Способ и система управления двигателем с группой цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (варианты)



Способ и система управления двигателем с группой цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (варианты)
Способ и система управления двигателем с группой цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (варианты)
Способ и система управления двигателем с группой цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (варианты)
Способ и система управления двигателем с группой цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (варианты)
Способ и система управления двигателем с группой цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (варианты)
Способ и система управления двигателем с группой цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (варианты)

Владельцы патента RU 2705491:

Форд Глобал Текнолоджиз, ЛЛК (US)

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления двигателем (10), содержащим группу цилиндров (18), предназначенных для рециркуляции отработавших газов (РОГ), содержит следующие этапы. Переход в режим работы, предназначенный для РОГ, и выход из него. В это же время регулирование положений впускной дроссельной заслонки (20) и перепускной заслонки (80) для отработавших газов в противоположных направлениях. Перепускная заслонка установлена в обход выпускной турбины (76). Выход из режима работы, предназначенного для РОГ, включает в себя отведение отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, в место выше по потоку от выпускной турбины. Переход в режим работы, предназначенный для РОГ, включает в себя рециркуляцию отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, на впуск двигателя ниже по потоку от дроссельной заслонки. Регулирование впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки. При выходе из режима работы, предназначенного для РОГ, до того как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, увеличение открытия впускной дроссельной заслонки за пределы конечного положения дроссельной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке. Затем возобновление конечного положения дроссельной заслонки. Раскрыты система двигателя и способ управления двигателем (варианты). Технический результат заключается в обеспечении плавного хода и улучшении характеристик двигателя путем снижения неравномерности крутящего момента во время изменения режима РОГ от цилиндра, предназначенного для РОГ. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам и способам для снижения скачков крутящего момента в системах двигателя, выполненных с группой цилиндров, предназначенных для обеспечения внешней рециркуляции отработавших газов (РОГ) к другим цилиндрам двигателя.

Уровень техники/Раскрытие изобретения

Двигатели могут быть выполнены с системами рециркуляции отработавших газов (РОГ) для отведения по меньшей мере части отработавших газов из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя. Путем обеспечения требуемого разбавления в двигателе, такие системы снижают детонацию в двигателе, потери на дросселирование, тепловые потери внутри цилиндра, а также выбросы оксидов азота (NOx). В результате улучшается топливная экономичность, особенно при высоких уровнях наддува в двигателе. Двигатели также могут быть сконфигурированы с единственным цилиндром (или группой цилиндров), специально предназначенным для обеспечения внешней РОГ. При этом все отработавшие газы от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, рециркулируют во впускной коллектор. Таким образом, это позволяет обеспечить по существу постоянную величину РОГ цилиндрам двигателя при большинстве рабочих условий. Путем регулирования подачи топлива к группе цилиндров, предназначенных для РОГ, (например, обогащение) можно изменять состав РОГ для включения в состав различных составляющих, таких как водород, который увеличивает допустимый уровень РОГ в двигателе и приводит к выигрышу по топливный экономичности.

В то время как доступность РОГ сверх большего рабочего диапазона обеспечивает выигрыш по топливной экономичности, постоянный уровень РОГ также снижает максимально возможный крутящий момент двигателя. Кроме того, может ухудшится прогрев каталитического нейтрализатора, в частности, после холодного запуска двигателя.

Могут быть использованы различные подходы для снижения уровня РОГ в таких системах, предназначенных для РОГ, во время условий, когда требуется снижение РОГ. В одном примере подхода, представленном Gingrich и др. в патентном документе US 20120204844, используют отводной клапан с целью отведения отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, в место выпуска. Путем перенаправления отработавших газов к месторасположению турбины, может быть увеличен максимальный выходной крутящий момент. Однако использование отводных клапанов может быть экономически не оправданным. Кроме того, они могут обладать проблемами, связанными с долговечностью. В другом примере подхода, представленном Boyer и др. в патентном документе US 20140196703, используют изменение фаз газораспределения выпускных клапанов для направления отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, во впуск, когда РОГ требуется, и направление отработавших газов от впуска к турбине, когда РОГ не требуется. В других примерах цилиндр, предназначенный для РОГ, может быть деактивирован посредством деактивации подачи топлива и искры зажигания к цилиндру.

Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы вышеприведенных подходов. В качестве примера, во время переходов, когда поток отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, направляют во впуск или перенаправляют на выпуск, например, когда цилиндр, предназначенный для РОГ, реактивируют или деактивируют, могут наблюдаться скачки крутящего момента. В связи с этим, может быть трудным снизить скачки крутящего момента при одновременном поддержании точного управления другими рабочими параметрами двигателя, такими как воздушно-топливное отношение, момент зажигания и моменты срабатывания кулачков. Авторы настоящего изобретения выявили, что переходы, испытываемые во время деактивации и реактивации цилиндра, предназначенного для РОГ, могут иметь существенно более сложную связь с выходным крутящим моментом двигателя, чем деактивация и реактивация обычного цилиндра двигателя (такого как цилиндра, который может быть деактивирован путем выборочной деактивации подачи топлива или клапанов). Причина тому в том, что, помимо перенаправления отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, в место перед турбиной, также осуществляется продувка РОГ из впускного коллектора. Это приводит к несовместимым изменениям крутящего момента, т.к. отработавшие газы, перенаправляемые в место перед турбиной, могут повышать максимальный крутящий момент, в то время как задержка при продувке РОГ из впускного коллектора приводит к потерям крутящего момента цилиндра, предназначенного для РОГ. В качестве примера, даже после перенаправления отработавших газов цилиндра, предназначенного для РОГ, из впускного коллектора и повышения впускного воздушного потока, из-за задержек при наполнении коллектора может быть соответствующая задержка при продувке РОГ из впускной системы двигателя. В связи с этим, крутящий момент может быть ниже требуемого до достаточной продувки РОГ. В это же время может быть увеличена производительность турбонагнетателя из-за перенаправления отработавших газов в место перед турбиной. Следовательно, могут быть необходимы регулировки дроссельной заслонки для компенсации баланса между потерей крутящего момента из-за РОГ и выигрышем крутящего момента из-за повышенного потока через турбину. В качестве другого примера, когда требуется РОГ, и реактивируют режим работы, предназначенный для РОГ, та же самая задержка при наполнении коллектора может привести к меньшему, чем требуемое, разбавлению в двигателе и результирующему отклонению крутящего момента. В связи с этим, могут быть неравномерности крутящего момента до увеличения РОГ до требуемого уровня.

Согласно одному примеру, вышеуказанные проблемы могут быть по меньшей мере частично решены посредством способа управления двигателем, содержащего: переход в режим работы цилиндра, предназначенного для РОГ, и выход из него во время регулирования положений впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки для отработавших газов в противоположных направлениях. Таким образом, скачки крутящего момента, испытываемые при увеличении или снижении РОГ от цилиндра, предназначенного для РОГ, и при активации и деактивации цилиндра, предназначенного для РОГ, могут быть уменьшены.

Согласно одному примеру, система двигателя может быть сконфигурирована с одиночным цилиндром, предназначенным для РОГ, для обеспечения внешней РОГ ко всем цилиндрам двигателя. Во время условий, когда потребность в РОГ низкая, как то при переходе от меньшей нагрузки двигателя к большей нагрузке двигателя, двигатель может выходить из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, путем отведения отработавших газов цилиндра, предназначенного для РОГ, из канала РОГ и впускной системы двигателя в выпускную систему двигателя, выше по потоку от выпускной турбины. Путем перенаправления отработавших газов из канала РОГ, разбавление в двигателе, обеспечиваемое посредством цилиндра, предназначенного для РОГ, снижается. Деактивация цилиндра РОГ также приводит к снижению выходного крутящего момента двигателя на начальной стадии. Затем, т.к. РОГ во впускном коллекторе расходуется и заменяется свежим воздухом, выходной крутящий момент двигателя повышается. Для снижения неравномерности крутящего момента, связанной с выходом из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, во время перехода от меньшей нагрузки двигателя к большей нагрузке двигателя, после перенаправления отработавших газов цилиндра, предназначенного для РОГ, к выпускной турбине, впускную дроссельную заслонку и перепускную заслонку для отработавших газов регулируют для способствования продувке остатков из впускного коллектора и повторному наполнению впускного коллектора свежим воздухом. Регулировки дроссельной заслонки и перепускной заслонки могут быть выполнены, когда цилиндр, предназначенный для РОГ, реактивируют во время запуска двигателя, только после того, как устройство снижения токсичности отработавших газов достигнет пороговой температуры, например, температуры активации.

Конкретно, во время начальной фазы перехода дроссельную заслонку перемещают из начального, менее открытого положения, соответствующего меньшей нагрузке в переходное, белее открытое положение, соответствующее большей нагрузке, через превышенное положение, в котором дроссельная заслонка открыта больше, чем требуется в конечном положении. Другими словами, открытие дроссельной заслонки увеличивают больше, чем требуется, и затем кратковременно удерживают в более открытом, чем требуется, положении перед возвращением в конечное положение, соответствующее большей нагрузке. В то же самое время перепускную заслонку для отработавших газов перемещают из начального, более открытого положения, соответствующего меньшей нагрузке, в переходное, менее открытое положение, соответствующее большей нагрузке, через приниженное положение, в котором перепускную заслонку закрывают больше, чем требуется в конечном положении. Другими словами, открытие перепускной заслонки уменьшают больше, чем требуется, и затем кратковременно удерживают в более закрытом, чем требуется, положении перед возвращением в конечное положение, соответствующее большей нагрузке. В некоторых вариантах осуществления момент зажигания и фазы кулачкового распределения могут быть также одновременно отрегулированы. Например, во время выхода из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, в то время как открытие дроссельной заслонки увеличивают, момент зажигания может быть смещен к запаздыванию, в то время как моменты срабатывания впускных кулачков могут быть смещены к опережению. Затем, когда открытие дроссельной заслонки возвращают в конечное положение, момент зажигания может быть обратно смещен к опережению в сторону оптимального момента зажигания (ОМЗ), в то время как моменты срабатывания кулачков могут быть обратно смещены к запаздыванию до моментов, соответствующих большей нагрузке.

