систему 100 двигателя. Система 100 двигателя содержит двигатель 10 с множеством цилиндров 30. В раскрытом варианте осуществления двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, связанный с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 14 с приводом от турбины 18. Свежий воздух подают по заборному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 44 и затем направляют в компрессор 14. Расход наружного воздуха, поступающего в заборный канал 42, может измерять датчик 122 массового расхода воздуха МРВ (MAF).

Компрессор 14 может представлять собой любой подходящий компрессор всасываемого воздуха, например нагнетательный мотор-компрессор или компрессор с приводом от вала. Однако в системе двигателя 10 компрессор показан в виде компрессора в составе турбонагнетателя, механически соединенного с турбиной 18 через вал 19, при этом турбина 18 приводится в действие расширяющимися отработавшими газами двигателя. Поэтому турбину 18 можно обозначить термином «газовая турбина» 18. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут входить в состав турбонагнетателя с двойной улиткой. В другом варианте турбонагнетатель может представлять собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией (ТИГ), в котором геометрию турбины активно изменяют в зависимости от частоты вращения двигателя.

Как показано на ФИГ. 1, компрессор 14 связан через охладитель 46 наддувочного воздуха с впускным дросселем 20. Охладитель 46 наддувочного воздуха выполнен с возможностью снижать температуру сжатого воздуха, выходящего из компрессора 14. Например, охладитель наддувочного воздуха может представлять собой воздушно-воздушный или воздушно-водяной теплообменник. Впускной дроссель 20, установленный ниже по потоку от компрессора 14, соединен по текучей среде с впускным коллектором 22. Впускной дроссель 20 может содержать дроссельную заслонку, и в одном примере положение впускного дросселя 20 (а именно, положение дроссельной заслонки) может изменять контроллер 12, направляя сигнал на электродвигатель или привод в составе впускного дросселя 20, при этом данная конфигурация общеизвестна как «электронный привод дроссельной заслонки» ЭПДЗ (ETC). Так можно управлять впускным дросселем 20 для регулирования количества всасываемого воздуха, подаваемого во впускной коллектор 22 двигателя 10 и множество содержащихся в нем цилиндров.

В варианте на ФИГ. 1 давление заряда воздуха во впускном коллекторе 22 измеряет датчик 124 давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP). Кроме того, температуру заряда воздуха во впускном коллекторе 22 измеряет датчик 127 температуры воздуха в коллекторе ТВК (МАТ). Давление сжатого воздуха выше по потоку от впускного дросселя 20 и ниже по потоку от компрессора 14 может измерять датчик 129 давления на входе дросселя ДВД (TIP). А именно, уровни наддува в системе 100 двигателя может определять датчик 129 ДВД путем измерения ДВД (также именуемого «давление наддува»).

Обводной клапан 92 компрессора может быть установлен в обводной магистрали 90 компрессора параллельно (например, между входом и выходом) компрессора 14. Обводной клапан 92 компрессора может представлять собой нормально закрытый клапан с возможностью открытия при определенных параметрах работы двигателя для сброса чрезмерного давления наддува. Например, обводной клапан компрессора можно открывать, когда частота вращения двигателя снижается, для подавления помпажа компрессора. Для подавления помпажа компрессора как минимум часть заряда воздуха, сжатого компрессором 14, можно перенаправить с выхода компрессора на вход компрессора по обводной магистрали 90 компрессора. А именно, в изображенном примере сжатый воздух из области ниже по потоку от охладителя 46 наддувочного воздуха можно перенаправить на вход компрессора. В других примерах сжатый воздух из области ниже по потоку от компрессора 14, но выше по потоку от охладителя 46 наддувочного воздуха, можно перенаправить по обводной магистрали 90 компрессора на вход компрессора. Обводной клапан 92 компрессора (также именуемый «рециркуляционный клапан 92 компрессора», «РКК 92») выполнен с возможностью регулирования количества сжатого воздуха, перенаправляемого с выхода на вход компрессора. Контроллер 12 может дать команду на установку обводного клапана 92 компрессора (ОКВ) в необходимое положение в зависимости от необходимой величины расхода рециркуляции компрессора, после чего привод (например, электрический, гидравлический и т.п.) может привести в действие обводной клапан 92 компрессора. Следует понимать, что положение РКК 92 также можно регулировать для регулирования давления наддува. Например, во время события нажатия педали акселератора, РКК 92 можно установить в более закрытое (например, полностью закрытое) положение, позволяющее быстро поднять давление наддува. В этом случае поток в обход компрессора можно блокировать или значительно уменьшить. Таким образом, РКК может представлять собой исполнительное устройство системы наддува.

Впускной коллектор 22 содинен по текучей среде с рядом камер 30 сгорания (или множеством цилиндров 30) через несколько впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания в свою очередь соединены с выпускным коллектором 36 через несколько выпускных клапанов (не показаны). В раскрытом варианте осуществления показан единственный выпускной коллектор 36. Однако в других вариантах выпускной коллектор может содержать множество секций выпускного коллектора. Конфигурации с множеством секций выпускного коллектора позволяют направлять отработавшие газы из разных камер сгорания в разные области в системе двигателя.

В камеры 30 сгорания можно подавать одно или несколько топлив, например, бензин, спиртосодержащие смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.п. Топливо можно подавать в камеры сгорания через топливную форсунку 66. В изображенном примере топливная форсунка 66 выполнена с возможностью непосредственного впрыска, однако в других вариантах топливная форсунка 66 может быть выполнена с возможностью распределенного впрыска или впрыска в корпусе дроссельной заслонки. Кроме того, любая камера сгорания может содержать одну или несколько топливных форсунок разных конфигураций, позволяющих подавать топливо в любой цилиндр непосредственным впрыском, распределенным впрыском, впрыском в корпусе дроссельной заслонки или способом, являющимся комбинацией вышеперечисленных. Для начала процесса горения в камерах сгорания можно использовать искровое зажигание и (или) воспламенение от сжатия.

Отработавшие газы из выпускного коллектора 36 направляют в турбину 18 для приведения ее в действие. Датчик 128 отработавших газов показан соединенным с выпускным коллектором 36 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 128 может представлять собой любой датчик с возможностью выдачи показания воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например, линейный датчик кислорода или УДКОГ (UEGO) (универсальный или широкополосный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (EGO), НДКОГ (HEGO) (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа.

Следует понимать, что в раскрытом примере система 100 двигателя не содержит датчик давления, расположенный выше по потоку от турбины 18. В других примерах системы двигателей могут содержать датчик для измерения давления отработавших газов перед турбиной (или противодавление отработавших газов). Система 100 двигателя, однако, содержит датчик 54 давления, расположенный непосредственно ниже по потоку от газовой турбины 18 в выпускном трубопроводе 35. Датчик 54 давления выполнен с возможностью измерять давление отработавших газов ниже по потоку от газовой турбины 18 или давление отработавших газов за турбиной.

Отработавшие газы из камер 30 сгорания и выпускного коллектора 36 вращают газовую турбину 18, соединенную с компрессором 14 валом 19. Количество сжатого воздуха, подаваемого в один или несколько цилиндров двигателя с помощью турбонагнетателя 13, может изменять контроллер 12. Когда крутящий момент турбины необходимо снизить, некоторое количество отработавших газов можно направить через регулятор 82 давления наддува в обход турбины. Регулятор 82 давления наддува (также именуемый «регулятор давления наддува на выпуске») может быть установлен параллельно газовой турбине 18 в турбонагнетателе 13. А именно, регулятор 82 давления наддува можно установить в обводном канале 80, расположенном между входом и выходом газовой турбины 18. Изменяя положение регулятора 82 давления наддува с помощью контроллера 12, можно регулировать величину наддува, создаваемого турбонагнетателем. То есть регулятор давления наддува может представлять собой исполнительное устройство системы наддува. В этом случае контроллер 12 может направлять сигнал в зависимости от необходимой величины наддува для изменения положения электромеханического привода, соединенного с регулятором 82 давления наддува. Объединенный поток из турбины 18 и регулятора 82 давления наддува можно направить через устройство 70 снижения токсичности отработавших газов.

В целом, одно или несколько устройств 70 снижения токсичности отработавших газов могут представлять собой один или несколько каталитических нейтрализаторов доочистки отработавших газов с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и, тем самым, снижения содержания одного или нескольких веществ в потоке отработавших газов. Например, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой регенерируемый сажевый фильтр 72 (также именуемый «фильтр 72 твердых частиц») с возможностью улавливания и окисления частиц сажи в потоке отработавших газов. Фильтр 72 твердых частиц выполнен с возможностью очистки отработавших газов и улавливания сажи и частиц золы внутри фильтра твердых частиц. В некоторых вариантах один каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливания NO_x из потока отработавших газов, когда они являются обедненными, и восстанавливать уловленные NO_x, когда отработавшие газы являются обогащенными. В других примерах каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью избирательного восстановления NO_x с помощью восстановителя. В других примерах каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и (или) угарного газа в потоке отработавших газов. Различные катализаторы доочистки отработавших газов с подобными функциональными возможностями могут быть расположены в покрытиях из пористых оксидов или в других областях ступеней доочистки отработавших газов по отдельности или совместно. Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 70 снижения токсичности отработавших газов и фильтра 72 твердых частиц можно сбрасывать в атмосферу по выпускному трубопроводу 35.

Выпускной трубопровод 35 также может содержать датчик 162 отработавших газов и датчик 126 температуры. Нижний по потоку датчик 162 отработавших газов может представлять собой любой датчик с возможностью выдачи показания концентрации составляющих отработавших газов, например, NO_x, NH₃, кислорода в отработавших газах и т.п. В изображенном примере датчик 162 может представлять собой датчик твердых частиц ТЧ (РМ). Как показано на ФИГ. 1, датчик 162 может быть расположен ниже по потоку от фильтра 72 твердых частиц, а в других вариантах датчик 162 может быть расположен выше по потоку от фильтра 72 твердых частиц. Кроме того, следует понимать, что несколько датчиков 162 можно установить в любых подходящих местах. А именно, датчик 162 может измерять массу или концентрацию твердых частиц ниже по потоку от фильтра 72 твердых частиц и ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 162 может представлять собой датчик сажи. Датчик 162 может быть функционально связан с контроллером 12 с возможностью передачи в контроллер 12 показаний концентрации твердых частиц в отработавших газах, выходящих из фильтра 72 твердых частиц (и устройства 70 снижения токсичности отработавших газов) и протекающих по выпускному трубопроводу 35. В этом случае датчик 162 также выполнен с возможностью оценки загрязненности фильтра 72 твердых частиц.

В зависимости от режимов работы, часть отработавших газов можно перенаправлять из выпускного трубопровода 35 ниже по потоку от турбины 18 в заборный канал 42 выше по потоку от компрессора 14 по магистрали 50 рециркуляции отработавших газов (РОГ). Эта часть отработавших газов может течь по магистрали 50 РОГ через охладитель 51 РОГ и клапан 52 РОГ НД. Так можно обеспечить рециркуляцию отработавших газов низкого давления (РОГ НД). В некоторых вариантах в дополнение к РОГ НД, также можно обеспечить рециркуляцию отработавших газов высокого давления (РОГ ВД), при которой часть отработавших газов перенаправляют из выпускного коллектора 36 выше по потоку от турбины 18 во впускной коллектор 22 ниже по потоку от компрессора 14 по отдельной магистрали 84 РОГ высокого давления и установленные в ней охладитель 83 РОГ и клапан 86 РОГ НД. Клапан 52 РОГ НД и клапан 86 РОГ ВД можно открывать (например, увеличивать степень открытия клапанов РОГ) для пропуска регулируемого количества охлажденных отработавших газов в заборный канал для обеспечения необходимых показателей сгорания и снижения выбросов. Клапан 52 РОГ может работать от привода (например, электрического, механического, гидравлического и т.п.) по командам от контроллера 12.

