Способ для двигателя (варианты)
Предложена группа изобретений, включающая способы и системы для регулировки параметров сгорания для повышения стабильности сгорания в условиях, в которых конденсат, образовавшийся в охладителе наддувочного воздуха, может поступать в цилиндры двигателя. Техническим результатом является повышение стабильности сгорания. Сущность изобретений заключается в том, что в ответ на повышенный массовый расход воздуха и уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха двигатель может осуществлять сгорание на богатом воздушно-топливном соотношении наряду с увеличением положительного перекрытия клапанов. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системам и способам регулировки параметров сгорания для повышения стабильности сгорания в условиях, в которых конденсат, образовавшийся в охладителе наддувочного воздуха, может поступать на впуск системы двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели с нагнетателем и турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью сжимать окружающий воздух, поступающий в двигатель, чтобы повышать мощность. Сжатие воздуха может вызывать повышение температуры воздуха, таким образом, охладитель наддувочного воздуха (CAC) может использоваться для охлаждения нагретого воздуха, тем самым повышая его плотность и дополнительно увеличивая потенциально возможную мощность двигателя. Окружающий воздух извне транспортного средства проходит через CAC, чтобы охлаждать всасываемый воздух, проходящий через внутреннюю часть CAC. Конденсат может формироваться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где всасываемый воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Конденсат может накапливаться на дне CAC или во внутренних каналах и охлаждающих турбулизаторах. Когда повышается крутящий момент, к примеру, при ускорении, повышенный массовый расход воздуха может отбирать конденсат из CAC, втягивая его в двигатель и увеличивая вероятность пропусков зажигания и/или нестабильности сгорания в двигателе.
Другие попытки преодолеть пропуски зажигания двигателя, обусловленные засасыванием конденсата, включают в себя избегание накопления конденсата. Однако авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у таких способов. Более точно, несмотря на то, что некоторые способы могут уменьшать или замедлять образование конденсата в CAC, конденсат все же может накапливаться со временем. Если это накопление не может быть прекращено, засасывание конденсата при ускорении может вызывать нестабильность сгорания и пропуски зажигания двигателя. Еще один способ предотвращения пропусков зажигания двигателя вследствие засасывания конденсата включает в себя улавливание и/или отведение конденсата из CAC. Несмотря на то, что это может снижать уровни конденсата в CAC, конденсат перемещается в альтернативное местоположение или резервуар, которые могут быть подвержены другим проблемам с конденсатом, таким как замерзание и коррозия.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из примеров, проблемы, описанные выше, могут быть преодолены способом, включающим в себя этапы, на которых:
осуществляют сгорание на богатом воздушно-топливном соотношении и регулируют установку фаз клапанного распределения для увеличения положительного перекрытия клапанов в ответ на повышенный массовый расход воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении и регулировка установки фаз клапанного распределения дополнительно основаны на уровне конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, в котором повышение массового расхода воздуха основано на нажатии педали акселератора.
В одном из вариантов предложен способ, в котором сгорание на богатом воздушно-топливном соотношении и регулировку установки фаз клапанного распределения для создания положительного перекрытия клапана осуществляют в ответ на запрос увеличить массовый расход воздуха выше порогового расхода при уровне конденсата большем, чем пороговый уровень.
В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении включает в себя этап, на котором увеличивают количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором величина увеличения количества впрыскиваемого топлива основано на одном или более из уровня конденсата и массового расхода воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором увеличивают положительное перекрытие клапанов у впускного клапана и выпускного клапана для поддержания смеси выхлопных газов около стехиометрии при осуществлении сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов включает в себя этап, на котором увеличивают продолжительность времени, в течение которой открыты оба, впускной клапан и выпускной клапан.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение продолжительности времени, в течение которой открыты оба, впускной клапан и выпускной клапан, включает в себя этап, на котором осуществляют одно или более из опережения открывания впускного клапана и запаздывания закрывания выпускного клапана.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых увеличивают воздушно-топливное соотношение от богатого воздушно-топливного соотношения и уменьшают положительное перекрытие клапанов в ответ на одно или более из снижения массового расхода воздуха ниже порогового расхода и снижения уровня конденсата ниже порогового уровня.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
уменьшают воздушно-топливное соотношение и увеличивают положительное перекрытие клапанов у впускного клапана и выпускного клапана в ответ на массовый расход воздуха выше порогового расхода и уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха, больший, чем пороговый уровень.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором уменьшают воздушно-топливное соотношение от первого соотношения до второго соотношения, причем второе соотношение уменьшается с повышением уровня конденсата.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором увеличивают положительное перекрытие клапанов с первого уровня до второго уровня, причем второй уровень основан на количестве продувочного воздуха, требуемого для поддержания воздушно-топливного соотношения смеси выхлопных газов около стехиометрии.
В одном из вариантов предложен способ, в котором количество продувочного воздуха увеличивается с уменьшением второго соотношения.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов от первого уровня до второго уровня включает в себя этап, на котором регулируют систему регулируемой установки фаз кулачкового распределения из первого положения, не имеющего положительного перекрытия клапанов, во второе положение, имеющее увеличенное положительное перекрытие клапанов.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов с первого уровня до второго уровня включает в себя этап, на котором регулируют систему регулируемой установки фаз кулачкового распределения из первого положения, имеющего некоторое положительное перекрытие клапанов, во второе положение, имеющее большее положительное перекрытие клапанов, чем первое положение.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых увеличивают воздушно-топливное соотношение со второго соотношения до первого соотношения и уменьшают положительное перекрытие клапанов со второго уровня до первого уровня в ответ на одно или более из снижения уровня конденсата ниже порогового уровня и снижения массового расхода воздуха ниже порогового расхода.
В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
в первом состоянии, когда массовый расход воздуха больше, чем пороговый расход, а уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха больше, чем пороговый уровень, уменьшают воздушно-топливное соотношение и увеличивают положительное перекрытие клапанов; и
во втором состоянии, когда одно или более из того, что массовый расход воздуха меньше, чем пороговый расход, и уровень конденсата меньше, чем пороговый уровень, поддерживают воздушно-топливное соотношение и положительное перекрытие клапанов.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов включает в себя этап, на котором осуществляют одно или более из опережения открывания впускного клапана и запаздывания закрывания выпускного клапана.
В одном из вариантов предложен способ, в котором уменьшение воздушно-топливного соотношения возрастает с повышением уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов возрастает с уменьшением воздушно-топливного соотношения и повышением уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором возвращают воздушно-топливное соотношение и положительное перекрытие клапанов на соответствующие базовые уровни в ответ на одно или более из снижения массового расхода ниже порогового расхода и снижения уровня конденсата ниже порогового уровня.
Таким образом, предложены способы регулировки параметров сгорания для повышения стабильности сгорания в условиях повышенного расхода воздуха, когда конденсат формируется в CAC. Более точно, в течение периодов повышенного массового расхода, когда уровень конденсата в CAC находится выше порогового уровня, богатое воздушно-топливное соотношение может подвергаться сгоранию, к тому же, наряду с увеличением перекрытия клапанов у впускного и выпускного клапана. Таким образом, стабильность сгорания может быть повышена, в то время как конденсат из CAC поступает в двигатель, тем самым уменьшая вероятность пропусков зажигания в двигателе или нестабильного сгорания.
В качестве одного из примеров, контроллер двигателя может уменьшать воздушно-топливное соотношение и увеличивать перекрытие клапанов в ответ на запрос увеличить массовый расход воздуха выше порогового расхода, когда уровень конденсата больше, чем пороговый уровень. Уменьшение воздушно-топливного соотношения может включать в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя для сгорания. Увеличение перекрытия клапанов может включать в себя увеличение продолжительности времени, которую впускной клапан и выпускной клапан открыты одновременно. Перекрытие клапана может увеличиваться, чтобы смесь выхлопных газов поддерживалась около стехиометрии при осуществлении сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении. Воздушно-топливное соотношение и перекрытие клапанов могут возвращаться на базовые уровни, когда один или более из уровня конденсата и/или массового расхода воздуха снижаются ниже соответствующих пороговых значений.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено 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. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя охладитель наддувочного воздуха.
