Способы и системы работы двигателя
Изобретение относится к системе и способам для улучшения коэффициента полезного действия и рабочих характеристик двигателя. Представлены системы и способы для улучшения работы двигателя. В одном из примеров пороговый крутящий момент, при котором выведенные из работы цилиндры двигателя подвергаются возобновлению работы, настраивается в ответ на изменение степени сжатия двигателя. В других примерах пороговое значение крутящего момента настраивается в ответ на скорость изменения крутящего момента двигателя и степень сжатия двигателя. Техническим результатом является уменьшение детонации в двигателе и повышение кпд. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее описание относится к системе и способам для улучшения коэффициента полезного действия и рабочих характеристик двигателя. Системы и способы могут быть особенно полезны для двигателей, которые включают в себя вывод из работы цилиндров и регулируемую степень сжатия.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатель транспортного средства может включать в себя вывод из работы цилиндров для улучшения коэффициента полезного действия двигателя. Цилиндры двигателя могут избирательно вводиться в действие и выводиться из работы для уменьшения насосных потерь двигателя и настройки выходного крутящего момента двигателя. Цилиндры двигателя могут вводиться в действие и выводиться из работы на основании порогового значения крутящего момента двигателя. Например, если требуемый крутящий момент двигателя является большим, чем пороговый крутящий момент, все цилиндры двигателя могут быть введены в действие. Если требуемый крутящий момент двигателя является меньшим, чем пороговый крутящий момент, может быть введена в действие часть цилиндров двигателя. Таким образом, пороговый крутящий момент двигателя является условием для выбора между отличающимися рабочими объемами действующих цилиндров. Однако может не быть желательным, чтобы двигатель переключался между разными рабочими объемами действующих цилиндров всегда на одном и том же пороговом значении крутящего момента двигателя.
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые недостатки и разработали способ работы двигателя, содержащий изменение крутящего момента двигателя, при котором цилиндры двигателя вводятся в действие, в ответ на степень сжатия двигателя.
Посредством настройки крутящего момента двигателя, при котором выведенные из работы цилиндры двигателя подвергаются возобновлению работы, в ответ на степень сжатия двигателя, может быть возможным обеспечивать технический результат уменьшения вероятности детонации в двигателе во время возобновления работы цилиндров. Кроме того, может быть возможным повышать коэффициент полезного действия двигателя, поскольку способ, описанный в материалах настоящей заявки, дает способ выбора разных степеней сжатия двигателя в ответ на то, когда двигатель может работать эффективнее с выбранной степенью сжатия.
В некоторых примерах пороговое значение крутящего момента, при котором выведенные из работы цилиндры двигателя подвергаются возобновлению работы, может настраиваться в ответ на скорость повышения крутящего момента двигателя. Например, если крутящий момент двигателя повышается с более высокой скоростью, пороговое значение крутящего момента, при котором выведенные из работы цилиндры двигателя подвергаются возобновлению работы, может быть понижен по сравнению с пороговым значением крутящего момента, при котором выведенные из работы цилиндры двигателя подвергаются возобновлению работы, когда крутящий момент двигателя повышается с меньшей скоростью. Кроме того, настройка степени сжатия двигателя может задерживаться до тех пор, пока выведенные из работы цилиндры не подвергнуты возобновлению работы, когда скорость изменения крутящего момента двигателя является большей, чем скорость изменения порогового значения крутящего момента двигателя.
Настоящее описание может давать несколько преимуществ. Более точно, подход может уменьшать детонацию в двигателе. Дополнительно подход может улучшать коэффициент полезного действия двигателя. Кроме того, подход может улучшать ездовые качества транспортного средства, уменьшая вероятность настройки степени сжатия двигателя одновременно с тем, как цилиндры вводятся в действие и выводятся из работы.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Преимущества, описанные в материалах настоящей заявки, будут полнее понятны по прочтении примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящей заявки как подробное описание, когда воспринимается в одиночку или со ссылкой на чертежи, где:
фиг. 1 - принципиальная схема двигателя;
фиг. 2 и 3 показывают примерные моделированные графики коэффициента полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя;
фиг. 4 показывает примерную моделированную последовательность работы двигателя; и
фиг. 5-8 показывает примерный способ работы двигателя.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее описание имеет отношение к управлению работой двигателя, который может избирательно вводить в действие и выводить из работы цилиндры для изменения рабочего объема действующих цилиндров. Двигатель также может включать в себя возможности для регулируемых степеней сжатия. Фиг. 1 показывает примерную систему двигателя, которая включает в себя механизмы для изменения как рабочего объема действующих цилиндров, так и степени сжатия. Двигатель может работать, как указано на графиках коэффициента полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя, как показано на фиг. 2 и 3. Двигатель также может работать, как показано в последовательности, показанной на фиг. 4. Фиг. 5-8 - блок-схема последовательности операций способа для работы двигателя. Двигатель по фиг. 1 может эксплуатироваться согласно способу по фиг. 5-8, чтобы обеспечивать последовательность, показанную на фиг. 4.
Со ссылкой на фиг. 1 двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Устройство 31 настройки регулируемого сжатия может повышать или понижать сжатие в цилиндрах, увеличивая или уменьшая высоту поршня. В качестве альтернативы устройство 31 настройки регулируемого сжатия может настраивать эффективную длину шатуна, геометрию кривошипного рычажного механизма, положение коленчатого вала, положение головки блока цилиндров или объем мертвого пространства для настройки степени сжатия двигателя. Кроме того в других примерах эффективная степень сжатия двигателя может настраиваться посредством осуществления опережения или запаздывания установки фаз распределения впускного клапана 52 с помощью механизма 71 настройки клапанов.
Маховик 97 и зубчатый венец 99 присоединены к коленчатому валу 40. Стартер 96 включает в себя ведущий вал 98 зубчатой передачи и ведущую шестерню 95. Ведущий вал 98 зубчатой передачи может избирательно выдвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с зубчатым венцом 99. Стартер 96 может быть установлен непосредственно спереди двигателя или сзади двигателя. В некоторых примерах стартер 96 может избирательно подавать крутящий момент на коленчатый вал 40 через ремень или цепь. В одном из примеров стартер 96 находится в базовом состоянии, когда не зацеплен с коленчатым валом двигателя. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана. Кулачок 51 впускного клапана и кулачок 53 выпускного клапана могут перемещаться относительно коленчатого вала 40 с помощью механизмов 71 и 73 настройки клапанов. Механизмы 71 и 73 настройки клапанов также могут выводить из работы впускные и/или выпускные клапаны в закрытых положениях, так чтобы впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 оставались закрытыми во время цикла цилиндра.
Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы топливо может впрыскиваться во впускное окно, что известно специалистам в данной области техники как оконный впрыск. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). В одном из примеров двухкаскадная топливная система высокого давления может использоваться для формирования более высоких давлений топлива. В дополнение впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который настраивает положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. В некоторых вариантах осуществления дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44, так что дроссель 62 является дросселем окна.
Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода отработавших газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. В качестве альтернативы двухрежимный датчик кислорода отработавших газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.
Нейтрализатор 70 отработавших газов в одном из примеров включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 отработавших газов в одном из примеров может быть катализатором трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106 (например, долговременная память), оперативное запоминающее устройство 108, дежурную память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной водителем 132; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; положение тормозной педали с датчика 154 положения тормозной педали, когда водитель 132 нажимает тормозную педаль 150, и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания датчик 118 положения двигателя вырабатывает предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).
