Способ работы двигателя с наддувом и система двигателя



Способ работы двигателя с наддувом и система двигателя
Способ работы двигателя с наддувом и система двигателя
Способ работы двигателя с наддувом и система двигателя
Способ работы двигателя с наддувом и система двигателя

 


Владельцы патента RU 2576564:

ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи (US)

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ работы двигателя (10) с наддувом включает в себя этапы, на которых при первом нажатии педали акселератора выпускают сжатый воздух из резервуара (54) наддува во впускной коллектор (22) двигателя ниже по потоку от компрессора (14) с первым, меньшим, интервалом задержки искры. При втором нажатии педали акселератора выпускают сжатый воздух из резервуара (54) наддува во впускной коллектор (22) двигателя со вторым, более длительным, интервалом задержки искры. Раскрыта система двигателя. Технический результат заключается в уменьшении запаздывания турбонагнетателя путем ускорения раскручивания турбины в ответ на нажатие педали акселератора. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области проектирования автотранспортных средств, а более конкретно к всасыванию воздуха в системах двигателя автотранспортного средства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатель с наддувом может предлагать большую эффективность по топливу и меньшие выбросы, чем двигатель без наддува аналогичной мощности. При переходных состояниях, однако, мощность, эффективность по топливу и производительность контроля выбросов двигателя с наддувом могут страдать. Такие переходные состояния могут включать в себя быстрое увеличение или уменьшение нагрузки на двигатель, скорости вращения двигателя или массового расхода воздуха. Например, когда нагрузка на двигатель увеличивается быстро, компрессор турбонагнетателя может требовать повышенного крутящего момента, чтобы доставлять увеличившийся воздушный поток. Однако такой крутящий момент может быть недоступен, если турбина, которая приводит в действие компрессор, раскручена не полностью. Как результат может возникать нежелательное запаздывание мощности до того, как поток всасываемого воздуха увеличится до требуемого уровня.

Ранее было обнаружено, что система двигателя с турбонаддувом может быть выполнена с возможностью накопления сжатого воздуха и использования накопленного сжатого воздуха, чтобы дополнять заряд воздуха от компрессора турбонагнетателя. Например, Пурсифулл и прочие описывают в US 2011/0132335 систему, в которой сжатый воздух накапливается в резервуаре наддува и подается, когда недостаточный сжатый воздух доступен от компрессора турбонагнетателя. За счет подачи дополнительного сжатого воздуха из резервуара наддува крутящий момент, соответствующий поданному воздуху, может быть обеспечен, чтобы удовлетворять запросу на крутящий момент, пока турбина раскручивается.

Однако изобретатели в данном документе идентифицировали потенциальные проблемы такого подхода. В качестве одного примера, запаздывание турбонагнетателя не может быть существенным образом преодолено даже после использования выдаваемого воздуха для формирования крутящего момента вследствие низких температур выхлопа, которые задерживают раскручивание турбины. Например, если уровень наддува при нажатии педали акселератора выше, чем пороговое значение, компенсация крутящего момента посредством выдаваемого воздуха может быть достаточной, чтобы устранять запаздывание турбонагнетателя. Однако, если уровень наддува при нажатии педали акселератора ниже, чем пороговое значение, скорость вращения турбины может быть низкой и компенсация крутящего момента посредством выдаваемого воздуха может быть недостаточной, чтобы устранять запаздывание турбонагнетателя. В качестве другого примера, если резервуар наддува имеет небольшой объем, воздух наддува может быть использован до конца относительно быстро, в частности, при высоких скоростях вращения двигателя и может быть недостаточно времени, чтобы устранять запаздывание турбонагнетателя. По существу, производительность двигателя может ухудшаться.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По меньшей мере некоторые из вышеописанных проблем могут быть устранены посредством способа для двигателя с турбонаддувом, включающего в себя этап, на котором:

в ответ на нажатие педали акселератора,

повышают температуру выхлопа посредством выпускания сжатого воздуха из резервуара наддува во впускной коллектор при задерживании момента искрового зажигания.

В одном из вариантов предложен способ, в котором задержка искры основана на количестве сжатого воздуха, выпускаемого из резервуара наддува.

В одном из вариантов предложен способ, в котором выпускание при задерживании продолжают до тех пор, пока температура выхлопа не будет выше пороговой температуры, причем пороговая температура основана на скорости вращения турбины.

В одном из вариантов предложен способ, в котором выпускание осуществляют вне периода перекрытия клапанов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором выпускание осуществляют во время такта впуска и/или такта сжатия.

В одном из вариантов предложен способ, в котором при задерживании эффективный крутящий момент от сгорания двигателя увеличен.

В одном из вариантов предложен способ, в котором задержка искры меньше, чем предел задержки искры, основанный на крутящем моменте от сгорания, соответствующем выпущенному объему сжатого воздуха.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором при выпускании уменьшают количество выхлопного газа, подвергнутого рециркуляции из выпускного коллектора во впускной коллектор, при этом уменьшение основано на выпущенном количестве сжатого воздуха.

В одном из вариантов предложен способ работы двигателя с наддувом, включающий в себя этапы, на которых:

при первом нажатии педали акселератора выпускают сжатый воздух из резервуара наддува во впускной коллектор ниже по потоку от компрессора с первым, меньшим, интервалом задержки искры; и

при втором нажатии педали акселератора выпускают сжатый воздух из резервуара наддува во впускной коллектор со вторым, более длительным, интервалом задержки искры.

В одном из вариантов предложен способ, в котором при втором нажатии педали акселератора уровень воздуха в резервуаре наддува ниже, чем уровень воздуха в резервуаре наддува при первом нажатии педали акселератора.

В одном из вариантов предложен способ, в котором при первом нажатии педали акселератора резервуар наддува является первым, меньшим, резервуаром наддува, при этом при втором нажатии педали акселератора резервуар наддува является вторым, большим, резервуаром наддува.

В одном из вариантов предложен способ, в котором при первом нажатии педали акселератора уровень наддува при нажатии педали акселератора выше, при этом при втором нажатии педали акселератора уровень наддува при нажатии педали акселератора ниже.

В одном из вариантов предложен способ, в котором при первом нажатии педали акселератора величина запаздывания турбонагнетателя ниже порогового значения, при этом при втором нажатии педали акселератора величина запаздывания турбонагнетателя выше порогового значения.

В одном из вариантов предложен способ, в котором каждая из первой и второй величин задержки искры ниже предела задержки искры, при этом предел задержки искры основан на крутящем моменте от сгорания, соответствующем выпущенному сжатому воздуху.

В одном из вариантов предложена система двигателя, содержащая:

двигатель;

турбонагнетатель, содержащий компрессор, приводимый в действие турбиной;

резервуар воздуха наддува, соединенный ниже по потоку от компрессора; и

контроллер с машиночитаемыми инструкциями, при исполнении которых:

в ответ на нажатие педали акселератора выпускают сжатый воздух из резервуара воздуха наддува во впускной коллектор двигателя при увеличении задержки искры в первом цилиндре двигателя и сохранении момента искры во втором цилиндре двигателя и дополнительно при увеличении получаемого эффективного крутящего момента от сгорания двигателя.

В одном из вариантов предложена система, в которой первый цилиндр двигателя и второй цилиндр двигателя выбраны на основании порядка зажигания цилиндров.