Таким образом, можно изменять внешнюю РОГ путем отведения отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, из впускной системы, в то же время снижая неравномерность крутящего момента во время активации или деактивации, применяя регулировки исполнительного механизма двигателя. Путем последующей регулировки положения впускной дроссельной заслонки, положения перепускной заслонки, момента зажигания и моментов срабатывания кулачков к «базовым» положениям перед завершением перехода, можно предотвратить скачок крутящего момента, ожидаемый, когда РОГ заменяют свежим воздухом. Путем снижения неравномерности крутящего момента во время условий, когда РОГ от цилиндра, предназначенного для РОГ, увеличивают или уменьшают, обеспечивается более плавный переход, и улучшаются характеристики двигателя.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

Преимущества настоящего раскрытия будут более понятны при прочтении примеров осуществления, приведенных в разделе «Осуществления изобретения», как таковом или со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых приведено нижеследующее.

На фиг. 1 показан схематический чертеж системы двигателя, содержащего выделенную группу цилиндров, предназначенных для РОГ.

На фиг. 2 показано схематическое изображение камеры сгорания двигателя.

На фиг. 3-4 показан пример способа регулирования одного или более исполнительных механизмов при переходе в режим работы цилиндров, предназначенный для РОГ, или выходе из него с целью снижения скачков крутящего момента.

На фиг. 5 показан пример регулировок исполнительного механизма, применяемых при переходе в режим работы цилиндров, предназначенный для РОГ, или выходе из него с целью обеспечения плавного перехода.

Осуществление изобретения

Настоящее раскрытие относится к управлению потоком РОГ в двигателе, работающем с высоко разбавленными смесями в цилиндрах, таком как система двигателя согласно фиг. 1-2. Смесь в цилиндрах двигателя может быть разбавлена с использованием рециркулирующих отработавших газов (РОГ), которые являются побочными продуктами сгорания топливно-воздушных смесей. В ответ на повышение или понижение потребности в РОГ, например, в ответ на изменение нагрузки двигателя, отработавшие газы от цилиндра, предназначенного для РОГ, могут быть отведены во впуск двигателя или от впуска двигателя. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма управления, такого как алгоритм по фиг. 3-4, во время перехода между режимами работы цилиндра, предназначенного для РОГ, с целью снижения скачков крутящего момента и обеспечения плавного перехода. При этом контроллер может координировать регулировку многочисленных исполнительных механизмов двигателя, таких как впускная дроссельная заслонка, перепускная заслонка для отработавших газов, момент зажигания, моменты срабатывания кулачков и фазы газораспределения, во время перехода по мере изменения потока РОГ от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, с целью снижения скачков крутящего момента. Пример регулировки для ограничения скачков крутящего момента показан со ссылкой на фиг. 5.

На фиг. 1 схематически показаны аспекты примера системы 100 двигателя, содержащей двигателя 10 с четырьмя цилиндрами (1-4). Согласно настоящему раскрытию, четыре цилиндра организованы как первая группа 17 цилиндров, состоящая из цилиндров 1-3, не предназначенных для РОГ, и вторая группа 18 цилиндров, состоящая из цилиндра 4, предназначенного для РОГ. Подробное описание каждой камеры сгорания двигателя 10 представлено со ссылкой на фиг. 2. Система 100 двигателя может быть связана с автомобилем, таким как пассажирский автомобиль, выполненный с возможностью движения по дорогам.

В изображенном варианте осуществления двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, связанный с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 74 и турбину 76. В частности, свежий воздух поступает в двигатель 10 по впускному каналу 42 через воздухоочиститель 53 и течет к компрессору 74. Расходом атмосферного воздуха, который поступает во впускную систему через впускной воздушный канал 42, можно управлять по меньшей мере частично с помощью регулирующей впускной дроссельной заслонки 20. Компрессор 74 может быть любым подходящим компрессором для впускного воздуха, например, компрессором нагнетателя с приводом от мотора или с приводом от приводного вала. Однако в системе 10 двигателя, компрессор представляет собой компрессор турбонагнетателя, механически связанный с турбиной 76 через вал 19, при этом турбина приводится в движение посредством расширяющихся отработавших газов двигателя. Согласно одному варианту осуществления, компрессор и турбина могут быть связаны внутри турбонагнетателя с двойной улиткой. Согласно другому варианту осуществления, турбонагнетатель может представлять собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией (ТИГ), в котором геометрия турбины активно изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя.

Как показано на фиг. 1, компрессор 74 связан с впускной дроссельной заслонкой 20 через охладитель 78 наддувочного воздуха. От компрессора сжатый воздушный заряд течет через охладитель наддувочного воздуха и дроссельный клапан во впускной коллектор. Охладитель наддувочного воздуха может быть, например, воздухо-воздушным или воздухо-водяным теплообменником. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление воздушного заряда во впускном коллекторе измеряется посредством датчика 24 давления воздуха в коллекторе (ДВК). Байпасный клапан (не показан) компрессора может быть подсоединен последовательно между входом и выходом компрессора 74. Байпасный клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открытия при выбранных рабочих условиях для высвобождения избыточного давления наддува. Например, байпасный клапан компрессора может быть открыт при условиях снижения частоты вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.

Перепускная заслонка 80 может быть присоединена последовательно между входом и выходом выпускной турбины 76. Перепускная заслонка может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открытия при выбранных рабочих условиях для высвобождения давления отработавших газов выше по потоку от турбины. Например, перепускная заслонка может быть открыта при условиях снижения частоты вращения двигателя для уменьшения помпажа компрессора и улучшения характеристик турбины. Также в соответствии с настоящим раскрытием, при условиях, когда двигатель переходит между нагрузками, и во время деактивации или реактивации цилиндра, предназначенного для РОГ, можно регулировать открытие перепускной заслонки в сочетании с открытием впускной дроссельной заслонки, с целью снижения скачков крутящего момента во время перехода.

Впускной коллектор 25 соединен последовательно с камерами 30 сгорания посредством ряда впускных клапанов (см. фиг. 2). Камеры сгорания также соединены с выпускным коллектором 36 посредством ряда выпускных клапанов (см. фиг. 2). В показанном варианте осуществления выпускной коллектор 36 содержит ряд секций выпускного коллектора для направления выходящего потока из различных камер сгорания в различные места системы двигателя. В частности, выходящий поток из первой группы 17 цилиндров (цилиндры 1-3) направляют через турбину 76 выпускного коллектора 36 перед его обработкой посредством каталитического нейтрализатора отработавших газов устройства 170 снижения токсичности отработавших газов. Отработавшие газы из второй группы 18 цилиндров (цилиндр 4), для сравнения, направляют обратно во впускной коллектор 25 через канал 50 и в каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов. Альтернативно по меньшей мере часть отработавших газов из второй группы цилиндров направляют выше по потоку от турбины 76 выпускного коллектора (здесь также называется местом перед турбиной) через отводной клапан 65 и канал 56. Путем регулировки отводного клапана 65 можно изменять долю отработавших газов, направляемых из цилиндра 4 в выпускной коллектор относительно впускного коллектора. Каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов выполнен в виде каталитического нейтрализатора конверсии водяного газа (КВГ). Каталитический нейтрализатор 70 КВГ выполнен с возможностью вырабатывания газообразного водорода из богатых отработавших газов, поступающих в канал 50 из цилиндра 4.

Каждый из цилиндров 1-4 может содержать внутреннюю РОГ путем улавливания отработавших газов процесса сгорания в соответствующем цилиндре и обеспечения возможности отработавшим газам остаться в соответствующем цилиндре во время последующего процесса горения. Величина внутренней РОГ может изменяться путем регулирования времен открытия и/или закрытия впускного/или выпускного клапана. Например, путем увеличения перекрытия впускного и выпускного клапанов можно удерживать дополнительные РОГ в цилиндре во время последующего процесса сгорания. Внешняя РОГ обеспечивается цилиндрам 1-4 исключительно посредством потока отработавших газов из второй группы 18 цилиндров (здесь цилиндр 4) и канала 50 РОГ. Согласно другому примеру, внешняя РОГ может быть обеспечена только цилиндрам 1-3, и не обеспечена цилиндру 4. Внешняя РОГ не обеспечивается посредством потока отработавших газов из цилиндров 1-3. Таким образом, в настоящем примере, цилиндр 4 является единственным источником внешней РОГ для двигателя 10 и, следовательно, здесь также называется цилиндром, предназначенным для РОГ (или группой цилиндров, предназначенных для РОГ). Путем рециркуляции отработавших газов от одного цилиндра четырехцилиндрового двигателя во впускной коллектор двигателя, может быть обеспечен приблизительно постоянный уровень РОГ (например, около 25%). Цилиндры 1-3 здесь также называются группой цилиндров, не предназначенных для РОГ. Хотя в текущем примере показано, что группа цилиндров, предназначенных для РОГ, содержит единственный цилиндр, следует понимать, что в альтернативных конфигурациях двигателя группа цилиндров, предназначенных для РОГ, может содержать больше цилиндров двигателя.

Во время условий высокой нагрузки двигатель может выходить из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, путем снижения рециркуляции РОГ из группы цилиндров, предназначенных для РОГ. При этом открытие отводного клапана может быть увеличено для отведения большего количества отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, в место перед турбиной. Во время условий низкой нагрузки двигатель может переходить в режим работы цилиндра, предназначенного для РОГ, путем повышения рециркуляции РОГ из группы цилиндров, предназначенных для РОГ. При этом открытие отводного клапана может быть уменьшено для рециркуляции большего количества отработавших газов во впуск двигателя через канал РОГ. Согласно настоящему раскрытию со ссылкой на фиг. 3-4, при переходе в режим работы цилиндра, предназначенного для РОГ, или выходе из него, для компенсации кратковременных скачков крутящего момента, связанных с кратковременными скачками результирующей РОГ, контроллер двигателя может регулировать один или более исполнительных механизмов двигателя, таких как впускная дроссельная заслонка, перепускная заслонка, момент зажигания, моменты срабатывания кулачков и т.д., для обеспечения плавного перехода. Согласно альтернативным примерам, двигатель может быть выведен из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, путем деактивации подачи топлива и/или работы клапанов группы цилиндров, предназначенных для РОГ. Аналогичным образом, двигатель может быть переведен в режим работы цилиндра, предназначенного для РОГ, путем возобновления подачи топлива и/или работы клапанов в группе цилиндров, предназначенных для РОГ.

Канал 50 РОГ может содержать охладитель 54 РОГ для охлаждения РОГ, доставляемых во впуск двигателя. Кроме того, канал 50 РОГ может содержать первый датчик 51 отработавших газов для оценки воздушно-топливного отношения отработавших газов, рециркулирующих из второй группы цилиндров в остальные цилиндры двигателя. Второй датчик 52 отработавших газов может быть расположен ниже по потоку от секций выпускного коллектора первой группы цилиндров для оценки воздушно-топливного отношения отработавших газов в первой группе цилиндров. Система двигателя по фиг. 1 может также содержать дополнительные датчики отработавших газов.