В некоторых примерах двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Кроме того, в некоторых примерах могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель.
Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как «впрыск», топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как «воспламенение», впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливовоздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.
Далее, со ссылкой на фиг. 2, показан график крутящего момента двигателя в зависимости от коэффициента полезного действия двигателя для двигателя, не имеющего избирательного вывода из работы и ввода в действие цилиндров. Ось Y представляет коэффициент полезного действия двигателя, и коэффициент полезного действия двигателя повышается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет крутящий момент двигателя, и крутящий момент двигателя увеличивается в направлении стрелки оси X.
Сплошная линия 202 представляет коэффициент полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя для ограниченного детонацией двигателя, работающего с более высокой степенью сжатия (например, 11:1). Штрихпунктирная линия 204 представляет коэффициент полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя для того же двигателя, работающего с более низкой степенью сжатия (например, 9:1). Пунктирная линия 203 представляет коэффициент полезного действия двигателя для того же самого двигателя, когда двигатель не ограничен детонацией наряду с работой на более высокой степени сжатия. Пунктирная линия 203 не видима в тех случаях, когда сплошная линия 202 перекрывает пунктирную линию 203.
Таким образом, может наблюдаться, что двигатель работает эффективнее на от более низкого до среднего уровней крутящего момента, когда двигатель эксплуатируется (работает) на более высокой степени сжатия. Однако на более высоких крутящих моментах двигателя, когда двигатель ограничен детонацией с более высокой степенью сжатия, коэффициент полезного действия и крутящий момент двигателя понижаются на более высоких крутящих моментах двигателя (например, вследствие запаздывания искрового зажигания) по сравнению с тем, когда тот же самый двигатель эксплуатируется с более низкой степенью сжатия или когда двигатель не ограничен детонацией. Дополнительно, когда двигатель эксплуатируется более высокой степенью сжатия и не ограничен детонацией, коэффициент полезного действия и крутящий момент двигателя улучшаются по сравнению с тем, когда тот же самый двигатель эксплуатируется с более низкой степенью сжатия.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, показан график двигателя, работающего с ограниченной детонацией более высокой степенью сжатия, более низкой степенью сжатия, не ограниченной детонацией более высокой степенью сжатия, выводом из работы цилиндров и всеми действующими цилиндрами. Ось Y представляет коэффициент полезного действия двигателя, и коэффициент полезного действия двигателя повышается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет крутящий момент двигателя, и крутящий момент двигателя увеличивается в направлении стрелки оси X.
Вертикальная линия 301 представляет собой первое пороговое значение крутящего момента двигателя для настройки степени сжатия двигателя. Вертикальная линия 305 представляет собой второе пороговое значение крутящего момента двигателя для ввода в действие выведенных из работы цилиндров, когда двигатель является работающим с более высокой степенью сжатия и ограничен детонацией. Вертикальная линия 309 представляет собой третье пороговое значение крутящего момента двигателя для ввода в действие выведенных из работы цилиндров, когда двигатель является работающим с более низкой степенью сжатия. Вертикальная линия 311 представляет собой четвертое пороговое значение крутящего момента двигателя для ввода в действие выведенных из работы цилиндров, когда двигатель является работающим с более высокой степенью сжатия и не ограничен детонацией. Вертикальная линия 323 представляет собой пятое пороговое значение крутящего момента двигателя для настройки степени сжатия двигателя. Вертикальная линия 325 представляет собой максимальный крутящий момент двигателя, когда двигатель является работающим со всеми действующими цилиндрами на более низкой степени сжатия. Вертикальная линия 327 представляет собой максимальный крутящий момент двигателя, когда двигатель является работающим со всеми действующими цилиндрами на более высокой степени сжатия и не ограничен детонацией.
Сплошные линии 302 и 306 представляют собой коэффициент полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя для ограниченного детонацией двигателя, работающего с более высокой степенью сжатия (например, 11:1). Штрихпунктирные линии 304 и 308 представляют собой коэффициент полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя для того же двигателя, работающего с более низкой степенью сжатия (например, 9:1). Пунктирные линии 303 и 307 представляют коэффициент полезного действия двигателя для того же самого двигателя, когда двигатель не ограничен детонацией наряду с работой на более высокой степени сжатия. Пунктирные линии 303 и 307 не являются видимыми в тех случаях, когда сплошные линии 302 и 306 перекрывают пунктирные линии 303 и 307. Линии 302, 304 и 303 представляют собой коэффициент полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя, когда часть цилиндров двигателя выведена из работы (например, нет искры или топливоснабжения, в то время как впускные и выпускные клапаны закрыты во время цикла цилиндра). Линии 306, 308 и 307 представляют собой коэффициент полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя, когда все цилиндры двигателя являются работающими.
Первая область A крутящего момента двигателя указана стрелкой 320. Область A начинается на низком крутящем моменте двигателя, и она заканчивается на пересечении линий 302 и 304. Пересечение представляет собой рабочее состояние двигателя, где коэффициент полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя эквивалентны тому, когда двигатель является работающим с более высоким или более низким сжатием. Может наблюдаться, что может быть более желательным эксплуатировать двигатель с более высокой степенью сжатия в области A, поскольку коэффициент полезного действия двигателя улучшается более высокой степенью сжатия.
Вторая область B крутящего момента двигателя является величиной крутящего момента двигателя между вертикальной линией 301 и вертикальной линией 305. Область B заканчивается на максимальном крутящем моменте двигателя для работы двигателя в режиме ограниченного детонацией более высокого сжатия, когда часть цилиндров двигателя выведена из работы.
Третья область C крутящего момента двигателя является величиной крутящего момента двигателя между вертикальной линией 301 и вертикальной линией 309, которая указана стрелкой 322. Область C заканчивается на максимальном крутящем моменте двигателя для работы двигателя в режиме более низкого сжатия, когда часть цилиндров двигателя выведена из работы. Двигатель работает с более высоким коэффициентом полезного действия в области C по сравнению с тем, когда двигатель эксплуатируется в области B. Повышение крутящего момента двигателя между эксплуатацией двигателя в области B и C указано стрелкой 324. Таким образом, может быть желательнее эксплуатировать двигатель с более низкой степенью сжатия в области C, поскольку коэффициент полезного действия двигателя улучшается при более низкой степени сжатия двигателя.
Четвертая область D крутящего момента двигателя является величиной крутящего момента двигателя между вертикальной линией 301 и вертикальной линией 311. Область D заканчивается на максимальном крутящем моменте двигателя для работы двигателя в режиме более высокого сжатия, где двигатель не ограничен детонацией. Двигатель может не быть ограниченным детонацией во время выбранных условий, таких как когда двигатель не прогрет, и когда температура окружающей среды является меньшей, чем пороговое значение, или когда используется высокооктановое топливо. Двигатель работает с более высоким коэффициентом полезного действия и крутящим моментом в области D по сравнению с тем, когда двигатель эксплуатируется в областях B и C. Повышение крутящего момента двигателя между эксплуатацией двигателя в области C и D указано стрелкой 331.