В одном из вариантов предложена система, в которой турбонагнетатель является двойным турбонагнетателем, содержащим первую турбину, соединенную с первой группой цилиндров двигателя, и вторую турбину, соединенную со второй группой цилиндров двигателя, при этом первый цилиндр включен в первую группу цилиндров двигателя и второй цилиндр включен во вторую группу цилиндров двигателя.

В одном из вариантов предложена система, в которой температура первой турбины выше температуры второй турбины.

В одном из вариантов предложена система, в которой увеличение задержки искры включает в себя этап, на котором увеличивают задержку искры на величину, основанную на выпущенном сжатом воздухе, при этом величина ниже предела задержки искры, основанного на крутящем моменте от сгорания.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая EGR-канал, содержащий EGR-клапан для осуществления рециркуляции количества выхлопного газа из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя, при этом контроллер содержит дополнительные инструкции, при исполнении которых уменьшают количество выхлопного газа, подвергнутого рециркуляции во впускной коллектор двигателя через EGR-канал, посредством уменьшения открывания EGR-клапана.

Таким образом, скорость вращения турбины можно быстро повышать, например, в ответ на нажатие педали акселератора контроллер двигателя может повышать температуру выхлопа, выпуская объем сжатого воздуха из резервуара наддува за пределами периода перекрытия клапанов (например, во время такта впуска или сжатия), при задерживании искры на величину, основанную на выпущенном объеме сжатого воздуха. В результате воздушно-топливная смесь может сгорать в цилиндре, приводя к повышенным температурам выхлопного газа и ускоряя раскручивание турбины. Величина используемой задержки искры может быть ограничена так, что эффективный крутящий момент от сгорания двигателя сохраняется или увеличивается. Следовательно, запаздывание турбонагнетателя может быть уменьшено, при этом обеспечивается по меньшей мере некоторая компенсация крутящего момента. В целом производительность двигателя улучшается.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание изобретения. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 схематично показывает аспекты примерной системы двигателя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 иллюстрирует примерный способ выпускания сжатого воздуха из резервуара наддува при задерживании искры для ускорения раскручивания турбины согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3 показывает график, изображающий примерные моменты работы двигателя, в которые сжатый воздух может быть выпущен при задерживании искры для ускорения нагрева выхлопа.

Фиг. 4 показывает примерные комбинации выпускания воздуха из резервуара наддува с задерживанием искры для уменьшения запаздывания турбонагнетателя.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам уменьшения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом, например в двигателе по фиг.1, содержащем резервуар воздуха наддува. Выпуская воздух из резервуара наддува во впускной коллектор при задерживании искры, температура выхлопных газов может быть быстро повышена и турбина устройства наддува может быть быстро раскручена. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью исполнения управляющей последовательности действий, такой как примерный способ по фиг.2, в ответ на событие нажатия педали акселератора, чтобы выпускать или высвобождать сжатый воздух из резервуара во впускной коллектор при задерживании искры вне периода перекрытия клапанов (фиг.3). Воздушно-топливная смесь может сгорать в цилиндрах двигателя, чтобы формировать нагретый выхлопной газ, который затем используется, чтобы раскручивать турбину. Регулируя интервал задержки искры на основании объема сжатого воздуха, который выпущен из резервуара наддува, температуры выхлопного газа могут быть повышены, одновременно также увеличивая эффективный крутящий момент от сгорания. Примерные регулировки показаны со ссылкой на фиг.4. Увеличивая температуру выхлопа и ускоряя раскручивание турбины, запаздывание турбонагнетателя может быть уменьшено и производительность турбонаддува двигателя может быть улучшена.

Фиг. 1 схематично показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, содержащей двигатель 10. В изображенном варианте осуществления двигатель 10 является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 14, приводимый в действие турбиной 16. В частности, свежий воздух поступает в двигатель 10 через воздушный фильтр 12 и протекает к компрессору 14. Компрессор может быть любым подходящим компрессором всасываемого воздуха, таким как приводимый в действие электромотором или приводимый в действие от вала компрессор нагнетателя. В системе 10 двигателя, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически соединенным с турбиной 16, турбина приводится в действие посредством расширения выхлопа двигателя. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут быть соединены в двойном спиральном турбонагнетателе. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может быть турбонагнетателем переменной геометрии (VGT), в котором геометрия турбины активно изменяется в зависимости от скорости вращения двигателя. Как показано на фиг.1, компрессор 14 соединен через охладитель 18 воздуха турбонаддува с дроссельной заслонкой 20. Дроссельная заслонка 20 соединена с впускным коллектором 22 двигателя. Из компрессора заряд сжатого воздуха протекает через охладитель воздуха турбонаддува и дроссельную заслонку во впускной коллектор. Охладитель воздуха турбонаддува может быть, например, воздушно-воздушным или воздушно-жидкостным теплообменником. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, давление заряда воздуха во впускном коллекторе обнаруживается датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (MAP).

В системе 10 двигателя перепускной клапан 26 компрессора и фиксированный ограничитель 28 потока соединены последовательно между впуском и выпуском компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть обычно закрытым клапаном, выполненным с возможностью открывания при выбранных рабочих условиях, чтобы уменьшать избыточное давление наддува. Например, перепускной клапан компрессора может быть открыт во время состояний снижения скорости вращения двигателя, чтобы предотвращать скачок давления компрессора.

В одном варианте осуществления перепускной клапан 26 компрессора может быть клапаном с двумя устойчивыми состояниями, имеющим полностью открытое состояние и полностью закрытое состояние. Поэтому, как показано на фиг.1, фиксированный ограничитель 28 потока соединен последовательно с перепускным клапаном компрессора. В одном варианте осуществления фиксированный ограничитель потока может быть ограничителем потока типа диафрагмы; в другом варианте осуществления он может быть ограничителем потока ламинарного поточного типа, содержащим один или более элементов ламинарного потока. В любом случае фиксированный ограничитель потока может быть выполнен с возможностью, когда перепускной клапан компрессора открыт, выпускания достаточного потока воздуха из выпуска во впуск, чтобы предотвращать скачок давления, одновременно все еще позволяя некоторому давлению наддува накапливаться в выпускном отверстии. Соответственно, размеры фиксированного ограничителя потока могут быть выбраны, чтобы выдерживать такое давление ниже по потоку от компрессора 14, насколько это возможно, с тем, чтобы обеспечивать быстрое повторное нагнетание, одновременно оберегая компрессор от состояний скачка давления.

Впускной коллектор 22 соединен последовательно с камерами 30 сгорания через ряд впускных клапанов 32. Камеры сгорания дополнительно соединены с одной или более секциями выпускного коллектора через ряд выпускных клапанов 34. В изображенном варианте осуществления показаны секции 36A и 36B выпускного коллектора. Другие варианты осуществления могут содержать больше или меньше секций выпускного коллектора. Конфигурации, содержащие более чем одну секцию выпускного коллектора, могут предоставлять возможность направлять выходящий поток из различных камер сгорания в различные местоположения в системе двигателя.

В одном варианте осуществления каждый из выпускных и впускных клапанов может быть выполнен с возможностью приведения в действие или управления электронным образом. В другом варианте осуществления каждый из выпускных и впускных клапанов может быть выполнен с возможностью приведения в действие или управления кулачком. Выполненный с возможностью приведения в действие либо электронным образом, либо кулачком момент открытия и закрытия выпускного и впускного клапана может регулироваться при необходимости для желаемой производительности сжигания и контроля выбросов.