Фиг. 2 показывает блок-схему последовательности операций способа регулировки воздушно-топливного соотношения и установки фаз клапанного распределения в ответ на уровень конденсата в CAC и массовый расход воздуха.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ определения количества конденсата внутри CAC согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа определения воздушно-топливного соотношения и величины перекрытия клапанов на основании уровня конденсата в CAC и массового расхода воздуха.
Фиг. 5 показывает графический пример регулировки воздушно-топливного соотношения и установки фаз клапанного распределения на основании уровня конденсата в CAC и массового расхода воздуха.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание относится к системам и способам регулировки параметров сгорания для повышения стабильности сгорания в условиях, в которых конденсат, образовавшийся в охладителе наддувочного воздуха (CAC), может поступать на впуск системы двигателя, такой как система двигателя, показанная на фиг. 1. В условиях повышенного массового расхода воздуха, когда уровень конденсата в CAC больше, чем пороговый уровень, воздушно-топливное соотношение и установка фаз клапанного распределения могут регулироваться для повышения стабильности сгорания. Фиг. 2 представляет примерный способ определения, когда следует уменьшать воздушно-топливное соотношение и увеличивать перекрытие клапанов в ответ на уровень конденсата и массовый расход воздуха. Уровень или количество конденсата в CAC может определяться посредством способа, представленного на фиг. 3. Кроме того, фиг. 4 показывает примерный способ определения воздушно-топливного соотношения и величины перекрытия клапанов на основании уровня конденсата и массового расхода воздуха. В заключение, примерные регулировки воздушно-топливного соотношения и установки фаз клапанного распределения на основании уровня конденсата и массового расхода воздуха показаны на фиг. 5.
Фиг. 1 схематично показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, включающей в себя двигатель 10. В изображенном варианте осуществления, двигатель является двигателем с наддувом, присоединенным к турбонагнетателю 13, включающему в себя компрессор, приводимый в движение турбиной 16. Более точно, свежий воздух вводится по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 12 и втекает в компрессор 14. Расход окружающего воздуха, который поступает в систему впуска через впускной канал 42, может регулироваться по меньшей мере частично посредством регулировки дроссельного клапана 20. Компрессор 14 может быть любым пригодным компрессором всасываемого воздуха, таким как компрессор нагнетателя с приводом от электродвигателя или с приводом от ведущего вала. В системе 10 двигателя, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически присоединенным к турбине 16 через вал, турбина 16 приводится в движение расширяющимися выхлопными газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в зависимости от скорости вращения двигателя.
Как показано на фиг. 1, компрессор 14 присоединен через охладитель 18 наддувочного воздуха (CAC) к дроссельному клапану 20. CAC, например, может быть теплообменником из воздуха в воздух или из воздуха в воду. Дроссельный клапан 20 присоединен к впускному коллектору 22 двигателя. Из компрессора, горячий сжатый воздух поступает на впуск CAC 18, остывает, по мере того, как он проходит через CAC, а затем, выходит, чтобы проходить через дроссельный клапан во впускной коллектор. Поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через облицовку радиатора в передней части транспортного средства и проходить через CAC, чтобы помогать охлаждению наддувочного воздуха. Конденсат может формироваться и накапливаться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где наддувочный воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Когда наддувочный воздух включает в себя подвергнутые рециркуляции выхлопные газы, конденсат может становиться кислотным и подвергать коррозии корпус CAC. Коррозия может приводить к утечкам между зарядом воздуха, атмосферой и возможно хладагентом в случае водно-воздушных охладителей. Дополнительно, конденсат может накапливаться на дне CAC, а затем, втягиваться в двигатель за раз во время периодов повышенного массового расхода воздуха, таких как разгон (или нажатие педали акселератора), увеличивая вероятность пропусков зажигания в двигателе. Таким образом, как конкретизировано в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 2-5, параметры сгорания, такие как воздушно-топливное соотношение и установка фаз клапанного распределения, могут регулироваться в течение периодов повышенного массового расхода воздуха, чтобы стабильность сгорания повышалась, а события пропусков зажигания в двигателе сокращались.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора считывается датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (MAP). Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть присоединен последовательно между впуском и выпуском компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открываться в выбранных условиях работы, чтобы сбрасывать избыточное давление наддува. Например, перепускной клапан компрессора может открываться в условиях замедления скорости вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 присоединен к ряду камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания, кроме того, присоединены к выпускному коллектору 36 через ряд выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления, показан одиночный выпускной коллектор 36. Однако, в других вариантах осуществления, выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора могут давать выходящему потоку из разных камер сгорания возможность направляться в разные местоположения в системе двигателя.
Камеры 30 сгорания (например, цилиндры) могут снабжаться одним или более видов топлива, таких как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ. Топливо может подаваться в камеры сгорания через топливную форсунку 66. В изображенном примере, топливная форсунка 66 выполнена с возможностью непосредственного впрыска, хотя, в других вариантах осуществления, топливная форсунка 66 может быть выполнена с возможностью впрыска во впускной канал или впрыска через корпус дроссельного клапана. Кроме того, каждая камера сгорания может включать в себя одну или более топливных форсунок разных конфигураций, чтобы давать возможность каждому цилиндру принимать топливо посредством непосредственного впрыска, впрыска во впускной канал, впрыска через корпус дроссельного клапана или их комбинации. В камерах сгорания, сгорание может инициироваться посредством искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия. Количество топлива, впрыскиваемого топливной форсункой 66 в камеры 30 сгорания, может регулироваться для достижения требуемого воздушно-топливного соотношения (A/F). В одном из примеров, воздушно-топливное соотношение может регулироваться на основании уровня конденсата в CAC и/или массового расхода воздуха (например, весового расхода воздуха). Способы этой регулировки дополнительно обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 2-5.
Выхлопные газы из выпускного коллектора 36 направляются в турбину 16, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество выхлопных газов взамен может направляться через регулятор давления наддува (не показан), обходя турбину. Объединенный поток из турбины и регулятора давления наддува затем протекает через устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов. Вообще, одно или более устройств 70 снижения токсичности выхлопных газов могут включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопных газов, выполненных с возможностью каталитически очищать поток выхлопных газов, тем самым снижать количество одного или более веществ в потоке выхлопных газов. Например, один из каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью улавливать NOx из потока выхлопных газов, когда поток выхлопных газов обеднен, и восстанавливать захваченные NOx, когда поток выхлопных газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью делать непропорциональным NOx или избирательно восстанавливать NOx посредством восстанавливающего агента. В кроме того других примерах, каталитический нейтрализатор последующей очистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью окислять остаточные углеводороды и/или оксид углерода в потоке выхлопных газов. Разные каталитические нейтрализаторы последующей очистки выхлопных газов, имеющие любые такие функциональные возможности, могут быть расположены в тонких покрытиях или где-нибудь еще в каскадах последующей очистки выхлопных газов отдельно или вместе. В некоторых вариантах осуществления, каскады последующей очистки выхлопных газов могут включать в себя регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливать и окислять частицы сажи в потоке выхлопных газов. Все или часть очищенных выхлопных газов из устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному трубопроводу 35 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха выхлопных газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO.