Пятая область E крутящего момента двигателя является величиной крутящего момента двигателя между вертикальной линией 309 и линией 323. Однако в некоторых примерах область E может быть выражена в качестве величины крутящего момента двигателя между линией 305 и линией 323 или между линией 311 и линией 323. Линия 323 является величиной крутящего момента на пересечении линий 306 и 308. Может наблюдаться, что может быть более желательным эксплуатировать двигатель с более высокой степенью сжатия в области E, поскольку коэффициент полезного действия двигателя улучшается более высокой степенью сжатия.
Шестая область F крутящего момента двигателя является величиной крутящего момента двигателя между вертикальной линией 323 и линией 325, которая указана стрелкой 328. Область F может быть расширена от линии 323 до линии 327, тем самым повышая крутящий момент двигателя на величину, указанную стрелкой 333, если двигатель может эксплуатироваться с более высокой степенью сжатия без ограничения детонацией.
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что двигатель может эксплуатироваться наиболее эффективно, когда двигатель ограничен детонацией, посредством сопровождения линии 302 на вертикальную линию 301, сопровождения линии 304 с вертикальной линии 301 на вертикальную линию 309, сопровождения линии 306 с вертикальной линии 309 на вертикальную линию 323 и сопровождения линии 308 на более высокие крутящие моменты двигателя. Таким образом, если двигатель переходит с более низкого крутящего момента на более высокий крутящий момент, двигатель может начинать с группы цилиндров, выведенных из работы, в то время как действующие цилиндры работают на более высокой степени сжатия, двигатель переключается на более низкое сжатие по мере того, как крутящий момент двигателя возрастает, наряду с тем, что выбранные цилиндры могут оставаться выведенными из работы, цилиндры двигателя подвергаются возобновлению работы, и степень сжатия во всех цилиндрах повышается до более высокой степени сжатия по мере того, как крутящий момент двигателя возрастает дальше, и двигатель переключается на более низкое сжатие со всеми действующими цилиндрами на еще более высоких крутящих моментах двигателя. Таким образом, коэффициент полезного действия двигателя может поддерживаться на более высоком уровне, в то время как крутящий момент двигателя переходит с более низкого крутящего момента на более высокий крутящий момент.
С другой стороны, если крутящий момент двигателя изменяется согласно большей, чем пороговая, скорости повышения или понижения крутящего момента двигателя, может быть желательно поддерживать двигатель на более высокой степени сжатия перед и после возобновления работы цилиндров, так чтобы двигатель мог вырабатывать как можно больший крутящий момент в течение короткого времени. Кроме того, посредством поддержания степени сжатия двигателя во время возобновления работы цилиндров может быть возможным обеспечивать более плавный переход крутящего момента между выводом из работы и возобновлением работы цилиндров. Таким образом, изменения степени сжатия двигателя могут быть запрещены или прекращаться, когда скорость изменения крутящего момента двигателя является большей, чем пороговая величина.
Фиг. 3 иллюстрирует двигатель, который может выводить из работы только постоянную часть цилиндров, например, 6-цилиндровый двигатель, который может выводить из работы 3 цилиндра. Хорошо известно, что возможны другие компоновки, например, 6-цилиндровый двигатель, который может выводить из работы 2 или 3 цилиндра в разное время. Такие двигателя имели бы многочисленные области крутящего момента с различными комбинациями степени сжатия и количества выведенных из работы цилиндров, но логика была бы подобна фиг. 3.
Далее, со ссылкой на фиг. 4, показана последовательность работы двигателя. Последовательность работы по фиг. 4 может быть предусмотрена системой двигателя по фиг. 1, выполняющей способ по фиг. 5-8. Интересующие моменты времени в последовательности указаны вертикальными метками T0-T8 времени.
Первый график сверху по фиг. 4 является графиком степени сжатия двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет степень сжатия. Более низкая степень сжатия указывается, когда траектория степени сжатия находится ближе к оси X. Более высокая степень сжатия указывается, когда траектория степени сжатия находится ближе к стрелке оси Y. Ось X представляет время, и время возрастает в направлении стрелки оси X.
Второй график сверху по фиг. 4 является графиком состояния вывода из работы цилиндров двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет собой состояние вывода из работы цилиндров. Выведенные из работы цилиндры указываются, когда траектория вывода из работы цилиндров находится ближе к оси X. Все действующие цилиндры указываются, когда траектория вывода из работы цилиндров двигателя находится ближе к стрелке оси Y. Ось X представляет время, и время возрастает в направлении стрелки оси X.
Третий график сверху по фиг. 4 является графиком крутящего момента двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет крутящий момент двигателя или в качестве альтернативы требуемый крутящий момент двигателя, и крутящий момент двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время возрастает в направлении стрелки оси X. Горизонтальная линия 402 представляет собой первую величину крутящего момента двигателя, где двигатель может переключаться с более высокой степени сжатия на более низкую степень сжатия (например, крутящий момент на линии 301 по фиг. 3). Горизонтальная линия 404 представляет собой вторую величину крутящего момента двигателя, где двигатель может переключаться с работы при выведенных из работы цилиндрах на эксплуатацию со всеми действующими цилиндрами, когда двигатель ограничен детонацией и эксплуатируется на более высокой степени сжатия (например, крутящий момент на линии 305 по фиг. 3). Горизонтальная линия 406 представляет собой третью величину крутящего момента двигателя, где двигатель может переключаться с работы при выведенных из работы цилиндрах на эксплуатацию со всеми действующими цилиндрами, когда двигатель ограничен детонацией и эксплуатируется на более высокой степени сжатия (например, крутящий момент на линии 309 по фиг. 3). Горизонтальная линия 408 представляет собой четвертую величину крутящего момента двигателя, где двигатель может переключаться с работы при выведенных из работы цилиндрах на эксплуатацию со всеми действующими цилиндрами, когда двигатель не ограничен детонацией и эксплуатируется на более высокой степени сжатия (например, крутящий момент на линии 311 по фиг. 3). Горизонтальная линия 410 представляет собой пятую величину крутящего момента двигателя, где двигатель может переключаться с работы при более высокой степени сжатия на эксплуатацию с более низкой степенью сжатия (например, крутящий момент на линии 323 по фиг. 3).
В момент T0 времени степень сжатия двигателя находится на более высоком уровне, цилиндры выведены из работы, и величина крутящего момента двигателя является низкой. Такие условия могут быть характерными, когда транспортное средство, в котором работает двигатель, находится на очень низкой скорости транспортного средства.
Между моментом T0 времени и моментом T1 времени крутящий момент двигателя возрастает со скоростью большей, чем пороговая скорость повышения крутящего момента. Степень сжатия поддерживается на более высоком уровне, и цилиндры остаются выведенными из работы.
В момент T1 времени подвергаются возобновлению работы без степени сжатия двигателя, изменившейся с более высокого уровня до более низкого уровня. Цилиндры двигателя подвергаются возобновлению работы на уровне крутящего момента двигателя, указанном линией 404, и в ответ на скорость повышения крутящего момента двигателя на большую, чем пороговая, величину.