Фиг. 1 показывает электронную систему 38 управления, которая может быть любой электронной системой управления транспортного средства, в котором установлена система 10 двигателя. В вариантах осуществления, в которых по меньшей мере один впускной или выпускной клапан выполнен с возможностью открывания и закрывания согласно регулируемой фазе распределения, регулирование фаз распределения может управляться посредством электронной системы управления, чтобы регулировать объем выхлопа, присутствующего в камере сгорания во время зажигания. Электронная система управления может также быть выполнена с возможностью управления открыванием, закрыванием и/или регулированием различных других приводимых в действие электронным образом клапанов в системе двигателя, например дроссельных заслонок, перепускных клапанов компрессора, сбросовых затворов, EGR-клапанов и запорных клапанов, при необходимости, чтобы вводить любую из функций управления, описанных в данном документе. Дополнительно, чтобы оценивать рабочие условия в соединении с функциями управления системы двигателя, электронная система управления может быть функционально соединена с множеством датчиков, размещенных по всей системе двигателя, - датчиками потока, датчиками температуры, датчиками положения педали, датчиками давления и т.д.

Камеры 30 сгорания могут снабжаться одним или более видами топлива, такими как бензин, спиртосодержащие топливные смеси, дизель, биодизель, сжатый природный газ и т.д. Топливо может подаваться в камеры сгорания посредством прямого впрыска, впрыска во впускные каналы, впрыска в корпус дроссельной заслонки или любой их комбинации. В камерах сгорания сгорание может быть инициировано посредством искрового зажигания и/или компрессионного зажигания.

В вариантах осуществления, в которых топливо подается посредством прямого впрыска, различные камеры 30 сгорания могут наполняться неравными объемами топлива во время выбранных рабочих условий. Например, система 10 двигателя может быть сконфигурирована для DFSO-режима, когда некоторые из камер сгорания не принимают топливо, а просто качают воздух, который впускается через их соответствующие впускные клапаны. В таких условиях система двигателя может быть выполнена с возможностью накопления воздуха, нагнетаемого и тем самым сжимаемого посредством камер сгорания, в которые не подается топливо. Соответственно, фиг.1 показывает двухходовой клапан 40, соединенный с секцией 36B выпускного коллектора. Когда камеры сгорания, соединенные с секцией 36B выпускного коллектора, не заполнены топливом вследствие DFSO-режима работы, двухходовой клапан может быть расположен с возможностью направления выходного потока из камер сгорания, т.е. нагнетаемого сжатого воздуха, в место системы двигателя, в котором воздух может накапливаться. Таким образом, одна или более незаполненных топливом камер сгорания двигателя могут быть использованы в качестве воздушного насоса - функционального эквивалента других воздушных насосов, описанных далее в данном документе. В других условиях, когда камеры сгорания, соединенные с секцией 36B выпускного коллектора, снабжаются топливом, двухходовой клапан может быть расположен с возможностью направления выходного потока из камер сгорания к турбине 16.

Как показано на фиг.1, выхлоп из одной или более секций выпускного коллектора направляется к турбине 16, чтобы приводить в действие турбину. Когда желателен сниженный крутящий момент турбины, некоторая часть выхлопа может быть направлена вместо этого через сбросовый затвор 42 в обход турбины. Объединенный поток от турбины и сбросового затвора затем протекает через устройство 44 последующей очистки выхлопа. В целом одно или более устройств последующей очистки выхлопа могут содержать один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопа, выполненных с возможностью каталитической очистки потока выхлопных газов и тем самым уменьшения количества одного или более веществ в потоке выхлопных газов. Например, один каталитический нейтрализатор последующей очистки выхлопа может быть выполнен с возможностью улавливания NOx из потока выхлопных газов, когда поток выхлопных газов обедненный, и восстановления уловленного NOx, когда поток выхлопных газов насыщенный. В других примерах каталитический нейтрализатор последующей очистки выхлопа может быть выполнен с возможностью осуществления диспропорции NOx или выборочного сокращения NOx посредством восстанавливающего агента. В еще одних примерах каталитический нейтрализатор последующей очистки выхлопа может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или окиси углерода в потоке выхлопных газов. Различные каталитические нейтрализаторы для последующей очистки выхлопа, имеющие любую такую функциональность, могут быть расположены в реактивных слоях или где-нибудь еще в устройствах последующей очистки выхлопа либо отдельно, либо вместе. В некоторых вариантах осуществления устройства последующей очистки выхлопа могут содержать регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливания и окисления частиц сажи в потоке выхлопного газа.

Весь или часть обработанного выхлопного газа из устройства 44 последующей очистки выхлопа может быть выпущена в атмосферу через выхлопной трубопровод 46, к которому также присоединен глушитель 48. В зависимости от рабочих условий, однако, некоторый очищенный выхлопной газ может быть отведен вместо этого через EGR-охладитель 50 и EGR-клапан 52 на впуск компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью допущения выхлопного газа, отведенного ниже по потоку от турбины 16. EGR-клапан может открываться, чтобы допускать контролируемое количество охлажденного выхлопного газа на впуск компрессора для желаемой производительности сгорания и контроля выбросов. Таким образом, система 10 двигателя выполнена с возможностью обеспечения внешнего EGR низкого давления (LP). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному пути LP EGR-потока в системе 10 двигателя, обеспечивает отличную гомогенизацию выхлопного газа в свежем заряде всасываемого воздуха. Дополнительно, диспозиция точек ответвления EGR и смешивания обеспечивает очень эффективное охлаждение выхлопного газа для увеличенной доступной EGR-массы и улучшенной производительности. Как показано на фиг.1, подвергнутый рециркуляции выхлопной газ пересекает устройство 44 последующей очистки выхлопа, EGR-охладитель 50, а также охладитель 18 воздуха турбонаддува.

В системе 10 двигателя компрессор 14 является основным источником сжатого всасываемого воздуха, но в некоторых условиях объем всасываемого воздуха, доступный из компрессора, может быть недостаточным. Такие условия включают в себя периоды быстрого нажатия педали акселератора, например, непосредственно после запуска, при нажатии педали акселератора или при выходе из DFSO. Во время по меньшей мере некоторых состояний объем сжатого всасываемого воздуха, доступного из компрессора, может быть ограничен вследствие того, что турбина не раскрутилась до достаточно высокой скорости вращения. По существу, время, требуемое для того, чтобы турбина раскрутилась и привела в действие компрессор, чтобы обеспечивать требуемый объем сжатого всасываемого воздуха, называется запаздыванием турбонагнетателя. Во время запаздывания турбонагнетателя величина обеспечиваемого крутящего момента может не соответствовать запросу крутящего момента, приводя к падению производительности двигателя.

Ввиду проблем, отмеченных выше, система 100 двигателя содержит резервуар 54 наддува. Резервуар наддува может быть любым резервуаром подходящего размера, выполненным с возможностью накопления сжатого воздуха для последующего выпускания. В одном варианте осуществления резервуар наддува может быть выполнен с возможностью накопления воздуха при максимальном давлении, сформированном посредством компрессора 14. Различные впуски, выпуски и датчики могут быть соединены с резервуаром наддува. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, датчик 56 давления соединен с резервуаром наддува и выполнен с возможностью реагирования на давление воздуха в нем.