Любой из цилиндров 30 могут обслуживать один или несколько клапанов. В настоящем примере любой из цилиндров 30 содержит соответствующий впускной клапан 62 и выпускной клапан 64. Любой из впускных клапанов 62 и выпускных клапанов 64 может удерживать в необходимом положении соответствующая пружина. Система 100 двигателя также содержит один или несколько распределительных валов 57, 68 для управления впускным клапаном 62 и (или) выпускным клапаном 64. В изображенном примере впускной распределительный вал 68 соединен с впускным клапаном 62 с возможностью приведения в действие для управления впускным клапаном 62. Аналогичным образом, выпускной распределительный вал 57 соединен с выпускным клапаном 64 с возможностью приведения в действие для управления выпускным клапаном 64. В некоторых вариантах, где впускные клапаны множества цилиндров 30 соединены с общим распределительным валом, впускной распределительный вал 68 выполнен с возможностью управления впускными клапанами всех соединенных с ним цилиндров.

Впускной клапан 62 выполнен с возможностью изменения положения от открытого, позволяющего пропускать всасываемый воздух в соответствующий цилиндр, до закрытого, в котором поток всасываемого воздуха в цилиндр по существу блокирован. Впускной распределительный вал 68 может входить в состав системы 69 привода впускных клапанов. Впускной распределительный вал 68 содержит впускной кулачок 67, имеющий профиль выступа кулачка для открытия впускного клапана 62 на определенную продолжительность впуска. В некоторых вариантах (не показанных) распределительный вал может содержать дополнительные впускные кулачки с другим профилем выступов кулачков, позволяющим открывать впускной клапан 62 на другую продолжительность (в настоящем описании это также обозначается термином «система переключения профиля кулачков»). В зависимости от профиля выступа дополнительного кулачка, другая продолжительность может быть больше или меньше, чем определенная продолжительность впуска для впускного кулачка 67. Профиль выступа может определять высоту подъема кулачка, продолжительность открытия, момент открытия и (или) момент закрытия клапана. Контроллер может быть выполнен с возможностью изменять продолжительность открытия впускного клапана, перемещая выступы впускного распределительного вала 68 в продольном направлении и переключая профили кулачков.

Схожим образом, любой выпускной клапан 64 выполнен с возможностью изменения положения от открытого, позволяющего пропускать отработавшие газы из соответствующего цилиндра, до закрытого, в котором газы по существу удерживают внутри цилиндра и блокируют их выход из него. Выпускной распределительный вал 57 может входить в состав системы 56 привода выпускных клапанов. Как показано на фигуре, выпускной распределительный вал 57 содержит выпускной кулачок 53 с профилем выступа для открытия выпускного клапана 64 на определенную продолжительность выпуска. В некоторых вариантах, где выпускные клапаны множества цилиндров 30 соединены с общим распределительным валом, выпускной распределительный вал 57 выполнен с возможностью управления выпускными клапанами всех соединенных с ним цилиндров. В некоторых вариантах выпускной распределительный вал может содержать дополнительные выпускные кулачки с другим профилем выступа, позволяющим открывать выпускной клапан 64 на другую продолжительность. Профиль выступа может определять высоту подъема кулачка, продолжительность открытия, момент открытия и (или) момент закрытия клапана. Контроллер может быть выполнен с возможностью изменять продолжительность открытия выпускного клапана, перемещая выпускной распределительный вал в продольном направлении и переключая профили кулачков.

Следует понимать, что впускной и (или) выпускной распределительные валы могут быть соединены с подмножествами цилиндров, а также возможно наличие нескольких впускных и (или) выпускных распределительных валов. Например, первый впускной распределительный вал может быть соединен с впускными клапанами первого подмножества цилиндров, а второй впускной распределительный вал может быть соединен с впускными клапанами второго подмножества цилиндров. Точно также, первый выпускной распределительный вал может быть соединен с выпускными клапанами первого подмножества цилиндров, а второй выпускной распределительный вал может быть соединен с выпускными клапанами второго подмножества цилиндров. Кроме того, один или несколько впускных клапанов и выпускных клапанов могут быть соединены с каждым распределительным валом. Соединение подмножества цилиндров с распределительным валом может зависеть от их расположения в блоке цилиндров двигателя, порядка их работы, конфигурации двигателя и т.п.

Система 69 привода впускных клапанов и система 56 привода выпускных клапанов также могут содержать толкатели, коромысла, эксцентрики и т.п. С помощью этих устройств и средств можно регулировать приведение в действие впускных клапанов 62 и выпускных клапанов 64 за счет преобразования вращения кулачков в поступательное перемещение клапанов. Как сказано выше, клапаны также можно приводить в действие, используя дополнительные профили выступов кулачков на распределительных валах, при этом профили выступов кулачков между разными клапанами могут обеспечивать изменение высоты подъема, продолжительности открытия клапана и (или) фаз кулачкового распределения. Однако, при необходимости, можно использовать распределительный вал другой конфигурации (верхнего расположения и (или) с толкателями). В некоторых примерах каждый из цилиндров 30 также может содержать несколько выпускных клапанов и (или) впускных клапанов. В других примерах каждый из выпускных клапанов 64 и впускных клапанов 62 одного или нескольких цилиндров может приводить в действие общий распределительный вал. Кроме того, в некоторых примерах некоторые из впускных клапанов 62 и (или) выпускных клапанов 64 можно приводить в действие с помощью их собственного отдельного распределительного вала или иного устройства.

Система 100 двигателя может содержать системы изменения фаз газораспределения, например, систему 60 изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT). Следует отметить, что система 56 привода выпускных клапанов также функционально связана с системой 60 ИФКР, что для ясности изображено в виде отдельного блока на ФИГ. 1. Система 60 ИФКР может быть функционально и с возможностью связи соединена как с системой 69 привода впускных клапанов, так и с системой 56 привода выпускных клапанов.

Система изменения фаз кулачкового распределения может быть выполнена с возможностью открытия первого клапана на первую продолжительность в первом режиме работы. Первый режим работы может иметь место, когда нагрузка двигателя ниже пороговой частичной нагрузки двигателя. Кроме того, система изменения фаз кулачкового распределения может быть выполнена с возможностью открытия первого клапана на вторую продолжительность, которая короче первой продолжительности, во втором режиме работы. Второй режим работы может иметь место, когда нагрузка двигателя выше пороговой, а частота вращения двигателя ниже пороговой (например, при частоте вращения двигателя от низкой до средней).

Система 60 ИФКР может представлять собой систему двойного независимого изменения фаз кулачкового распределения для изменения фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов независимо друг от друга. Система 60 ИФКР может содержать фазовращатель 65 впускного распределительного вала, соединенный с общим впускным распределительным валом 68, для изменения фаз газораспределения впускных клапанов. Аналогичным образом, система ИФКР может содержать фазовращатель 55 выпускного распределительного вала, соединенный с выпускным распределительным валом 57, для изменения фаз газораспределения выпускных клапанов. Система 60 ИФКР может быть выполнена с возможностью изменять моменты клапанов в сторону опережения или запаздывания путем изменения фаз кулачкового распределения в сторону опережения или запаздывания, и управления с помощью контроллера 12. Система 60 ИФКР может быть выполнена с возможностью изменения моментов открытия и закрытия клапанов путем изменения соотношения между положением коленчатого вала и положением распределительного вала. Например, система 60 ИФКР может быть выполнена с возможностью вращения впускного распределительного вала 68 независимо от коленчатого вала для изменения фаз газораспределения клапанов в сторону опережения или запаздывания. В некоторых вариантах система 60 ИФКР может представлять собой устройство передачи крутящего момента кулачков с возможностью быстрого изменения фаз кулачкового распределения. В некоторых вариантах осуществления фазы газораспределения, например, момент закрытия впускного клапана ЗВпК (IVC) и момент закрытия выпускного клапана ЗВыпК (EVC) может изменять устройство бесступенчатого изменения высоты подъема клапанов БИВПК (CVVL).

Вышеуказанные устройства и системы управления клапанами/кулачками могут быть гидроприводными, электроприводными, или иметь привод, представляющий собой комбинацию двух предыдущих. В одном примере положение распределительного вала можно изменять путем изменения фаз кулачкового распределения с помощью электрического исполнительного механизма (например, электроприводного фазовращателя распределительного вала), по точности превосходящего большинство гидроприводных фазовращателей распределительного вала. По сигнальным линиям можно передавать управляющие сигналы и получать показания фаз кулачкового распределения и (или) выбора кулачков от системы 60 ИФКР.

Регулируя систему 60 ИФКР, можно регулировать положение впускного распределительного вала 68 для изменения моментов открытия и (или) закрытия впускного клапана 62. Схожим образом, положение выпускного распределительного вала 57 может регулировать система 60 ИФКР для изменения моментов открытия и (или) закрытия выпускного клапана 64. Изменяя моменты открытия и закрытия впускного клапана 62, можно изменять величину положительного перекрытия впускного клапана 62 и выпускного клапана 64. Например, система 60 ИФКР выполнена с возможностью изменения моментов открытия и (или) закрытия впускного клапана 62 в сторону опережения или запаздывания относительно положения поршня.

Во время работы двигателя поршень цилиндра постепенно перемещается вниз от ВМТ, достигая НМТ к концу рабочего такта. Затем поршень возвращается в верхнее положение - в ВМТ - к концу такта выпуска. Затем поршень вновь опускается к НМТ во время такта впуска, возвращаясь в исходное верхнее положение в ВМТ в конце такта сжатия. Во время сгорания в цилиндре выпускной клапан можно открыть, как только поршень достигнет нижнего положения в конце рабочего такта. Затем выпускной клапан можно закрыть, когда поршень завершит такт выпуска, при этом клапан остается открытым как минимум до начала последующего такта впуска. Аналогичным образом, впускной клапан можно открыть в начале или до начала такта впуска, при этом он может оставаться открытым как минимум до начала последующего такта сжатия.

В зависимости от разности моментов закрытия выпускного клапана и открытия впускного клапана, клапаны могут работать с отрицательным перекрытием, при котором в течение короткого периода после конца такта выпуска и до начала такт впуска и впускной, и выпускной клапаны закрыты. Период, во время которого оба клапана закрыты, называется «отрицательное перекрытие (впускного и выпускного) клапанов». В одном примере систему ИФКР можно отрегулировать таким образом, чтобы момент отрицательного перекрытия впускного и выпускного клапанов мог быть положением по умолчанию кулачка двигателя во время рабочего цикла цилиндра.

Или же клапаны могут работать с положительным перекрытием клапанов, при котором в течение короткого периода перед концом такта выпуска и после начала такта впуска как впускной, так и выпускной клапаны могут быть открыты. Период, во время которого оба клапана (например, впускные клапаны и выпускные клапаны того или иного цилиндра) могут одновременно находиться в открытом положении, называют «положительное перекрытие (впускного и выпускного) клапанов». Положительное перекрытие клапанов можно использовать для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора во время запуска из холодного состояния. В другом примере положительное перекрытие клапанов в двигателях с наддувом (например, двигателях, соединенных с турбонагнетателем) можно применять для уменьшения провала тяги на низких оборотах. В этом случае сжатый воздух из компрессора можно направить через один или несколько цилиндров в газовую турбину путем увеличения положительного перекрытия клапанов.