В момент T2 времени крутящий момент двигателя продолжил возрастать до уровня, указанного линией 410. Степень сжатия двигателя уменьшается с более высокого уровня до более низкого уровня для улучшения коэффициента полезного действия двигателя и увеличения величины имеющегося в распоряжении крутящего момента двигателя, поскольку двигатель ограничен детонацией при более высоком крутящем моменте двигателя в этом примере. Таким образом, переход с работы двигателя при более высокой степени сжатия на более низкую степень сжатия может избегаться во время изменений крутящего момента двигателя, которые являются большими, чем пороговая скорость изменения крутящего момента. Однако в некоторых примерах может быть желательно переключать степень сжатия двигателя и вводить в действие цилиндры на том же самом крутящем моменте двигателя. Дополнительно, если бы двигатель был работающим на более низкой степени сжатия до того, как цилиндры двигателя были подвергнуты возобновлению работы, двигатель продолжил бы работать в режиме более низкого сжатия до тех пор, пока не были подвергнуты возобновлению работы все цилиндры.
Между моментом T2 времени и моментом T3 времени крутящий момент двигателя возрастает, а затем начинает убывать. Степень сжатия и количество действующих цилиндров двигателя остаются неизменными в течение этого времени.
В момент T3 времени крутящий момент двигателя находится ниже порогового значения, а скорость изменения крутящего момента двигателя является меньшей, чем пороговая величина. Поэтому степень сжатия двигателя повышается с более низкой степени сжатия до более высокой степени сжатия для повышения коэффициента полезного действия двигателя. Количество действующих цилиндров остается прежним, а крутящий момент двигателя продолжает убывать.
В момент T4 времени крутящий момент двигателя понижается до предопределенного крутящего момента меньшего, чем уровень крутящего момента двигателя, указанный линией 406. Поэтому часть цилиндров двигателя выводится из работы, и степень сжатия двигателя понижается в ответ на крутящий момент двигателя, являющийся меньшим, чем крутящий момент, указанный линией 406. Крутящий момент двигателя выравнивается со значением между крутящими моментами, указанными линиями 402 и 406.
В момент T5 времени крутящий момент двигателя повысился до уровня крутящего момента, указанного линией 406. Следовательно, все цилиндры двигателя подвергаются возобновлению работы, и степень сжатия двигателя повышается до более высокой степени сжатия, чтобы улучшать выходной крутящий момент и коэффициент полезного действия двигателя. Крутящий момент двигателя в и до момента T5 времени является изменяющимся со скоростью меньшей, чем пороговая скорость изменения крутящего момента. Как результат, степень сжатия двигателя и количество действующих цилиндров изменяются не в ответ на скорость изменения крутящего момента, но скорее в ответ на величину крутящего момента двигателя.
В момент T6 времени величина крутящего момента двигателя повысилась до уровня, указанного линией 410. Степень сжатия двигателя понижается, и все цилиндры остаются введенными в действие в ответ на достижение двигателем уровня крутящего момента линии 410, так что коэффициент полезного действия и максимальный крутящий момент двигателя могут повышаться. Крутящий момент двигателя продолжает возрастать после момента T6 времени.
Крутящий момент двигателя убывает со скоростью большей, чем пороговая величина, до момента T7 времени. Двигатель также является работающим со всеми действующими цилиндрами и более низкой степенью сжатия до момента T7 времени. Цилиндры двигателя выводятся из работы в момент T7 времени в ответ на крутящий момент двигателя, находящийся ниже, чем уровень, указанный линией 406, и скорость крутящего момента двигателя, изменяющуюся на большую, чем пороговая скорость изменения крутящего момента. Таким образом, цилиндры двигателя могут выводиться из работы без вынуждения двигателя сначала переключаться туда и обратно между режимами более низкого и более высокого сжатия до того, как цилиндры двигателя выведены из работы.
В момент T8 времени крутящий момент двигателя понижается до уровня, указываемого линией 402. Степень сжатия двигателя повышается в момент T8 времени в ответ на крутящий момент двигателя, являющийся меньшим, чем уровень, указанный линией 402. Степень сжатия двигателя повышается в момент T8 времени для улучшения коэффициента полезного действия двигателя на более низких крутящих моментах двигателя.
Таким образом, степень сжатия и ввод в действие/вывод из работы цилиндров двигателя могут настраиваться или меняться в ответ на крутящий момент двигателя и скорость изменения крутящего момента двигателя. Посредством изменения степени сжатия двигателя в ответ на крутящий момент двигателя коэффициент полезного действия двигателя может улучшаться. Однако частота изменений степени сжатия двигателя может уменьшаться в ответ на более высокую скорость изменения крутящего момента двигателя, так чтобы могла быть уменьшена нестабильность изменений степени сжатия, тем самым понижая вероятность вызова возмущений крутящего момента у привода на ведущие колеса транспортного средства.
Далее, со ссылкой на фиг. 5-8, описан способ работы двигателя. Способ по фиг. 5-8 может быть включен в состав в качестве выполняемых команд, хранимых в постоянной памяти контроллера, показанного на фиг. 1. Способ по фиг. 5-8 может обеспечивать последовательность работы, показанную на фиг. 4.
На 502 способ 500 определяет условия работы двигателя, которые могут включать в себя крутящий момент двигателя, число оборотов двигателя, температуру двигателя, температуру окружающей среды, октановое число топлива и т.д. В одном из примеров крутящий момент двигателя может оцениваться на основании числа оборотов двигателя и количества воздуха, поступающего в двигатель. Количество воздуха и число оборотов двигателя используются для индексации таблицы или функции, которая описывает крутящий момент двигателя в качестве функции количества воздуха двигателя и числа оборотов двигателя. Число оборотов двигателя определяется по положению коленчатого вала двигателя. Способ 500 переходит на 504 после того, как определены условия работы двигателя.
На 504 способ 500 определяет существующую степень сжатия двигателя. В одном из примеров существующая степень сжатия двигателя может определяться с помощью положения устройства настройки степени сжатия двигателя. В качестве альтернативы способ 500 может определять степень сжатия двигателя по значению переменной, хранимой в памяти. Способ 500 переходит на 506 после того, как определена степень сжатия двигателя.
На 506 способ 500 оценивает, имеется или нет в распоряжении регулируемая степень сжатия (VCR) для цилиндров двигателя. В некоторых примерах все цилиндры двигателя могут включать в себя устройства настройки степени сжатия. В других примерах только цилиндры, которые являются действующими все время, могут включать в себя устройства настройки степени сжатия. Способ 500 может оценивать, является или нет двигатель двигателем с регулируемой степенью сжатия, на основании значения переменной, хранимой в памяти контроллера. Если способ 500 делает вывод, что двигатель является двигателем с регулируемой степенью сжатия, ответом является да, и способ 500 переходит на 520. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 508.
На 508 способ 500 оценивает, является или нет крутящий момент двигателя большим (>), чем пороговый крутящий момент, где цилиндры двигателя должны подвергаться возобновлению работы. Если способ 500 делает вывод, что крутящий момент двигателя является большим, чем пороговый крутящий момент, ответом является да, и способ 500 переходит на 510. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 512.
Должно быть отмечено, что гистерезис также может учитываться на 508, так чтобы могла быть уменьшена нестабильность ввода в действие и вывода из работы цилиндров. Например, если крутящий момент двигателя убывает, способ 500 может не переходить на 512 до тех пор, пока крутящий момент двигателя не является меньшим, чем пороговый крутящий момент, на предопределенную величину.