В системе 100 двигателя резервуар 54 наддува выборочно соединен с впускным коллектором 22. Более конкретно, резервуар наддува выполнен с возможностью выпускания сжатого воздуха во впускной коллектор через выпускной клапан 60 резервуара наддува. Выпускной клапан резервуара наддува может быть обычно закрытым клапаном, которому выдается команда открытия, когда желателен поток воздуха из резервуара наддува во впускной коллектор. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, конус 58 восстановления давления соединен по текучей среде между резервуаром наддува и впускным коллектором. Соответственно, сжатый воздух проводится через конус восстановления давления при выпуске из резервуара наддува. Конус восстановления давления может быть любой секцией трубопровода, имеющей постепенно увеличивающуюся площадь поперечного сечения перпендикулярно направлению потока. Конус восстановления давления может быть установлен в любом месте между резервуаром наддува и впускным коллектором и может быть изогнут в искривленную (например, форму улитки) форму при необходимости для эффективной укладки. По сравнению с той же длиной трубопровода, имеющего постоянную площадь поперечного сечения, конус восстановления давления преобразует энергию потока обратно в энергию давления в условиях потока, пресекая отделение потока от стенок трубопровода. В одном варианте осуществления конус 58 восстановления давления может иметь 15-градусный угол конуса и может уменьшать скорость потока сжатого воздуха с 200 метров в секунду до 50 метров в секунду. На основании известных принципов динамики жидкости это уменьшение скорости потока может сберегать 47 килопаскалей давления для воздуха, первоначально сжатого до 200 килопаскалей. В альтернативных вариантах осуществления, однако, конус восстановления давления может быть не включен в конструкцию.

Сжатый воздух из резервуара 54 наддува доставляется ниже по потоку от дроссельной заслонки 20. В некоторых вариантах сжатый воздух может доставляться, когда дроссельная заслонка по меньшей мере частично открыта. Поэтому обратный клапан 60 может быть присоединен выше по потоку от дроссельной заслонки и ориентирован, чтобы предотвращать высвобождение сжатого воздуха из резервуара наддува назад через дроссельную заслонку. В других вариантах осуществления обратный клапан может быть исключен и предприняты другие меры, чтобы предотвращать обратное течение через дроссельную заслонку.

Как отмечено выше в данном документе, нагнетание воздуха посредством камер сгорания двигателя, в которые не подается топливо, во время DFSO предоставляет один способ насыщения резервуара 54 наддува сжатым воздухом. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, двухходовой клапан 40 может быть ориентирован так, что выходной поток из одного или более цилиндров, в которые не подается топливо, протекает через обратный клапан 62 и в резервуар наддува. Обратный клапан предоставляет возможность сжатому воздуху из секции 36B выпускного коллектора накапливаться в резервуаре наддува, но предотвращает обратное течение накопленного сжатого воздуха в секцию выпускного коллектора.

Система 100 двигателя с турбонаддувом может включать в себя еще другие структуры, чтобы позволять резервуару наддува наполняться в выбранных рабочих условиях. Например, резервуар 54 наддува показан соединенным с компрессором 14 через обратный клапан 64. Обратный клапан предоставляет возможность сжатому воздуху из компрессора протекать в резервуар наддува в условиях высокого давления на входе дросселя (TIP) и накапливаться в нем, но он предотвращает обратное течение накопленного сжатого воздуха к компрессору в условиях низкого TIP.

Резервуар 54 наддува дополнительно соединен с нагнетателем 66 воздуха через обратный клапан 68. Этот обратный клапан предоставляет возможность сжатому воздуху из нагнетателя воздуха протекать и накапливаться в резервуаре наддува, когда давление на выходе нагнетателя воздуха высокое, но предотвращает течение накопленного сжатого воздуха назад к нагнетателю воздуха, когда давление на выходе низкое. Нагнетатель 66 воздуха может быть виртуально любым воздушным насосом транспортного средства, в котором установлена система 10 двигателя. В одном варианте осуществления нагнетатель воздуха может приводиться в действие посредством электромотора. В другом варианте осуществления нагнетатель воздуха может приводиться в действие посредством коленчатого вала или другого вращающегося или совершающего возвратно-поступательные движения вала системы двигателя. В другом варианте осуществления нагнетатель воздуха может приводиться в действие посредством колеса транспортного средства, в котором система двигателя установлена. В еще одном варианте осуществления нагнетатель воздуха может быть приводимым в действие выхлопным газом или приводимым в действие компрессором усилителем давления, т.е. приводимым в действие потоком газа воздушным компрессором.

В отдельном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.1, нагнетатель 66 воздуха дополнительно соединен с вакуумным коллектором 70 системы 10 двигателя через обратный клапан 72. Соответственно, нагнетатель 66 воздуха может быть выполнен с возможностью работы в качестве вакуумного насоса при определенных рабочих условиях и в качестве нагнетательного насоса при других рабочих условиях. В обоих условиях нагнетатель воздуха работает так, чтобы приводить в движение воздух со стороны, соединенной с обратным клапаном 72, в сторону, соединенную с обратным клапаном 68. Для вакуумной работы запорный клапан 74 открывается, а запорный клапан 76 закрывается. Давление в вакуумном коллекторе таким образом снижается, обеспечивая вакуум для торможения и других операций транспортного средства. В этой конфигурации нагнетатель воздуха представляет минимальную механическую или электрическую нагрузку на систему двигателя. Для операции нагнетания запорный клапан 76 открывается, а запорный клапан 74 закрывается. Резервуар 54 наддува таким образом повышает давление посредством воздуха, выведенного из воздушного фильтра 12.

Следует понимать, что еще другие варианты осуществления системы 100 двигателя могут быть возможны. Например, в одном варианте осуществления резервуар 54 наддува может быть соединен выше, не ниже, по потоку от дроссельной заслонки 20. В другом варианте задержки искры на основании объема сжатого воздуха, который выпущен из резервуара наддува, температуры выхлопного газа могут быть повышены, одновременно также увеличивая эффективный крутящий момент от сгорания. Примерные регулировки показаны со ссылкой на фиг. 4. Увеличивая температуру выхлопа и ускоряя раскручивание турбины, запаздывание турбонагнетателя может быть уменьшено и производительность турбонаддува двигателя может быть улучшена.

Фиг. 1 схематично показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, содержащей двигатель 10. В изображенном варианте осуществления двигатель 10 является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем, содержащим компрессор 14, приводимый в действие турбиной 16. В частности, свежий воздух поступает в двигатель 10 через воздушный фильтр 12 и протекает к компрессору 14. Компрессор может быть любым подходящим компрессором всасываемого воздуха, таким как приводимый в действие электромотором или приводимый в действие от вала компрессор нагнетателя. В системе 10 двигателя, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически соединенным с турбиной 16, турбина приводится в действие посредством расширения выхлопа двигателя. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут быть соединены в двойном спиральном турбонагнетателе. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может быть турбонагнетателем переменной геометрии (VGT), в котором геометрия турбины активно изменяется в зависимости от скорости вращения двигателя. Как показано на фиг. 1, компрессор 14 соединен через охладитель 18 нажатия педали акселератора (например, когда уровень наддува при нажатии педали акселератора выше, а ожидаемое запаздывание турбонагнетателя ниже), одновременно выпуская воздух из резервуара наддува, меньшая величина задержки искры (например, без задержки искры) может быть использована, чтобы обеспечивать дополнительный крутящий момент двигателя (соответствующий выпущенному объему воздуха наддува), чтобы удовлетворять запросу крутящего момента, пока компрессор достигает желаемой емкости.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере некоторые цилиндры двигателя могут быть выполнены с возможностью наличия задержанного момента искры, пока воздух наддува выпускается во впускной коллектор в целях нагрева выхлопного газа и ускорения вращения турбины. Одновременно другие цилиндры могут быть выполнены с возможностью поддержания момента зажигания, пока воздух наддува выпускается в целях формирования крутящего момента. Чтобы уменьшать потенциальные проблемы, возникающие из-за различия крутящего момента между цилиндрами, цилиндры, допускающие нагрев выхлопного газа, и цилиндр, допускающий формирование крутящего момента, могут выбираться на основании порядка их зажигания. Таким образом, ускоряя раскручивание турбины, одновременно обеспечивая крутящий момент, запаздывание турбонагнетателя может быть уменьшено, одновременно увеличивая получаемый в результате сгорания эффективный крутящий момент двигателя.