Как подробно раскрыто в настоящем описании, регулировать систему 60 ИФКР можно для уменьшения величины положительного перекрытия клапанов в определенных режимах работы двигателя с наддувом, например, когда давление отработавших газов выше необходимого. В одном примере, положение впускного распределительного вала можно регулировать для изменения момента открытия впускного клапана в сторону запаздывания. Следовательно, впускной клапан можно открыть позднее (до конца такта выпуска) для сокращения периода, во время которого оба клапана открыты, в результате чего сокращается положительное перекрытие клапанов. В одном примере положительное перекрытие клапанов можно сократить, переместив впускной распределительный вал из положения большего положительного перекрытия клапанов в положение с меньшим положительным перекрытием клапанов. В качестве другого примера, положительное перекрытие клапанов можно сократить, переместив впускной распределительный вал из положения положительного перекрытия клапанов в положение отрицательного перекрытия клапанов.

Следует понимать, что, несмотря на то, что приведенные выше примеры предусматривают сокращение положительного перекрытия клапанов путем изменения момента открытия впускного клапана в сторону запаздывания, в других примерах положительное перекрытие клапанов можно сократить, установив выпускной распределительный вал в положение, изменяющее момент закрытия выпускного клапана в сторону опережения. Кроме того, положение как впускного, так и выпускного распределительных валов можно регулировать для изменения величины положительного перекрытия клапанов путем изменения фаз газораспределения как впускного, так и выпускного клапанов. Кроме того, фазы газораспределения клапанов можно изменять для регулирования расхода всасываемого воздуха в соответствующий цилиндр.

Система 6 транспортного средства также может содержать систему 15 управления. Система 15 управления показана содержащей контроллер 12, принимающий информацию и сигналы от множества датчиков 16 (несколько примеров которых раскрыты в настоящем описании) на ФИГ. 1 и направляющий управляющие сигналы множеству исполнительных устройств 81 (несколько примеров которых раскрыты в настоящем описании). Контроллер 12 задействует различные исполнительные устройства на ФИГ. 1 для регулирования работы двигателя в зависимости от полученных сигналов и команд, хранящихся в памяти контроллера. В одном примере, в число датчиков 16 могут входить датчик 128 отработавших газов (например, линейный УДКОГ) выше по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов, датчик 54 давления за турбиной, и нижний по потоку датчик 162 отработавших газов (например, датчик твердых частиц). В качестве другого примера, в число исполнительных устройств могут входить: топливная форсунка 66, регулятор 82 давления наддува, клапан 52 РОГ, РКК 92 и впускной дроссель 20. Контроллер 12 выполнен с возможностью приема входных данных от указанных датчиков, обработки входных данных и включения исполнительных устройств в зависимости от результатов обработки входных данных и в соответствии с запрограммированными в нем командами или компьютерной программой, соответствующими одному или нескольким алгоритмам. Примеры алгоритмов управления раскрыты в описаниях ФИГ. 3А-3В и 4.

Как было раскрыто выше, чрезмерное давление отработавших газов, в частности, выше по потоку от газовой турбины 18, может привести к вынужденному открытию одного или нескольких выпускных клапанов множества цилиндров 30 из полностью закрытого положения. Например, выпускной клапан может находиться в закрытом положении во время такта сжатия. В этом случае самопроизвольное открытие выпускного клапана из-за противодавления отработавших газов может привести к падению давления в соответствующем цилиндре, ведущему к потере мощности и КПД. Соответственно, когда оценочное давление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины превышает пороговое, контроллер может дать команду уменьшить расход всасываемого воздуха, изменив положение впускного дросселя 20. Уменьшив расход всасываемого воздуха, можно снизить давление отработавших газов. При этом можно поддерживать давление наддува в двигателе, регулируя положение одного или нескольких исполнительных устройств системы наддува, например, РКК и регулятора давления наддува.

На ФИГ. 2 изображен пример алгоритма 200 управления для определения величины уменьшения расхода всасываемого воздуха (например, уменьшенного расхода воздуха), необходимой для защиты от давления отработавших газов, превышающего необходимое, и его снижения. Кроме того, пример алгоритма управления также включает в себя контур регулирования крутящего момента, использующий значение уменьшенного расхода всасываемого воздуха в качестве входного значения для изменения положения одного или нескольких исполнительных устройств системы наддува для поддержания давления наддува, несмотря на уменьшение расхода всасываемого воздуха. Контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1, может выполнять алгоритм управления с учетом сигналов, полученных от различных датчиков системы двигателя (например, системы 100 двигателя). Также можно задействовать различные исполнительные устройства, раскрытые на примере ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя.

Выполнение алгоритма 200 управления начинают с оценки необходимого крутящего момента на колесе. Контроллер K1 на шаге 202 вычисляет необходимый крутящий момент на колесе по входным данным о скорости транспортного средства и положении педали (например, положении педали акселератора). По вычисленному необходимому крутящему моменту на колесе и дополнительным параметрам, например, параметрам окружающей среды, состоянию устройства снижения токсичности отработавших газов и т.п., а также по максимальному располагаемому крутящему моменту, контроллер K2 на шаге 204 определяет необходимый крутящий момент двигателя, направляемый в контроллер K3. Контроллер K2 также направляет входные данные касательно необходимого крутящего момента на колесе на трансмиссию на шаге 206. На основании входных данных, направленных на трансмиссию, можно выбрать необходимую передачу. Кроме того, контроллер K3 на шаге 208 использует эти входные данные о необходимом крутящем моменте двигателя для регулирования РОГ на шаге 210 и изменения момента зажигания на шаге 212. А именно, расход потока РОГ можно изменять в зависимости от необходимого крутящего момента двигателя. Поток РОГ может представлять собой поток РОГ НД и (или) РОГ ВД. Аналогичным образом, момент зажигания можно изменять, например, в сторону опережения или запаздывания, для создания необходимого крутящего момента двигателя. Хотя это и не показано, контроллер K3 также может направлять входные данные в систему впрыска топлива для определения необходимого воздушно-топливного отношения в зависимости от необходимого крутящего момента двигателя.

Помимо изменения расхода РОГ и момента зажигания, контроллер K3 определяет необходимый расход воздуха в двигатель. Значение необходимого расхода всасываемого воздуха в двигатель можно направить в контроллер K5 на шаге 214. Одновременно, контроллер K4 на шаге 216 определяет необходимую величину уменьшенного расхода воздуха по входным данным о давлении отработавших газов. Как сказано выше, чрезмерное давление отработавших газов в выпускном коллекторе выше по потоку от газовой турбины может отрицательно повлиять на эксплуатационные показатели двигателя. Для снижения давления отработавших газов алгоритм 200 управления может предпринять смягчающие действия, например, уменьшение расхода всасываемого воздуха. Контроллер K4 принимает входные данные, относящиеся к давлению отработавших газов перед турбиной и давлению отработавших газов за турбиной. Давление отработавших газов перед турбиной представляет собой давление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины, например, турбиной 18 на ФИГ. 1. Как будет раскрыто ниже на примере ФИГ. 4, давление отработавших газов перед турбиной можно моделировать по множеству параметров работы двигателя и транспортного средства. То есть, давление отработавших газов перед турбиной не может оценивать датчик давления. Напротив, давление отработавших газов ниже по потоку от газовой турбины может измерять датчик давления, например, датчик 54 на ФИГ. 1. Давление отработавших газов перед турбиной и давление отработавших газов за турбиной использует контроллер K4 на шаге 216 для определения необходимой величины уменьшенного расхода воздуха.

На шаге 214 контроллер K5 определяет величину уменьшения расхода всасываемого воздуха по необходимой величине потока и необходимой величине уменьшенного расхода воздуха. Величину уменьшенного расхода воздуха сравнивают с текущим фактическим расходом воздуха на шаге 220 для определения положения 222 впускного дросселя и необходимых фаз 221 газораспределения клапанов. То есть расход всасываемого воздуха можно уменьшить, изменив положение впускного дросселя и (или) фазы газораспределения клапанов. Фактический расход воздуха на шаге 218 можно определить по показаниям датчика МРВ и датчика ДВК. На шаге 224 определяют фактический крутящий момент двигателя по положению впускного дросселя, фазам газораспределения клапанов, расходу РОГ, моменту зажигания и другим параметрам. Фактический крутящий момент двигателя сравнивают с необходимым крутящим моментом двигателя на шаге 226 для определения максимального располагаемого крутящего момента на шаге 230. Затем, в зависимости от максимального располагаемого крутящего момента, также изменяют положение одного или нескольких исполнительных устройств системы наддува на шаге 228. Например, положение исполнительных устройств системы наддува можно изменить таким образом, чтобы поддержать необходимое давление наддува. Кроме того, максимальный располагаемый крутящий момент используют в качестве входных данных для определения контроллером K2 необходимого крутящего момента двигателя. В зависимости от того, насколько ограничен располагаемый крутящий момент, контроллер двигателя может применить дополнительные стратегии. Например, можно изменить алгоритмы переключения передач в зависимости от максимального располагаемого крутящего момента.

Следует понимать, что несколько раскрытых выше в описании алгоритма управления контроллеров, например, контроллеры K1, K2 и т.п. могут входить в состав контроллера 12. Кроме того, уменьшить расход всасываемого воздуха также можно путем изменения фаз газораспределения впускного клапана и (или) фаз распределения впускного кулачка.

Обратимся к ФИГ. 3А и 3В, на которых представлен пример алгоритма 300, иллюстрирующего изменения расхода всасываемого воздуха в случае чрезмерного давления отработавших газов выше по потоку от газовой турбины в двигателе. А именно, расход всасываемого воздуха уменьшают, изменяя положение впускного дросселя. Одновременно можно поддерживать уровни наддува в двигателе, изменяя положения одного или нескольких исполнительных устройств системы наддува. Алгоритм 300 (и алгоритм 400 на ФИГ. 4) будут раскрыты на примере системы двигателя на ФИГ. 1, однако следует понимать, что схожие алгоритмы можно использовать для других систем без отступления от объема раскрываемого здесь изобретения. Команды для реализации алгоритма 300, а также алгоритма 400, раскрытого в настоящем описании, может выполнять контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1, в соответствии с командами в памяти контроллера и во взаимосвязи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше на примере ФИГ. 1. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя, например, исполнительные устройства на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже алгоритмами.

На шаге 302 алгоритм 300 оценивает и (или) измеряет текущие параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя частоту вращения двигателя, потребность в крутящем моменте, воздушно-топливное отношение, абсолютное давление воздуха в коллекторе (ДВК), массовый расход воздуха, температуру двигателя и т.п. Например, частоту вращения двигателя можно оценивать по выходным сигналам датчика коленчатого вала. Далее, на шаге 304 алгоритм 300 определяет необходимое давление наддува по текущим параметрам двигателя. Например, если потребность в крутящем моменте превышает пороговый крутящий момент, например, во время события нажатия педали акселератора, может возникнуть необходимость в повышенном давлении наддува. В другом примере во время событий замедления необходимость в уровнях наддува может быть понижена (или отсутствовать).

В зависимости от необходимого давления наддува, положение одного или нескольких исполнительных устройств системы наддува, например, регулятора давления наддува и (или) РКК, можно изменить на шаге 308. Например, если необходимо более высокое давление наддува, степень открытия регулятора давления наддува можно уменьшить для направления большей доли отработавших газов в газовую турбину. Например, контроллер может направить управляющий сигнал на электромеханический привод, соединенный с регулятором давления наддува, для поворота регулятора давления наддува в более закрытое положение из более открытого положения. Аналогичным образом, РКК можно перевести из более открытого положения в более закрытое для уменьшения степени открытия РКК. В этом случае, контроллер может направить управляющий сигнал на электромеханический привод, соединенный с РКК, для перемещения РКК в более закрытое положение. Закрыв РКК, поток сжатого воздуха по обводной магистрали компрессора можно по существу блокировать, что позволяет повысить давление наддува. В противном случае, если необходимо более низкое давление наддува, степень открытия регулятора давления наддува можно увеличить для пропуска большего количества отработавших газов в обход газовой турбины. Дополнительно или взамен, РКК можно установить в более открытое положение из более закрытого для увеличения расхода сжатого воздуха по обводной магистрали компрессора. В этом случае большее количество сжатого воздуха можно отвести от впускного дросселя и цилиндров двигателя, тем самым снизив давление наддува.