В зависимости от условий работы, часть выхлопных газов может подвергаться рециркуляции из выпускного коллектора 36, выше по потоку от турбины 16, во впускной коллектор 22, ниже по потоку от компрессора 14 через канал 51 EGR, через охладитель 50 EGR и клапан 52 EGR. Таким образом, может даваться возможность рециркуляции выхлопных газов высокого давления (HP-EGR). В некоторых вариантах осуществления, в дополнение к HP-EGR, также может быть дана возможность рециркуляции выхлопных газов низкого давления (LP-EGR), при которой часть очищенных выхлопных газов рециркулируется из выпускного коллектора 36, ниже по потоку от турбины 16, во впускной коллектор 22, выше по потоку от компрессора 14, через канал EGR низкого давления и присоединенный в нем охладитель EGR и клапан EGR (не показаны). Клапан 52 EGR может открываться, чтобы допускать регулируемое количество охлажденных выхлопных газов во впускной коллектор для желательных рабочих характеристик сгорания и снижения токсичности выхлопных газов. Относительно длинный проток EGR в системе 10 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию выхлопных газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, расположение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает очень эффективное охлаждение выхлопных газов для повышенной имеющейся в распоряжении массы EGR и улучшенных рабочих характеристик.
Каждая камера 30 сгорания (например, цилиндр) может обслуживаться одним или более клапанов. В настоящем примере, каждый цилиндр 30 включает в себя соответствующие впускной клапан 62 и выпускной клапан 64. Система 100 двигателя дополнительно включает в себя один или более распределительных валов 68 для приведения в действие впускного клапана 62 и/или выпускного клапана 64. В изображенном примере, распределительный вал 68 для впускных клапанов присоединен к впускному клапану 62 и может приводиться в действие для управления впускным клапаном 62. В некоторых вариантах осуществления, где впускные клапаны множества цилиндров 30 присоединены к общему распределительному валу, распределительный вал 68 для впускных клапанов может приводиться в действие, чтобы управлять впускными клапанами всех связанных цилиндров.
Впускной клапан 62 управляется между открытым положением, которое допускает всасываемый воздух в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, по существу блокирующим всасываемый воздух от цилиндра. Распределительный вал 68 для впускных клапанов может быть включен в систему 69 привода впускных клапанов. Распределительный вал 68 для впускных клапанов включает в себя впускной кулачок 67, который имеет профиль выступа кулачка для открывания впускного клапана 62 в течение определенной длительности впуска. В некоторых вариантах осуществления (не показанных), распределительный вал может включать в себя дополнительные впускные кулачки с альтернативным профилем выступа кулачка, который предоставляет впускному клапану 62 возможность открываться на альтернативную длительность (в материалах настоящего описания также указываемые ссылкой как система переключения профиля кулачков). На основании профиля выступа дополнительного кулачка, альтернативная длительность может быть более продолжительной или более короткой, чем определенная длительность впуска впускного кулачка 67. Профиль выступа может оказывать влияние на высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Контроллер может быть способен переключать длительность впускного клапана, перемещая распределительный вал 68 впускных клапанов в продольном направлении и осуществляя переключение между профилями кулачков.
Таким же образом, каждый выпускной клапан 64 приводится в действие между открытым положением, допускающим выход выхлопных газов из соответствующего цилиндра, и закрытым положением, по существу удерживающим газы внутри цилиндра. Следует принимать во внимание, что несмотря на то, что только впускной клапан 62 показан являющимся с кулачковым приводом, выпускной клапан 64 также может приводиться в действие подобным распределительным валом для выпускных клапанов (не показан). В некоторых вариантах осуществления, где выпускной клапан множества цилиндров 30 присоединен к общему распределительному валу, распределительный вал для выпускных клапанов может приводиться в действие, чтобы управлять выпускными клапанами всех связанных цилиндров. Как и с распределительным валом 68 для впускных клапанов, когда включен в состав, распределительный вал для выпускных клапанов может включать в себя выпускные кулачки, имеющие профиль выступа кулачка для открывания выпускного клапана 64 в течение определенной длительности выпуска. В некоторых вариантах осуществления, распределительный вал для выпускных клапанов дополнительно может включать в себя дополнительные выпускные кулачки с альтернативным профилем выступа кулачка, который предоставляет выпускному клапану 64 возможность открываться на альтернативную длительность. Профиль выступа может оказывать влияние на высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Контроллер может быть способным переключать длительность выпускного клапана, перемещая распределительный вал выпускных клапанов в продольном направлении и осуществляя переключение между профилями кулачков.
Следует принимать во внимание, что распределительные валы для впускных и/или выпускных клапанов могут быть привязаны к подмножествам цилиндров, и могут присутствовать многочисленные распределительные валы для впускных и/или выпускных клапанов. Например, первый распределительный вал для впускных клапанов может быть присоединен к впускным клапанам первого подмножества цилиндров наряду с тем, что второй распределительный вал для впускных клапанов может быть присоединен к впускным клапанам второго подмножества цилиндров. Подобным образом, первый распределительный вал для выпускных клапанов может быть присоединен к выпускным клапанам первого подмножества цилиндров наряду с тем, что второй распределительный вал для выпускных клапанов может быть присоединен к выпускным клапанам второго подмножества цилиндров. Кроме того еще, один или более впускных клапанов и выпускных клапанов могут быть присоединены к каждому распределительному валу. Подмножество цилиндров, присоединенных к распределительному валу может быть основано на их положении вдоль блока цилиндров, порядке их работы, конфигурации двигателя, и т.д.
Система 69 привода впускных клапанов и система привода выпускных клапанов (не показана) дополнительно может включать в себя штоки толкателя, рычаги коромысла, толкатели, и т.д. Такие устройства и признаки могут управлять приводом впускного клапана 62 и выпускного клапана 64, преобразуя вращательное движение кулачков в поступательное движение клапанов. Как обсуждено ранее, клапаны также могут приводиться в действие посредством дополнительных профилей выступа кулачка на распределительных валах, где профили выступа кулачка между разными клапанами могут обеспечивать меняющуюся высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Однако, альтернативные компоновки распределительного вала (поверх головки блока и/или с толкателями клапана) могли бы использоваться, если требуется. Кроме того, в некоторых примерах, цилиндры 30 каждый может иметь более чем один выпускной клапана и/или впускной клапан. Кроме того других примерах, каждый из выпускного клапана 64 и впускного клапана 62 одного или более цилиндров может приводиться в действие общим распределительным валом. Кроме того еще, в некоторых примерах, некоторые и впускных клапанов 62 и/или выпускных клапанов 64 могут приводиться в действие своим собственным независимым распределительным валом или другим устройством.
Система 100 двигателя может включать в себя системы регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT), например, систему 80 регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT). Система регулируемой установки фаз клапанного распределения может быть выполнена с возможностью открывать впускной клапан на первую длительность, а выпускной клапан на вторую длительность. Первая и вторая длительность может быть основана на условиях работы двигателя. В одном из примеров, первая и вторая длительности могут регулироваться на основании массового расхода воздуха и уровня конденсата в CAC.
Система 80 VCT может быть сдвоенной независимой системой регулируемой установки фаз распределительного вала для изменения установки фаз распределения впускных клапанов и установки фаз распределения выпускных клапанов отдельно друг от друга. Система 80 VCT может включать в себя фазировщик распределительного вала для впускных клапанов, присоединенный к общему распределительному валу 68 для впускных клапанов для изменения установки фаз распределения впускных клапанов. Система VCT подобным образом может включать в себя фазировщик распределительного вала для выпускных клапанов, присоединенный к общему распределительному валу для выпускных клапанов для изменения установки фаз распределения выпускных клапанов. Система 80 VCT может быть выполнена с возможностью осуществлять опережение или запаздывание установки фаз клапанного распределения, осуществляя опережение или запаздывание установки фаз кулачкового распределения, и может управляться контроллером 38. Система 80 VCT может быть выполнена с возможностью регулировать установку фаз распределения событий открывания и закрывания клапанов, меняя зависимость между положением коленчатого вала и положением распределительного вала. Например, система 80 VCT может быть выполнена с возможность поворачивать распределительный вал 68 независимо от коленчатого вала, чтобы побуждать установку фаз клапанного распределения подвергаться опережению или запаздыванию. В некоторых вариантах осуществления, система 80 VCT может быть устройством с приводом от крутящего момента кулачков, выполненным с возможностью быстро менять установку фаз кулачкового распределения. В некоторых вариантах осуществления, установка фаз клапанного распределения, такая как закрывание впускного клапана (IVC) и закрывание выпускного клапана (EVC) может меняться посредством устройства непрерывно регулируемого подъема клапана (CVVL).