Обращаясь теперь к фиг.2, показан примерный способ 200 осуществления выпускания сжатого воздуха из резервуара наддува при задерживании искры так, чтобы нагревать выхлопной газ и ускорять раскручивание турбины. Таким образом, способ предоставляет возможность уменьшать запаздывание турбонагнетателя.

На этапе 202 способ включает в себя этап, на котором оценивают и/или измеряют условия работы двигателя. Они могут содержать, например, скорость вращения двигателя, запрос водителя на крутящий момент, температуру хладагента двигателя, температуру выхлопа, уровень воздуха в резервуаре наддува и т.д. На этапе 204 определяют, присутствует ли состояние нажатия педали акселератора. В одном примере нажатие педали акселератора может быть подтверждено, если положение педали акселератора переместилось за пороговое положение или если положение изменяется со скоростью, более высокой, чем пороговая скорость. В другом примере нажатие педали акселератора может быть подтверждено на основании изменения положения дроссельной заслонки или изменения скорости всасываемого воздушного потока. По существу, если нажатие педали акселератора не подтверждается, способ завешают.

Если нажатие педали акселератора подтверждается, тогда на этапе 206 определяют, выше ли температура выхлопного газа (Texh), чем пороговое значение. В данном документе пороговая температура выхлопного газа может соответствовать температуре, выше которой турбина может раскручиваться или набирать обороты так, чтобы приводить в действие компрессор и обеспечивать желаемый наддув. Например, пороговая температура может быть основана на скорости турбины. Таким образом, если температура выхлопа выше пороговой температуры, на этапе 208 турбину раскручивают и компрессор турбонагнетателя задействуют, чтобы обеспечивать требуемую величину наддува, чтобы удовлетворять запросу крутящего момента.

Для сравнения, если температура выхлопного газа ниже пороговой температуры, может быть задержка в раскручивании турбины и приведении в действие компрессора. Соответственно, на этапе 210 в ответ на нажатие педали акселератора способ включает в себя этап, на котором повышают температуру выхлопа посредством выпускания сжатого воздуха из резервуара наддува во впускной коллектор двигателя при задерживании момента искрового зажигания. В данном документе используемая задержка искры основана на объеме сжатого воздуха, выпущенного из резервуара наддува. Однако примененная задержка искры меньше, чем предел задержки искры, основанный на крутящем моменте от сгорания, соответствующем выпущенному объему сжатого воздуха. Т.е. зажигание не может быть задержано выше величины, которая уменьшает эффективный крутящий момент от сгорания. Например, задержка искры может сохранять или увеличивать крутящий момент выше уровня крутящего момента, формируемого во время работы цилиндра в отсутствие дополнительного сжатого воздуха, выпущенного из резервуара наддува. Это предоставляет возможность эффективному крутящему моменту от сгорания двигателя увеличиваться или по меньшей мере поддерживаться при задерживании момента зажигания.

Как разъясняется со ссылкой на фиг.3, выпускание может происходить вне периода перекрытия клапанов. Например, выпуск может происходить во время такта впуска и/или такта сжатия. По существу, это предоставляет возможность воздушно-топливной смеси сгорать в цилиндре (во время первого события сгорания) так, что при выпуске нагретый выхлопной газ может быть использован, чтобы раскручивать турбину при втором событии сгорания, следующем непосредственно за первым событием сгорания. Посредством выпускания сжатого воздуха, скорее вне периода перекрытия, чем в периоде перекрытия, больше воздушно-топливной смеси может быть получено и может быть достигнут более хороший нагрев выхлопного газа.

На этапе 212 во время выпуска воздуха объем выхлопного газа, подвергнутого рециркуляции из выпускного коллектора во впускной коллектор, уменьшают. В частности, уменьшение EGR может быть основано на выпущенном объеме сжатого газа. Это предоставляет возможность улучшать стабильность сжигания и использовать увеличенную задержку искры для нагрева выхлопного газа. В одном примере, в котором система двигателя имеет EGR-канал, включающий в себя EGR-клапан для осуществления рециркуляции объема выхлопного газа из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя, контроллер двигателя может уменьшать открытие EGR-клапана, чтобы уменьшать объем выхлопного газа, подвергнутого рециркуляции во впускной коллектор двигателя через EGR-канал.

На этапе 214 температуру выхлопного газа повторно оценивают, чтобы определять, выше ли теперь температура выхлопного газа, чем пороговая температура после выпускания сжатого газа, при задерживании момента искры. Если нет, выпускание при задерживании продолжают до тех пор, пока температура выхлопа не будет выше пороговой температуры. При подтверждении того, что выхлопной газ достаточно горячий, на этапе 216 прекращают выпускание сжатого воздуха из резервуара наддува. По способу затем переходят на этап 208, на котором раскручивают турбину и приводят в действие турбонагнетатель, чтобы обеспечивать запрашиваемый наддув и удовлетворять запрос крутящего момента.

Следует понимать, что, в то время как по фиг.2 обсуждается задержка искры во всех цилиндрах двигателя при осуществлении выпускания воздуха во впускной коллектор двигателя, в альтернативных вариантах осуществления контроллер может быть выполнен с возможностью осуществления выпускания сжатого воздуха из резервуара воздуха наддува во впускной коллектор двигателя при увеличении задержки искры в первом цилиндре двигателя (или первом множестве или группе цилиндров двигателя) при сохранении момента искры во втором цилиндре двигателя (или втором множестве цилиндров двигателя). Одновременно эффективный крутящий момент от сгорания двигателя может быть увеличен. В этом варианте осуществления первый цилиндр двигателя (или первое множество или группа цилиндров) и второй цилиндр двигателя (или второе множество или группа цилиндров двигателя) могут быть выбраны на основании порядка зажигания цилиндров с тем, чтобы уменьшать различие крутящего момента между цилиндрами. В частности, задерживая искру в некоторых цилиндрах, одновременно сохраняя момент искры в других цилиндрах, цилиндры с задержкой искры могут использовать выпущенный сжатый воздух, чтобы нагревать выхлоп и раскручивать турбину, в то время как цилиндры без задержки искры могут использовать выпущенный сжатый воздух, чтобы формировать дополнительный крутящий момент, чтобы удовлетворять запрос крутящего момента.