Помимо изменения положений исполнительных устройств системы наддува, на шаге 310 можно изменить фазы газораспределения клапанов для пропуска или блокирования прорыва сжатого воздуха. Например, при необходимости повышения уровней наддува, положительное перекрытие впускного и выпускного клапанов того или иного цилиндра (или нескольких цилиндров) можно увеличить. Например, фазы впускного кулачка и (или) фазы газораспределения впускного клапана можно изменить с текущих (например, фаз, соответствующих отрицательному перекрытию клапанов) на фазы, обеспечивающие положительное перекрытие клапанов. В другом примере можно увеличить положительное перекрытие клапанов. Контроллер выполнен с возможностью связи с системой изменения фаз газораспределения двигателя для задействования кулачков, распределительных валов и других исполнительных устройств, соединенных с одним или несколькими впускными клапанами (и (или) выпускными клапанами), для создания положительного перекрытия клапанов. Увеличив положительное перекрытие клапанов, можно направить сжатый воздух из области ниже по потоку от компрессора через соответствующий цилиндр в выпускной коллектор и газовую турбину без сгорания.

Так можно ускорить раскрутку турбины для повышения давления наддува. В другом примере, при необходимости снижения давления наддува, можно создать отрицательное перекрытие клапанов, изменив фазы газораспределения клапанов. В этом случае, перекрытие впускного клапана (клапанов) и выпускного клапана (клапанов) можно уменьшить, например, до минимума, для предотвращения прорыва сжатого воздуха в газовую турбину через данный клапан.

Далее, на шаге 312 алгоритм 300 оценивает давление отработавших газов перед турбиной. Алгоритм 400 на ФИГ. 4 можно запустить для моделирования давления отработавших газов выше по потоку от газовой турбины. Следует понимать, что давление отработавших газов перед турбиной является прогнозным. А именно, давление отработавших газов перед турбиной нельзя оценить или измерить с помощью датчика. Вместо этого, давление отработавших газов перед турбиной можно моделировать по множеству параметров работы двигателя и транспортного средства, например, расходу воздуха, моменту зажигания, скорости транспортного средства, воздушно-топливному отношению и т.п., как будет подробно раскрыто ниже на примере ФИГ. 4.

Затем алгоритм 300 следует на шаг 314 для проверки того, превышает ли прогнозное давление отработавших газов перед турбиной пороговое давление Thr_P. В основе порогового давления Thr_P в одном примере может лежать давление, при котором произойдет вынужденное открытие (и нахождение в открытом положении) одного или нескольких выпускных клапанов множества цилиндров в двигателе, которые в ином случае должны были быть закрыты. Закрытое положение выпускных клапанов предусматривает нахождение выпускного кулачка на его основной окружности, в то время как соответствующая пружина (пружины) выпускного клапана (клапанов) удерживает его (их) в закрытом положении. А именно, в основе вышеуказанного порогового давления может лежать давление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины, при котором произойдет вынужденное открытие выпускного клапана (клапанов) из открытого положения, в котором он (они) находятся. Например, во время рабочего такта в цилиндре двигателя, впускной клапан (клапаны) и выпускной клапан (клапаны) могут быть полностью закрыты. Результат оценки давления отработавших газов, при котором может произойти вынужденное открытие выпускного клапан (клапанов) во время рабочего такта, можно использовать для определения Thr_P.

В другом примере Thr_P можно дополнительно или взамен вышеуказанного определять в зависимости от износа пружины одного или нескольких выпускных клапанов множества цилиндров за время срока службы двигателя. Например, характеристики пружин, соединенных с одним или несколькими выпускными клапанами, могут ухудшаться за время срока службы двигателя, что отрицательно сказывается на степени закрытия выпускных клапанов. Например, чем старше пружины выпускных клапанов в двигателе, тем больше они изношены и тем меньше их жесткость по сравнению с пружинами выпускных клапанов в относительно новом двигателе. Поэтому чем больше степень износа пружин, соединенных с выпускными клапанами, тем ниже давление отработавших газов, при котором может произойти их вынужденное открытие. Соответственно, при определении порогового давления Thr_P также можно учитывать ухудшение характеристик пружин, соединенных с выпускными клапанами.

Кроме того, пороговое давление Thr_P может зависеть от частоты вращения двигателя. В другом примере пороговое давление Thr_P может зависеть от давления во впускном коллекторе (ДВК). Пороговое давление Thr_P также может зависеть от положения кулачков, связанных с впускными и (или) выпускными клапанами. Изменения фаз кулачкового распределения могут привести к изменениям давления в цилиндре. А именно, фазы кулачкового распределения могут влиять на минимальное и максимальное давление в цилиндре. Следовательно, на непредусмотренное открытие выпускных клапанов могу влиять изменения фаз кулачкового распределения.

Если на шаге 314 будет установлено, что давление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины ниже порогового давления Thr_P, алгоритм 300 следует на шаг 316 для сохранения текущих параметров работы двигателя. Например, положение одного или нескольких исполнительных устройств можно оставить без изменения. Или же положение одного или нескольких исполнительных устройств можно изменить для сохранения текущих параметров работы двигателя. После этого выполнение алгоритма 300 завершают.

Если будет установлено, что смоделированное давление отработавших газов перед турбиной не ниже порогового, алгоритм 300 следует на шаг 318 для уменьшения расхода воздуха в двигатель. Уменьшая расход всасываемого воздуха в двигатель, можно снизить давление отработавших газов перед турбиной. Расход всасываемого воздуха в двигатель можно уменьшать, изменяя положение впускного дросселя, одновременно сохраняя фазы газораспределения клапанов (например, без изменения фаз газораспределения клапанов). Например, расход всасываемого воздуха можно уменьшить, уменьшив степень открытия впускного дросселя на шаге 320. В одном примере впускной дроссель можно установить в по существу закрытое положение (например, менее открытое положение) из по существу открытого положения. В этом случае контроллер может направить управляющий сигнал на электромеханический привод, соединенный с впускным дросселем во впускной системе, для поворота впускного дросселя в по существу закрытое положение из по существу открытого положения. В другом примере степень открытия впускного дросселя можно уменьшить, переведя впускной дроссель из полностью открытого положения в промежуточное положение между полностью закрытым и полностью открытым. То есть степень открытия впускного дросселя можно уменьшить без задействования системы ИФКР для изменения фаз газораспределения клапанов. Так положение впускного дросселя можно изменить без изменения текущего перекрытия клапанов.

В качестве необязательного действия, на шаге 322 систему ИФКР могут регулировать для уменьшения расхода всасываемого воздуха в двигатель. В этом случае, систему ИФКР можно регулировать для уменьшения положительного перекрытия клапанов и, тем самым, уменьшения количества прорывного сжатого воздуха, протекающего через один или несколько цилиндров в газовую турбину. Систему ИФКР можно регулировать, если состояние двигателя не позволяет изменить положение впускного дросселя на более закрытое, при котором уменьшится расход всасываемого воздуха в двигатель. Например, двигатель может работать на пониженных оборотах (например, ниже пороговой частоты вращения) и повышенных нагрузках (например, выше пороговой нагрузки). В этом случае могут существовать пределы или ограничения по изменению положения дросселя. В качестве неограничивающего примера, если транспортное средство работает при пониженных частотах вращения двигателя, а впускной дроссель по существу закрыт, дроссель нельзя перевести в еще более закрытое положение. Вместо этого можно изменять фазы газораспределения клапанов для уменьшения расхода всасываемого воздуха. А именно, фазы газораспределения впускных клапанов и (или) фазы распределения впускных кулачков одного или нескольких цилиндров можно изменять с помощью системы ИФКР для уменьшения расхода всасываемого воздуха в соответствующие цилиндры. Кроме того, можно уменьшить прорыв сжатого воздуха через цилиндр (цилиндры). В этом случае положительное перекрытие впускного и выпускного клапанов одного или нескольких цилиндров можно изменить (например, уменьшить) для уменьшения расхода всасываемого воздуха в цилиндры и уменьшения прорыва сжатого воздуха.

Хотя это и не отражено в алгоритме 300, РОГ ВД также можно уменьшить при выявлении чрезмерного давления отработавших газов в области перед турбиной. В этом случае расход РОГ ВД можно уменьшить (например, уменьшив степень открытия клапана 86 РОГ ВД на ФИГ. 1) и (или) прервать в дополнение к изменению положения впускного дросселя. Следует понимать, что уменьшение расхода РОГ ВД может подействовать на давление отработавших газов перед турбиной медленнее, чем уменьшение расхода всасываемого воздуха путем закрытия впускного дросселя.

Кроме того, на шаге 324 алгоритм 300 включает в себя поддержание уровней наддува. Уровни наддува можно поддерживать, несмотря на уменьшение расхода всасываемого воздуха. На шаге 326 можно уменьшить степень открытия регулятора давления наддува для поддержания давления наддува. В одном примере регулятор давления наддува можно установить в полностью закрытое положение из по существу открытого положения, позволяющего пропускать большее количество отработавших газов для вращения газовой турбины. Или же регулятор давления наддува можно перевести в полностью закрытое положение из по существу закрытого положения. В другом примере регулятор давления наддува можно переместить в по существу закрытое положение из менее закрытого положения. Дополнительно или взамен, на шаге 328 РКК можно установить в положение с меньшей степенью открытия РКК. Например, РКК можно установить в полностью закрытое положение из по существу открытого положения. В другом примере РКК можно перевести в полностью закрытое положение из по существу закрытого положения для уменьшения количества сжатого воздуха, перенаправляемого от впускного дросселя по обводной магистрали компрессора. В еще одном примере РКК можно переместить в по существу закрытое положение из менее закрытого положения.

На следующем шаге 330 можно включить счетчик времени для контроля продолжительности периода с момента уменьшения расхода всасываемого воздуха. А именно, можно контролировать продолжительность периода с момента уменьшения степени открытия впускного дросселя. В качестве необязательного варианта, можно отслеживать продолжительность периода с момента изменения фаз газораспределения клапанов. Счетчик времени выполнен с возможностью контролировать количество событий сгорания с момента уменьшения степени открытия впускного дросселя. В другом примере счетчик времени может контролировать продолжительность движения транспортного средства с момента уменьшения расхода всасываемого воздуха. В еще одном примере счетчик времени выполнен с возможностью контроля пробега транспортного средства. На шаге 332 алгоритм 300 может проверить, истек ли пороговый период Thr_D. В одном примере указанный пороговый период может представлять собой пороговое количество событий сгорания после изменения степени открытия впускного дросселя из-за превышения порогового давления Thr_P отработавших газов перед турбиной. В другом примере пороговый период Thr_D может представлять собой пороговую продолжительность движения транспортного средства после уменьшения расхода всасываемого воздуха. Например, пороговая продолжительность движения транспортного средства может составлять 60 секунд. В другом примере пороговая продолжительность движения транспортного средства может составлять 30 секунд. В еще одном примере пороговый период Thr_D может представлять собой пороговый пробег транспортного средства. Например, Thr_D может составлять 500 футов. В другом примере пороговый пробег транспортного средства после уменьшения степени открытия впускного дросселя из-за превышения порогового давления Thr_P отработавших газов перед турбиной может составлять 200 футов.