На 510 способ 500 вводит в действие все или подмножество цилиндров двигателя для повышения несущей способности по крутящему моменту на выходном валу двигателя. Цилиндры двигателя могут подвергаться возобновлению работы посредством предоставления впускным и выпускным клапанам возможности открываться и закрываться в течение цикла цилиндра. Кроме того, искра и топливо могут подаваться в цилиндры двигателя для возобновления работы цилиндров. Способ 500 переходит на выход после того, как цилиндры двигателя подвергнуты возобновлению работы.
На 512 способ 500 выводит из работы часть цилиндров двигателя для уменьшения несущей способности по крутящему моменту двигателя и насосных потерь двигателя. Цилиндры двигателя могут выводиться из работы посредством закрывания и удерживания закрытыми впускных и выпускных клапанов в течение цикла двигателя. Топливо и искра также могут прекращать выдаваться в цилиндры, которые выведены из работы. Способ 500 переходит на выход после того, как цилиндры двигателя выведены из работы.
На 520 способ 500 определяет запаздывание искрового зажигания двигателя от минимального опережения искрового зажигания для наилучшего крутящего момента (установку момента зажигания MBT). В одном из примеров установка момента зажигания MBT для существующих числа оборотов и крутящего момента двигателя хранится в памяти контроллера. Запаздывание искрового зажигания от установки момента зажигания MBT определяется посредством вычитания существующей установки момента зажигания из установки момента зажигания MBT. Существующая установка момента зажигания может настраиваться на подвергнутое большему запаздыванию значение в ответ на детонацию в двигателе. Величина запаздывания искрового зажигания от установки момента зажигания MBT может быть основой для переключения с более высокой степени сжатия на более низкую степень сжатия. Способ 500 переходит на 522 после того, как определено запаздывание искрового зажигания от установки момента зажигания MBT.
На 522 способ 500 определяет скорость изменения крутящего момента двигателя. В одном из примеров скорость изменения крутящего момента двигателя определяется посредством вычитания последнего прошлого значения крутящего момента двигателя из существующего значения крутящего момента двигателя. Скорость изменения крутящего момента двигателя может быть положительной, если крутящий момент двигателя возрастает, и отрицательной, если крутящий момент двигателя убывает. Способ 500 переходит на 524 после того, как определена скорость изменения крутящего момента двигателя.
На 524 способ 500 оценивает, находится или нет двигатель в режиме более высокого сжатия. Способ 500 может оценивать, находится или нет двигатель на более высокой степени сжатия, на основании положения устройства настройки регулируемого сжатия или значения переменной, хранимой в памяти контроллера. Если способ 500 делает вывод, что двигатель является работающим на более высокой степени сжатия, ответом является да, и способ 500 переходит на 593. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 528.
На 528 способ 500 оценивает, является или нет скорость изменения крутящего момента двигателя, определенная на 522, большей, чем пороговая скорость. Пороговая скорость изменения крутящего момента двигателя может меняться в зависимости от числа оборотов двигателя, температуры двигателя или других условий работы. Если способ 500 делает вывод, что скорость изменения крутящего момента двигателя является большей, чем пороговая скорость, ответом является да, и способ 500 переходит на 530. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 540.
На 528 способ оценивает, являются или нет действующими все цилиндры двигателя. В одном из примеров, являются или нет действующими все цилиндры двигателя, способ 500 оценивает на основании состояний клапанов двигателя или значения переменной, хранимой в памяти контроллера. Если способ 500 делает вывод, что все цилиндры являются действующими, ответом является да, и способ 500 переходит на 570. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 532.
На 530 способ 500 вводит в действие все цилиндры двигателя, когда крутящий момент двигателя является большим, чем уровень третьего порогового крутящего момента (например, линия 309 по фиг. 3), который представляет собой крутящий момент двигателя для возобновления работы выведенных из работы цилиндров двигателя, когда двигатель является работающим на более низкой степени сжатия, перед тем, как цилиндры подвергнуты возобновлению работы. Если крутящий момент двигателя является меньшим, чем уровень третьего порогового крутящего момента, и крутящий момент двигателя возрастает, цилиндры двигателя не подвергаются возобновлению работы. С другой стороны, если крутящий момент двигателя убывает, часть цилиндров двигателя выводится из работы, когда крутящий момент двигателя является на предопределенную величину крутящего момента меньшим, чем третий пороговый крутящий момент двигателя. Способ 500 возвращается на 528 после того, как цилиндры двигателя подвергнуты условному возобновлению работы.
На 540 способ 500 оценивает, является или нет крутящий момент двигателя меньшим (<), чем первый пороговый крутящий момент (например, линия 301 по фиг. 3). Первый крутящий момент представляет собой крутящий момент двигателя для настройки с более низкой степени сжатия на более высокую степень сжатия. Первый крутящий момент находится на пересечении кривых коэффициента полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя для более высоких и более низких степеней сжатия двигателя. Если способ 500 делает вывод, что крутящий момент двигателя является меньшим, чем первый крутящий момент, ответом является да, и способ 500 переходит на 542. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 550.
На 542 способ 500 выводит из работы часть цилиндров двигателя. Цилиндры двигателя выводятся из работы посредством закрывания и удерживания закрытыми впускных выпускных клапанов цилиндра в течение цикла цилиндра. Дополнительно искровое зажигание и поток топлива в цилиндры также прекращаются. Способ 500 переходит на 544 после того, как выведена из работы часть цилиндров двигателя.
На 544 способ оценивает, ограничен ли двигатель искровым зажиганием в отношении коэффициента полезного действия при низком сжатии для крутящих моментов меньших, чем первый пороговый крутящий момент (например, области A по фиг. 3). В одном из примеров двигатель ограничен искровым зажиганием в отношении коэффициента полезного действия двигателя при более низкой степени сжатия, когда запаздывание искрового зажигания от MBT, определенное на 520, является большим, чем пороговая величина запаздывания искрового зажигания. Кроме того, запаздывание искрового зажигания от установки момента зажигания MBT для конкретных условий работы двигателя может храниться в памяти и использоваться для настройки кривой (например, 302 по фиг. 3) коэффициента полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя. Если способ 500 делает вывод, что двигатель ограничен искровым зажиганием для коэффициента полезного действия двигателя на более низкой степени сжатия, ответом является да, и способ 500 переходит на 548. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 546.
На 546 способ 500 переключает действующие цилиндры на более высокую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более высокую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более высокую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более высокого сжатия. Способ 500 переходит на выход после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 548 способ 500 переключает действующие цилиндры на более низкую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более низкую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более низкую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более низкого сжатия. Способ 500 переходит на выход после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 550 способ 500 оценивает, выведена или нет из работы часть цилиндров двигателя. В одном из примеров, выведена или нет из работы часть цилиндров двигателя, способ 500 оценивает на основании положения механизмов настройки клапанов или значения переменной в памяти контроллера. Если способ 500 делает вывод, что часть цилиндров двигателя выведена из работы, ответом является да, и способ 500 переходит на 522. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 570.
На 552 способ оценивает, ограничен ли двигатель искровым зажиганием в отношении коэффициента полезного действия при низком сжатии для крутящих моментов меньших, чем четвертый пороговый крутящий момент (например, области D по фиг. 3), и больших, чем первый пороговый крутящий момент. В одном из примеров двигатель ограничен искровым зажиганием в отношении коэффициента полезного действия двигателя при более низкой степени сжатия, когда запаздывание искрового зажигания от MBT, определенное на 520, является большим, чем пороговая величина запаздывания искрового зажигания. Кроме того, запаздывание искрового зажигания от установки момента зажигания MBT для конкретных условий работы двигателя может храниться в памяти и использоваться для настройки кривой (например, 302 по фиг. 3) коэффициента полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя. Если способ 500 делает вывод, что двигатель ограничен искровым зажиганием для коэффициента полезного действия двигателя на более низкой степени сжатия, ответом является да, и способ 500 переходит на 554. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 560.