Устройства и системы управления клапанами/кулачками, описанные выше, могут быть с гидравлическим силовым приводом или с электроприводом, или их комбинацией. В одном из примеров, положение распределительного вала может изменяться посредством регулировки фаз кулачков электрического исполнительного механизма (например, фазировщика кулачков с электроприводом) с точностью воспроизведения, которая превышает таковую у большинства фазировщиков кулачков с гидравлическим приводом. Сигнальные шины могут отправлять сигналы управления в и принимать измерения установки фаз кулачкового распределения и/или выбора кулачка из системы 80 VCT.
Посредством регулировки системы 80 VCT, положение распределительного вала 68 для впускных клапанов может регулироваться, чтобы тем самым изменять установку момента открывания/или закрывания впускного клапана 62. По существу, посредством изменения открывания и закрывания впускного клапана 62, может меняться величина положительного перекрытия клапанов между впускным клапаном 62 и выпускным клапаном 64. Например, система 80 VCT может регулироваться, чтобы осуществлять опережение или запаздывание открывания и/или закрывания впускного клапана 62 относительно положения поршня.
Во время работы двигателя, поршень цилиндра постепенно перемещается вниз от ВМТ, доходя до самой нижней точки в НМТ к концу рабочего такта. Поршень затем возвращается вверх, в ВМТ, к концу такта выпуска. Поршень затем вновь перемещается обратно вниз, по направлению к НМТ, в течение такта впуска, возвращаясь в свое исходное верхнее положение в ВМТ к концу такта сжатия. Во время сгорания в цилиндре, выпускной клапан может открываться как только поршень доходит до нижней точки в конце рабочего такта. Выпускной клапан затем может закрываться, в то время как поршень завершает такт выпуска, оставаясь открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начался следующий такт впуска. Таким же образом, впускной клапан может открываться в или раньше начала такта впуска и может оставаться открытым по меньшей мере до тех пор, пока не начался следующий такт сжатия.
На основании разности установок моментов между закрыванием выпускного клапана и открыванием впускного клапана, клапаны могут приводиться в действие с отрицательным перекрытием клапана, при этом в течение короткой длительности после окончания такта выпуска и до начала такта впуска, оба, впускной и выпускной клапаны, закрыты. Этот период, в течение которого оба клапана закрыты, указывается ссылкой как отрицательное перекрытие (с впускного на выпускной) клапанов. В одном из примеров, система VCT может регулироваться, так что установка фаз распределения отрицательного перекрытие, с впускного на выпускной, клапанов может быть установленным по умолчанием положением распределительного вала двигателя во время сгорания в цилиндре.
В качестве альтернативы, клапаны могут приводиться в действие с положительным перекрытием клапанов, при этом в течение короткой длительностью до окончания такта выпуска и после начала такта впуска, оба, впускной и выпускной, клапаны, могут быть открыты. Этот период, в течение которого оба клапана могут быть открыты, указывается ссылкой как положительное перекрытие (с впускного на выпускной) клапанов. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, система 80 VCT может регулироваться, так чтобы увеличивалась величина положительного перекрытия клапанов во время выбранных условий работы двигателя. Более точно, положение распределительного вала для впускных клапанов может регулироваться, чтобы установка момента открывания впускного клапана подвергалась опережению. Следовательно, впускной клапан может открываться раньше, до окончания такта выпуска. По существу, длительность, в течение которой оба клапана открыты, может увеличиваться, тем самым приводя к увеличенному положительному перекрытию клапанов. В качестве одного из примеров, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством перемещения распределительного вала для впускных клапанов из положения некоторого положительного перекрытия клапанов в положение, имеющее большее положительное перекрытие клапанов. В качестве еще одного примера, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством перемещения распределительного вала для впускных клапанов из положения некоторого отрицательного перекрытия клапанов в положение положительного перекрытия клапанов. В одном из примеров, система VCT может регулироваться, так что установка фаз распределения отрицательного перекрытия, с впускного на выпускной, клапанов может быть установлена по умолчанию положением распределительного вала двигателя во время холодного запуска двигателя.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что приведенный выше пример предлагает увеличение положительного перекрытия клапанов посредством осуществления опережения установки момента открывания впуска, в альтернативных примерах, положительное перекрытие клапанов может увеличиваться посредством регулировки распределительного вала для выпускных клапанов, чтобы осуществлять запаздывание закрывания выпускного клапана. Кроме того еще, каждый из распределительных валов для впускных и выпускных клапанов может регулироваться, чтобы менять положительное перекрытие клапанов, изменяя установки фаз распределения как впускных, так и выпускных клапанов.
Фиг. 1 также показывает контроллер 38, который может быть любой электронной системой управления транспортного средства, в котором установлена система 10 двигателя. В вариантах осуществления, где по меньшей мере один впускной или выпускной клапан выполнен с возможностью открываться и закрываться согласно регулируемой установке фаз распределения, регулируемая установка фаз распределения может управляться посредством электронной системы управления, чтобы регулировать количество выхлопных газов, присутствующих в камере сгорания во время воспламенения. Электронная система управления также может быть выполнена с возможностью давать команду открывания, закрывания и/или регулировки различных других клапанов с электронным приводом в системе двигателя, как необходимо для ввода в действие любой из функций управления, описанных в материале настоящего описания. Эти клапаны, например, могут включать в себя дроссельные клапаны, перепускные клапаны компрессоров, регуляторы давления наддува, клапаны EGR и отсечные клапаны, различные впускные и выпускные клапаны резервуаров. Контроллер также может регулировать количество топлива, а также временные характеристики впрыска, топливных форсунок. По существу, контроллер может регулировать систему VCT и воздушно-топливное соотношение. Кроме того, для оценки условий работы в связи с функциями управления системы двигателя, контроллер может быть оперативно присоединен к множеству датчиков, расположенных повсюду в системе двигателя. Таковые могут включать в себя датчики расхода, датчики температуры, датчики положения педали, датчики давления, датчик массового расхода воздуха, и т.д. Более точно, датчик 134 положения педали показан присоединенным к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной водителем 132 транспортного средства. Контроллер 38 может использовать данные с этих различных датчиков для оценки других условий работы двигателя. Например, как обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 2-3, контроллер 38 может оценивать уровень конденсата в CAC.
Как описано выше, фиг. 1 показывает неограничивающий пример двигателя внутреннего сгорания. Следует понимать, что, в некоторых вариантах осуществления, двигатель может иметь большее или меньшее количество цилиндров сгорания, распределительных клапанов, дросселей и компрессионных устройств, среди прочего. Примерные двигатели могут иметь цилиндры, расположенные в «V-образной» конфигурации. Кроме того, общий распределительный вал для впускных клапанов может управлять впускными клапанами для первого набора цилиндров в первом ряду наряду с тем, что второй распределительный вал для впускных клапанов может управлять впускными клапанами для второго набора цилиндров во втором ряду. То есть, общий распределительный вал системы кулачкового привода (например, системы VCT) может использоваться для управления работой клапанов группы цилиндров.