Если на шаге 332 будет установлено, что пороговый период с момента уменьшения степени открытия впускного дросселя из-за превышения порогового давления Thr_P отработавших газов перед турбиной не истек, алгоритм 300 следует на шаг 334 для сохранения уменьшенной степени открытия впускного дросселя. Контроллер может направить сигнал на электромеханический привод, соединенный с впускным дросселем, на удержание впускного дросселя в положении, в которое он был установлен на шаге 320. После этого алгоритм 300 возвращается на шаг 332.

В противном случае, если на шаге 332 будет установлено, что пороговый период Thr_D истек, алгоритм 300 следует на шаг 336 для проверки того, упало ли давление отработавших газов перед турбиной ниже порогового давления Thr_P. Если да, то алгоритм 300 следует на шаг 338 для изменения положения впускного дросселя в зависимости от текущих параметров работы, а затем его выполнение завершают. Иными словами, впускной дроссель оставляют в положении, уменьшающем расход всасываемого воздуха, до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового давления Thr_P. Как только давление отработавших газов перед турбиной станет ниже порогового, впускной дроссель возвращают в положение, необходимое с учетом текущих параметров работы двигателя. В одном примере, если двигатель работает при повышенных уровнях наддува, на шаге 338 можно уменьшить степень открытия впускного дросселя. В другом примере, если потребность в крутящем моменте двигателя относительно низкая, впускной дроссель можно установить в более закрытое положение. Возможны ситуации, в которых положение впускного дросселя нельзя изменять на шаге 338, если расход всасываемого воздуха, поступающего во впускной коллектор, является тем, что необходим в соответствии с текущими параметрами работы двигателя.

Однако, если на шаге 336 будет установлено, что давление отработавших газов перед турбиной остается выше порогового (Thr_P), алгоритм 300 следует на шаг 340 для снижения уровней наддува. То есть уровни наддува можно снизить только после истечения порогового периода уменьшенного расхода всасываемого воздуха. Соответственно, на шаге 342 степень открытия регулятора давления наддува увеличивают для пропуска большей доли отработавших газов в обход газовой турбины. В одном примере контроллер выполнен с возможностью направлять управляющий сигнал на электромеханический привод, соединенный с регулятором давления наддува, для изменения положения регулятора давления наддува из по существу закрытого в по существу открытое. В другом примере регулятор давления наддува можно установить из полностью закрытого положения в по существу открытое положение. В еще одном примере регулятор давления наддува можно переместить в полностью открытое положение из полностью закрытого положения. Кроме того, на шаге 344 степень открытия РКК также увеличивают для перенаправления большей доли сжатого воздуха из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора. То есть РКК можно открыть в дополнение к открытию регулятора давления наддува, если давление отработавших газов перед турбиной остается выше порогового даже по истечении порогового периода. Контроллер может направлять управляющий сигнал на электромеханический привод, соединенный с РКК, для изменения положения РКК из по существу закрытого на по существу открытое. Следует отметить, что в других примерах РКК можно открывать вместо открытия регулятора давления наддува для снижения давления отработавших газов перед турбиной и уровней наддува. Путем открытия (например, увеличения степени открытия) регулятора давления наддува и (или) РКК можно снизить уровни наддува.

На следующем шаге 346 алгоритм 300 сохраняет сниженные уровни наддува до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового давления Thr_P. Сохранение сниженных уровней наддува может включать в себя сохранение увеличенной степени открытия и регулятора давления наддува, и РКК. А именно, положения регулятора давления наддува и РКК, в которые они были установлены на шагах 342 и 344, можно сохранять до тех пор, пока давление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины не упадет ниже порогового. То есть, как только давление отработавших газов перед турбиной упадет ниже порогового, уровни наддува можно изменить (например, восстановить) в зависимости от текущих параметров работы двигателя. Кроме того, положение впускного дросселя (и фазы газораспределения клапанов) можно изменить в зависимости от текущих параметров работы двигателя, как только давление отработавших газов перед турбиной упадет ниже порогового. После этого выполнение алгоритма 300 завершают.

Так можно снизить чрезмерное давление отработавших газов перед турбиной, одновременно снизив вероятность пропусков зажигания, детонации и т.п. в двигателе. Расход всасываемого воздуха можно уменьшить в случае выявления превышения необходимого давления отработавших газов перед турбиной. Сперва можно установить в более закрытое положение впускной дроссель для уменьшения расхода всасываемого воздуха в двигатель. Если степень открытия впускного дросселя уменьшить нельзя, в качестве необязательного варианта можно изменить фазы газораспределения клапанов для уменьшения расхода всасываемого воздуха. Одновременно можно поддерживать уровни наддува путем закрытия регулятора давления наддува и (или) РКК. Если давление отработавших газов перед турбиной не упадет в течение порогового периода после уменьшения расхода всасываемого воздуха (например, изменения положения впускного дросселя), уровни наддува можно понизить в дополнение к уменьшению расхода всасываемого воздуха.

Следует понимать, что регулируя расход всасываемого воздуха с помощью впускного дросселя можно привести давление во впускном коллекторе к целевому показателю. Кроме того, изменение положения впускного дросселя можно применять в качестве основного корректирующего действия для борьбы с чрезмерным давлением отработавших газов, так как впускной дроссель выполнен с возможностью быстро регулировать расход всасываемого воздуха. При этом изменение фаз газораспределения клапанов и уровней наддува можно применять в качестве корректирующих действий второго порядка, поскольку данные изменения медленнее воздействуют на расход всасываемого воздуха. Иными словами, изменение фаз газораспределения клапанов с помощью системы ИФКР и (или) изменение уровней наддува с помощью исполнительных устройств системы наддува не могут привести к быстрым изменениям расхода всасываемого воздуха.

На ФИГ. 4 представлен пример алгоритма 400 для моделирования давления отработавших газов перед турбиной по множеству параметров работы двигателя и транспортного средства. А именно, контроллер, например, контроллер 12, может прогнозировать давление отработавших газов перед турбиной на основании модели вместо того, чтобы измерять давление отработавших газов перед турбиной с помощью датчика. Так можно снизить затраты за счет сокращения количества компонентов. Алгоритм 400 будет раскрыт для системы двигателя на ФИГ. 1, однако следует понимать, что схожие алгоритмы можно использовать для других систем без отступления от объема раскрываемого здесь изобретения. Команды для реализации алгоритма 400 может выполнять контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1, в соответствии с командами в памяти контроллера и во взаимосвязи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше на примере ФИГ. 1.

На шаге 404 алгоритм 400 включает в себя получение данных о расходе воздуха через двигатель (например, расходе всасываемого воздуха), расходе отработавших газов, например, величине расхода отработавших газов, моменте зажигания, воздушно-топливном отношении, фазах кулачкового распределения, давлении во впускном коллекторе (например, ДВК), температуре во впускном коллекторе и скорости транспортного средства. А именно, в контроллер могут поступать выходные сигналы различных датчиков. Например, результат измерения расхода всасываемого воздуха может поступить от датчика МРВ. В качестве другого примера, результаты измерения температуры во впускном коллекторе могут поступить от датчика, например, датчика 127 ТВК на ФИГ. 1.

На следующем шаге 406 получают дополнительный выходной сигнал давления отработавших газов за турбиной. В этом случае датчик давления, например, датчик 54 давления на ФИГ. 1, может измерять текущее давление отработавших газов ниже по потоку от газовой турбины. Далее, на шаге 408 алгоритм 400 включает в себя получение данных о содержании сажи в фильтре твердых частиц в выпускном трубопроводе. Например, датчик твердых частиц, например, датчик 162 на ФИГ. 1, может передавать результат оценки загрязненности фильтра твердых частиц, например, фильтра 72 твердых частиц на ФИГ. 1. Повышенное противодавление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины может быть результатом повышенной загрязненности фильтра твердых частиц. Как разъяснялось выше, фильтр твердых частиц выполнен с возможностью улавливания частиц сажи и (или) частиц золы, могущих увеличивать загрязненность фильтра твердых частиц.

На шаге 410 алгоритм 400 включает в себя получение результатов оценки или измерения уровней наддува. Например, в контроллер могут поступать выходные сигналы от датчика давления на входе дросселя (ДВД), например, датчика 129 ДВД на ФИГ. 1, отражающие результат измерения текущих уровней наддува. На шаге 412 алгоритм 400 включает в себя моделирование давления отработавших газов перед турбиной по данным, полученным на шагах 404, 406, 408 и 410. То есть давление отработавших газов перед турбиной прогнозируют по содержанию сажи в фильтре твердых частиц, уровням наддува, давлению отработавших газов за турбиной, расходу воздуха через двигатель, давлению во впускном коллекторе, температуре во впускном коллекторе, скорости транспортного средства, воздушно-топливному отношению, расходу отработавших газов, фазам кулачкового распределения и моменту зажигания.

Соответственно, пример способа для двигателя может включать в себя шаги, на которых: изменяют положение впускного дросселя, если давление отработавших газов перед турбиной превышает пороговое, например, Thr_P алгоритма 300, без снижения уровня наддува и без изменения фаз газораспределения клапанов. Давление отработавших газов перед турбиной может представлять собой прогнозное давление, при этом давление отработавших газов перед турбиной можно моделировать по давлению за турбиной в выпускном коллекторе. Кроме того, давление за турбиной в выпускном коллекторе может оценивать датчик давления отработавших газов. Двигатель может содержать сажевый фильтр, установленный ниже по потоку от турбины турбонагнетателя, при этом давление отработавших газов перед турбиной также можно моделировать по содержанию сажи в сажевом фильтре и уровню наддува. Кроме того, давление отработавших газов перед турбиной можно моделировать по одному или нескольким из следующих параметров: расходу воздуха через двигатель, расходу отработавших газов, моменту зажигания, воздушно-топливному отношению, фазам кулачкового распределения, температуре в коллекторе, давлению в коллекторе и скорости транспортного средства.

Следует отметить, что вышеуказанное изменение может представлять собой перевод впускного дросселя в положение с меньшей степенью открытия до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового, причем в основе порогового давления лежит давление, при котором произойдет вынужденное открытие закрытого выпускного клапана. Указанное изменение может включать в себя перевод впускного дросселя в положение с меньшей степенью открытия на пороговый период, и, если давление отработавших газов перед турбиной остается выше порогового по истечении порогового периода, снижение уровня наддува путем изменения положения регулятора давления наддува на выпуске. Дополнительно или взамен, можно изменить положение рециркуляционного клапана компрессора (РКК). Указанное изменение может дополнительно включать в себя уменьшение степени открытия впускного дросселя с одновременным закрытием регулятора давления наддува на выпуске. Указанное изменение может также включать в себя уменьшение степени открытия впускного дросселя с одновременным закрытием РКК для поддержания уровней наддува. Двигатель может быть установлен в транспортном средстве, например, системе 6 транспортного средства на ФИГ. 1, при этом пороговый период может представлять собой один из следующих: пороговое количество событий сгорания в двигателе, пороговую продолжительность движения транспортного средства и время, затраченное на пороговый пробег транспортного средства. Снижение уровня наддува путем изменения положения регулятора давления наддува на выпуске может включать в себя перевод регулятора давления наддува на выпуске в положение с большей степенью открытия для снижения уровня наддува до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового. Как раскрыто в алгоритме 300, уровни наддува также можно снизить путем увеличения степени открытия РКК в дополнение к увеличению степени открытия регулятора давления наддува или вместо него.