На 560 способ 500 переключает действующие цилиндры на более высокую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более высокую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более высокую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более высокого сжатия. Способ 500 переходит на 562 после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 562 способ 500 оценивает, является ли нет крутящий момент двигателя большим, чем или равным четвертому пороговому крутящему моменту (например, крутящему моменту на линии 311 по фиг. 3). Четвертый пороговый крутящий момент представляет собой крутящий момент двигателя для ввода в действие выведенного из работы цилиндра, когда двигатель является работающим с более высокой степенью сжатия. Если двигатель работает с более высокой степенью сжатия на 562, двигатель не ограничен детонацией при данных условиях работы двигателя. Если способ 500 делает вывод, что крутящий момент двигателя является большим, чем или равным четвертому крутящему моменту, ответом является да, и способ 500 переходит на 564. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на выход.
На 564 все цилиндры двигателя водятся в действие. Все цилиндры двигателя могут вводиться в действие посредством предоставления впускным и выпускным клапанам возможности открываться и закрываться в течение цикла цилиндра. Топливо и искра также могут подаваться в двигатель для возобновления работы цилиндров. Способ 500 переходит на выход после того, как все цилиндры двигателя введены в действие.
На 554 способ 500 переключает действующие цилиндры на более низкую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более низкую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более низкую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более низкого сжатия. Способ 500 переходит на 556 после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 556 способ 500 оценивает, является ли нет крутящий момент двигателя большим, чем или равным третьему пороговому крутящему моменту (например, крутящему моменту на линии 309 по фиг. 3). Третий пороговый крутящий момент представляет собой крутящий момент двигателя для ввода в действие выведенного из работы цилиндра, когда двигатель является работающим с более низкой степенью сжатия. Если способ 500 делает вывод, что крутящий момент двигателя является большим, чем или равным третьему крутящему моменту, ответом является да, и способ 500 переходит на 558. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на выход.
На 558 все цилиндры двигателя водятся в действие. Все цилиндры двигателя могут вводиться в действие посредством предоставления впускным и выпускным клапанам возможности открываться и закрываться в течение цикла цилиндра. Топливо и искра также могут подаваться в двигатель для возобновления работы цилиндров. Способ 500 переходит на выход после того, как все цилиндры двигателя введены в действие.
На 570 способ 500 оценивает, является или нет крутящий момент двигателя меньшим, чем крутящий момент (например, крутящий момент на линии 305 по фиг. 3) второго порогового значения крутящего момента, на большую, чем предопределенная, величину. Предопределенная величина обеспечивает гистерезис по крутящим моментам ввода в действие и вывода из работы цилиндров для уменьшения нежелательного вывода из работы цилиндров. Если способ 500 делает вывод, что крутящий момент двигателя является меньшим, чем второй пороговый крутящий момент, ответом является да, и способ 500 переходит на 572. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 580.
На 572 способ оценивает, ограничен ли двигатель искровым зажиганием в отношении коэффициента полезного действия при низком сжатии для крутящих моментов, меньших, чем второй пороговый крутящий момент (например, области B по фиг. 3), и больших, чем первый пороговый крутящий момент. В одном из примеров двигатель ограничен искровым зажиганием в отношении коэффициента полезного действия двигателя при более низкой степени сжатия, когда запаздывание искрового зажигания от MBT, определенное на 520, является большим, чем пороговая величина запаздывания искрового зажигания. Кроме того, запаздывание искрового зажигания от установки момента зажигания MBT для конкретных условий работы двигателя может храниться в памяти и использоваться для настройки кривой (например, 302 по фиг. 3) коэффициента полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя. Если способ 500 делает вывод, что двигатель ограничен искровым зажиганием для коэффициента полезного действия двигателя на более низкой степени сжатия, ответом является да, и способ 500 переходит на 574. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 578.
На 574 способ 500 переключает действующие цилиндры на более низкую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более низкую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более низкую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более низкого сжатия. Способ 500 переходит на 576 после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 578 способ 500 переключает действующие цилиндры на более высокую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более высокую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более высокую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более высокого сжатия. Способ 500 переходит на 576 после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 576 способ 500 выводит из работы часть цилиндров двигателя. Цилиндры двигателя выводятся из работы посредством закрывания и удерживания закрытыми впускных выпускных клапанов цилиндра в течение цикла цилиндра. Дополнительно искровое зажигание и поток топлива в цилиндры также прекращаются. Способ 500 переходит на выход после того, как выведена из работы часть цилиндров двигателя.
На 580 способ 500 оценивает, является или нет крутящий момент двигателя меньшим, чем крутящий момент (например, крутящий момент на линии 323 по фиг. 3 или в области E) пятого порогового значения крутящего момента. Если способ 500 делает вывод, что крутящий момент двигателя является меньшим, чем пятый пороговый крутящий момент, ответом является да, и способ 500 переходит на 582. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 588.
На 582 способ оценивает, ограничен ли двигатель искровым зажиганием в отношении коэффициента полезного действия при низком сжатии для крутящих моментов меньших, чем пятый пороговый крутящий момент (например, области E по фиг. 3), и больших, чем четвертый пороговый крутящий момент. В одном из примеров двигатель ограничен искровым зажиганием в отношении коэффициента полезного действия двигателя при более низкой степени сжатия, когда запаздывание искрового зажигания от MBT, определенное на 520, является большим, чем пороговая величина запаздывания искрового зажигания. Кроме того, запаздывание искрового зажигания от установки момента зажигания MBT для конкретных условий работы двигателя может храниться в памяти и использоваться для настройки кривой (например, 302 по фиг. 3) коэффициента полезного действия двигателя в зависимости от крутящего момента двигателя. Если способ 500 делает вывод, что двигатель ограничен искровым зажиганием для коэффициента полезного действия двигателя на более низкой степени сжатия, ответом является да, и способ 500 переходит на 586. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 584.
На 586 способ 500 переключает действующие цилиндры на более низкую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более низкую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более низкую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более низкого сжатия. Способ 500 переходит на выход после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 584 способ 500 переключает действующие цилиндры на более высокую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более высокую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более высокую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более высокого сжатия. Способ 500 переходит на выход после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 588 способ 500 оценивает, ограничен или нет двигатель по искровому зажиганию, когда эксплуатируется на более высоких степенях сжатия (например, в области F по фиг. 3). Если способ 500 делает вывод, что двигатель ограничен искровым зажиганием на более высоких степенях сжатия, ответом является да, и способ 500 переходит на 590. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 592.
На 590 способ 500 переключает действующие цилиндры на более низкую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более низкую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более низкую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более низкого сжатия. Способ 500 переходит на выход после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 592 способ 500 переключает действующие цилиндры на более высокую степень сжатия. В некоторых примерах, где все цилиндры двигателя являются регулируемыми по степени сжатия, все цилиндры двигателя могут настраиваться на более высокую степень сжатия. В одном из примеров цилиндры двигателя настраиваются на более высокую степень сжатия посредством подачи команды устройству настройки регулируемого сжатия в режим более высокого сжатия. Способ 500 переходит на выход после того, как настроена степень сжатия двигателя.