Концентрация водорода во внешней РОГ от цилиндра 4 может быть повышена путем обогащения топливно-воздушной смеси, сгорающей в цилиндре 4. В частности, количество газообразного водорода, образующегося в каталитическом нейтрализаторе 70 КВГ, может быть увеличено путем увеличения степени обогащения отработавших газов, поступающих в канал 50 из цилиндра 4. Таким образом, для обеспечения отработавших газов, обогащенных водородом, в цилиндры 1-4 двигателя, может быть отрегулирована подача топлива от второй группы 18 цилиндров таким образом, чтобы цилиндр 4 работал на обогащенной смеси. Согласно одному примеру, концентрация водорода внешней РОГ от цилиндра 4 может быть увеличена при условиях, когда стабильность горения в двигателе ниже требуемой. Это действие приводит к повышению концентрации водорода во внешней РОГ и к улучшению стабильности горения в двигателе, особенно при низких частотах вращения и нагрузках двигателя (например, во время холостого хода). Кроме того, РОГ, обогащенная водородом, допускает более высокие уровни РОГ в двигателе по сравнению с традиционной РОГ (меньшая концентрация водорода) до возникновения каких-либо проблем со стабильностью горения. Путем увеличения диапазона и объема использования РОГ, повышается топливная экономичность двигателя.

В камеры 30 сгорания можно подавать один или более вид топлива, например, бензин, спиртосодержащие топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.д. Топливо могут подавать в камеры сгорания посредством форсунки 66. Топливная форсунка 66 может вытягивать топливо из топливного бака 26. В изображенном примере топливная форсунка 66 выполнена с возможностью прямого впрыска, тем не менее, в других вариантах осуществления топливная форсунка 66 может быть выполнена с возможностью впрыска во впускные каналы или впрыска в корпус дроссельной заслонки. Кроме того, каждая камера сгорания может содержать одну или более топливных форсунок различных конфигураций для возможности поступления топлива в каждый цилиндр посредством прямого впрыска, впрыска во впускные каналы, впрыска в корпус дроссельной заслонки или посредством их комбинаций. Сгорание в камерах сгорания может инициироваться посредством искрового зажигания и/или компрессионного зажигания.

Отработавшие газы из выпускного коллектора 36 направляют в турбину 76 для приведения в движения турбины. Вместо этого, когда требуется пониженный крутящий момент турбины, часть отработавших газов может быть направлена через перепускную заслонку 80 в обход турбины. Объединенный поток от турбины и перепускной заслонки затем течет через устройство 170 снижения токсичности отработавших газов. В общем случае одно или более устройств 170 снижения токсичности отработавших газов могут содержать один или более каталитических нейтрализаторов дополнительной обработки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и, таким образом, снижения количества одного или более веществ в потоке отработавших газов. Например, один каталитический нейтрализатор дополнительной обработки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливания оксидов азота (NOx) из потока отработавших газов, когда поток отработавших газов обеднен, и восстановления захваченных NOx, когда поток отработавших газов обогащен. Согласно другим примерам, каталитический нейтрализатор дополнительной обработки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или монооксида углерода в потоке отработавших газов. Различные каталитические нейтрализаторы дополнительной обработки отработавших газов, имеющие любые подобные функциональные возможности, могут быть размещены в покрытиях из пористого оксида или на любых других ступенях дополнительной обработки отработавших газов, раздельно или совместно. В некоторых вариантах осуществления ступени дополнительной обработки отработавших газов могут содержать регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливания и окисления сажевых частиц в потоке отработавших газов. Все или часть обработанных отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности отработавших газов могут быть выпущены в атмосферу через выхлопную трубу 35.

Система 100 двигателя также содержит систему 14 управления. Система 14 управления содержит контроллер 12, который может быть любой электронной системой управления системы двигателя или автомобиля, в котором установлена система двигателя. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью вынесения управляющих решений по меньшей мере частично на основе входных сигналов от одного или более датчиков 16 в системе двигателя, и может управлять исполнительными механизмами 81 на основе управляющих решений. Например, контроллер 12 может хранить машиночитаемые инструкции в памяти, и исполнительные устройства могут управляться посредством выполнения инструкций. Примерами датчиков могут быть датчик 24 ДВК, датчик 53 массового расхода воздуха (МРВ), первый 51 и второй 52 датчики отработавших газов, которые могут представлять собой датчики температуры и давления отработавших газов, и датчик давления вентиляции картера. Примерами исполнительных механизмов могут быть дроссельная заслонка 20, топливная форсунка 66, клапан продувки поглотителя топливных паров, клапан вентиляции поглотителя топливных паров, клапан вентиляции картера, впускной клапан 152 группы цилиндров, предназначенных для РОГ, и т.д. Могут содержаться дополнительные датчики и исполнительные механизмы, как изображено на фиг. 2. Постоянное запоминающее устройство носителя данных в контроллере 12 может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими инструкции, исполняемые процессором для выполнения способов, раскрытых ниже, а также других вариантов, которые подразумеваются, но конкретно не перечисляются. Примеры способов и алгоритмов раскрыты в настоящем документе со ссылкой на фиг. 3-4.

Двигатель 10 внутреннего сгорания содержит ряд цилиндров, как показано на фиг. 1, один из которых показан на фиг. 2. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 132 цилиндра с поршнем 136, расположенным между ними и соединенным с коленчатым валом 40. К коленчатому валу присоединены маховик 97 и ведомая шестерня 99. Стартер 96 содержит вал-шестерню 98 и ведущую шестерню 95. Вал-шестерня 98 может выборочно продвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с ведомой шестерней 99. Стартер 96 может быть непосредственно установлен на передней части двигателя или задней части двигателя. В некоторых примерах стартер 96 может выборочно подавать крутящий момент на коленчатый вал 40 посредством ремня или цепи. В одном из примеров стартер 96 находится в базовом состоянии, когда не приведен в зацепление с коленчатым валом двигателя.

Показано, что камера 30 сгорания сообщается со спускным коллектором 144 и выпускным коллектором 148 через соответственно впускной клапан 152 и выпускной клапан 154. Впускной и выпускной клапаны могут работать независимо посредством впускного кулачка 151 и выпускного кулачка 153. Механизм 85 регулировки зазора впускного клапана смещает к опережению или запаздыванию фазу впускного клапана 152 относительно положения коленчатого вала 40. Кроме того, механизм 85 регулировки зазора впускного клапана может увеличивать или уменьшать высоту подъема впускного клапана. Механизм 83 регулировки зазора выпускного клапана смещает к опережению или запаздыванию фазу выпускного клапана 154 относительно положения коленчатого вала 40. Кроме того, механизм 83 регулировки зазора выпускного клапана может увеличивать или уменьшать высоту подъема выпускного клапана. Положение впускного кулачка 151 может быть определено посредством датчика 155 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 153 может быть определено посредством датчика 157 выпускного кулачка. В случаях, когда камера 30 сгорания является частью цилиндра, предназначенного для РОГ, моменты срабатывания и/или высоты подъема клапанов 152 и 154 могут быть отрегулированы независимо от других цилиндров двигателя таким образом, что воздушный заряд цилиндра, предназначенного для РОГ, может быть увеличен или уменьшен относительно других цилиндров двигателя. Таким образом, внешняя РОГ, подаваемая в цилиндры двигателя, может достигать двадцати пяти процентов от массы заряда в цилиндре. Внешняя РОГ представляет собой отработавшие газы, откачиваемые из выпускных клапанов цилиндра и возвращаемые в цилиндры через впускные клапаны цилиндров. Кроме того, величина внутренней РОГ цилиндров, кроме цилиндра РОГ, может быть отрегулирована независимо от цилиндра, предназначенного для РОГ, путем регулировки моментов срабатывания клапанов этих соответствующих цилиндров. Внутренняя РОГ представляет собой отработавшее газы, оставляемые в цилиндре после процесса сгорания, и является частью смеси цилиндра для следующего процесса сгорания.

Показано, что топливная форсунка 66 расположена с возможностью впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как прямой впрыск. Альтернативно, топливо можно впрыскивать во впускной канал, что специалистам в данной области техники как впрыск во впускные каналы. В некоторых примерах конфигураций двигателя, один или более цилиндров двигателя могут получать топливо как от форсунок прямого впрыска, так и форсунок впрыска во впускные каналы.

В некоторых вариантах осуществления режим работы, предназначенный для РОГ, может быть деактивирован путем регулирования положения отводного клапана, связанного с каналом РОГ для отведения части или всех отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, в место выше по потоку от турбины в выпускном канале.

Показано, что впускной коллектор 144 сообщается с необязательной электронной дроссельной заслонкой 162, регулирующей положение дроссельной шайбы 164 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 144. В некоторых примерах дроссельная заслонка 162 и дроссельная шайба 164 могут быть расположены между впускным клапаном 152 и впускным коллектором 144 таким образом, что дроссельная заслонка 162 является канальной дроссельной заслонкой. Запрошенный водителем крутящий момент может быть определен на основе положения педали 180 акселератора, в соответствии с измерением датчика 184 педали акселератора. Напряжение или ток, указывающие на запрошенный водителем крутящий момент, являются выходным сигналом от датчика 184 педали акселератора, когда стопа 182 водителя воздействует на педаль 180 акселератора.

Система 88 зажигания без распределителя обеспечивает искру зажигания в камеру 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания в ответ на сигнал контроллера 12. Показано, что универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (УКОГ) связан с выпускным коллектором 148 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 170. Альтернативно, датчик 126 УКОГ может быть заменен бистабильным датчиком кислорода в отработавших газах.

Каталитический нейтрализатор 170 может содержать несколько блоков носителя, согласно одному примеру. Согласно другому примеру, может использоваться несколько устройств снижения токсичности отработавших газов, каждое с несколькими блоками носителя. Каталитический нейтрализатор 170 может являться каталитическим нейтрализатором трехкомпонентного типа, согласно одному примеру.