Обратимся к ФИГ. 5, на которой представлен пример диаграммы 500, иллюстрирующей изменения положения впускного дросселя двигателя, например, системы 100 двигателя на ФИГ. 1, входящего в состав транспортного средства, в случае чрезмерного давления отработавших газов. Диаграмма 500 будет раскрыта для системы на ФИГ. 1. Диаграмма 500 изображает давление отработавших газов перед турбиной на кривой 502, загрязненность сажевого фильтра, например, сажевого фильтра 72 на ФИГ. 1, на кривой 504, расход всасываемого воздуха на кривой 506, положение впускного дросселя на кривой 508, давление наддува на кривой 510, состояние регулятора давления наддува (например, открытое, закрытое или промежуточное между ними) на кривой 512 и положение педали (ПП) на кривой 514. Линия 501 представляет пороговое давление Thr_P для давления отработавших газов перед турбиной, а линия 503 представляет пороговую загрязненность сажевого фильтра. Линия 503 служит для наглядного представления роста давления отработавших газов перед турбиной, при этом пороговую загрязненность можно использовать или не использовать без отступления от объема настоящего изобретения. Все кривые изображают изменения по времени, значения которого нанесены по оси х. Значения времени увеличиваются слева направо по оси х. Отметим, что элементы, совпадающие в одном и том же моменте времени на диаграмме, например, в t1, имеют место одновременно, в том числе, например, когда один параметр растет, а другой снижается.

До t1 (например, между t0 и t1), двигатель может работать без наддува с отпущенной педалью акселератора (кривая 514). Например, двигатель может работать на холостом ходу. Регулятор давления наддува может быть по существу открыт (например, в полностью открытом положении), пропуская существенное количество отработавших газов в обход газовой турбины. Впускной дроссель может быть по существу закрыт (например, находиться в 1% от полностью закрытого положения), при этом может иметь место номинальный расход всасываемого воздуха. Когда двигатель работает на холостом ходу, может иметь место существенно пониженный расход всасываемого воздуха (кривая 506). Давление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины (кривая 502) может быть относительно низким, а загрязненность сажевого фильтра - не очень высокой.

В момент t1 педаль полностью выжата в связи с тем, что водитель транспортного средства инициировал событие нажатия педали акселератора. Потребность в крутящем моменте (не показана) может резко возрасти из-за нажатия педали акселератора, в связи с которым впускной дроссель устанавливают в более открытое положение из по существу закрытого положения до t1. Например, в момент t1 впускной дроссель может быть установлен в полностью открытое положение, позволяющее значительно увеличить расход всасываемого воздуха в двигатель. Кроме того, регулятор давления наддува переводят из более открытого положения в момент t0 в по существу закрытое положение в момент t1 в связи с событием нажатия педали акселератора. Соответственно, давление наддува непрерывно растет после t1, в связи с чем постепенно растет давление отработавших газов перед турбиной. Как было раскрыто выше на примере ФИГ. 4, давление отработавших газов перед турбиной может зависеть от уровней наддува, а также от загрязненности сажевого фильтра, помимо других параметров. Дополнительный поток отработавших газов в сажевый фильтр между t1 и t2 приводит к росту загрязненности сажевого фильтра. Так как загрязненность сажевого фильтра растет, давление отработавших газов перед турбиной также растет и превышает пороговое (линия 501) в момент t2. Загрязненность сажевого фильтра также превышает пороговую загрязненность (линия 503) в момент t2.

Поэтому в момент t2, в связи с превышением порогового давления отработавших газов перед турбиной (линия 501), расход всасываемого воздуха можно уменьшить. Для уменьшения расхода всасываемого воздуха, в момент t2 степень открытия впускного дросселя уменьшают, переведя его из более открытого положения в момент t1 в менее открытое положение в момент t2. Уменьшив степень открытия впускного дросселя, можно относительно быстро уменьшить расход всасываемого воздуха, как показано в момент t2 на кривой 506. То есть расход всасываемого воздуха быстро уменьшается при уменьшении степени открытия впускного дросселя. В то же самое время, необходимые уровни наддува поддерживают путем уменьшения степени открытия регулятора давления наддува в момент t2. Например, регулятор давления наддува можно перевести из по существу закрытого положения в момент t1 в полностью закрытое положение в момент t2. В другом примере регулятор давления наддува можно перевести из положения на полпути между полностью открытым и полностью закрытым в относительно более закрытое положение. Так все отработавшие газы из двигателя можно направить в газовую турбину. Хотя это и не показано, обводной клапан компрессора (или рециркуляционный клапан компрессора) также можно установить в более закрытое положение для поддержания уровней наддува. Соответственно, давление наддува может не меняться между t2 и t3.

Впускной дроссель можно оставить в более закрытом положении, в которое он был установлен в t2, на пороговый период T_D, представленный на диаграмме 500. T_D может быть тем же, что Thr_D алгоритма 300. Пороговый период может представлять собой период между t2 и t3. Кроме того, пороговый период может представлять собой пороговое количество событий сгорания в двигателе, или пороговую продолжительность движения транспортного средства, или время, затраченное на пороговый пробег транспортного средства.

Уменьшение расхода всасываемого воздуха может снизить давление отработавших газов перед турбиной, как показано между t2 и t3. Кроме того, давление отработавших газов перед турбиной падает ниже порогового в момент t3. Так как давление отработавших газов перед турбиной падает ниже порогового во время порогового периода T_D, уровни наддува можно поддерживать на необходимых уровнях. Кроме того, в связи с падением давления отработавших газов перед турбиной ниже порогового в момент t3, впускной дроссель переводят из более закрытого положения, в которое он был установлен в момент t2, в положение, соответствующее текущим параметрам работы, в момент t3. Как показано, в момент t3 педаль все еще полностью выжата. Соответственно, в момент t3 впускной дроссель можно перевести в полностью открытое положение, позволяющее увеличить степень открытия впускного дросселя и, соответственно, расход всасываемого воздуха. Кроме того, можно увеличить степень открытия регулятора давления наддува, переведя его в по существу закрытое положение из полностью закрытого положения, в которое он был установлен в момент t2. Иными словами, регулятор давления наддува можно перевести в более открытое положение из менее открытого положения. То есть регулятор давления наддува можно вернуть в положение момента t1, так как текущие параметры работы двигателя все еще включают в себя повышенное давление наддува.

В момент t4 завершается текущий цикл работы двигателя (например, с момента t0 до момента t4). Между t4 и t5 может иметь место множество разных рабочих циклов двигателя. Поэтому рабочий цикл двигателя между t5 и t8 может иметь место через значительное время после t4. Между t4 и t5 может быть выполнена регенерация сажевого фильтра, в связи с чем его загрязненность в момент t5 может быть примерно такой же, что и в момент t0. Кроме того, двигатель может работать при не очень высоких уровнях наддува, а педаль может быть по существу нажата. А именно, необходимое давление наддува в момент t5 может немного превышать давление наддува, необходимое между t1 и t4. Аналогичным образом, степень нажатия педали в момент t1 может быть больше, чем в момент t5. Регулятор давления наддува может находиться в более закрытом положении для обеспечения несколько более высоких уровней давления наддува. Кроме того, впускной дроссель может быть по существу открыт, пропуская больший поток всасываемого воздуха. Однако, поскольку необходимый уровень наддува ниже, чем между t1 и t4, расход всасываемого воздуха может быть несколько меньше, чем с момента t1 до момента t2.

Между t5 и t6 загрязненность сажевого фильтра возрастает в сторону пороговой загрязненности и достигает ее в момент t6. Немного повышенное давление наддува и повышенная загрязненность сажевого фильтра могут привести к превышению порогового давления отработавших газов перед турбиной (линия 501) в момент t6. Рост давления отработавших газов перед турбиной может быть обусловлен и другими параметрами работы двигателя. В связи с превышением порогового давления отработавших газов перед турбиной, в момент t6 впускной дроссель устанавливают в более закрытое положение, чем в момент t5. Уменьшение степени открытия впускного дросселя приводит к уменьшению расхода всасываемого воздуха в момент t6. Кроме того, давление наддува можно поддержать на необходимых уровнях, установив регулятор давления наддува в момент t6 в более закрытое положение, чем положение в момент t5.

Между t6 и t7 пороговый период может истечь. Однако давление отработавших газов перед турбиной все еще превышает пороговое, даже после истечения порогового периода T_D в момент t7. Соответственно, в момент t7 уровни наддува снижают путем изменения положения регулятора давления наддува. А именно, можно снизить уровни наддува, увеличив степень открытия регулятора давления наддува. Как показано на фигуре, регулятор давления наддува переводят из более закрытого положения в более открытое (или менее закрытое). В другом примере регулятор давления наддува можно перевести из полностью закрытого положения в более открытое положение. В дополнение к изменению положения регулятора давления наддува (или вместо него), также можно увеличить степень открытия РКК для снижения уровней наддува. Происходящее в результате снижение уровней наддува способствует снижению давления отработавших газов перед турбиной, и в момент t8 давление отработавших газов перед турбиной падает ниже порогового (линия 501). Следовательно, положения впускного дросселя, регулятора давления наддува и РКК можно изменить в соответствии с текущими параметрами работы двигателя. Как показано на фигуре, поскольку степень нажатия педали остается значительной, в момент t8 впускной дроссель возвращают в по существу открытое положение момента t5. Кроме того, в момент t8 уменьшают степень открытия регулятора давления наддува, устанавливая его в более закрытое положение. Хотя это и не показано, степень открытия РКК также можно уменьшить в связи с падением давления отработавших газов перед турбиной ниже порогового и положением педали в момент t8. Таким образом, пониженные уровни наддува можно сохранять до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового. Затем исполнительные устройства системы наддува можно перевести в положения, соответствующие текущим параметрам работы двигателя.

На ФИГ. 6 изображена диаграмма 600, иллюстрирующая изменения расхода всасываемого воздуха путем изменения положения впускного дросселя и (или) положительного перекрытия впускного и выпускного клапанов. Диаграмма 600 будет раскрыта для системы на ФИГ. 1. Диаграмма 600 изображает давление отработавших газов перед турбиной на кривой 602, загрязненность сажевого фильтра, например, сажевого фильтра 72 на ФИГ. 1, на кривой 604, расход всасываемого воздуха на кривой 606, положение впускного дросселя на кривой 610, положительное перекрытие клапанов на кривой 614, нагрузку двигателя на кривой 616, частоту вращения двигателя (ЧВД) на кривой 618 и положение педали (ПП) на кривой 620. Линия 601 представляет пороговое давление Thr_P для давления отработавших газов перед турбиной, а линия 603 представляет пороговую загрязненность сажевого фильтра. Линия 603 служит для наглядного представления роста давления отработавших газов перед турбиной, а пороговую загрязненность можно использовать или не использовать без отступления от объема настоящего изобретения. Линия 613 представляет пороговую нагрузку, линия 615 представляет первую пороговую частоту вращения, и линия 617 представляет вторую пороговую частоту вращения. Вторая пороговая частота вращения может быть ниже первой пороговой частоты вращения, как показано на фигуре. Все кривые изображают изменения по времени, значения которого нанесены по оси х. Значения времени увеличиваются слева направо по оси х. Отметим, что элементы, совпадающие в одном и том же моменте времени на диаграмме, например, в t1, имеют место одновременно, в том числе, например, когда один параметр растет, а другой снижается.

Также следует отметить, что положительное перекрытие клапанов на кривой 614 представляет собой положительное перекрытие впускного и выпускного клапанов, как было раскрыто выше на примере ФИГ. 1. Положительное перекрытие впускного и выпускного клапанов того или иного цилиндра может быть больше, когда впускной и выпускной клапаны одновременно находятся в открытом положении в течение более длительного периода. Положительное перекрытие впускного и выпускного клапанов может быть меньше, когда впускной и выпускной клапаны одновременно находятся в открытом положении в течение более короткого периода. В некоторых примерах меньшее положительное перекрытие клапанов также может обозначать отрицательное перекрытие клапанов.