В системе двигателя, описанной выше, в течение периодов повышенного массового расхода воздуха, поток воздуха через CAC возрастать. Если массовый расход воздуха возрастает до достаточно высокого уровня, усиленный поток воздуха через CAC может отбирать конденсат из CAC и вынуждать его поступать в цилиндры двигателя. Нестабильность сгорания и пропуски зажигания в двигателе могут происходить, если достаточное количество конденсата поступает в цилиндры двигателя за раз. Таким образом, может быть пороговый расход у массового расхода воздуха, который выводит (например, продувает) конденсат из CAC на впуск двигателя. Подобным образом, может быть пороговый уровень конденсата, который может вызывать пропуски зажигания в двигателе и/или нестабильное сгорание, если он засасывается двигателем. Повышенный массовый расход воздуха может возникать в ответ на повышение требования крутящего момента, такого как нажатие педали акселератора. Нажатие педали акселератора может указываться повышением положения педали и/или увеличением открывания дросселя. Таким образом, в одном из примеров, массовый расход воздуха может повышаться во время события разгона.
Стабильность сгорания может повышаться во время продувки конденсата посредством регулировки параметров сгорания. Параметры сгорания могут включать в себя воздушно-топливное соотношение и установку фаз клапанного распределения. В одном из примеров, впрыск топлива может обогащаться для повышения стабильности сгорания. Обогащение впрыска топлива включает в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры для сгорания, тем самым уменьшение воздушно-топливного соотношения. Объем увеличения впрыскиваемого топлива может быть основан на количестве конденсата в CAC. Например, для большего количества конденсата, меньшее воздушно-топливное соотношение, а потому, большее количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, может требоваться для стабильного сгорания. Объем увеличения впрыскиваемого топлива дополнительно может быть основан на запросе массового расхода воздуха. Например, если массовый расход воздуха возрастает до более высокого расхода, воздушно-топливное соотношение может уменьшаться до более низкого уровня для стабильного сгорания.
Чтобы поддерживать смесь выхлопных газов около стехиометрии, количество сжатого всасываемого воздуха, в материалах настоящего описания указываемого ссылкой как продувочный воздух или газ, может направляться из впускного коллектора в выпускной коллектор. Количество продувочного воздуха может возрастать для уменьшения воздушно-топливного соотношения. Продувочный воздух может создаваться посредством увеличения положительного перекрытия клапанов у впускного клапана и выпускного клапана. Как обсуждено выше, положительное перекрытие клапанов создается, когда впускной и выпускной клапаны оба одновременно открыты. Таким образом, воздух может проходить через впускной клапан в цилиндр сгорания и за выпускной клапан. Количество продувочного воздуха может увеличиваться посредством увеличения величины положительного перекрытия клапанов. В одном из примеров, для выдачи требуемого количества продувочного воздуха через цилиндры двигателя, система VCT может регулироваться из первого положения, не имеющего положительного перекрытия клапанов, во второе положение, имеющее увеличенное положительное перекрытие клапанов. В еще одном примере, система VCT может регулироваться из первого положения, имеющего некоторое положительное перекрытие клапанов, во второе положение, имеющее большее положительное перекрытие клапанов. Увеличение положительного перекрытия клапанов также повышает стабильность сгорания посредством сброса остаточных выхлопных газов из цилиндров. Таким образом, положительное перекрытие клапанов может использоваться для повышения стабильности сгорания во время продувки конденсата и поддержания выхлопных газов около стехиометрии.
Осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении и регулировка установки фаз клапанного распределения на увеличенное положительное перекрытие клапанов могут продолжаться до одного или более из пока массовый расхода воздуха не снижается ниже порогового расхода и/или уровень конденсата в CAC не снижается ниже порогового уровня. Когда происходят одно или более из этих событий, конденсат больше может не поступать в цилиндры сгорания. Таким образом, уменьшение воздушно-топливного соотношения и увеличение положительного перекрытия клапанов для повышенной стабильности сгорания могут быть больше не нужными. По существу, в ответ на снижение уровня конденсата ниже порогового уровня и/или снижение массового расхода воздуха ниже порогового расхода, контроллер может возвращать воздушно-топливное соотношение и положительное перекрытие клапанов на базовые или запрошенные на данный момент уровни. Это может включать в себя возврат VCT и/или величины впрыска топлива на заранее заданные уровни.
Таким образом, система по фиг. 1 обеспечивает способ осуществления сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении и регулировки установки фаз клапанного распределения для увеличения положительного перекрытия клапанов, в ответ на повышенный массовый расход воздуха. Осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении и регулировка установки фаз клапанного распределения могут быть дополнительно основаны на уровне конденсата в CAC. Кроме того, осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении и регулировка фаз клапанного распределения для создания положительного перекрытия клапанов могут происходить в ответ на запрос повысить массовый расход воздуха выше порогового расхода, когда уровень конденсата больше, чем пороговый уровень. В одном из примеров, осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении включает в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя. Объем увеличения количества впрыскиваемого топлива может быть основан на одном или более из уровня конденсата и массового расхода воздуха. Способ дополнительно может содержать увеличение положительного перекрытия клапанов у впускного клапана и выпускного клапана для поддержания смеси выхлопных газов около стехиометрии при осуществлении сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении. Увеличение положительного перекрытия клапанов может включать в себя увеличение продолжительности времени, в течение которой открыты оба, впускной клапан и выпускной клапан. Например, увеличение продолжительности времени, в течение которой открыты оба, впускной клапан и выпускной клапан, может включать в себя одно или более из осуществления опережения открывания впускного клапана и осуществления запаздывания закрывания выпускного клапана. Способ дополнительно может содержать увеличение воздушно-топливного соотношения от богатого воздушно-топливного соотношения и уменьшение положительного перекрытия клапанов в ответ на одно или более из снижения массового расхода воздуха ниже порогового расхода и снижения уровня конденсата ниже порогового уровня. Дополнительные подробности об этих способах представлены ниже со ссылкой на фиг. 2-5.
Фиг. 2 показывает блок-схему последовательности операций способа 200 для регулировки воздушно-топливного соотношения и установки фаз клапанного распределения в ответ на уровень конденсата в CAC и массовый расход воздуха. Контроллер, такой как контроллер 38, показанный на фиг. 1, может иметь команды, хранимые в нем, для приведения в исполнение способа 200. Способ 200 начинается на этапе 202 оценкой и/или измерением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, скорость транспортного средства, положение педали (PP), положение дросселя, температуру и давление в CAC, температуру двигателя, массовый расход воздуха, воздушно-топливное соотношение, VVT, и т.д. Способ на этапе 204 включает в себя определение, есть ли запрос повысить массовый расход воздуха. В одном из примеров, повышение массового расхода воздуха может происходить в ответ на нажатие педали акселератора. Нажатие педали акселератора может указываться повышением положения педали (PP) и/или увеличением открывания дросселя. Если нет запроса повысить массовый расход воздуха, способ продолжается на этапе 206, чтоб поддерживать условия работы двигателя (в том числе, установку фаз клапанного распределения и воздушно-топливное соотношение). Однако если есть запрос повысить массовый расход воздуха, способ продолжается на этапе 208, чтобы определять, будет ли запрос массового расхода воздуха повышать массовый расход воздуха больше, чем пороговое значение. Это пороговое значение может быть пороговым расходом или уровнем массового расхода воздуха. Если запрос массового расхода воздуха не больше, чем пороговый расход, контроллер поддерживает условия работы двигателя на этапе 206. Однако если массовый расход воздуха повышается или будет повышаться (вследствие запроса) выше порогового расхода, способ переходит на этап 210.
На этапе 210, способ может определять уровень конденсата в CAC на основании условий работы двигателя. В одном из примеров, на этапе 212, и как дополнительно конкретизировано в модели на фиг. 3, скорость образования конденсата внутри CAC может быть основана на температуре окружающей среды, температуре на выпуске CAC, массовом расходе, EGR и влажности. Это затем может использоваться для расчета количества или уровня конденсата в CAC. В еще одном примере, на этапе 214, значение образования конденсата может отображаться в температуру на выпуске CAC и отношение давления в CAC к давлению окружающей среды. В альтернативном примере, значение образования конденсата может отображаться в температуру на выпуске CAC и нагрузку двигателя. Нагрузка двигателя может быть функцией массы воздуха, крутящего момента, положения педали акселератора и положения дросселя, и таким образом, может давать показание скорости потока воздуха через CAC. Например, умеренная нагрузка двигателя, объединенная с относительно холодной температурой на выпуске CAC, может служить признаком высокого значения образования конденсата вследствие поверхностей охлаждения CAC и относительно низкой скорости потока всасываемого воздуха. Отображение, кроме того, может включать в себя модификатор для температуры окружающей среды.