На фиг. 2 показан контроллер 12 в виде стандартного микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода (ВВ./ВЫВ.), постоянное запоминающее устройство 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и стандартную шину данных. Показано, что контроллер 12 принимает разнообразные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, помимо тех сигналов, о которых говорилось ранее, включая: температуру хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с охлаждающим рукавом 113; измерение давления воздуха в коллекторе (ДВК) двигателя от датчика 122 давления, связанного с впускным коллектором 144; сигнал положения двигателя от датчика 115 на эффекте Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель от датчика 119; и измерение положения дроссельной заслонки от датчика 158. Также может быть определено барометрическое давление (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего раскрытия датчик 115 положения двигателя производит заданное число равноотстоящих импульсов на каждый поворот коленчатого вала, на основании чего может быть определена частота вращения двигателя (ЧВД, об/мин).

В ходе работы каждый цилиндр в двигателе 10 обычно проходит четырехтактный цикл, который включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Во время такта впуска, как правило, выпускной клапан 154 закрывается, а впускной клапан 152 открывается. Воздух поступает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 144, и поршень 136 перемещается на дно цилиндра для увеличения объема камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень находится около дна цилиндра и в конце его такта (например, когда объем камеры 30 сгорания максимален), специалистами в данной области техники обычно называется нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 152 и выпускной клапан 154 закрыты. Поршень 136 перемещается к головке цилиндра для сжатия воздуха внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой находится поршень 136 в конце его такта, в наиболее близком положении к головке цилиндра (например, когда объем камеры 30 сгорания минимален), специалистами в данной области техники обычно называется верхней мертвой точкой (ВМТ).

В процессе, называемом здесь впрыском, топливо вводят в камеру сгорания. В процессе, называемом здесь зажиганием, введенное топливо воспламеняют путем таких известных средств зажигания, как свеча 92 зажигания, что приводит к сгоранию топлива. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 136 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент поворотного вала. Наконец, во время такта выпуска выпускной клапан 154 открывается для выпускания сгоревшей топливно-воздушной смеси в выпускной коллектор 148, и поршень возвращается к ВМТ. Следует заметить, что вышеприведенное представлено исключительно в качестве примера, и что моменты открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов могут изменяться, например, для обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или различных других целей.

Таким образом, компоненты на фиг. 1-2 предназначены для системы двигателя, выполненной с возможностью перехода в режим работы цилиндра, предназначенного для РОГ, и выхода из него при регулировании впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки для отработавших газов в противоположных направлениях. При выходе из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, и до того, как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, контроллер двигателя может увеличивать открытие впускной дроссельной заслонки за пределы положения дроссельной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке, и затем возвращать указанное положение дроссельной заслонки, при этом одновременно уменьшая открытие перепускной заслонки за пределы положения перепускной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке, и затем возвращая указанное положение перепускной заслонки. Во время регулирования дроссельной заслонки и перепускной заслонки при переходе контроллер может также регулировать моменты срабатывания кулачков для изменения величины внутренней РОГ, при этом моменты срабатывания кулачков кратковременно перемещают за пределы моментов срабатывания кулачков, соответствующих требуемой нагрузке, и затем перемещают к моментам срабатывания кулачков, соответствующим требуемой нагрузке. Таким способом управляют крутящим моментом двигателя для более тщательного соблюдения требуемого крутящего момента. Аналогичные исполнительные механизмы могут использоваться для обеспечения требуемого крутящего момента во время перехода, при котором реактивируют режим работы, предназначенный для РОГ.

На фиг. 3-4 показан пример способа 300 для регулирования параметров группы цилиндров, предназначенных для РОГ, и остальных цилиндров двигателя многоцилиндрового двигателя на основе рабочих условий двигателя для поддержания требуемого выходного крутящего момента, даже при изменении уровня РОГ.

На этапе 302 алгоритм включает в себя оценку и/или измерение рабочих условий двигателя, таких как частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, наддув, ДВК, впускной воздушный поток, внешние условия, такие как атмосферное давление, температура, влажность, температура каталитического нейтрализатора и т.д.

На этапе 304 могут определять, была ли выдана команда на переход от меньшей нагрузки двигателя к большей нагрузке двигателя. Согласно альтернативным примерам, на этапе 304 могут определять, были ли соблюдены иные условия для деактивации режима работы, предназначенного для РОГ. По существу, режим работы, предназначенный для РОГ, может быть деактивирован при выбранных условиях, когда потребность в РОГ низкая, например, когда нагрузка двигателя увеличивается. Альтернативно, режим работы, предназначенный для РОГ, может быть деактивирован во время условия прогрева двигателя, который может содержать одно из следующего: холодный запуск двигателя и температура каталитического нейтрализатора отработавших газов ниже порогового значения.

Если подтверждены условия деактивации, то на этапе 306 алгоритм включает в себя определение требуемой величины рециркуляции отработавших газов (РОГ) исходя из рабочих условий двигателя. В частности, требуемая величина разбавления в двигателе может быть определена исходя из рабочих условий двигателя, а уровень РОГ может быть определен на основе требуемого разбавления в двигателе. По существу, РОГ могут обеспечивать путем рециркуляции отработавших газов только от группы цилиндров, предназначенных для РОГ (например, только от цилиндра 4 двигателя 10 на фиг. 1-2), во все цилиндры двигателя (во все цилиндры 1-4). На этапе 308 могут регулировать подачу топлива группы цилиндров, предназначенных для РОГ, для обеспечения требования к разбавлению, при этом регулируют подачу топлива к остальным цилиндрам двигателя для поддержания отработавших газов двигателя на стехиометрическом уровне или около него. Согласно одному примеру, для обеспечения целевого разбавления в двигателе, могут обогащать смесь в цилиндрах, предназначенных для РОГ, регулируя степень обогащения богатого впрыскиваемого топлива, для обеспечения запрошенной величины рециркуляции отработавших газов в остальные цилиндры двигателя путем улучшения допустимого уровня разбавления (РОГ) в двигателе.

Как обсуждалось со ссылкой на фиг. 1-2, отработавшие газы от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, могут быть поданы в каталитический нейтрализатор конверсии водяного газа, присоединенный ниже по потоку от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, перед рециркуляцией отработавших газов в каждый из остальных цилиндров двигателя. Каталитический нейтрализатор конверсии водяного газа использует монооксид углерода и воду от богатых отработавших газов для создания дополнительного водорода. Отработавшие газы, обогащенные водородом затем рециркулируют во впуск двигателя. Таким образом, концентрация водорода в отработавших газах, принятых в каталитическом нейтрализаторе конверсии водяного газа от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, ниже, чем концентрация водорода в отработавших газах, рециркулирующих в каждый из цилиндров двигателя из каталитического нейтрализатора конверсии водяного газа. Путем рециркуляции РОГ, обогащенных водородом, в двигатель, может быть обеспечена большая величина разбавления в двигателе перед возникновением проблем со стабильностью сгорания. Подачу топлива в каждый из остальных цилиндров двигателя затем регулируют на основе воздушно-топливного отношения РОГ, полученных из группы цилиндров, предназначенных для РОГ, для поддержания воздушно-топливного отношения отработавших газов в двигателе на стехиометрическом уровне или около него. Например, остальные цилиндры двигателя могут снабжать топливом, которое беднее стехиометрического уровня по мере повышения величины и/или обогащения рециркуляции отработавших газов, получаемых из группы цилиндров, предназначенных для РОГ.

Если условия деактивации режима работы, предназначенного для РОГ, подтверждены, то на этапе 312 алгоритм включает в себя отведение отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, в точку выше по потоку от выпускной турбины (то есть в место перед турбиной) путем регулирования положения отводного клапана, соединенного с каналом РОГ. Например, может быть увеличено открытие отводного клапана. Путем направления отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, в место перед турбиной, двигатель выводят из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ.

На этапе 314 алгоритм содержит определение конечного положения впускной дроссельной заслонки, перепускной заслонки для отработавших газов и моментов срабатывания впускных клапанов, соответствующих более высокой нагрузке после перехода. Например, контроллер может определять изменение положения от текущего положения (или исходного положения), соответствующего меньшей нагрузке, до конечного положения, соответствующего большей нагрузке.

На этапе 320 алгоритм включает в себя, при выходе из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, регулирование по меньшей мере впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки для отработавших газов, при этом впускную дроссельную заслонку и перепускную заслонку для отработавших газов регулируют в противоположных направлениях. Конкретно, при выходе из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, до того, как нагрузка двигателя достигнет требуемой большей нагрузки, алгоритм включает в себя кратковременное увеличение открытия впускной дроссельной заслонки за пределы положения дроссельной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке. Одновременно с этим алгоритм включает в себя кратковременное уменьшение открытия перепускной заслонки за пределы положения перепускной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке. Таким образом, дроссельную заслонку и перепускную заслонку изначально приводят в движение за пределы их целевых положений (как определено на этапе 312), при этом дроссельную заслонку и перепускную заслонку приводят в движение в противоположных направлениях. Дроссельную заслонку и перепускную заслонку затем кратковременно удерживают в положениях за пределами их конечных положений на период, в течение которого нагрузка двигателя переходит от меньшей нагрузки к большей нагрузке. Путем регулирования впускной дроссельной заслонки до более открытого положения, чем требуется при большей нагрузке, фактический выходной крутящий момент двигателя более соответствует требуемому крутящему моменту во время перехода по мере продувки РОГ из впускного коллектора двигателя (и замены на свежий впускной воздух). В то же время, путем закрытия перепускной заслонки больше, чем требуется при большей нагрузке, может быть увеличено давление наддува при отведении отработавших газов в место перед турбиной.

Также на этапе 320 алгоритм включает в себя, при регулировании дроссельной заслонки и перепускной заслонки, также регулируют впускные кулачки для изменения величины внутренней РОГ, при этом регулирование включает в себя при выходе из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, до того, как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, смещение к опережению моментов срабатывания впускных кулачков за пределы моментов срабатывания кулачков, соответствующих требуемой нагрузке. Путем смещения к опережению моментов срабатывания впускных кулачков, понижают разбавление в двигателе из-за внутренней РОГ. В частности, количество внутренних остаточных веществ в цилиндрах двигателя снижается, и повышается эффективность улавливания, что повышает выходной крутящий момент двигателя во время перехода.

Степень увеличения открытия впускной дроссельной заслонки за пределы положения дроссельной заслонки и степень уменьшения открытия перепускной заслонки для отработавших газов за пределы положения перепускной заслонки могут быть основаны на разности между нагрузкой двигателя при переходе и требуемой нагрузкой. Например, по мере увеличении разности между меньшей нагрузкой (при начале перехода) и большей нагрузкой (в конце перехода), открытие дроссельной заслонки может быть также увеличено за пределы конечного положения, а открытие перепускной заслонки может быть также уменьшено за пределы конечного положения.