В момент t0 педаль (например, педаль акселератора) может находиться в полностью отпущенном положении, а двигатель может работать на холостом ходу (на что указывает кривая 618, соответствующая частоте вращения холостого хода). Например, мог произойти запуск двигателя из холодного состояния. Когда двигатель работает на холостом ходу между t0 и t1, расход всасываемого воздуха может быть относительно малым, так как впускной дроссель может находиться в более закрытом положении, а нагрузка двигателя может быть пониженной. Положительное перекрытие клапанов может быть большим для ускорения достижения температуры активации катализатора. Двигатель может работать таким образом, чтобы впускной клапан (клапаны) и выпускной клапан (клапаны) в одном или нескольких цилиндров были открыты одновременно (например, между тактом выпуска и последующим тактом впуска) для пропуска всасываемого воздуха через один или несколько цилиндров в выпускной трубопровод. Загрязненность сажевого фильтра является не очень высокой в момент t0, а давление отработавших газов перед турбиной может быть пониженным во время работы двигателя на холостом ходу.

В момент t1 происходит событие нажатия педали акселератора, то есть педаль полностью выжимают. В связи с событием нажатия педали акселератора, частота вращения двигателя резко растет, а также имеет место рост нагрузки двигателя. Частота вращения двигателя теперь может превышать первую пороговую частоту вращения (линия 615). Однако нагрузка двигателя остается ниже пороговой (линия 613). Для обеспечения необходимой потребности в крутящем моменте, впускной дроссель переводят в положение, более открытое по сравнению с положением холостого хода. Например, теперь впускной дроссель может быть полностью открыт (из по существу закрытого положения) для обеспечения повышенного расхода всасываемого воздуха. Соответственно, как указывает кривая 606, расход всасываемого воздуха в двигатель быстро увеличивается в связи с увеличением степени открытия впускного дросселя. Положительное перекрытие клапанов сохраняют на большей заданной величине (с помощью управляющих сигналов от контроллера в системы ИФКР) для ускорения раскручивания турбины в связи с событием нажатия педали акселератора, а также для достижения температуры активации катализатора. Большее положительное перекрытие клапанов может позволить направлять сжатый воздух из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от газовой турбины через цилиндры для увеличения массового расхода для раскручивания газовой турбины в момент t1. После того, как турбонагнетатель будет раскручен, положительное перекрытие клапанов можно уменьшить, на что указывает кривая 609. Однако потребность в крутящем моменте может оставаться повышенной, на что указывает положение педали и повышенная частота вращения двигателя. Повышенная потребность в крутящем моменте может стать причиной постепенного роста давления отработавших газов перед турбиной между t1 и t2. По мере продолжения работы двигателя между t1 и t2, содержание сажи в сажевом фильтре постоянно растет до достижения пороговой загрязненности в момент t2. Кроме того, одновременно с ростом содержания сажи, растет и давление отработавших газов перед турбиной, превысив пороговое давление Thr_P, представленное линией 601, в момент 12.

В связи с превышением порогового давления отработавших газов перед турбиной, расход всасываемого воздуха можно уменьшить. Чтобы ускорить уменьшение расхода всасываемого воздуха, впускной дроссель можно перевести в положение, уменьшающее проход для всасываемого воздуха. А именно, впускной дроссель переводят в более закрытое положение в момент t2 из более открытого положения, в которое он был установлен в момент t1. Например, впускной дроссель можно перевести в более закрытое положение из менее закрытого положения. В качестве другого примера, в момент t2 впускной дроссель можно переместить из полностью открытого положения в положение на полпути между полностью открытым и полностью закрытым. В этом случае, поскольку частота вращения двигателя превышает первую пороговую частоту вращения, можно изменить положение только впускного дросселя для снижения чрезмерного давления отработавших газов. Кроме того, положительное перекрытие клапанов может быть относительно малым после завершения раскрутки турбонагнетателя. Соответственно, положительное перекрытие клапанов сохраняют (на величине согласно кривой 609), в связи с чем в момент t2 нельзя изменить ни фазы газораспределения впускного клапана, ни фазы распределения впускных кулачков. Как отмечалось выше, изменения фаз газораспределения клапанов могут медленнее воздействовать на поток всасываемого воздуха, и, соответственно их можно применять в качестве корректирующего действия второго порядка (например, только в том случае, если параметры работы двигателя не позволяют изменять положение впускного дросселя).

Давление отработавших газов перед турбиной постепенно снижается в связи с уменьшением расхода всасываемого воздуха между t2 и t3 и падает ниже порогового в момент t3. Соответственно, в момент t3 впускной дроссель можно вернуть в предыдущее положение, например, положение на момент t1, а положительное перекрытие клапанов можно уменьшить, так как каталитический нейтрализатор уже мог достигнуть температуры активации катализатора. Впускной дроссель можно установить в другое положение в зависимости от текущих параметров работы двигателя после падения давления отработавших газов перед турбиной ниже порогового. В момент t4 ездовой цикл двигателя, начавшийся в момент t0, завершается.

Период между t4 и t5 может быть длительным и включать в себя несколько разных ездовых циклов двигателя. В момент t5 может происходить другой ездовой цикл двигателя, в котором педаль находится в нажатом положении, но не выжата полностью, как между t1 и t4. В этом случае частота вращения двигателя может быть ниже второй пороговой частоты вращения (линия 617), но нагрузка двигателя может превышать пороговую (линия 613). Например, может быть включен кондиционер воздуха. Кроме того, величина положительного перекрытия клапанов может быть умеренной. Расход всасываемого воздуха может находиться на среднем уровне (кривая 610), так как впускной дроссель полуоткрыт (или полузакрыт), например, находится в положении на полпути между полностью открытым и полностью закрытым, для обеспечения необходимых частоты вращения двигателя и нагрузки. Содержание сажи в сажевом фильтре повышено, а давление отработавших газов выше по потоку от газовой турбины понижено. Между t5 и t6 положения педали и впускного дросселя сохраняют (например, не изменяют), но содержание сажи продолжает расти во время работы двигателя. Соответственно, давление отработавших газов перед турбиной растет и превышает пороговое в момент t6.

Полуоткрытый впускной дроссель может пропускать в двигатель поток всасываемого воздуха необходимой величины с учетом положения педали, нагрузки двигателя, превышающей пороговую (линия 613), и частоты вращения двигателя ниже второй пороговой частоты вращения (линия 617) в момент t6. В этом случае параметры работы двигателя (например, положение педали) могут не допускать уменьшения степени открытия впускного дросселя. Поэтому впускной дроссель нельзя установить в более закрытое положение для уменьшения расхода всасываемого воздуха в связи с превышением порогового давления отработавших газов перед турбиной. Соответственно, в момент t6 можно инициировать корректирующее действие второго порядка, состоящее в уменьшении положительного перекрытия клапанов, для уменьшения расхода всасываемого воздуха. Согласно кривой 614, положительное перекрытие клапанов уменьшают в момент t6 путем изменения фаз газораспределения впускного клапана, и (или) фаз впускного распределительного вала, и (или) фаз газораспределения выпускного клапана, и (или) фаз выпускного распределительного вала. Как следствие, величину прорыва сжатого (или наддувочного) воздуха из области ниже по потоку от компрессора в выпускной трубопровод можно уменьшить, что позволит уменьшить расход всасываемого воздуха в двигатель. Следует понимать, что изменения величины положительного перекрытия клапанов могут представлять собой действия второго порядка по сравнению с изменением положения впускного дросселя в случае превышения порогового давления отработавших газов перед турбиной.

Следует понимать, что если параметры работы двигателя позволяют изменить положение впускного дросселя в момент t6, то расход всасываемого воздуха можно уменьшить, комбинируя изменения положения впускного дросселя и положительного перекрытия клапанов. Например, положительное перекрытие клапанов можно уменьшить на меньшую величину, на что указывает пунктирная линия 615 (по сравнению со сплошной линией 614) между t6 и t7. Одновременно, степень открытия впускного дросселя можно уменьшить в меньшей степени (по сравнению с уменьшением степени открытия в момент t2), на что указывает пунктирная линия 613 между t6 и t7. В этом случае впускной дроссель можно установить в более закрытое положение из более открытого положения, например, из полностью открытого положения. С помощью указанной комбинации изменений можно уменьшить расход всасываемого воздуха на большую величину, о чем свидетельствует пунктирная линия 607 между t6 и t7.

В другом примере, если частота вращения двигателя выше второй пороговой частоты вращения, но ниже первой пороговой частоты вращения, до t6, на что указывает кривая 619 (мелкий пунктир), а нагрузка двигателя выше пороговой, впускной дроссель может находиться в немного более открытом положении между t5 и t6, на что указывает кривая 611 (мелкий пунктир). Кривая 611 изображает изменение положения впускного дросселя, если частота вращения двигателя находится между первой и второй пороговой частотами вращения, на что указывает кривая 619. Кривая 605 (мелкий пунктир) иллюстрирует изменение расхода всасываемого воздуха, если впускной дроссель находится в положении, указанном кривой 611. Так как частота вращения двигателя находится между первой и второй пороговыми частотами вращения, поток всасываемого воздуха в двигатель может быть больше того, который имел бы место (кривая 610 между t5 и t7), если бы частота вращения двигателя была ниже второй пороговой частоты (кривая 618 между t5 и t7). В этом случае положение впускного дросселя и положительное перекрытие клапанов можно изменить параллельно для снижения чрезмерного давления отработавших газов, имеющего место в момент t6. Соответственно, в момент t6 расход всасываемого воздуха можно уменьшить, установив впускной дроссель в момент t6 в положение, более закрытое, чем положение в момент t5 (кривая 611). Одновременно можно уменьшить положительное перекрытие для уменьшения расхода всасываемого воздуха (на что указывает кривая 614).

Соответственно, в первом режиме (например, когда частота вращения двигателя выше первой пороговой частоты), можно изменить только положение впускного дросселя для уменьшения расхода всасываемого воздуха в связи с превышением порогового давления Thr_P отработавших газов перед турбиной. Во втором режиме, например, когда частота вращения двигателя ниже второй пороговой частоты, и нагрузка двигателя выше пороговой, для уменьшения расхода всасываемого воздуха можно изменять только положительное перекрытие клапанов. В третьем режиме, например, когда частота вращения двигателя находится между первой и второй пороговыми частотами вращения, а нагрузка двигателя выше пороговой, можно комбинированно изменять и положение впускного дросселя, и положительное перекрытие клапанов, для уменьшения расхода всасываемого воздуха. Вернемся к диаграмме 600: в связи с уменьшением положительного перекрытия клапанов в момент t6, поток всасываемого воздуха может уменьшаться постепенно (например, в отличие от более быстрой реакции на изменения степени открытия впускного дросселя в момент t2), на что указывает кривая 606 между t6 и t7. Давление отработавших газов перед турбиной также может снижаться и упасть ниже порогового в момент t7. Поэтому в момент t7 положение различных исполнительных устройств можно изменить в соответствии с текущими параметрами работы двигателя. Например, положительное перекрытие клапанов можно немного увеличить по сравнению с тем, что имело место между t6 и t7 (сплошная линия). В связи с увеличением положительного перекрытия клапанов, в момент t7 может иметь место рост (хотя и постепенный) расхода всасываемого воздуха.