На 593 способ 500 оценивает, является или нет скорость изменения крутящего момента двигателя, определенная на 522, большей, чем пороговая скорость. Пороговая скорость изменения крутящего момента двигателя может меняться в зависимости от числа оборотов двигателя, температуры двигателя или других условий работы. В качестве альтернативы способ 500 может оценивать, является крутящий момент двигателя большим, чем пороговый крутящий момент, который является запрошенным крутящим моментом плюс коэффициент усиления, умноженный на скорость изменения запрошенного крутящего момента двигателя. Если способ 500 делает вывод, что скорость изменения крутящего момента двигателя является большей, чем пороговая скорость, или если действительно альтернативное условие, ответом является да, и способ 500 переходит на 594. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 540.
На 594 способ 500 оценивает, являются или нет действующими все цилиндры двигателя. В одном из примеров являются или нет действующими все цилиндры двигателя, способ 500 оценивает на основании состояний клапанов двигателя или значения переменной, хранимой в памяти контроллера. Если способ 500 делает вывод, что все цилиндры являются действующими, ответом является да, и способ 500 переходит на 570. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 596.
На 596 способ 500 оценивает, является или нет искровое зажигание двигателя ограниченным в меньшей степени, чем коэффициент полезного действия двигателя при низком сжатии (например, коэффициент полезного действия двигателя, когда двигатель эксплуатируется с низкой степенью сжатия) в данных условиях работы. В одном из примеров способ 500 сравнивает коэффициент полезного действия двигателя при данных условиях работы на основании того, эксплуатируется ли двигатель на высокой степени сжатия и с запаздыванием искрового зажигания от MBT по сравнению с эксплуатацией двигателя в тех же самых условиях при более низкой степени сжатия и ограниченной детонацией установке момента зажигания. Если способ 500 делает вывод, что двигатель ограничен искровым зажиганием в меньшей степени, чем коэффициент полезного действия двигателя на низкой степени сжатия, ответом является да, и способ 500 переходит на 598. Иначе ответом является нет, и способ 500 переходит на 599.
На 598 способ 500 вводит в действие все цилиндры двигателя, когда крутящий момент двигателя является равным или большим, чем второй пороговый крутящий момент двигателя (например, крутящий момент двигателя на линии 305 по фиг. 3), если крутящий момент двигателя возрастает. Если крутящий момент двигателя не достигает крутящего момента двигателя пороговых значений, и крутящий момент двигателя возрастает, способ 500 возвращается на 593, не выводя из работы часть цилиндров двигателя и не вводя в действие все цилиндры двигателя. С другой стороны, если крутящий момент двигателя убывает, часть цилиндров двигателя выводится из работы, когда крутящий момент двигателя является на предопределенную величину крутящего момента меньшим, чем второй пороговый крутящий момент двигателя.
На 599 способ 500 вводит в действие все цилиндры двигателя, когда крутящий момент двигателя является равным или большим, чем четвертый пороговый крутящий момент двигателя (например, крутящий момент двигателя на линии 311 по фиг. 3). Если крутящий момент двигателя не достигает четвертого порогового крутящего момента двигателя, способ 500 возвращается на 593, не вводя в действие все цилиндры двигателя. Таким образом, крутящий момент двигателя, при котором цилиндры вводятся в действие, может повышаться, если детонация не выявлена (например, двигатель не ограничен искровым зажиганием). С другой стороны, если крутящий момент двигателя убывает, часть цилиндров двигателя выводится из работы, когда крутящий момент двигателя является на предопределенную величину крутящего момента меньшим, чем четвертый пороговый крутящий момент двигателя.
Должно быть отмечено, что способ 500 также может включать в себя гистерезис между пороговыми значениями крутящего момента для ввода в действие и вывода из работы цилиндров, так чтобы могла быть уменьшена нестабильность переключения режимов. Например, крутящий момент двигателя для вывода из работы цилиндров может быть более низким, чем крутящий момент двигателя для ввода в действие цилиндров.
Таким образом, способ по фиг. 5-8 предусматривает эксплуатацию двигателя, содержащую изменение крутящего момента двигателя, при котором цилиндры двигателя вводятся в действие, в ответ на степень сжатия двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда цилиндры двигателя вводятся в действие на первом крутящем моменте двигателя, когда степень сжатия является первой степенью сжатия, и где цилиндры двигателя вводятся в действие на втором крутящем моменте двигателя, когда степень сжатия является второй степенью сжатия, первая степень сжатия является меньшей, чем вторая степень сжатия. Способ включает в себя те случаи, когда первый крутящий момент двигателя является большим, чем второй крутящий момент двигателя.
Способ дополнительно содержит настройку степени сжатия двигателя с более высокого значения на более низкое значение в ответ на указание детонации в двигателе. Способ дополнительно содержит повышение крутящего момента двигателя, при котором цилиндры двигателя вводятся в действие, в ответ на отсутствие указания детонации двигателя, когда двигатель является работающим на второй степени сжатия, вторая степень сжатия является большей, чем первая степень сжатия. Способ включает в себя те случаи, когда цилиндры двигателя вводятся в действие посредством открывания и закрывания впускных и выпускных клапанов во время цикла двигателя, где впускные и выпускные клапаны не открывались. Способ дополнительно содержит те случаи, когда степень сжатия меняется на основании коэффициента полезного действия двигателя.
В еще одном примере способ включает в себя изменение крутящего момента двигателя, при котором выведенные из работы цилиндры подвергаются возобновлению работы, в ответ на скорость изменения крутящего момента двигателя. Способ дополнительно содержит не изменение крутящего момента двигателя, при котором выведенные из работы цилиндры подвергаются возобновлению работы, в ответ на скорость изменения крутящего момента двигателя, являющуюся меньшей, чем пороговая скорость изменения крутящего момента двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда крутящий момент двигателя является первым крутящим моментом двигателя, когда двигатель является работающим с более низкой степенью сжатия, и где крутящий момент двигателя является вторым крутящим моментом двигателя, когда двигатель является работающим на более высокой степени сжатия. Способ включает в себя те случаи, когда первый крутящий момент двигателя является большим, чем второй крутящий момент двигателя.
В еще одном примере, способ дополнительно содержит настройку степени сжатия двигателя после того, как выведенные из работы цилиндры подвергнуты возобновлению работы, в ответ на возобновление работы выведенных из работы цилиндров. Способ дополнительно содержит не настройку степени сжатия двигателя после того, как выведенные из работы цилиндры подвергнуты возобновлению работы, в ответ на возобновление работы выведенных из работы цилиндров. Способ дополнительно содержит изменение крутящего момента двигателя, при котором действующие цилиндры выводятся из работы, в ответ на скорость изменения крутящего момента двигателя.