Кроме того, степень увеличения открытия впускной дроссельной заслонки за пределы положения дроссельной заслонки и степень уменьшения открытия перепускной заслонки для отработавших газов за пределы положения перепускной заслонки могут быть симметричны или ассиметричны. Например, открытие впускной дроссельной заслонки может быть увеличено за пределы конечного положения на ту же величину, на которую уменьшено открытие перепускной заслонки за пределы конечного положения. Альтернативно, степень увеличения открытия впускной дроссельной заслонки за пределы положения дроссельной заслонки может быть больше, чем степень уменьшения открытия перепускной заслонки для отработавших газов за пределы положения перепускной заслонки, например, когда требуемый крутящий момент может быть достигнут посредством небольшого увеличения наддува или без увеличения наддува.

После кратковременного удержания положений дроссельной заслонки, перепускной заслонки и моментов срабатывания впускных кулачков на этапе 322, алгоритм содержит перемещение в конечное положение дроссельной заслонки, соответствующее большей нагрузке, в конечное положение перепускной заслонки, соответствующее большей нагрузке и к конечным моментам срабатывания впускных кулачков, соответствующим большей нагрузке. В частности, алгоритм содержит уменьшение открытия дроссельной заслонки до конечного положения (соответствующего большей нагрузке), увеличение открытия перепускной заслонки до конечного положения (соответствующего большей нагрузке) и смещение к запаздыванию моментов срабатывания впускных кулачков к конечным моментам срабатывания (соответствующих большей нагрузке). Исполнительные механизмы могут затем быть удержаны в их соответствующих конечных положениях, соответствующих большей нагрузке. Следует понимать, однако, что регулировки исполнительных механизмов осуществляют при переходном состоянии нагрузки двигателя, а конечные положения возобновляют перед завершением перехода или в сам момент завершения перехода. Таким образом, и увеличение, и удержание, и уменьшение положения дроссельной заслонки возникают во время перехода от меньшей нагрузки двигателя к большей нагрузке двигателя. Аналогичным образом, и уменьшение, и удержание, и увеличение положения перепускной заслонки возникают во время перехода от меньшей нагрузки двигателя к большей нагрузке двигателя.

По существу, после деактивации режима работы, предназначенного для РОГ, уровень РОГ во впускной системе может начать понижаться по мере того, как смешанные газы во впускном коллекторе потребляются и постепенно заменяются свежим впускным воздухом. Первоначально при деактивации может быть отрицательный скачок крутящего момента. Однако как только достаточная величина РОГ будет израсходована или продута и заменена свежим впускным воздухом, может возникнуть положительный скачок крутящего момента из-за более высокого крутящего момента цилиндра при пониженных уровнях РОГ. Таким образом, путем уменьшения открытия дроссельной заслонки от положения за пределами конечного положения до конечного положения, одновременно при смещении в сторону опережения момента зажигания к ОМЗ, может быть отрегулирован выходной крутящий момент двигателя для компенсации положительного скачка крутящего момента, связанного с меньшей величиной РОГ во впускной системе двигателя после деактивации. Таким образом, выходной крутящий момент двигателя поддерживают более соответствующим требуемому крутящему моменту, даже при продувке РОГ из двигателя. Аналогичным образом, дополнительный поток отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, к выпускной турбине помогает увеличить наддув турбонагнетателя и, соответственно, увеличить крутящий момент двигателя во время первой части увеличения крутящего момента, когда положение перепускной заслонки уменьшают до минимума. По мере увеличения крутящего момента двигателя поток отработавших газов от всех цилиндров увеличивается и, в конечном счете, обеспечивает величину наддува большую, чем требуется, таким образом, положение перепускной заслонки увеличивается до ее конечного положения для предотвращения крутящего момента, превосходящего требуемый.

Согласно некоторым примерам, регулировки дроссельной заслонки и перепускной заслонки могут быть также основаны на расходе РОГ во время деактивации. Например, контроллер может увеличить поток воздуха в двигателе (и воздушный заряд в цилиндре) путем увеличения открытия впускной дроссельной заслонки при смещении к запаздыванию момента зажигания в сторону ОМЗ, в то время как уровень РОГ выше порогового уровня во время деактивации группы цилиндров, предназначенных для РОГ (то есть, перед тем, как РОГ будут продуты до пороговой величины), и затем, когда РОГ ниже порогового уровня во время перехода, контроллер может уменьшить воздушный поток в двигателе (и заряд в цилиндре) путем уменьшения открытия впускной дроссельной заслонки при смещении к опережению момента зажигания в сторону ОМЗ. Другими словами, увеличение и уменьшение положения впускной дроссельной заслонки и запаздывание и опережение момента зажигания могут быть основаны на переходе цилиндра и уровне РОГ. Аналогичным образом, контроллер может увеличивать давление наддува и поток отработавших газов через турбину путем уменьшения открытия перепускной заслонки при смещении к опережению моментов срабатывания впускных кулачков для уменьшения внутренней РОГ, в то время как уровень РОГ (внешней) выше порогового уровня во время деактивации группы цилиндров, предназначенных для РОГ (то есть, до того, как РОГ будут продуты до пороговой величины). Затем, когда уровень РОГ ниже порогового уровня во время перехода, контроллер может уменьшить поток отработавших газов через турбину путем увеличения открытия перепускной заслонки при смещении к запаздыванию моментов срабатывания впускных кулачков. Другими словами, увеличение и уменьшение открытия перепускной заслонки и смещение к запаздыванию и опережению моментов срабатывания кулачков могут также быть основаны на переходе цилиндра и уровне РОГ.

Согласно некоторым примерам, уменьшение открытия впускной дроссельной заслонки после кратковременного увеличения открытия дроссельной заслонки за пределы конечного положения, может быть также основано на частоте вращения двигателя. По существу, частота вращения двигателя влияет на уровень продувки РОГ. Таким образом, открытие впускной дроссельной заслонки может быть быстрее уменьшено до конечного положения, соответствующего большей нагрузке, после перехода, когда частота вращения двигателя больше (что происходит, когда продувка РОГ осуществляется быстрее), и открытие впускной дроссельной заслонки может быть медленнее уменьшено до конечного положения, когда частота вращения двигателя меньше (что происходит, когда продувка РОГ осуществляется медленнее).

Согласно альтернативному варианту осуществления, внутренней РОГ могут управлять с помощью моментов срабатывания выпускных кулачков, вместо моментов срабатывания впускных кулачков, или с помощью сочетания этих двух параметров. Внутренняя РОГ может быть увеличена посредством смещения к запаздыванию моментов срабатывания выпускных кулачков, смещения к опережению моментов срабатывания впускных кулачков или некоторого сочетания этих двух параметров. Аналогичным образом, внутренняя РОГ может быть уменьшена посредством смещения к опережению моментов срабатывания выпускных кулачков, смещения к запаздыванию моментов срабатывания впускных кулачков или некоторого сочетания этих двух параметров.

Следует также понимать, что согласно некоторым примерам, выходной параметр преобразователя крутящего момента, соединенного с двигателем, может быть также отрегулирован во время перехода. Например, когда регулируют положение дроссельной заслонки и положение перепускной заслонки во время перехода, контроллер может разблокировать проскальзывание преобразователя крутящего момента, присоединенного между двигателем и трансмиссией, при этом степень проскальзывания основана на разности между меньшей нагрузкой и большей нагрузкой перехода или на разности между требуемым и фактическим крутящих моментах.

С этапа 322 алгоритм переходит на этап 324 (на фиг. 4) для определения, соблюдены ли условия для реактивации режима работы, предназначенного для РОГ. По существу, группа цилиндров, предназначенных для РОГ, может быть реактивирована во время выбранных условий, когда потребность в РОГ высокая, например, когда отдана команда на переход от большей нагрузки двигателя к меньшей нагрузке двигателя. Согласно альтернативным примерам, группа цилиндров, предназначенных для РОГ, может быть реактивирована во время запуска двигателя, только после того, как устройство снижения токсичности отработавших газов достигнет пороговой температуры (например, температуры активации). Например, группа цилиндров, предназначенных для РОГ, может быть реактивирована после завершения прогрева устройства дополнительной обработки отработавших газов, например, после завершения холодного запуска двигателя или после того, как температура каталитического нейтрализатора отработавших газов будет выше пороговой температуры. Если условия реактивации режима работы, предназначенного для РОГ, не соблюдены, то на этапе 326 режим работы, предназначенный для РОГ, сохраняют деактивированным. Кроме того, положение дроссельной заслонки, положение перепускной заслонки и моменты срабатывания впускных кулачков сохраняют или регулируют на основе изменений нагрузки двигателя.

Если условия реактивации режима работы, предназначенного для РОГ, соблюдены, например, из-за запроса на переход от большей нагрузки двигателя к меньшей нагрузке двигателя, то на этапе 330 алгоритм содержит регулирование отводного клапана в канале РОГ для рециркуляции отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, во впускной коллектор двигателя. Например, открытие отводного клапана может быть уменьшено.

На этапе 334 алгоритм включает в себя во время реактивации и во время перехода двигателя от большей нагрузки к меньшей нагрузке, регулирование положения впускной дроссельной заслонки, перепускной заслонки для отработавших газов и моментов срабатывания впускных кулачков для обеспечения возможности плавного перехода.

Конкретно, на этапе 334 алгоритм содержит выход из режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ, во время регулирования по меньшей мере впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки для отработавших газов, при этом впускную дроссельную заслонку и перепускную заслонку для отработавших газов регулируют в противоположных направлениях. В частности, при переходе в режим работы цилиндра, предназначенного для РОГ, до того, как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, алгоритм содержит уменьшение открытия впускной дроссельной заслонки за пределы положения дроссельной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке и одновременное увеличение открытия перепускной заслонки для отработавших газов за пределы положения перепускной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке. Таким образом, дроссельную заслонку и перепускную заслонку сначала приводят в движение для перемещения за пределы их целевых положений, при этом дроссельную заслонку и перепускную заслонку приводят в движение в противоположных направлениях. Дроссельную заслонку и перепускную заслонку затем кратковременно удерживают в положениях, находящихся за пределами их конечных положений, на период времени, во время которого нагрузка двигателя переходит от большей нагрузки к меньшей нагрузке. Путем регулирования впускной дроссельной заслонки до положения более закрытого, чем требуется при меньшей нагрузке, крутящий момент быстро снижается до требуемого уровня, не смотря на увеличение давления во впускном коллекторе из-за входящего потока отработавших газов из цилиндра, предназначенного для РОГ. Аналогичным образом, путем открытия перепускной заслонки больше, чем требуется при меньшей нагрузке, давление наддува может быть быстрее уменьшено, во время того как отработавшие газы рециркулируют во впуск двигателя.