Таким образом, пример системы двигателя может содержать: двигатель, содержащий впускную систему и выпускную систему, цилиндр двигателя, содержащий впускной клапан и выпускной клапан, турбонагнетатель для создания потока сжатого всасываемого воздуха, при этом турбонагнетатель содержит газовую турбину, впускной дроссель, регулятор давления наддува на выпуске, впускной кулачок для изменения фаз газораспределения впускного клапана, фильтр твердых частиц, установленный ниже по потоку от турбины, и датчик давления, установленный ниже по потоку от турбины. В вышеуказанном примере система может дополнительно или необязательно содержать контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для управления двигателем с включенным наддувом и положительным перекрытием клапанов для пропуска некоторого количества прорывного сжатого воздуха из впускной системы двигателя в выпускную систему двигателя через цилиндр двигателя, оценки давления отработавших газов выше по потоку от турбины турбонагнетателя по содержанию сажи в фильтре твердых частиц, и, если оценочное давление отработавших газов превышает пороговое, уменьшения расхода всасываемого воздуха через впускной дроссель и (или) количества прорывного сжатого воздуха. В любом из вышеуказанных примеров вышеуказанное уменьшение может дополнительно или необязательно включать в себя уменьшение только расхода всасываемого воздуха через впускной дроссель, когда частота вращения двигателя выше первой пороговой частоты вращения, уменьшение только количества прорывного сжатого воздуха, когда частота вращения двигателя ниже второй пороговой частоты вращения, и нагрузка двигателя выше пороговой, и уменьшение как расхода всасываемого воздуха через впускной дроссель, так и количества прорывного сжатого воздуха, когда частота вращения двигателя находится между первой и второй пороговыми частотами, и нагрузка двигателя выше пороговой. Кроме того, в любом из вышеуказанных примеров уменьшение количества прорывного сжатого воздуха может дополнительно или необязательно включать в себя изменение фаз впускного распределительного вала для уменьшения положительного перекрытия впускного и выпускного клапанов.

В другом варианте осуществления способ для двигателя может содержать шаги, на которых: очищают отработавшие газы двигателя с помощью фильтра твердых частиц, при этом фильтр твердых частиц расположен ниже по потоку от турбины турбонагнетателя, оценивают давление отработавших газов выше по потоку от турбины турбонагнетателя по содержанию сажи в фильтре твердых частиц и уменьшают расход всасываемого воздуха, если оценочное давление отработавших газов превышает пороговое. В вышеуказанном примере в основе порогового давления может также или необязательно лежать давление, при котором произойдет вынужденное открытие выпускного клапана, когда выпускной клапан должен был бы находиться в закрытом положении. Кроме того, в любом из вышеуказанных примеров пороговое давление может дополнительно или необязательно зависеть от износа пружины выпускного клапана за срок службы двигателя. Кроме того, в любом из вышеуказанных примеров пороговое давление может дополнительно или необязательно зависеть от частоты вращения двигателя и (или) давления во впускном коллекторе. Также в любом из вышеуказанных примеров пороговое давление может дополнительно или необязательно зависеть от фаз кулачкового распределения. В любом из вышеуказанных примеров уменьшение расхода всасываемого воздуха может дополнительно или необязательно включать в себя: в первом режиме - уменьшение расхода всасываемого воздуха путем изменения степени открытия впускного дросселя, и во втором режиме - уменьшение расхода всасываемого воздуха путем изменения фаз газораспределения впускного клапана и (или) фаз впускного распределительного вала.

Пример способа для двигателя может включать в себя шаг, на котором изменяют положение впускного дросселя, если давление отработавших газов перед турбиной превышает пороговое, без снижения уровня наддува и без изменения фаз газораспределения клапанов. В вышеуказанном примере давление отработавших газов перед турбиной может дополнительно или необязательно представлять собой прогнозное давление. В любом из вышеуказанных примеров давление отработавших газов перед турбиной можно дополнительно или необязательно моделировать по давлению за турбиной в выпускном коллекторе. В любом из вышеуказанных примеров двигатель может дополнительно или необязательно содержать сажевый фильтр, установленный ниже по потоку от турбины турбонагнетателя, причем давление отработавших газов перед турбиной также можно дополнительно или необязательно моделировать по содержанию сажи в сажевом фильтре и уровню наддува. В любом из вышеуказанных примеров давление отработавших газов перед турбиной также можно дополнительно или необязательно моделировать по одному или нескольким из следующих параметров: расходу воздуха через двигатель, потоку отработавших газов, моменту зажигания, воздушно-топливному отношению, фазам кулачкового распределения, температуре в коллекторе, скорости транспортного средства и давлению в коллекторе. В любом из вышеуказанных примеров давление за турбиной в выпускном коллекторе может дополнительно или необязательно оценивать датчик давления отработавших газов. В любом из вышеуказанных примеров указанное изменение может дополнительно или необязательно включать в себя перевод впускного дросселя в положение с меньшей степенью открытия до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового, при этом в основе порогового давления лежит давление, при котором произойдет вынужденное открытие закрытого выпускного клапана. В любом из вышеуказанных примеров указанное изменение может дополнительно или необязательно включать в себя перевод впускного дросселя в положение с меньшей степенью открытия на пороговый период, и, если давление отработавших газов перед турбиной остается выше порогового по истечении порогового периода, дополнительно или необязательно включать в себя снижение уровня наддува путем изменения положения регулятора давления наддува на выпуске. В любом из вышеуказанных примеров указанное изменение также может дополнительно или необязательно включать в себя уменьшение степени открытия впускного дросселя с одновременным закрытием регулятора давления наддува на выпуске. В любом из вышеуказанных примеров двигатель может быть также или необязательно установлен в транспортном средстве, причем пороговый период может дополнительно или необязательно представлять собой пороговое количество событий сгорания в двигателе, или пороговую продолжительность движения транспортного средства, или время, затраченное на пороговый пробег транспортного средства. В любом из вышеуказанных примеров снижение уровня наддува путем изменения положения регулятора давления наддува на выпуске может дополнительно или необязательно включать в себя перевод регулятора давления наддува на выпуске в положение с большей степенью открытия для снижения уровня наддува до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового.

Так можно снизить давление отработавших газов, превышающее необходимое. Технический эффект снижения чрезмерного давления отработавших газов состоит в том, чтобы не допустить вынужденное открытие выпускных клапанов цилиндров, когда они должны находиться в полностью закрытом положении. Соответственно, можно снизить риск таких нежелательных явлений, как, например, пропуски зажигания, преждевременное воспламенение и т.п. Изменение положение впускного дросселя для уменьшения расхода всасываемого воздуха является быстрым смягчающим действием в случае чрезмерного давления отработавших газов. Кроме того, можно поддерживать уровни наддува, задействуя одно или несколько исполнительных устройств системы наддува, одновременно уменьшая расход всасываемого воздуха. Поддержание уровней наддува на необходимой величине может способствовать улучшению дорожных качеств транспортного средства и, как минимум, сохранению навыков его водителя.

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 с возможностью выполнения их системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными механизмами и прочими техническими средствами в составе 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, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения команд, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующие 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 для двигателя, содержащий шаг, на котором:

изменяют положение впускного дросселя, если давление отработавших газов перед турбиной превышает пороговое, без снижения уровня наддува и без изменения фаз газораспределения клапанов,

при этом в основе порогового давления лежит давление, при котором произойдет вынужденное открытие закрытого выпускного клапана.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление отработавших газов перед турбиной представляет собой прогнозное давление.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что давление отработавших газов перед турбиной моделируют по давлению за турбиной в выпускном коллекторе.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что двигатель содержит сажевый фильтр, установленный ниже по потоку от турбины турбонагнетателя, причем давление отработавших газов перед турбиной моделируют также по содержанию сажи в сажевом фильтре и уровню наддува.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что давление отработавших газов перед турбиной также моделируют по одному или нескольким из следующих параметров: расходу воздуха через двигатель, расходу отработавших газов, моменту зажигания, воздушно-топливному отношению, фазам кулачкового распределения, температуре в коллекторе, скорости транспортного средства и давлению в коллекторе.

6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что давление за турбиной в выпускном коллекторе оценивают посредством датчика давления отработавших газов.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное изменение включает в себя шаг, на котором уменьшают степень открытия впускного дросселя до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового давления.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что указанное изменение включает в себя шаг, на котором уменьшают степень открытия впускного дросселя на пороговый период и, если давление отработавших газов перед турбиной остается выше порогового по истечении порогового периода, снижают уровень наддува путем изменения положения регулятора давления наддува на выпуске.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что указанное изменение также включает в себя шаг, на котором уменьшают степень открытия впускного дросселя с одновременным закрытием регулятора давления наддува на выпуске.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что двигатель установлен в транспортном средстве, причем пороговый период представляет собой пороговое количество событий сгорания в двигателе, или пороговую продолжительность движения транспортного средства, или время, затраченное на пороговый пробег транспортного средства.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что снижение уровня наддува путем изменения положения регулятора давления наддува на выпуске включает в себя шаг, на котором увеличивают степень открытия регулятора давления наддува на выпуске для снижения уровня наддува до тех пор, пока давление отработавших газов перед турбиной не упадет ниже порогового.

12. Способ для двигателя, содержащий шаги, на которых:

очищают отработавшие газы двигателя с помощью фильтра твердых частиц, при этом фильтр твердых частиц расположен ниже по потоку от турбины турбонагнетателя;

оценивают давление отработавших газов выше по потоку от турбины турбонагнетателя по содержанию сажи в фильтре твердых частиц; и

уменьшают расход всасываемого воздуха, если оценочное давление отработавших газов превышает пороговое,

при этом в основе порогового давления лежит давление, при котором произойдет вынужденное открытие выпускного клапана, когда в ином случае выпускной клапан должен был бы находиться в закрытом положении.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что пороговое давление также зависит от износа пружины выпускного клапана за срок службы двигателя.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что пороговое давление также зависит от частоты вращения двигателя и (или) давления во впускном коллекторе.

15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что пороговое давление также зависит от фаз кулачкового распределения.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что уменьшение расхода всасываемого воздуха включает в себя шаги, на которых в первом режиме уменьшают расход всасываемого воздуха путем изменения степени открытия впускного дросселя, а во втором режиме уменьшают расход всасываемого воздуха путем изменения фаз газораспределения впускного клапана и (или) фаз впускного распределительного вала.

17. Система двигателя, содержащая:

двигатель, содержащий впускную систему и выпускную систему;

цилиндр двигателя, содержащий впускной клапан и выпускной клапан;

турбонагнетатель для создания потока сжатого всасываемого воздуха, при этом турбонагнетатель содержит газовую турбину;

впускной дроссель;

регулятор давления наддува на выпуске;

впускной кулачок для изменения фаз газораспределения впускных клапанов;

фильтр твердых частиц, установленный ниже по потоку от газовой турбины;

датчик давления, установленный ниже по потоку от газовой турбины; и

контроллер с машиночитаемыми командами, сохраненными в долговременной памяти для

управления двигателем с включенным наддувом и положительным перекрытием клапанов для пропуска некоторого количества прорывного сжатого воздуха из впускной системы в выпускную систему через цилиндр двигателя;

оценки давления отработавших газов выше по потоку от газовой турбины по содержанию сажи в фильтре твердых частиц; и,

если оценочное давление отработавших газов превышает пороговое, уменьшения расхода всасываемого воздуха через впускной дроссель и(или) указанного количества прорывного сжатого воздуха,

причем уменьшение количества прорывного сжатого воздуха включает в себя изменение фаз впускного распределительного вала для уменьшения положительного перекрытия впускного клапана и выпускного клапана.

18. Система двигателя по п. 17, отличающаяся тем, что указанное уменьшение включает в себя уменьшение только расхода всасываемого воздуха через впускной дроссель, когда частота вращения двигателя выше первой пороговой частоты вращения, уменьшение только количества прорывного сжатого воздуха, когда частота вращения двигателя ниже второй пороговой частоты вращения и нагрузка двигателя выше пороговой, и уменьшение как расхода всасываемого воздуха через впускной дроссель, так и количества прорывного сжатого воздуха, когда частота вращения двигателя находится между первой и второй пороговыми частотами, и нагрузка двигателя выше пороговой.