В одном примере система двигателя может иметь двойной турбонагнетатель, содержащий первую турбину, соединенную с первой группой цилиндров двигателя, и вторую турбину, соединенную со второй группой цилиндров двигателя. В данном документе первый цилиндр, в котором искра задержана, может быть включен в первую группу цилиндров двигателя, в то время как второй цилиндр, в котором искра сохранена, может быть включен во вторую группу цилиндров двигателя. Дополнительно, температура первой турбины может быть выше температуры второй турбины. Следовательно, запаздывание турбонагнетателя, ожидаемое во время работы первой турбины, может быть выше, чем запаздывание турбонагнетателя, ожидаемое во время работы второй турбины. Таким образом, чтобы устранять различия в запаздывании турбонагнетателя, сжатый воздух может выпускаться из резервуара наддува при задерживании искры в первом цилиндре (в целях формирования тепла и уменьшения запаздывания турбонагнетателя) и при сохранении искры во втором цилиндре (в целях формирования дополнительного крутящего момента и уменьшения запаздывания турбонагнетателя). По существу, увеличенная задержка искры может быть основана на выпущенном объеме сжатого воздуха при ограничении задержки зажигания величиной, более короткой, чем предел задержки искры, основанный на крутящем моменте от сгорания. Т.е. искра может не задерживаться свыше величины, которая уменьшает эффективный крутящий момент от сгорания ниже уровня крутящего момента, сформированного во время работы цилиндра в отсутствие дополнительного сжатого воздуха, выпущенного из резервуара наддува.

Также следует понимать, что, в то время как по вышеописанному способу указывают, что сжатый воздух резервуара наддува направлен во впускной коллектор, в альтернативных вариантах осуществления система двигателя может быть выполнена с возможностью предоставления возможности сжатому воздуху, выпущенному из резервуара наддува, направляться в отдельные цилиндры или группы цилиндров. Здесь количество воздуха, направляемого в каждый цилиндр, может лучше управляться. Дополнительно, больше времени может быть доступно, чтобы смешивать и сжигать воздушно-топливную смесь и формировать тепло. В этих вариантах осуществления посредством регулирования момента выпускания сжатого воздуха из резервуара наддува посредством момента зажигания или задержки искры дополнительный контроль крутящего момента и запаздывание турбонагнетателя могут быть достигнуты.

Теперь обращаясь к фиг.3, график 300 изображает примерные фазы распределения в то время, когда сжатый воздух может быть выпущен из резервуара воздуха наддува, в то время как искра задержана, чтобы позволять нагрев выхлопного газа. Момент выпускания воздуха иллюстрируется на кривой 306 и сравнивается с фазами распределения впускного и выпускного клапанов по кривой 304. Момент выпускания воздуха далее сравнивается с положением двигателя, проиллюстрированным по x-оси в градусах угла поворота коленчатого вала (CAD), положением поршня по y-оси со ссылкой на его местоположение от верхней мертвой точки (TDC) и/или нижней мертвой точки (BDC) и далее со ссылкой на его местоположение в четырех тактах (впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска) цикла двигателя на кривой 302. Как указано синусоидальной кривой 302, поршень постепенно движется вниз от TDC, достигая нижней точки в BDC в конце рабочего такта. Поршень затем возвращается наверх, в TDC, в конце такта выпуска. Поршень затем снова движется обратно вниз, к BDC, во время такта впуска, возвращаясь в свое первоначальное верхнее положение в TDC в конце такта сжатия.

В момент 304 времени показана стандартная фаза распределения. В частности, кривые 305 и 306 изображают фазы распределения для выпускного клапана (прерывистая кривая 305) и впускного клапана (сплошная кривая 306) при стандартной (неотрегулированной) фазе распределения. Как проиллюстрировано, выпускной клапан может открываться, как только поршень достигает нижней точки в конце рабочего такта. Выпускной клапан может затем закрываться, когда поршень выполняет такт выпуска, оставаясь открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начнется последующий такт впуска. Тем же образом впускной клапан может открываться в или перед началом такта впуска и может оставаться открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начнется последующий такт сжатия.

В результате разницы во времени между закрытием выпускного клапана и открытием впускного клапана в течение короткого интервала времени, перед окончанием такта выпуска и после начала такта впуска, и впускной, и выпускной клапаны могут быть открытыми. Этот период, в течение которого оба клапана могут быть открыты, называется положительным перекрытием 307 (периодом перекрытия) впускного и выпускного клапанов (или просто перекрытием клапанов), представленным заштрихованной областью на пересечении кривых 305 и 306.

Чтобы позволять быстрый нагрев выхлопного газа, сжатый воздух может выпускаться из резервуара наддува при задерживании момента искры. В частности, сжатый воздух может быть выпущен в момент выпускания воздуха так, что выпускание происходит вне периода 307 перекрытия клапанов. По существу, это предоставляет возможность воздушно-топливной смеси сгорать в цилиндре и использоваться для раскручивания турбины при выпуске в выпускной коллектор. Для сравнения, если воздух был выпущен во время перекрытия клапанов, сжатый воздух может двигаться насквозь и из цилиндров в выхлопной трубопровод без правильного смешивания с топливом. Как результат, может не быть достигнуто достаточное сгорание для увеличения температуры выхлопного газа.

В одном примере, например, когда воздух наддува выпускают во впускной коллектор, выпускание может происходить в момент выпуска воздуха, который является любым временем в течение интервала 308, который охватывает интервал, который является продолжительностью такта впуска, но после того как перекрытие 307 клапанов закончилось. В другом примере, например, когда воздух наддува выпускают непосредственно в цилиндры, выпускание может происходить в момент выпуска воздуха, который является любым временем в течение интервала 310, который охватывает интервал, который является продолжительностью такта впуска, после того как перекрытие 307 клапанов закончилось, и по меньшей мере частью такта сжатия. В частности, интервал 310 может охватывать вплоть до регулируемой фазы 311 газораспределения такта сжатия, при этом момент 311 основан на давлении в резервуаре наддува. В частности, в ходе такта сжатия давление в цилиндре может начинать увеличиваться. Выше порогового положения 309 поршня давление в цилиндре может становиться выше, чем давление в резервуаре воздуха наддува, и может заставлять воздушно-топливную смесь протекать обратно во впускной коллектор. Таким образом, когда давление наддува в резервуаре уменьшается, фаза 311 газораспределения может регулироваться, чтобы быть позже в такте сжатия (т.е. ближе к TDC такта сжатия и дальше от BDC такта сжатия). Следовательно, воздух может выпускаться в течение более длительного интервала 310, включающего в себя такт впуска (кроме перекрытия клапанов) и большую часть такта сжатия. Для сравнения, когда давление наддува в резервуаре является более высоким, фаза 311 газораспределения может регулироваться, чтобы быть раньше в такте сжатия (т.е. ближе к BDC такта сжатия и дальше от TDC такта сжатия). Следовательно, воздух может выпускаться в течение более короткого интервала 310, включающего в себя такт впуска (кроме перекрытия клапанов) и меньшую часть такта сжатия.

Обращаясь теперь к фиг.4, график 400 иллюстрирует примерные комбинации выпуска сжатого воздуха из резервуара наддува с изменяющимся интервалом задержки искры (по ссылкам 401-403) в ответ на нажатие педали акселератора. В частности, график 400 показывает воздух во впускном коллекторе по графику 402, интервалы задержки искры - по графику 404, результирующий эффективный крутящий момент от сгорания - по графику 406 и результирующую температуру выхлопного газа - по графику 408.