Также на этапе 334 алгоритм включает в себя во время регулирования дроссельной заслонки и перепускной заслонки, также регулирование впускных кулачков для изменения величины внутренней РОГ, при этом регулирование включает в себя при переходе в режим работы цилиндра, предназначенного для РОГ, до того, как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, смещение к запаздыванию моментов срабатывания впускных кулачков за пределы моментов срабатывания кулачков, соответствующих требуемой нагрузке.

Как и при переходе во время деактивации, степень уменьшения открытия впускной дроссельной заслонки за пределы положения дроссельной заслонки и степень увеличения открытия перепускной заслонки для отработавших газов за пределы положения перепускной заслонки могут быть основаны на разности между нагрузкой двигателя при переходе и требуемой нагрузкой. Например, по мере увеличения разности между большей нагрузкой (при которой переход начинается) и меньшей нагрузкой (в конце перехода), открытие дроссельной заслонки может быть также уменьшено за пределы конечного положения, и открытие перепускной заслонки может быть также увеличено за пределы конечного положения.

После кратковременного удержания положений или моментов дроссельной заслонки, перепускной заслонки и срабатывания впускных кулачков, на этапе 336 алгоритм содержит возобновление конечного положения дроссельной заслонки, соответствующего меньшей нагрузке, конечного положения перепускной заслонки, соответствующего меньшей нагрузке и конечных моментов срабатывания впускных кулачков, соответствующих меньшей нагрузке. Конкретно, алгоритм содержит увеличение открытия дроссельной заслонки до конечного положения (соответствующего меньшей нагрузке), уменьшение открытия перепускной заслонки до конечного положения (соответствующего меньшей нагрузке) и смещение к опережению моментов срабатывания впускных кулачков до конечных моментов (соответствующих требуемой нагрузке). Исполнительные механизмы могут быть затем удержаны в их соответствующих конечных положениях, соответствующих меньшей нагрузке. Следует понимать, однако, что регулировки исполнительных механизмов могут осуществляться в то время как нагрузка двигателя находятся в переходном состоянии, и конечные положения возобновляют перед завершением перехода или в сам момент завершения перехода. То есть, уменьшение, удержание и затем увеличение положения дроссельной заслонки имеют место во время перехода от большей нагрузки двигателя к меньшей нагрузке двигателя. Аналогичным образом, увеличение, удержание и затем уменьшение положения перепускной заслонки имеют место во время перехода от большей нагрузки двигателя к меньшей нагрузке двигателя.

По существу, после реактивации режима работы, предназначенного для РОГ, уровень РОГ во впускной системе может начать увеличиваться по мере постепенного накопления отработавших газов во впускном коллекторе. Сначала после реактивации, во время увеличения уровня РОГ, может быть положительный скачок крутящего момента. Однако, как только накопится достаточная величина РОГ, и свежий впускной воздух будет замещен, может возникнуть отрицательный скачок крутящего момента из-за меньшего крутящего момента цилиндра при больших уровнях РОГ.

Согласно некоторым примерам, регулировки дроссельной заслонки и перепускной заслонки могут быть также основаны на расходе РОГ во время реактивации. Например, контроллер может увеличивать поток воздуха в двигателе (и воздушный заряд в цилиндре) путем увеличения открытия впускной дроссельной заслонки при смещении к запаздыванию момента зажигания в сторону ОМЗ, когда уровень РОГ ниже порогового уровня во время реактивации группы цилиндров, предназначенных для РОГ (то есть, до того, как РОГ будут наполнены до пороговой величины), и затем, когда уровень РОГ выше порогового уровня во время перехода, контроллер может уменьшить поток воздуха в двигателе (и воздушных заряд в цилиндре) путем уменьшения открытия впускной дроссельной заслонки при смещении к опережению момента зажигания в сторону ОМЗ. Другими словами, увеличение и уменьшение положения впускной дроссельной заслонки и смещение к запаздыванию и опережению момента зажигания может быть основано на переходе цилиндра и уровне РОГ. Аналогичным образом, контроллер может увеличивать давление наддува и поток отработавших газов через турбину путем уменьшения открытия перепускной заслонки при смещении к опережению моментов срабатывания впускных кулачков, в то время как уровень РОГ (внешней) ниже порогового уровня во время реактивации группы цилиндров, предназначенных для РОГ, (то есть, до того как РОГ будет наполнена до пороговой величины). Затем, когда уровень РОГ выше порогового уровня во время перехода, контроллер может уменьшать поток отработавших газов через турбину путем увеличения открытия перепускной заслонки при смещении к запаздыванию моментов срабатывания впускных кулачков. Другими словами, увеличение и уменьшение перепускной заслонки и смещение к запаздыванию и опережению моментов срабатывания кулачков могут быть также основаны на переходном состоянии цилиндра и уровне РОГ.

Следует понимать, что уменьшение открытия впускной дроссельной заслонки после реактивации группы цилиндров, предназначенных для РОГ, может быть также основано на частоте вращения двигателя. По существу, частота вращения двигателя влияет на уровень газов РОГ, накапливаемых во впускном коллекторе. Таким образом, открытие впускной дроссельной заслонки может быть уменьшено быстрее, когда частота вращения двигателя выше (что происходит, когда РОГ накапливаются быстрее), и открытие впускной дроссельной заслонки может быть уменьшено более медленно, когда частота вращения двигателя ниже (что происходит, когда РОГ накапливаются более медленно).

Следует понимать, что согласно другим примерам, проскальзывание преобразователя крутящего момента может быть использовано для модулирования крутящего момента двигателя. Например, во время деактивации проскальзывание преобразователя крутящего момента может быть сначала увеличено, а потом уменьшено. Аналогичным образом, во время реактивации проскальзывание преобразователя крутящего момента может быть сначала уменьшено, а потом увеличено.

Согласно фиг. 5, сценарий 500 изображает пример регулировок исполнительного механизма, имеющих место при деактивации или реактивации режима работы цилиндра, предназначенного для РОГ. Диаграмма 500 изображает деактивацию или реактивацию режима работы, предназначенного для РОГ, на графике 502, положение впускной дроссельной заслонки на графике 504, положение перепускной заслонки на графике 508, положение впускных кулачков на графике 512 и нагрузку двигателя (крутящий момент) на графике 518. Все графики показаны в зависимости от времени (по оси X).

До момента t1 двигатель может работать с отработавшими газами, рециркулирующими от цилиндра, предназначенного для РОГ (ПРОГ), во впускную систему двигателя, так что РОГ обеспечивается из цилиндров ПРОГ во все цилиндры двигателя. Таким образом, до момента t1 ПРОГ может обеспечиваться при существенно постоянном уровне. Кроме того, открытие дроссельной заслонки может регулироваться на основе нагрузки двигателя. Также открытие перепускной заслонки может регулироваться на основе потребности в наддуве, и моменты срабатывания кулачков всех цилиндров двигателя могут регулироваться на основе требуемых моментов срабатывания впускных кулачков.

В момент t1 может быть запрошено повышение нагрузки двигателя (сплошная линия 518). Повышение нагрузки двигателя может требовать снижение разбавления в двигателе. В момент t1 инициируют переход от меньшей нагрузки к большей нагрузке, который фактически завершается моментом t2 (пунктирная линия 516 с большим шагом). В ответ на запрос большей нагрузки двигателя, в момент t1 работа цилиндра ПРОГ может быть деактивирована путем отведения отработавших газов от цилиндра ПРОГ из канала РОГ в выпускной коллектор выше по потоку от выпускной турбины.

Для достижения как можно быстрого увеличения требуемого крутящего момента при продувке газов РОГ из впускного коллектора во время перехода (между моментами t1 и t2), может быть увеличен впускной воздушный поток в двигателе. В частности, между моментами t1 и t2 открытие впускной дроссельной заслонки увеличивают от начального положения, соответствующего меньшей нагрузке до положения, находящегося за пределами конечного положения 503, соответствующего большей нагрузке. Дроссельную заслонку затем кратковременно удерживают при большем, чем конечное, положении перед тем, как открытие дроссельной заслонки возвращают к конечному положению 503 ко времени завершения перехода в момент t2. Путем увеличения открытия дроссельной заслонки впускной воздушный поток увеличивают для быстрой продувки газов РОГ, и давление во впускном коллекторе быстро увеличивается для обеспечения большего крутящего момента несмотря на то, что оставшиеся газы РОГ поступают в цилиндры.

Во время того, как открытие дроссельной заслонки увеличивают за пределы конечного положения 503 и затем возвращают к конечному положению, между моментами t1 и t2, открытие перепускной заслонки уменьшают от начального положения, соответствующего меньшей нагрузке до положения, находящегося за пределами конечного положения 506, соответствующего большей нагрузке. Перепускную заслонку затем кратковременно удерживают при меньшем, чем конечное, положении перед тем, как открытие перепускной заслонки возвращают к конечному положению 506 ко времени завершения перехода в момент t2. Путем уменьшения открытия перепускной заслонки давление отработавших газов на турбине увеличивается, таким образом увеличиваю частоту вращения турбонагнетателя и давление во впускном коллекторе для быстрого обеспечения требуемого крутящего момента.

Также между моментами t1 и t2 моменты срабатывания впускных кулачков смещают к опережению от начального положения, соответствующего меньшей нагрузке, до положения, находящегося за пределами конечного положения 509, соответствующего большей нагрузке. Моменты срабатывания впускных кулачков затем кратковременно удерживают при положении с большим опережением относительно конечного положения перед тем, как моменты срабатывания впускных кулачков возвращают к конечному положению 509 ко времени завершения перехода в момент t2. Путем смещения к опережению моментов срабатывания впускных кулачков, уменьшают величину внутренней РОГ, также уменьшая остаточное содержание воздушного заряда, поступающего в цилиндры, не предназначенные для РОГ. Таким образом, во время деактивации, РОГ выдувают из впускного коллектора, а отработавшие газы отводят в место перед турбиной, выходной крутящий момент двигателя увеличивается с целью достижения требуемого крутящего момента насколько возможно быстро и плавно.

По существу, если дроссельную заслонку переместить непосредственно в конечное положение 503 без перерегулирования, перепускную заслонку переместить непосредственно в конечное положение 506 без недорегулирования, а моменты срабатывания впускных кулачков переместить непосредственно в конечное положение 509 без перерегулирования, переход к большей нагрузке двигателя закончился бы после момента t2, как показано пунктирной линией 517 с малым шагом. Это может происходить по меньшей мере из-за скачков крутящего момента, вызываемых во время перехода неизбежными дополнительными регулировками исполнительных механизмов.