В еще одном примере, способ предусматривает эксплуатацию двигателя, содержащую: изменение крутящего момента двигателя, при котором выведенные из работы цилиндры подвергаются возобновлению работы, в ответ на скорость изменения крутящего момента двигателя, превышающую пороговое значение, и степень сжатия двигателя непосредственно перед тем, как скорость изменения крутящего момента двигателя превышает пороговое значение. Способ дополнительно содержит изменение крутящего момента двигателя, при котором действующие цилиндры выводятся из работы, в ответ на скорость изменения понижения крутящего момента двигателя, превышающую пороговое значение, и степень сжатия двигателя непосредственно перед тем, как скорость изменения понижения крутящего момента двигателя, превышает пороговое значение. Способ включает в себя те случаи, когда крутящий момент двигателя, при котором выведенные из работы цилиндры подвергаются возобновлению работы, является более низким, когда степень сжатия двигателя является более высокой степенью сжатия. Способ включает в себя те случаи, когда крутящий момент двигателя, при котором выведенные из работы цилиндры подвергаются возобновлению работы, является более высоким, когда степень сжатия двигателя является более низкой степенью сжатия. Способ дополнительно содержит настройку степени сжатия двигателя в ответ на возобновление работы выведенных из работы цилиндров. Способ дополнительно содержит не изменение крутящего момента двигателя, при котором выведенные из работы цилиндры подвергаются возобновлению работы, в ответ на скорость изменения крутящего момента двигателя, являющуюся меньшей, чем пороговая скорость изменения крутящего момента двигателя.
Способ, описанный на фиг. 5-8, предназначен для двигателя, который может выводить из работы только постоянную часть цилиндров, например, 6-цилиндрового двигателя, который может выводить из работы 3 цилиндра. Хорошо известно, что возможны другие компоновки, например, 6-цилиндровый двигатель, который может выводить из работы 2 или 3 цилиндра в разное время. Такие двигателя имели бы многочисленные области крутящего момента с различными комбинациями степени сжатия и количества выведенных из работы цилиндров, но фундаментально способ был бы подобен фиг. 5-8.
Как будет приниматься во внимание рядовым специалистом в данной области техники, способ, описанный на фиг. 5-8, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции, способы и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.
1. Способ работы двигателя, состоящий в том, что:
во время работы двигателя при первой степени сжатия, когда один или более цилиндров выведены из работы, возобновляют работу выведенных из работы цилиндров, когда крутящий момент двигателя достигает первого порогового значения;
во время работы двигателя при второй степени сжатия, которая больше, чем первая степень сжатия, и когда один или более цилиндров выведены из работы, возобновляют работу выведенных из работы цилиндров, когда крутящий момент двигателя достигает второго порогового значения, которое меньше, чем первое пороговое значение.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий изменение первого и второго пороговых значений в зависимости от частоты вращения двигателя, передачи трансмиссии, температуры окружающей среды, давления окружающей среды и октанового числа топлива.
3. Способ по п. 1, дополнительно состоящий в уменьшении степени сжатия двигателя в ответ на указание детонации двигателя.
4. Способ по п. 3, дополнительно состоящий в том, что во время работы двигателя при второй степени сжатия, в которой один или более цилиндров выведены из работы, в ответ на отсутствие указания детонации двигателя, возобновляют работу выведенных из работы цилиндров, когда крутящий момент двигателя достигает третьего порогового значения, причем третье пороговое значение выше, чем второе пороговое значение.
5. Способ по п. 1, в котором возобновляют работу выведенных из работы цилиндров двигателя посредством открывания и закрывания впускных и выпускных клапанов во время цикла двигателя, в котором впускные и выпускные клапаны не открывались.
6. Способ по п. 1, дополнительно содержащий те случаи, когда степень сжатия двигателя меняется на основании коэффициента полезного действия двигателя.
7. Способ работы двигателя, состоящий в том, что
во время работы двигателя с одним или более цилиндрами, выведенными из работы,
не изменяют пороговое значение крутящего момента двигателя, при котором возобновляют работу выведенных из работы цилиндров, когда скорость изменения крутящего момента двигателя меньше, чем скорость изменения порогового значения, которое равно запрошенному крутящему моменту двигателя плюс коэффициент усиления, умноженный на скорость изменения запрошенного крутящего момента двигателя;
изменяют пороговое значение крутящего момента двигателя, при котором возобновляют работу выведенных из работы цилиндров, когда скорость изменения крутящего момента двигателя достигает скорости изменения порогового значения, и
возобновляют работу выведенных из работы цилиндров, когда крутящий момент двигателя достигает порогового значения крутящего момента.
8. Способ по п. 7, в котором изменение порогового значения крутящего момента двигателя,
при котором возобновляют работу выведенных из работы цилиндров, когда скорость изменения крутящего момента достигает скорости изменения порогового значения,
содержит установку порогового значения крутящего момента двигателя равным первому пороговому значению, когда двигатель работает с более низкой степенью сжатия, и установку порогового крутящего момента двигателя равным второму пороговому значению, которое отличается от первого порогового значения, когда двигатель работает с более высокой степенью сжатия.
9. Способ по п. 8, в котором первое пороговое значение является большим, чем второе пороговое значение.
10. Способ по п. 7, дополнительно состоящий в том, что настраивают степень сжатия всех цилиндров двигателя после того, как выведенные из работы цилиндры подвергнуты возобновлению работы, в ответ на возобновление работы выведенных из работы цилиндров.
11. Способ по п. 7, дополнительно состоящий в том, что не настраивают степень сжатия всех цилиндров двигателя после того, как выведенные из работы цилиндры подвергнуты возобновлению работы, в ответ на возобновление работы выведенных из работы цилиндров.
12. Способ работы двигателя, состоящий в том, что
в ответ на скорость изменения крутящего момента двигателя, превышающую первое пороговое значение, изменяют пороговое значение крутящего момента двигателя, при котором возобновляют работу одного или более выведенных из работы цилиндров непосредственно перед тем, как скорость изменения крутящего момента двигателя превышает первое пороговое значение, причем пороговое значение крутящего момента двигателя изменяется на более низкое значение, когда степень сжатия всех цилиндров двигателя является более высокой, и изменяется на более высокое значение, когда степень сжатия всех цилиндров является более низкой, и
возобновляют работу выведенных из работы цилиндров, когда крутящий момент достигает порогового значения крутящего момента.
13. Способ работы двигателя по п. 12, дополнительно состоящий в том, что изменяют пороговое значение крутящего момента двигателя, при котором действующие цилиндры выводятся из работы, в ответ на скорость изменения понижения крутящего момента двигателя ниже второго порогового значения и на основе степени сжатия двигателя всех цилиндров двигателя непосредственно перед тем, как скорость изменения понижения крутящего момента двигателя ниже второго порогового значения.
14. Способ для работы двигателя по п. 12, дополнительно состоящий в том, что настраивают степень сжатия всех цилиндров двигателя в ответ на возобновление работы выведенных из работы цилиндров.
15. Способ работы двигателя по п. 14, дополнительно состоящий в том, что не изменяют пороговое значение крутящего момента двигателя, при котором выведенные из работы цилиндры подвергаются возобновлению работы, в ответ на скорость изменения крутящего момента двигателя, являющуюся меньшей, чем третье пороговое значение.
16. Способ по п. 1, в котором все цилиндры двигателя работают при первой степени сжатия во время работы двигателя при первой степени сжатия, и причем все цилиндры двигателя работают при второй степени сжатия во время работы двигателя при второй степени сжатия.
17. Способ по п. 1, в котором все цилиндры двигателя являются свечами зажигания.
18. Способ по п. 1, дополнительно состоящий в том, что настраивают степень сжатия двигателя с помощью устройства настройки регулируемого сжатия.