В частности, посредством примеров 402-403 сравнивают крутящий момент и тепло, сформированные посредством комбинации задержки искры и выпускания воздуха наддува, с примером 401, в котором искра не задержана и дополнительный воздух наддува не выпущен. В примере 401 двигатель работает посредством всасываемого воздуха, который может сжиматься при прохождении через компрессор (который представлен сплошной линией 411), но без добавления какого-либо дополнительного воздуха наддува из резервуара наддува. Задержка искры может не использоваться. Как результат, эффективный крутящий момент 431 от сгорания может быть сформирован и температура выхлопа может быть повышена до первой температуры 441.

Пример 402 изображает регулировку, выполненную в ответ на первое нажатие педали акселератора. Во время первого нажатия педали акселератора в дополнение к всасываемому воздуху, предоставляемому через компрессор, контроллер может выпускать объем сжатого воздуха (изображенный штрихованной областью 412) из резервуара наддува во впускной коллектор ниже по потоку от компрессора с первой, меньшей, величиной 422 задержки искры. Как результат, эффективный крутящий момент 432 от сгорания может быть сформирован, и температура выхлопа может быть повышена до второй температуры 442. Здесь как эффективный крутящий момент от сгорания, так и температура выхлопа могут быть повышены по сравнению с уровнями, полученными в отсутствие выпущенного воздуха и задержки искры (пример 401).

Пример 403 изображает регулировку, выполняемую в ответ на второе нажатие педали акселератора. Во время второго нажатия педали акселератора уровень воздуха в резервуаре наддува может быть ниже, чем уровень воздуха в резервуаре наддува во время первого нажатия педали акселератора. Альтернативно, во время первого нажатия педали акселератора резервуар наддува может быть первым, меньшим, резервуаром наддува, в то время как во время второго нажатия педали акселератора резервуар наддува может быть вторым, большим, резервуаром наддува. В еще одном примере во время первого нажатия педали акселератора уровень наддува при нажатии педали акселератора может быть выше, в то время как во время второго нажатия педали акселератора уровень наддува при нажатии педали акселератора может быть ниже. Следовательно, во время первого нажатия педали акселератора величина запаздывания турбонагнетателя может быть ниже (например, ниже порогового значения), тогда как во время второго нажатия педали акселератора величина запаздывания турбонагнетателя может быть выше (например, выше порогового значения). Чтобы устранять более сильное запаздывание турбонагнетателя, величина задержки искры, используемой в комбинации с выпущенным сжатым воздухом, может быть отрегулирована, чтобы позволять получение более высокой температуры выхлопа, тем самым ускоряя раскручивание турбины во время второго нажатия педали акселератора.

Соответственно, во время второго нажатия педали акселератора в дополнение к всасываемому воздуху, предоставляемому через компрессор, контроллер может выпускать объем сжатого воздуха (изображенный штрихованной областью 413) из резервуара наддува во впускной коллектор со второй, большей, величиной 423 задержки искры. Как результат, эффективный крутящий момент 433 от сгорания может быть сформирован и температура выхлопа может быть повышена до третьей температуры 443. Здесь как эффективный крутящий момент от сгорания, так и температура выхлопа могут быть повышены по сравнению с уровнями, полученными в отсутствие выпущенного воздуха и задержки искры (пример 401). Однако эффективный крутящий момент 433 от сгорания (сформированный с использованием большей величины задержки искры) может быть ниже, чем эффективный крутящий момент 432 от сгорания (сформированный с использованием меньшей величины задержки искры), а третья температура 443 может быть выше, чем вторая температура 442 выхлопа.

По существу, во время каждого из первого и второго нажатий педали акселератора, первая и вторая примененные величины задержки искры (задержки 422, 423 искры) могут быть отрегулированы, чтобы быть ниже предела задержки искры, который основан на крутящем моменте от сгорания, соответствующем выпущенному сжатому воздуху. Т.е. задержки 422, 423 искры могут регулироваться, чтобы позволять эффективным крутящим моментам 432 и 433 от сгорания удерживаться на уровне или увеличиваться выше эффективного крутящего момента 421 от сгорания, полученного в отсутствие какого-либо выпущенного сжатого воздуха наддува.

Следует понимать, что, в то время как пример 402 изображает первое нажатие педали акселератора с некоторой величиной задержки искры (хоть и меньшей, чем величина задержки искры, используемая в примере 403), в альтернативном варианте осуществления пример 402 может содержать комбинацию, в которой момент искры сохраняется и задержка искры не применяется, в то время как воздух наддува выпускается из резервуара наддува. Здесь эффективный крутящий момент от сгорания может быть увеличен, чтобы предоставлять возможность удовлетворять запрос крутящего момента при нажатии педали акселератора (по меньшей мере временно), однако увеличение температуры выхлопного газа может быть недостаточным, чтобы уменьшать запаздывание турбонагнетателя. Также следует понимать, что, в то время как примеры 402 и 403 изображают использование одинакового объема выпускаемого сжатого воздуха, в альтернативных вариантах осуществления объем выпускаемого сжатого воздуха может быть изменен. В частности, изменяя объем воздуха наддува, который выпускается из резервуара наддува, одновременно изменяя величину задержки искры, применяемую во время выпуска, контроллер двигателя может увеличивать эффективный крутящий момент от сгорания, одновременно повышая температуру выхлопного газа, при этом предпочтение увеличения в крутящем моменте от сгорания относительно увеличения температуры выхлопа делается на основании по меньшей мере уровня наддува (или скорости вращения турбины) при нажатии педали акселератора.

Таким образом, доставляя объем сжатого воздуха, который выпускается из резервуара воздуха наддува, одновременно увеличивая величину задержки искры, температура выхлопного газа может быть быстро повышена, чтобы позволять раскручивание турбины и уменьшение запаздывания турбонагнетателя. Используя большую задержку искры, когда доступные уровни наддува более низкие, относительно большее тепло выхлопа и относительно меньший крутящий момент от сгорания могут быть сформированы, чтобы быстро раскручивать турбину. Используя меньшую задержку искры, когда доступные уровни наддува более высокие, относительно меньший нагрев выхлопа и относительно больший крутящий момент от сгорания могут быть сформированы, чтобы удовлетворять повышенному запросу крутящего момента. Таким образом, запаздывание турбонагнетателя может лучше устраняться и производительность двигателя с наддувом может быть улучшена.

Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в настоящее описание, могут быть использованы с различными конфигурациями двигателя и/или системами транспортного средства. Конкретные процедуры, описанные в данном документе, могут представлять одну или более из любого числа стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.п. По существу, различные проиллюстрированные действия, операции или функции могут быть выполнены последовательно, параллельно или в некоторых случаях опущены. Аналогично, порядок обработки необязательно требуется, чтобы добиваться признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в данном документе, и предусмотрен для легкости иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций может неоднократно выполняться в зависимости от конкретной используемой стратегии. Дополнительно, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемом носителе для хранения в системе управления двигателем.

Следует понимать, что конфигурации и процедуры, описанные в данном документе, являются примерными по природе и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничивающем смысле, поскольку возможны многочисленные варианты. Например, вышеописанная технология может быть применена к двигателям типа V6 (V-образный 6-цилиндровый), I-4 (рядный 4-цилиндровый), I-6 (рядный 6-цилиндровый), V-12 (V-образный 12-цилиндровый), оппозитный 4-цилиндровый и к другим типам. Предмет изучения настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и/или свойства, описанные в данном документе.

Прилагаемая формула изобретения конкретно указывает определенные комбинации и подкомбинации, считающиеся новыми и неочевидными. Эта формула может ссылаться на "элемент", или "первый" элемент, или их эквивалент. Такая формула изобретения должна пониматься как включающая в себя объединение одного или более таких элементов, не требующее, не исключающее два или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены посредством исправления настоящей формулы изобретения или посредством представления новых пунктов формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, либо более широкая, либо более узкая, эквивалентная или отличная в рамках по сравнению с оригинальной формулой изобретения, также рассматривается как включенная в предмет изучения настоящего изобретения.

1. Способ работы двигателя с наддувом, включающий в себя этапы, на которых:
при первом нажатии педали акселератора выпускают сжатый воздух из резервуара наддува во впускной коллектор ниже по потоку от компрессора с первым, меньшим, интервалом задержки искры; а
при втором нажатии педали акселератора выпускают сжатый воздух из резервуара наддува во впускной коллектор со вторым, более длительным, интервалом задержки искры.

2. Способ по п. 1, в котором при втором нажатии педали акселератора уровень воздуха в резервуаре наддува ниже, чем уровень воздуха в резервуаре наддува при первом нажатии педали акселератора.

3. Способ по п. 1, в котором при первом нажатии педали акселератора резервуар наддува является первым, меньшим, резервуаром наддува, а при втором нажатии педали акселератора резервуар наддува является вторым, большим, резервуаром наддува.

4. Способ по п. 1, в котором при первом нажатии педали акселератора уровень наддува выше, а при втором нажатии педали акселератора уровень наддува ниже.

5. Способ по п. 1, в котором при первом нажатии педали акселератора величина запаздывания турбонагнетателя ниже порогового значения, а при втором нажатии педали акселератора величина запаздывания турбонагнетателя выше порогового значения.

6. Способ по п. 1, в котором каждая из первой и второй величин задержки искры ниже предела задержки искры, при этом предел задержки искры основан на крутящем моменте от сгорания, соответствующем выпущенному сжатому воздуху.

7. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором уменьшают количество выхлопного газа, подвергнутого рециркуляции из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя, на основании количества выпущенного сжатого воздуха.

8. Способ по п. 1, в котором выпускание сжатого воздуха из резервуара наддува повышает температуру выхлопа.

9. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором определяют выше ли температура выхлопного газа, чем пороговая температура.

10. Способ по п. 9, в котором температуру выхлопного газа определяют на основании скорости вращения турбины.

11. Способ по п. 9, в котором выпускание происходит, когда температура выхлопа ниже пороговой температуры.

12. Способ по п. 1, в котором выпускание происходит вне периода перекрытия клапанов.

13. Способ по п. 1, в котором выпускание происходит во время такта впуска или такта сжатия.

14. Способ по п. 1, в котором первая величина задержки искры увеличивает эффективный крутящий момент от сгорания двигателя.

15. Система двигателя, содержащая:
двигатель;
турбонагнетатель, содержащий компрессор, приводимый в действие турбиной;
резервуар воздуха наддува, соединенный ниже по потоку от компрессора; и
контроллер с машиночитаемыми инструкциями, при исполнении которых в ответ на нажатие педали акселератора выпускают сжатый воздух из резервуара воздуха наддува во впускной коллектор двигателя при увеличении задержки искры в первом цилиндре двигателя и сохранении момента искры во втором цилиндре двигателя, и дополнительно при увеличении получаемого эффективного крутящего момента от сгорания двигателя.

16. Система по п. 15, в которой первый цилиндр двигателя и второй цилиндр двигателя выбраны на основании порядка зажигания цилиндров.

17. Система по п. 15, в которой увеличение задержки искры включает в себя этап, на котором увеличивают задержку искры на величину, основанную на выпущенном сжатом воздухе, при этом величина ниже предела задержки искры, основанного на крутящем моменте от сгорания.

18. Система по п. 15, дополнительно содержащая канал рециркулируемых выхлопных газов, содержащий клапан рециркулируемых выхлопных газов для осуществления рециркуляции количества выхлопных газов из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя, при этом контроллер содержит дополнительные инструкции, при исполнении которых уменьшают количество выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции во впускной коллектор двигателя через канал рециркулируемых выхлопных газов, посредством уменьшения открывания клапана рециркулируемых выхлопных газов.

19. Система по п. 15, дополнительно содержащая конус восстановления давления, присоединенный по текучей среде между резервуаром воздуха наддува и впускным коллектором двигателя.

20. Система по п. 15, дополнительно содержащая воздушный насос, который подает сжатый воздух к резервуару воздуха наддува.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит механизм изменения степени сжатия, способный изменять механическую степень сжатия, и механизм изменения момента открытия или закрытия клапана, способный регулировать момент закрытия впускного клапана.

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к электрооборудованию для обеспечения работы двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в производстве и эксплуатации автомобильной техники.

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к электрооборудованию для обеспечения работы двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в производстве и эксплуатации автомобильной техники.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению. .

Изобретение относится к области автомобильной электроники и может быть использовано в электрооборудовании автомобилей. .

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления двигателем (10) включает в себя использование исполнительных устройств двигателя для регулирования работы двигателя в зависимости от накопления воды в охладителе (80) воздуха наддува.

Изобретение относится к управлению автомобильными двигателями. В способе эксплуатации двигателя при наличии первого числа случаев преждевременного зажигания регулируют работу первого цилиндра в ответ на появление признака преждевременного зажигания в первом цилиндре.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство управления двигателем предназначено для двигателя внутреннего сгорания, снабженного механизмом изменения фаз газораспределения для того, чтобы изменять фазы газораспределения впускного клапана двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к управлению двигателем автомобиля в ответ на обнаружение преждевременного зажигания. В способе использования двигателя обогащают смесь цилиндра и ограничивают нагрузку на двигатель на первое значение в ответ на периодическое преждевременное зажигание в цилиндре.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях с турбонаддувом. Способ эксплуатации системы дизельного двигателя предназначен для дизельного двигателя (1), содержащего впускной трубопровод (2) для подачи воздуха в дизельный двигатель (1), выхлопной трубопровод (3) для выпуска выхлопного газа из дизельного двигателя (1), дизельный сажевый фильтр (31), расположенный в выхлопном трубопроводе (3), и систему (50, 60) рециркуляции отработавших газов для возврата выхлопного газа в дизельный двигатель (1).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит механизм (A) регулирования степени сжатия, выполненный с возможностью изменения степени механического сжатия, и механизм (B) регулирования фаз газораспределения, выполненный с возможностью регулирования момента закрытия впускного клапана (7), в котором задана запрещенная зона для комбинации степени механического сжатия и момента закрытия впускного клапана (7) для запрета попадания рабочей точки в запрещенную зону.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в процессах сгорания топлива в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Технический результат - расширение диапазона степеней обеднения смеси, что повышает экономичность и чистоту выхлопных ДВС.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для коррекции параметра Pi горения двигателя внутреннего сгорания во время холодного запуска.

Изобретение относится к устройствам управления для транспортных средств, обеспечивающим использования тепла, выделенного двигателем внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам подачи водорода в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. .

Изобретение может быть использовано в двигателях с турбонаддувом. Система управления наполнением двигателя с турбонаддувом содержит средства измерения массового расхода воздуха во впускном трубопроводе, средства измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя, педаль управления двигателем с датчиком ее положения.
Наверх