На этапе t3 нагрузка двигателя может перейти от большей нагрузки к меньшей нагрузке. Уменьшение нагрузки двигателя может требовать увеличение разбавления в двигателе. В ответ на уменьшение нагрузки двигателя, цилиндр ПРОГ может быть реактивирован так, что уровень РОГ в двигателе может быть быстро увеличен. В момент t3 может быть запрошено уменьшение нагрузки двигателя (сплошная линия 518). В момент t3 начинают переход от большей нагрузки к меньшей нагрузке, который фактически завершается к моменту t4 (пунктирная линия 516 с большим шагом). В ответ на запрос меньшей нагрузки двигателя, в момент t3, работа цилиндра ПРОГ может быть реактивирована путем возобновления рециркуляции отработавших газов во впускной коллектор. Во время реактивации выходной крутящий момент двигателя изменяется из-за сочетания возрастания давления во впускном коллекторе от потока РОГ, увеличения разбавления газами РОГ и падения давления во впускном коллекторе из-за снижения работы турбины.

Для обеспечения плавного изменения крутящего момента, ожидаемого в момент t3 из-за реактивации потока ПРОГ, во время перехода (между t3 и t4), параметры двигателя должны быть точно отрегулированы. В частности, между моментами t3 и t4 открытие впускной дроссельной заслонки регулируют от начального положения, соответствующего большей нагрузке до положения за пределами конечного положения 505, соответствующего меньшей нагрузке. Дроссельную заслонку затем кратковременно удерживают при меньшем, чем конечное, положении перед тем, как открытие дроссельной заслонки возвращают к конечному положению 505 ко времени завершения перехода в момент t3.

Во время того как открытие дроссельной заслонки уменьшают за пределы конечного положения 505 и затем возвращают к конечному положению, между моментами t3 и t4, открытие перепускной заслонки увеличивают от начального положения, соответствующего меньшей нагрузке, до положения, находящегося за пределами конечного положения 507, соответствующего большей нагрузке. Перепускную заслонку затем кратковременно удерживают при большем, чем конечное, положении перед тем, как открытие перепускной заслонки возвращают к конечному положению 507 ко времени завершения перехода в момент t4. Путем увеличения открытия перепускной заслонки уменьшается давление отработавших газов на турбине.

Также между моментами t3 и t4 моменты срабатывания впускных кулачков смещают к запаздыванию от начального положения, соответствующего большей нагрузке, до положения, находящегося за пределами конечного положения 510, соответствующего меньшей нагрузке. Моменты срабатывания впускных кулачков затем кратковременно удерживают при большем запаздывании, чем в конечном положении, перед тем, как моменты срабатывания впускных кулачков возвращают к конечному положению 510 ко времени завершения перехода в момент t4. Таким образом, во время реактивации ПРОГ, т.к. отработавшие газы рециркулируют во впускной коллектор, может быть увеличена внутренняя РОГ перед тем, как газы ПРОГ достигнут цилиндров.

По существу, если дроссельную заслонку переместить непосредственно в конечное положение 505 без перерегулирования, перепускную заслонку переместить непосредственно в конечное положение 507 без недорегулирования и впускные кулачки переместить непосредственно в конечное положение 510 без недорегулирования, переход к меньшей нагрузке двигателя завершился бы после момента t4, как показано пунктирной линией 517 с малым шагом. Это происходит по меньшей мере из-за скачков крутящего момента, вызываемых во время перехода неизбежными дополнительными регулировками исполнительных механизмов.

Следует понимать, что хотя в примере на фиг. 5 показано, что регулировки дроссельной заслонки и перепускной заслонки выполняются во время реактивации цилиндра, предназначенного для РОГ, в ответ на уменьшение нагрузки двигателя, в альтернативных примерах, регулировки положений дроссельной заслонки и перепускной заслонки могут выполняться, когда цилиндр, предназначенный для РОГ реактивируют во время запуска двигателя только после того, как устройство снижения токсичности отработавших газов достигнет пороговой температуры.

Таким образом, во время перехода от меньшей нагрузки к большей нагрузке, контроллер может деактивировать поток от цилиндра, предназначенного для РОГ, во впуск двигателя; перемещать дроссельную заслонку от первого положения дроссельной заслонки, основанного на меньшей нагрузке, в положение, находящееся за пределами второго положения дроссельной заслонки, основанного на большей нагрузке, перед тем, как возвратиться ко второму положению дроссельной заслонки, при этом второе положение дроссельной заслонки более открытое, чем первое положение дроссельной заслонки. Кроме того, при перемещении дроссельной заслонки контроллер может переместить перепускную заслонку от первого положения перепускной заслонки, основанного на меньшей нагрузке, в положение, находящееся за пределами второго положения перепускной заслонки, основанного на большей нагрузке, перед тем, как возвратиться ко второму положению перепускной заслонки, при этом второе положение перепускной заслонки более закрытое, чем первое положение перепускной заслонки. Здесь работу цилиндра, предназначенного для РОГ, деактивируют в соответствии с переходом от меньшей нагрузки к большей нагрузке, работу цилиндра, предназначенного для РОГ реактивируют во время перехода от большей нагрузки к меньшей нагрузке. Деактивация работы цилиндра, предназначенного для РОГ, включает в себя отведение отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, из канала РОГ в выпускной коллектор выше по потоку от выпускной турбины.

При перемещении дроссельной заслонки и перепускной заслонки контроллер может регулировать моменты срабатывания впускных кулачков от первых моментов, основанных на меньшей нагрузке, до моментов, выходящих за пределы вторых моментов, основанных на большей нагрузке, перед возвращением ко вторым моментам. Кроме того, при перемещении дроссельной заслонки и перепускной заслонки контроллер может вызывать проскальзывание преобразователя крутящего момента, соединенного с двигателем, при этом степень проскальзывания зависит от разности между меньшей нагрузкой и большей нагрузкой.

Согласно одному примеру, система двигателя содержит: двигатель, содержащий первую и вторую группы цилиндров; турбину, соединенную с выпускным каналом; перепускную заслонку, установленную в обход турбины; канал РОГ, выполненный с возможностью рециркуляции отработавших газов только от первой группы цилиндров во впуск двигателя, подающий воздушных заряд в первую и вторую группы цилиндров; клапан, соединенный с каналом РОГ для отведения по меньшей мере части отработавших газов от первой группы цилиндров в выпускной канал выше по потоку от турбины; дроссельную заслонку, соединенную с впускной системой двигателя для изменения величины воздушного заряда, подаваемого в группы цилиндров; и свечу зажигания, соединенную с каждым цилиндром двигателя. Система двигателя также содержит контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в постоянной памяти для: в ответ на переход от меньшей нагрузки двигателя к большей нагрузке двигателя, открытия клапана для отведения отработавших газов от первой группы цилиндров в место выше по потоку от турбины. Затем, во время перехода, контроллер выполнен с возможностью увеличения открытия дроссельной заслонки за пределы открытия дроссельной заслонки, соответствующего большей нагрузке, при этом уменьшая открытие перепускной заслонки за пределы открытия перепускной заслонки, соответствующего большей нагрузке. Контроллер может затем удерживать дроссельную заслонку и перепускную заслонку при увеличенном и уменьшенном открытиях на период времени перед возвращением дроссельной заслонки и перепускной заслонки к открытиям, соответствующим большей нагрузке.

Таким образом, можно лучше ограничивать скачки крутящего момента в системе двигателя с цилиндром, предназначенным для РОГ, даже при деактивации или реактивации работы цилиндра, предназначенного для РОГ, для изменения разбавления в двигателе. Путем перехода между деактивацией и реактивацией цилиндра, предназначенного для РОГ, разбавление в двигателе можно быстро изменять в системе двигателя. Путем применения регулировок исполнительного механизма для уменьшения скачков крутящего момента при повышении РОГ и реактивации работы цилиндра, предназначенного для РОГ, или снижении РОГ и деактивации работы цилиндра, предназначенного для РОГ, улучшаются характеристики двигателя.

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 постоянной памяти. 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 постоянной памяти машиночитаемой среды хранения в системе управления двигателем.

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 управления двигателем, содержащим группу цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (РОГ), содержащий следующие этапы:

переход в режим работы, предназначенный для РОГ, и выход из него, и в это же время регулирование положений впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки для отработавших газов в противоположных направлениях,

при этом перепускная заслонка установлена в обход выпускной турбины,

причем выход из режима работы, предназначенного для РОГ, включает в себя отведение отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, в место выше по потоку от выпускной турбины, а переход в режим работы, предназначенный для РОГ, включает в себя рециркуляцию отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, на впуск двигателя ниже по потоку от дроссельной заслонки;

при этом регулирование впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки включает в себя:

при выходе из режима работы, предназначенного для РОГ, до того как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, увеличение открытия впускной дроссельной заслонки за пределы конечного положения дроссельной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке, и затем возобновление конечного положения дроссельной заслонки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование также включает в себя при увеличении открытия впускной дроссельной заслонки одновременное уменьшение открытия перепускной заслонки за пределы конечного положения перепускной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке и затем возобновление конечного положения перепускной заслонки.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что степень увеличения открытия впускной дроссельной заслонки за пределы конечного положения дроссельной заслонки и степень уменьшения открытия перепускной заслонки для отработавших газов за пределы конечного положения перепускной заслонки основаны на разности между нагрузкой двигателя при переходе и требуемой нагрузкой.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что степень увеличения открытия впускной дроссельной заслонки за пределы конечного положения дроссельной заслонки превышает степень уменьшения открытия перепускной заслонки за пределы конечного положения перепускной заслонки.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что также содержит, во время регулирования дроссельной заслонки и перепускной заслонки, регулирование моментов срабатывания кулачков для изменения величины внутренней рециркуляции отработавших газов (РОГ), при этом регулирование включает в себя при выходе из режима работы цилиндров, предназначенного для РОГ, до того как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, изменение моментов срабатывания кулачков за пределы моментов срабатывания кулачков, соответствующих требуемой нагрузке, и затем возобновление моментов срабатывания кулачков, соответствующих требуемой нагрузке.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что регулирование впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки также включает в себя,

при переходе в режим работы цилиндров, предназначенный для РОГ, до того как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки,

уменьшение открытия впускной дроссельной заслонки за пределы положения дроссельной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке, и затем возобновление указанного положения дроссельной заслонки; и

одновременное увеличение открытия перепускной заслонки за пределы положения перепускной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке, и затем возобновление указанного положения перепускной заслонки.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что также содержит, при переходе в режим работы цилиндров, предназначенный для РОГ, до того как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, изменение моментов срабатывания кулачков за пределы моментов срабатывания кулачков, соответствующих требуемой нагрузке, и затем возобновление моментов срабатывания кулачков, соответствующих требуемой нагрузке.