Возвращаясь к фиг. 2, на этапе 216, способ определяет, находится ли уровень конденсата в CAC (например, количество конденсата в CAC) выше порогового уровня. Как описано выше, пороговый уровень может быть основан на количестве конденсата, которое может вызывать пропуски зажигания или нестабильное сгорание в двигателе, если засасывается двигателем за раз. Если уровень конденсата в CAC не больше, чем пороговый уровень, контроллер может поддерживать запрошенные или заранее заданные воздушно-топливное соотношение и установку фаз клапанного распределения (например, VVT) на этапе 218. Однако, если уровень конденсата в CAC больше, чем пороговый уровень, способ продолжается на этапе 220, чтобы понижать воздушно-топливное соотношение и увеличивать положительное перекрытие клапанов у впускного и выпускного клапанов. Подробности об определении воздушно-топливного соотношения и положительного перекрытия клапанов, а также осуществлении соответствующих регулировок в отношении систем впрыска топлива и VVT, представлены на фиг. 4.
На этапе 222, способ определяет, понизился ли массовый расход воздуха ниже порогового расхода, и понизился ли уровень конденсата в CAC ниже порогового уровня. Если ни одно из этих условий не удовлетворено, контроллер поддерживает пониженное воздушно-топливное соотношение и регулировки установки фаз клапанного распределения на этапе 224. Когда удовлетворены одно или более из условий на этапе 222, контроллер может возвращать воздушно-топливное соотношение и установку фаз клапанного распределения к запрашиваемым на данный момент или исходным (например, заранее заданным) регулировкам. Таким образом, условия на этапе 222 могут указывать, что повышенная стабильность сгорания больше не нужна.
Фиг. 3 иллюстрирует способ 300 оценки количества конденсата, накопленного внутри CAC. На основании количества конденсата в CAC относительно порогового значения, воздушно-топливное соотношение и установка фаз клапанного распределения могут регулироваться в течение периодов повышенного массового расхода воздуха способами, показанными на фиг. 2 и фиг. 4.
Способ начинается на этапе 302 посредством определения условий работы двигателя. Таковые могут включать в себя, как конкретизировано ранее на этапе 202, условия окружающей среды, условия CAC (температуры и давления на впуске и выпуске, расход через CAC, и т.д.), массовый расход воздуха, MAP, поток EGR, скорость вращения и нагрузка двигателя, температура двигателя, наддув, и т.д. Затем, на этапе 304, процедура определяет, известна ли (влажность) влажность окружающей среды. В одном из примеров, влажность окружающей среды может узнаваться на основании выходного сигнала датчика влажности, присоединенного к двигателю. В еще одном примере, влажность может логически выводиться по расположенному ниже по потоку датчику UEGO или получаться из информационных источников (например, соединений сети Интернет, навигационной системы транспортного средства, и т.д.) или сигнала датчика дождя/стеклоочистителей. Если влажность не известна (например, если двигатель не включает в себя датчика влажности), влажность может устанавливаться на этапе 306 в 100%. В альтернативном варианте осуществления, влажность может оцениваться на основании логически выведенных условий, таких как эффективность CAC и скорость работы переднего стеклоочистителя. Однако, если влажность известна, известное значение влажности, в качестве выдаваемого датчиком влажности, может использоваться в качестве установки влажности на этапе 308.
Температура, давление и влажность окружающей среды могут использоваться для определения точки росы всасываемого воздуха, которая дополнительно может находиться под влиянием количества EGR во всасываемом воздухе (например, EGR может иметь иные влажность и температуру, чем воздух из атмосферы). Разница между точной росы, давлением на выпуске CAC и температурой на выпуске CAC указывает, будет ли конденсат формироваться внутри охладителя, и массовый расход воздуха может оказывать влияние на то, сколько конденсата фактически накапливается внутри охладителя. На этапе 310, алгоритм может рассчитывать давление насыщенного пара на выпуске CAC в зависимости от температуры и давления на выпуске CAC. Алгоритм затем рассчитывает массу воды при этом давлении насыщенного пара на этапе 312. В заключение, скорость образования конденсата на выпуске CAC определяется на этапе 314 посредством вычитания массы воды в условиях давления насыщенного пара на выпуске CAC из массы воды в окружающем воздухе. Посредством определения времени между измерениями конденсата на этапе 316, способ 300 может определять количество конденсата внутри CAC после последнего измерения на этапе 318. Текущее количество конденсата в CAC рассчитывается на этапе 322 посредством прибавления значения конденсата, оцененного на этапе 318, к предыдущему значению конденсата, а затем, вычитания всех потерь конденсата после последней процедуры (то есть, количество удаленного конденсата, например, посредством процедур продувки) на этапе 320. Потери конденсата могут предполагаться нулевыми, если температура на выпуске CAC находилась выше точки росы. В качестве альтернативы, на этапе 320, количество удаленного конденсата может моделироваться или определяться опытным путем в зависимости от массы воздуха и интегрироваться по каждому циклу задачи программного обеспечения (то есть по каждому выполнению процедуры 300).
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа 400 определения воздушно-топливного соотношения и величины перекрытия клапанов на основании уровня конденсата в CAC и массового расхода воздуха. Способ начинается на этапе 402 определением воздушно-топливного соотношения на основании уровня конденсата, определенного на этапе 210 в способе 200. Например, на основании величины, на которую уровень конденсата в CAC находится выше порогового уровня, контроллер может определять пониженное воздушно-топливное соотношение. В одном из примеров, воздушно-топливное соотношение может уменьшаться с повышением уровня конденсата. Определение воздушно-топливного соотношения может включать в себя определение количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя для сгорания. Чтобы уменьшать воздушно-топливное соотношение, количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры, может увеличиваться. Таким образом, объем увеличения количества впрыскиваемого топлива может быть основан на одном или более из уровня конденсата и массового расхода воздуха. Например, может впрыскиваться дополнительное топливо, тем самым уменьшая воздушно-топливное соотношение для повышения стабильности сгорания при более высоких уровнях конденсата и массового расхода воздуха. Таким образом, количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры, может увеличиваться при повышении уровня конденсата и массовых расходов воздуха.
Возвращаясь на этапе 402, после того, как контроллер определяет новое воздушно-топливное соотношение, способ переходит на этап 404, чтобы определять количество продувочного воздуха, требуемое для поддержания выхлопных газов около стехиометрии. Стехиометрическая смесь выхлопных газов может быть смесью выхлопных газов, которая не содержит в себе несгоревшее топливо. По существу, по мере того, как уменьшается воздушно-топливное соотношение, большее количество продувочного воздуха может быть необходимым, чтобы сжигать все впрыснутое топливо во время сгорания. Таким образом, на этапе 404, контроллер может определять количество продувочного воздуха, требуемое для поддержания стехиометрических выхлопных газов для пониженного воздушно-топливного соотношения, определенного на этапе 402.
На этапе 406, контроллер определяет установку фаз клапанного распределения, требуемую, чтобы обеспечивать положительное перекрытие клапанов для определенного количества продувочного воздуха. В одном из примеров, обеспечение положительного перекрытия клапанов может включать в себя увеличение положительного перекрытия клапанов с отрицательного перекрытия клапанов или отсутствующего положительного перекрытия клапанов до какого-нибудь положительного перекрытия клапанов. В еще одном примере, обеспечение положительного перекрытия клапанов может включать в себя увеличение положительного перекрытия клапанов с некоторого положительного перекрытия клапанов до большего положительного перекрытия клапанов. Увеличение положительного перекрытия клапанов может включать в себя увеличение продолжительности времени, в течение которой открыты оба, впускной клапан и выпускной клапан двигателя. Таким образом, большее количество продувочного воздуха может выдаваться в течение более продолжительной продолжительности времени, в течение которой впускной и выпускной клапаны открыты вместе. В одном из примеров, увеличение продолжительности времени, в течение которой открыты оба, впускной клапан и выпускной клапан, включает в себя осуществление опережения открывания впускного клапана и/или осуществление запаздывания закрывания выпускного клапана.
Регулировка открывания и закрывания впускного и выпускного клапанов может управляться системой регулируемой установки фаз клапанного распределения, такой как система регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), описанная выше. На этапе 408, способ включает в себя регулировку впускного и выпускного кулачков системы VCT для обеспечения установки фаз клапанного распределения, определенной на этапе 406. Контроллер также может регулировать впрыск топлива, чтобы выдавать требуемое воздушно-топливное соотношение наряду с подачей продувочного воздуха.
Таким образом, воздушно-топливное соотношение может уменьшаться, и положительное перекрытие клапанов у впускного клапана и выпускного клапана может увеличиваться в ответ на массовый расход воздуха выше порогового расхода и уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха, больший, чем пороговый уровень. Уменьшение воздушно-топливного соотношения может включать в себя уменьшение воздушно-топливного соотношения с первого соотношения до второго соотношения, второе соотношение уменьшается с повышением уровня конденсата. Увеличение положительного перекрытия клапанов может включать в себя увеличение положительного перекрытия клапанов с первого уровня до второго уровня, второй уровень основан на количестве продувочного воздуха, требуемого для поддержания воздушно-топливного соотношения смеси выхлопных газов около стехиометрии. Количество продувочного воздуха может возрастать с уменьшением второго соотношения. Кроме того, увеличение положительного перекрытия клапанов с первого уровня до второго уровня может включать в себя регулировку системы регулируемой установки фаз кулачкового распределения из первого положения, не имеющего положительного перекрытия клапанов, во второе положение, имеющее увеличенное положительное перекрытие клапанов. В одном из примеров, увеличение положительного перекрытия клапанов с первого уровня до второго уровня включает в себя регулировку системы регулируемой установки фаз кулачкового распределения из первого положения, имеющего некоторое положительное перекрытие клапанов, во второе положение, имеющее большее положительное перекрытие клапанов, чем первое положение. Когда повышенная стабильность сгорания больше не требуется, способ дополнительно может включать в себя увеличение воздушно-топливного соотношения со второго соотношения до первого соотношения и уменьшение перекрытия клапанов с второго уровня до первого уровня в ответ на одно или более из снижения уровня конденсата ниже порогового уровня и снижение массового расхода воздуха ниже порогового расхода.
Фиг. 5 показывает графический пример для регулировки воздушно-топливного соотношения и установки фаз клапанного распределения на основании уровня конденсата в CAC и массового расхода воздуха. Более точно, график 500 иллюстрирует изменения положения педали (PP) на графике 502, изменения массового расхода воздуха на графике 504, изменения уровня конденсата в CAC на графике 506, изменения величины перекрытия клапанов системы VVT на графике 508, изменения воздушно-топливного соотношения сгорания на графике 510 и изменения воздушно-топливного соотношения выхлопных газов на графике 512. На графике 508, величина перекрытия клапанов показана относительно линии 514, которая обозначает отсутствие перекрытия (например, впускной и выпускной клапаны не открыты одновременно). Любая величина перекрытия выше линии 514 отражает положительное перекрытие клапанов наряду с тем, что любая величина перекрытия ниже линии 514 отражает отрицательное перекрытие клапанов. Регулировки в отношении воздушно-топливного соотношения в ответ на уровень конденсата и массовый расход воздуха могут быть регулировками для воздушно-топливного соотношения сгорания. Как показано на графике 510, воздушно-топливное соотношение, большее, чем стехиометрическое соотношение 516, может быть богатым воздушно-топливным соотношением (например, более высоким воздушно-топливным соотношением). Как показано на графике 512, воздушно-топливное соотношение выхлопных газов может поддерживаться около стехиометрического соотношения 518).
До момента t1 времени, массовый расход воздуха находится ниже порогового расхода, T1 (график 504), а уровень конденсата в CAC находится ниже порогового уровня, T2 (график 506). VVT может быть установлена, чтобы была отрицательная величина перекрытия клапанов (график 508). Дополнительно, воздушно-топливные соотношения сгорания и выхлопных газов могут находиться поблизости от своих соответствующих стехиометрических соотношений 516 и 518 (графики 510 и 512). Непосредственно перед моментом t1 времени, уровень конденсата в CAC повышается выше порогового уровня T2. В момент t1 времени, может происходить нажатие педали акселератора, как указано увеличением положения педали (график 502). В ответ, массовый расход воздуха возрастает выше порогового расхода T1 (график 504). В ответ на повышение массового расхода воздуха выше порогового расхода T1 и повышение уровня конденсата выше порогового уровня T2, контроллер уменьшает воздушно-топливное соотношение. Величина уменьшения, 528, воздушно-топливного соотношения основана на величине повышения, 520, уровня конденсата в CAC выше порогового уровня T2. Дополнительно, в ответ на повышение массового расхода воздуха выше порогового расхода T1 и повышение уровня конденсата выше порогового уровня T2 в момент t1 времени, контроллер увеличивает величину перекрытия клапанов (график 508). Значение увеличения, 524, положительного перекрытия клапанов может быть основано на значении увеличения, 528, воздушно-топливного соотношения сгорания. Значение увеличения, 524, положительного перекрытия клапанов, обеспечивает достаточное количество продувочного воздуха, чтобы поддерживать воздушно-топливное соотношение выхлопных газов около стехиометрического соотношения 518 (график 512).
В момент t2 времени, уровень конденсата в CAC снижается ниже порогового уровня T2. Как результат, VVT и воздушно-топливное соотношение сгорания возвращаются на заранее заданные или запрашиваемые уровни. В момент t3 времени, нажатие педали акселератора заканчивается, и массовый расход воздуха снижается ниже порогового расхода T1. В момент t4 времени, происходит еще одно повышение положения педали. Массовый расход воздуха возрастает выше порогового расхода T1 (график 504); однако, уровень конденсата в CAC находится ниже порогового уровня T2. Таким образом, установка фаз клапанного распределения и воздушно-топливное соотношение поддерживаются в момент t4 времени. Массовый расход воздуха снижается ниже порогового расхода T1 в момент t5 времени по мере того, как снижается положение педали.
Между моментом t5 времени и моментом t6 времени, уровень конденсата в CAC повышается выше порогового уровня T2. В момент t6 времени, происходит нажатие педали акселератора, как обозначено повышением положения педали (график 502). Как результат, массовый расход воздуха возрастает выше порогового расхода T1 (график 504). В ответ на повышение массового расхода воздуха выше порогового расхода T1, когда уровень конденсата находится выше порогового уровня T2, контроллер увеличивает положительное перекрытие клапанов (график 508) и уменьшает воздушно-топливное соотношение сгорания (график 510). Величина повышения, 522, уровня конденсата в CAC больше в момент t6 времени, чем величина повышения, 520, уровня конденсата в CAC в момент t1 времени. По существу, величина уменьшения, 530, воздушно-топливного соотношения в момент t6 времени больше, чем величина уменьшения, 528, воздушно-топливного соотношения в момент t1 времени. Это также дает в результате величину увеличения, 526, положительного перекрытия клапанов в момент t6 времени, которая должна быть большей, чем величина увеличения, 524, положительного перекрытия клапанов в момент t1 времени. Количество продувочного воздуха, выдаваемого в момент t6 времени, поддерживает воздушно-топливное соотношение выхлопных газов на стехиометрическом соотношении 518. В момент t7 времени, нажатие педали акселератора заканчивается, и массовый расход воздуха снижается ниже порогового расхода T1 (график 504). В ответ, VVT и воздушно-топливное соотношение сгорания возвращаются на свои запрашиваемые на данный момент или заранее заданные значения.
В одном из примеров, в первом состоянии (как показанное в момент t1 времени и момент t6 времени), когда массовый расход воздуха больше, чем пороговый расход, а уровень конденсата в CAC больше, чем пороговый уровень, контроллер уменьшает воздушно-топливное соотношение (например, воздушно-топливное соотношение сгорания) и увеличивает положительное перекрытие клапанов. В еще одном примере, во втором состоянии (как показанное в момент t4 времени), когда одно или более из того, что массовый расход воздуха меньше, чем пороговый расход, и уровень конденсата меньше, чем пороговый уровень, контроллер поддерживает воздушно-топливное соотношение и положительное перекрытие клапанов. Как описано выше, увеличение положительного перекрытия клапанов, как показано в момент t1 времени и момент t6 времени, может включать в себя одно или более из осуществления опережения открывания впускного клапана и осуществления запаздывания закрывания выпускного клапана. Как показано в момент t6 времени, уменьшение воздушно-топливного соотношения возрастает с повышением уровня конденсата в CAC. Подобным образом, увеличение положительного перекрытия клапанов возрастает с уменьшением воздушно-топливного соотношения и повышением уровня конденсата в CAC. В одном из примеров, как показано в момент t7 времени, воздушно-топливное соотношение и положительное перекрытие клапанов возвращается на соответствующие базовые уровни в ответ на снижение массового расхода воздуха ниже порогового расхода. В еще одном примере, как показано в момент t2 времени, воздушно-топливное соотношение и положительное перекрытие клапанов возвращается на соответствующие базовые уровни в ответ на снижение уровня конденсата ниже порогового уровня.
Таким образом, стабильность сгорания может повышаться в ответ на повышенный массовый расход воздуха, когда уровень конденсата в CAC больше, чем пороговый уровень. Более точно, осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении может повышать стабильность сгорания в условиях, в которых конденсат в CAC может засасываться двигателем. Регулировка установки фаз клапанного распределения для увеличения величины положительного перекрытия клапанов может увеличивать количество продувочного воздуха, проходящего через цилиндры двигателя, в течение периода осуществления сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении. Увеличение количества продувочного воздуха может поддерживать смесь выхлопных газов около стехиометрии. Дополнительно, увеличение величины положительного перекрытия клапанов может дополнительно повышать стабильность сгорания. Таким образом, стабильность сгорания может повышаться в течение периодов потенциального засасывания конденсата, тем самым сокращая события пропусков зажигания в двигателе.
Необходимо отметить, что примерные процедуры управления, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Кроме того, одна или более различных конфигураций системы могут использоваться в комбинации с одной или более описанных диагностических процедур. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
1. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
осуществляют сгорание на богатом воздушно-топливном соотношении и регулируют установку фаз клапанного распределения для увеличения положительного перекрытия клапанов в ответ на повышенный массовый расход воздуха.
2. Способ по п. 1, в котором осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении и регулировка установки фаз клапанного распределения дополнительно основаны на уровне конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
3. Способ по п. 1, в котором повышение массового расхода воздуха основано на нажатии педали акселератора.
4. Способ по п. 2, в котором сгорание на богатом воздушно-топливном соотношении и регулировку установки фаз клапанного распределения для создания положительного перекрытия клапана осуществляют в ответ на запрос увеличить массовый расход воздуха выше порогового расхода при уровне конденсата большем, чем пороговый уровень.
5. Способ по п. 4, в котором осуществление сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении включает в себя этап, на котором увеличивают количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя.
6. Способ по п. 5, в котором величина увеличения количества впрыскиваемого топлива основана на одном или более из уровня конденсата и массового расхода воздуха.
7. Способ по п. 4, дополнительно включающий в себя этап, на
котором увеличивают положительное перекрытие клапанов у впускного клапана и выпускного клапана для поддержания смеси выхлопных газов около стехиометрии при осуществлении сгорания на богатом воздушно-топливном соотношении.
8. Способ по п. 7, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов включает в себя этап, на котором увеличивают продолжительность времени, в течение которого открыты оба, впускной клапан и выпускной клапан.
9. Способ по п. 8, в котором увеличение продолжительности времени, в течение которого открыты оба, впускной клапан и выпускной клапан, включает в себя этап, на котором осуществляют одно или более из опережения открывания впускного клапана и запаздывания закрывания выпускного клапана.
10. Способ по п. 2, дополнительно включающий в себя этапы, на которых увеличивают воздушно-топливное соотношение от богатого воздушно-топливного соотношения и уменьшают положительное перекрытие клапанов в ответ на одно или более из снижения массового расхода воздуха ниже порогового расхода и снижения уровня конденсата ниже порогового уровня.
11. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
уменьшают воздушно-топливное соотношение и увеличивают положительное перекрытие клапанов у впускного клапана и выпускного клапана в ответ на массовый расход воздуха выше порогового расхода и уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха, больший, чем пороговый уровень.
12. Способ по п. 11, дополнительно включающий в себя этап,
на котором уменьшают воздушно-топливное соотношение от первого соотношения до второго соотношения, причем второе соотношение уменьшается с повышением уровня конденсата.
13. Способ по п. 12, дополнительно включающий в себя этап, на котором увеличивают положительное перекрытие клапанов с первого уровня до второго уровня, причем второй уровень основан на количестве продувочного воздуха, требуемого для поддержания воздушно-топливного соотношения смеси выхлопных газов около стехиометрии.
14. Способ по п. 13, в котором количество продувочного воздуха увеличивается с уменьшением второго соотношения.
15. Способ по п. 13, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов от первого уровня до второго уровня включает в себя этап, на котором регулируют систему регулируемой установки фаз кулачкового распределения из первого положения, не имеющего положительного перекрытия клапанов, во второе положение, имеющее увеличенное положительное перекрытие клапанов.
16. Способ по п. 13, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов с первого уровня до второго уровня включает в себя этап, на котором регулируют систему регулируемой установки фаз кулачкового распределения из первого положения, имеющего некоторое положительное перекрытие клапанов, во второе положение, имеющее большее положительное перекрытие клапанов, чем первое положение.
17. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя этапы, на которых увеличивают воздушно-топливное соотношение со второго соотношения до первого соотношения и уменьшают положительное перекрытие клапанов со второго уровня до первого уровня в ответ на одно или более из снижения уровня конденсата ниже порогового уровня и снижения массового расхода воздуха ниже порогового расхода.
18. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
в первом состоянии, когда массовый расход воздуха больше, чем пороговый расход, а уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха больше, чем пороговый уровень, уменьшают воздушно-топливное соотношение и увеличивают положительное перекрытие клапанов; и
во втором состоянии, когда одно или более из того, что массовый расход воздуха меньше, чем пороговый расход, и уровень конденсата меньше, чем пороговый уровень, поддерживают воздушно-топливное соотношение и положительное перекрытие клапанов.
19. Способ по п. 18, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов включает в себя этап, на котором осуществляют одно или более из опережения открывания впускного клапана и запаздывания закрывания выпускного клапана.
20. Способ по п. 18, в котором уменьшение воздушно-топливного соотношения возрастает с повышением уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
21. Способ по п. 20, в котором увеличение положительного перекрытия клапанов возрастает с уменьшением воздушно-топливного соотношения и повышением уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
22. Способ по п. 18, дополнительно включающий в себя этап, на котором возвращают воздушно-топливное соотношение и положительное перекрытие клапанов на соответствующие базовые уровни в ответ на одно или более из снижения массового расхода ниже порогового расхода и снижения уровня конденсата ниже порогового уровня.