8. Способ управления двигателем, содержащий:

во время перехода от меньшей нагрузки к большей нагрузке,

деактивацию режима работы, предназначенного для рециркуляции отработавших газов (РОГ) на впуск двигателя;

перемещение дроссельной заслонки из первого положения дроссельной заслонки, основанного на меньшей нагрузке, в положение, находящееся за пределами второго положения дроссельной заслонки, основанного на большей нагрузке, до возвращения ко второму положению дроссельной заслонки, при этом второе положение дроссельной заслонки более открытое, чем первое положение дроссельной заслонки; и

во время перемещении дроссельной заслонки, перемещение перепускной заслонки из первого положения перепускной заслонки, основанного на меньшей нагрузке, в положение, находящееся за пределами второго положения перепускной заслонки, основанного на большей нагрузке, до возвращения ко второму положению перепускной заслонки, при этом второе положение перепускной заслонки более закрытое, чем первое положение дроссельной заслонки.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что режим работы, предназначенный для РОГ, деактивируют в ответ на переход от меньшей нагрузки к большей нагрузке, при этом режим работы, предназначенный для РОГ, реактивируют во время перехода от большей нагрузки к меньшей нагрузке.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что деактивация режима работы, предназначенного для РОГ, включает в себя регулирование отводного клапана для отведения отработавших газов от цилиндра, предназначенного для РОГ, в место выше по потоку от выпускной турбины.

11. Способ по п. 8, отличающийся тем, что также содержит во время перемещения дроссельной заслонки и перепускной заслонки регулирование моментов срабатывания кулачков от первых моментов, основанных на меньшей нагрузке, до моментов, выходящих за пределы вторых моментов, основанных на большей нагрузке, до возобновления вторых моментов.

12. Способ по п. 8, отличающийся тем, что разность между первым и вторым положениями дроссельной заслонки больше разности между первым и вторым положениями перепускной заслонки.

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что также содержит во время перемещения дроссельной заслонки и перепускной заслонки проскальзывание преобразователя крутящего момента, связанного с двигателем, при этом степень проскальзывания основана на разности между меньшей нагрузкой и большей нагрузкой.

14. Система двигателя, содержащая:

двигатель, содержащий первую и вторую группы цилиндров;

турбину, соединенную с выпускным каналом;

перепускную заслонку, установленную в обход турбины;

канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), выполненный с возможностью рециркуляции отработавших газов только от первой группы цилиндров на впуск двигателя, подающий воздушный заряд к первой и второй группам цилиндров;

клапан, соединенный с каналом РОГ для отведения по меньшей мере части отработавших газов от первой группы цилиндров в выпускной канал в место выше по потоку от турбины;

дроссельную заслонку, соединенную с впуском двигателя, для изменения величины воздушного заряда, подаваемого в первую и вторую группы цилиндров;

контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в постоянной памяти и обеспечивающими выполнение следующих действий:

в ответ на переход от меньшей нагрузки двигателя к большей нагрузке двигателя,

открытие указанного клапана для отведения отработавших газов от первой группы цилиндров в место выше по потоку от турбины; и

во время перехода,

увеличение открытия дроссельной заслонки за пределы открытия дроссельной заслонки, соответствующего большей нагрузке, при уменьшении открытия перепускной заслонки за пределы открытия перепускной заслонки, соответствующего большей нагрузке; и затем

удержание дроссельной заслонки и перепускной заслонки с увеличенным и уменьшенным открытием на период времени перед возвратом дроссельной заслонки и перепускной заслонки к открытию, соответствующему большей нагрузке.

15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции, обеспечивающие выполнение следующих действий:

во время перехода, изменение моментов срабатывания кулачков всех цилиндров двигателя на значения, выходящие за пределы моментов срабатывания кулачков, соответствующих большей нагрузке, по мере увеличения открытия дроссельной заслонки за пределы открытия дросселя, соответствующего большей нагрузке, затем возобновление моментов срабатывания кулачков, соответствующих большей нагрузке, по мере возврата открытия дроссельной заслонки к открытию дроссельной заслонки, соответствующего большей нагрузке.

16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что также содержит преобразователь крутящего момента, связанный с двигателем, при этом контроллер содержит дополнительные инструкции, обеспечивающие разблокировку и увеличение проскальзывания преобразователя крутящего момента во время перехода, и блокировку преобразователя крутящего момента после перехода.

17. Способ управления двигателем, содержащим группу цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов (РОГ), содержащий:

переход в режим работы, предназначенный для РОГ, и выход из него с регулированием впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки для отработавших газов в противоположных направлениях, при этом переход содержит реактивацию режима работы, предназначенного для РОГ, во время запуска двигателя только после того, как устройство снижения токсичности отработавших газов достигнет пороговой температуры.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что также содержит во время перехода регулирование одного или более из следующего: моментов срабатывания впускных кулачков, моментов срабатывания выпускных кулачков и проскальзывания преобразователя крутящего момента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к транспортной технике, более подробно к устройствам и способам управления двигателем. Предложены способы и системы для обеспечения рециркуляции отработавших газов к атмосферному двигателю внутреннего сгорания.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам рециркуляции отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Способ управления двигателем (10) внутреннего сгорания, включающего EGR-канал (27), соединяющий выпускной канал (13) с впускным каналом (12).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с системой рециркуляции отработавших газов. Двигатель содержит головку (150) цилиндров, определяющую выпускной канал в головке, соединяющий по текучей среде по меньшей мере один выпускной тракт и выпускное окно (172) на боковой стороне головки (150).

Изобретение относится к системе для удаления нагара из двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение токсичности отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с системами рециркуляции отработавших газов (РОГ). Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что направляют продувочный воздух повышенного давления из множества впускных клапанов (2), (4) во второй выпускной коллектор (80), соединенный с заборным каналом (28), через вторую группу выпускных клапанов (6).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что направляют воздух из впускного коллектора (44) через цилиндры двигателя в место соединения выпускного канала (74) и перепускного канала (98) в ответ на некоторое состояние.

Группа изобретений относится к области рециркуляции в двигателе внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение точности регулирования величины рециркуляции.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, содержащих систему рециркуляции отработавших газов. Эксплуатируют первую группу выпускных клапанов (8), соединенную с первым выпускным коллектором (84), с фазами газораспределения, отличными от фаз газораспределения второй группы выпускных клапанов (6), соединенной со вторым выпускным коллектором (80).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система смешивания газов содержит первую и вторую поверхности (206), (208) и трубки Вентури.

Группа изобретений относится к системе рециркуляции отработавших газов (РОГ). Предложены способы и системы для определения изменений проходного сечения клапана рециркуляции отработавших газов (РОГ) для расчета значений расхода РОГ с учетом нарастания сажи на клапане РОГ.

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Заслонка (200) содержит поворотную внешнюю заслонку (202), поворотную внутреннюю заслонку (204) и фиксатор (214).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания (10), в котором направляют отходящий газ, вытекающий из дроссельной обводной турбины (162), через теплообменник (158) рециркуляции отработавших газов (РОГ).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания (10), в котором направляют отходящий газ, вытекающий из дроссельной обводной турбины (162), через теплообменник (158) рециркуляции отработавших газов (РОГ).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом и дросселем, расположенным ниже по потоку от компрессора и охладителя наддувочного воздуха во впускной системе двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ создания вакуума с использованием дроссельной заслонки заключается в том, что в ответ на увеличение потребности в вакууме осуществляют перевод пустотелой дроссельной заслонки с перфорированным краем в более закрытое положение.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к воздухозаборным устройствам для двигателей внутреннего сгорания. Воздухозаборное устройство (2) содержит регулирующий клапан (22), открывающий и закрывающий часть поперечного сечения воздухозаборного канала и расположенный на стороне выше по потоку от воздухозаборного отверстия (10), сформированного в головке (6) блока цилиндров.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам для создания разрежения во впускной системе двигателя. Система для создания разрежения содержит дроссельный клапан, имеющий канал Вентури, расположенный внутри корпуса дросселя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство для управления дроссельной заслонкой (1) с помощью серводвигателя (2) содержит по меньшей мере одно приспособление для термической развязки, расположенное между дроссельной заслонкой (1) и серводвигателем (2).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство для управления дроссельной заслонкой (1) с помощью серводвигателя (2) содержит по меньшей мере одно приспособление для термической развязки, расположенное между дроссельной заслонкой (1) и серводвигателем (2).

Клапанное устройство содержит заслонку с двумя диаметрально расположенными наконечниками, имеющими гарантированный боковой зазор с корпусом и опирающимися с регламентированным натягом через шаровые элементы в гнезда упоров, по крайней мере один из которых закреплен на упругом элементе, воспринимающем нагрузки со стороны потока рабочей среды.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ управления наддувом.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления двигателем, содержащим группу цилиндров, предназначенных для рециркуляции отработавших газов, содержит следующие этапы. Переход в режим работы, предназначенный для РОГ, и выход из него. В это же время регулирование положений впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки для отработавших газов в противоположных направлениях. Перепускная заслонка установлена в обход выпускной турбины. Выход из режима работы, предназначенного для РОГ, включает в себя отведение отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, в место выше по потоку от выпускной турбины. Переход в режим работы, предназначенный для РОГ, включает в себя рециркуляцию отработавших газов от группы цилиндров, предназначенных для РОГ, на впуск двигателя ниже по потоку от дроссельной заслонки. Регулирование впускной дроссельной заслонки и перепускной заслонки. При выходе из режима работы, предназначенного для РОГ, до того как нагрузка двигателя достигнет требуемой нагрузки, увеличение открытия впускной дроссельной заслонки за пределы конечного положения дроссельной заслонки, соответствующего требуемой нагрузке. Затем возобновление конечного положения дроссельной заслонки. Раскрыты система двигателя и способ управления двигателем. Технический результат заключается в обеспечении плавного хода и улучшении характеристик двигателя путем снижения неравномерности крутящего момента во время изменения режима РОГ от цилиндра, предназначенного для РОГ. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх