Система двигателя
Предложены способ и система для обеспечения соответствующей реакции крутящего момента двигателя при переходном состоянии. В одном из примеров, когда требуемое давление во впускном коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя у первого дросселя, второй дроссель, расположенный выше по потоку от первого дросселя, открывается для повышения давления на впуске дросселя. Способ может обеспечивать надлежащую реакцию крутящего момента наряду с минимизацией влияния на экономию топлива. (Фиг. 1)
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системам и способам обеспечения надлежащей реакции крутящего момента в переходных условиях.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Система двигателя может быть выполнена с устройством наддува, таким как турбонагнетатель, для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха, чтобы повышать выходной крутящий момент. В частности, турбина вращается с использованием энергии из потока выхлопных газов. Турбина приводит в движение компрессор, который подает подвергнутый наддуву заряд воздуха на впуск двигателя. Система двигателя также может быть сконфигурирована системой рециркуляции выхлопных газов (EGR), в которой по меньшей мере часть выхлопных газов рециркулируется на впуск двигателя. Например, система EGR может быть системой EGR низкого давления (LP-EGR), которая рециркулирует выхлопные газы из места ниже по потоку от турбины в место выше по потоку от компрессора. Преимущества EGR включают в себя разбавление в двигателе, снижение выбросов с выхлопными газами и повышение экономии топлива.
Система двигателя может выступать в качестве арбитра многочисленных систем и исполнительных механизмов, чтобы повышать экономию топлива наряду с обеспечением приемлемых эксплуатационных качеств транспортного средства. Например, снижение потерь на дросселирование является одним из примеров благоприятной возможности повышать экономию топлива. Однако дросселирование также является подходом для удерживания в запасе крутящего момента, который быстро и легко доступен для обеспечения быстрой реакции на педаль (то есть, уменьшения запаздывания реакции для выработки выходного крутящего момента), чтобы давать приемлемые эксплуатационные качества транспортного средства. Более того, система LP-EGR может усложнять ситуацию, относящуюся к задержке реакции, вследствие большего разбавленного объема EGR в системе LP-EGR, который может давать нехватку крутящего момента.
Для принятия мер в ответ на эти проблемы, системы управления двигателем могут применять различные подходы для улучшения реакции крутящего момента, чтобы обеспечивать приемлемые эксплуатационные качества транспортного средства. В одном из примеров, водителю требуется увеличить угол педали (то есть, нажать педаль акселератора) для инициирования режима переходных условий, который запускает заранее запланированные действия для повышения выходного крутящего момента (см. например, US 6,692,406, опубл. 17.02.2004). Такие заранее запланированные действия могут включать в себя регулировку отображений регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) на максимальный коэффициент наполнения цилиндров (например, переключение с понижением передачи) и повышение наддува.
Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили проблемы у таких подходов. Например, водитель может ощущать заметные «мертвую зону/свободный ход педали» при отсутствии различимого повышения крутящего момента до того, как запущены заранее запланированные действия. Кроме того, как только заранее запланированные действия инициированы, получающееся в результате повышение крутящего момента типично больше, чем требуется. Например, избыточное повышение крутящего момента может требовать дополнительной коррекции педали водителем (например, отпускания педали акселератора). Более того, такие заранее запланированные действия могут проигрывать в эффективности использования топлива в пользу быстрого повышения выходного крутящего момента.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В одном из примеров, вышеприведенные проблемы могут быть по меньшей мере частично преодолены системой двигателя, содержащей
устройство сжатия, содержащее компрессор, расположенный во впускном канале;
первый дроссель, расположенный ниже по потоку от компрессора во впускном канале;
второй дроссель, расположенный выше по потоку от компрессора во впускном канале;
контроллер, содержащий процессор и машиночитаемое запоминающее устройство, содержащее команды, исполняемые процессором для
открывания второго дросселя для повышения давления на впуске первого дросселя, при переходном состоянии, когда требуемое давление во впускном коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя у первого дросселя, если падение давления на втором дросселе больше, чем пороговое значение давления.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая:
систему регулируемой установки фаз клапанного распределения; и
при этом машиночитаемое запоминающее устройство дополнительно содержит команды, исполняемые процессором для:
регулировки системы регулируемой установки фаз клапанного распределения для уменьшения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах двигателя, при переходном состоянии, когда требуемое абсолютное давление во впускном коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя, если коэффициент наполнения цилиндров меньше, чем пороговое значение коэффициента наполнения.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая:
систему LP-EGR для подачи LP-EGR из выпускного канала во впускной канал выше по потоку от компрессора; и
при этом машиночитаемое запоминающее устройство дополнительно содержит команды, исполняемые процессором для:
уменьшения потока LP-EGR, при переходном состоянии, когда требуемое абсолютное давление во впускном коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя, если поток LP-EGR, подаваемый во впускной канал из системы LP-EGR, больше, чем пороговое значение EGR.
В одном из вариантов предложена система, в которой пороговое значение EGR является по существу нулевым.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая:
клапан EGR, расположенный в системе LP-EGR, для управления потоком EGR; и
при этом клапан EGR закрывается для уменьшения потока LP-EGR.
В одном из вариантов предложена система, в которой машиночитаемое запоминающее устройство дополнительно содержит команды, исполняемые процессором для:
по меньшей мере частичного закрывания второго дросселя когда переходное состояние переключается в установившееся состояние.
В одном из вариантов предложена система, в которой пороговое значение давления является по существу нулевым.
В одном из вариантов предложена система, в которой переходное состояние включает в себя командный крутящий момент двигателя, являющийся большим, чем пороговое значение крутящего момента.
Также предложен способ обеспечения надлежащей реакции крутящего момента в переходных условиях. В одном из примеров, способ содержит при переходном состоянии, когда требуемое давление во впускном коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя у первого дросселя, если падение давления на втором дросселе, который расположен выше по потоку от первого дросселя во впускном канале, больше, чем пороговое значение давления, открывание второго дросселя для повышения давления на впуске дросселя.
Например, первый дроссель может быть дросселем двигателя, а второй дроссель может быть дросселем системы впуска воздуха (AIS), который втягивает EGR из системы LP-EGR во впускной коллектор. При таких переходных условиях, давление выхлопных газов может быть достаточно высоким, чтобы выдавать соответствующий массовый расход EGR, чтобы дроссель AIS мог быть избыточным, а дроссель AIS может открываться для обеспечения повышения давления на впуске дросселя без потери регулирования EGR и утраты экономии топлива. Посредством открывания дросселя AIS, поток воздуха может усиливаться, чтобы обеспечивать как раз достаточный крутящий момент без существенного перерегулирования требования крутящего момента.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение системы двигателя с наддувом, включающей в себя систему рециркуляции выхлопных газов низкого давления (LP-EGR), согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 2 показывает моделированные интересующие сигналы при работе двигателя.
Фиг. 3 показывает способ обеспечения переходной характеристики крутящего момента согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Настоящее описание относится к системам и способам обеспечения надлежащей реакции крутящего момента в переходных условиях. Конкретнее, настоящее описание относится к идентификации нехватки крутящего момента в переходных условиях и выполнению переходных действий для обеспечения надлежащей реакции крутящего момента, чтобы компенсировать нехватку без существенного перерегулирования требуемого крутящего момента наряду с поддержанием работы с эффективным использованием топлива.
В одном из примеров, нехватка крутящего момента может идентифицироваться в качестве запроса крутящего момента, который больше, чем номинальная ходовая нагрузка, что дает в результате требуемое абсолютное давление в коллекторе (MAP), являющееся большим, чем давление на впуске дросселя (TIP). Чтобы компенсировать нехватку крутящего момента, так чтобы TIP удовлетворяло требуемое MAP для обеспечения командного выходного крутящего момента, может выполняться несколько потенциально возможных переходных действий. Например, если падение давления на вспомогательном дросселе системы впуска воздуха (AIS) больше, чем пороговое значение (например, по существу нулевое), то дроссель AIS может открываться, чтобы повышать TIP для удовлетворения требуемого MAP. В еще одном примере, если коэффициент наполнения цилиндров меньше, чем оптимальный для данных условий работы, то регулируемая установка фаз клапанного распределения (VVT) может регулироваться для понижения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах. Посредством уменьшения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах, поток воздуха/мощность может повышаться при пониженном требуемом MAP, чтобы добиваться выходного крутящего момента, который удовлетворяет командному выходному крутящему моменту. В еще одном другом примере, если поток EGR больше, чем пороговое значение (например, по существу нулевое), то поток EGR может уменьшаться до меньшего, чем пороговое значение (например, до по существу нулевого). Посредством уменьшения потока EGR, разбавление в двигателе может уменьшаться, и таким образом, требуемое MAP, необходимое для достижения командного выходного крутящего момента, может снижаться.
Как только достигнут командный выходной крутящий момент, временные действия могут завершаться, и исполнительные механизмы могут регулироваться обратно на регулировки «установившегося состояния». Описанные выше действия могут выполняться в одиночку, или в комбинации, чтобы быстро реагировать, с крутящим моментом, как раз достаточным для удовлетворения командного повышения крутящего момента без существенного перерегулирования командного выходного крутящего момента наряду с минимизацией влияния на экономию топлива. Другими словами, эти действия могут выполняться для удовлетворения командного выходного крутящего момента без дросселирования основного дросселя, которое может вызывать потери на дросселирование, которые снижают экономию топлива.
Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть, цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенными в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания выхлопных газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответствующие системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой, включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44, в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут эксплуатироваться в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 162, может быть расположено вдоль впускного канала 42. Что касается турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164, (например, через вал), расположенной на протяжении выпускного канала 48. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в движение двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12.
Система рециркуляции выхлопных газов низкого давления (LP-EGR) может направлять требуемую часть выхлопных газов из выпускного канала 48 ниже по потоку от турбины 164 во впускной канал 42 выше по потоку от компрессора 162 через канал 140 EGR. Величина EGR, выдаваемой во впускной канал 42, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 142 EGR. Клапан 142 EGR может открываться, чтобы впускать регулируемое количество выхлопных газов на впуск компрессора для желательных рабочих характеристик сгорания и снижения токсичности выхлопных газов. Таким образом, система 10 двигателя приспособлена для выдачи внешнего EGR низкого давления (LP). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному протоку EGR LP в системе 10 двигателя, содействует гомогенизации выхлопных газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, расположение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает эффективное охлаждение выхлопных газов для увеличенной имеющейся в распоряжении массы EGR и повышенных рабочих характеристик.
Кроме того, датчик 144 EGR может быть расположен внутри канала 140 EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации выхлопных газов. В некоторых условиях, система LP-EGR может использоваться для стабилизации температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания, таким образом, предусматривая способ регулирования установки момента воспламенения во время некоторых режимов сгорания. Кроме того, во время некоторых условий, часть выхлопных газов может удерживаться или захватываться в камере сгорания посредством регулирования установки фаз распределения выпускных клапанов, к примеру, посредством управления механизмом регулируемой установки фаз клапанного распределения (например, системы 53 и/или 51 кулачкового привода).
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62 двигателя (также известный как основной дроссель), имеющий дроссельную заслонку 64. Дроссель 62 двигателя может быть расположен ниже по потоку от компрессора 162, чтобы варьировать впуск воздуха в камеру 30 сгорания среди других цилиндров двигателя. Впускной коллектор 44 может находиться ниже по потоку от дросселя 62 двигателя, а камера 45 наддува может находиться выше по потоку от дросселя 62 двигателя и ниже по потоку от компрессора 162. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 62, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP1 положения дросселя.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 72 системы впуска воздуха (AIS), имеющий дроссельную заслонку 74. Дроссель 72 AIS может быть расположен выше по потоку от компрессора 162. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 74 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 72 AIS. Положение дроссельной заслонки 74 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP2 положения дросселя. Кроме того, EGR выдается через канал 140 EGR во впускной канал 42 ниже по потоку от дросселя 72 AIS. EGR может втягиваться из выпускного канала 48 во впускной канал 42, когда дроссель 72 AIS частично закрыт. Дроссель 72 AIS регулирует поток всасываемого воздуха и EGR в компрессор 162.
Впускной канала 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха для выдачи сигнала MAF в контроллер 12. Датчик 122 абсолютного давления в коллекторе может быть расположен ниже по потоку от дросселя 62 двигателя, чтобы считывать давление заряда воздуха в коллекторе 44 двигателя и выдавать сигнал MAP в контроллер 12. Датчик 123 давления на впуске дросселя может быть расположен выше по потоку от дросселя 62 двигателя в камере 46 наддува, чтобы считывать давление заряда воздуха, выходящего из компрессора 162 и выдавать сигнал TIP в контроллер 12. В некоторых примерах, дополнительный датчик давления может быть расположен между дросселем 72 AIS и впуском компрессора 162, чтобы выдавать информацию о давлении в контроллер 12.
Датчик 126 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 126 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. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов и турбины 164. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, при работе двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может периодически восстанавливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливно-воздушного соотношения.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью давать команду открывания, закрывания и/или регулировки различных клапанов с электронным приводом в системе двигателя - например, дроссельных клапанов, перепускных клапанов компрессора, перепускных заслонок для выхлопных газов, клапанов EGR и отсечных клапанов, впускных и выпускных клапанов различных резервуаров - по мере надобности для ввода в действие любых из функций управления, описанных в материалах настоящего описания. Кроме того, для оценки условий работы в связи с функциями управления системы двигателя, контроллер 12 может быть оперативно присоединен к множеству датчиков, расположенных на всем протяжении системы двигателя - датчиков расхода, датчиков температуры, датчиков положения педали, датчиков давления, и т.д.
Например, контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение температуры хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.
Постоянное запоминающее устройство 106 машиночитаемого запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и у которого каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания, и т.д.
В системе 10 двигателя, компрессор 162 является главным источником сжатого всасываемого воздуха, но в некоторых условиях, количество всасываемого воздуха, имеющегося в распоряжении из компрессора, может быть не отвечающим требованиям для удовлетворения требуемого MAP. Такие условия могут включать в себя переходные периоды быстро возрастающей нагрузки двигателя, такие как немедленно после запуска, при резком нажатии педали акселератора или по выходу из перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Во время по меньшей мере некоторых из этих условий быстрого возрастания нагрузки двигателя, количество сжатого всасываемого воздуха, имеющегося в распоряжении из компрессора, может быть ограничено вследствие турбины, не являющейся раскрученной до достаточно высокой скорости вращения (например, вследствие низких температуры или давления выхлопных газов). По существу, время, требуемое, чтобы турбина раскручивалась и приводила в движение компрессор для выдачи требуемого количества сжатого всасываемого воздуха, указывается ссылкой как запаздывание турбонагнетателя или запаздывание реакции. Во время таких переходных условий, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью выполнять различные действия, чтобы быстро повышать выходной крутящий момент (или понижать нагрузку двигателя), чтобы уменьшать запаздывание реакции наряду с минимизацией влияния на экономию топлива.
В одном из примеров, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью идентифицировать нехватку крутящего момента для запроса крутящего момента, который больше, чем номинальная ходовая нагрузка. Например, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью определять, что требуемое абсолютное давление в коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя. Например, такое определение может быть основано на сигнале MAP и TIP, выдаваемом с соответствующих датчиков. Чтобы компенсировать нехватку крутящего момента, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью определять, есть ли падение давления на дросселе 72 AIS, большее, чем пороговое значение (например, по существу нулевое). Если есть падение давления на дросселе 72 AIS, которое больше, чем пороговое значение, то контроллер 12 может быть выполнен с возможностью открывать дроссель 72 AIS. В одном из конкретных примеров, контроллер 12 регулирует дроссель 72 AIS на полностью открытое положение для повышения TIP. Посредством открывания дросселя 72 AIS, TIP может повышаться для удовлетворения требуемого MAP. Таким образом, выходной крутящий момент может быстро повышаться, чтобы компенсировать нехватку крутящего момента, не создавая потери на дросселирование, которые уменьшают экономию топлива.
Кроме того, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью определять, является ли коэффициент наполнения цилиндров меньшим, чем оптимальный для данных условий работы. Коэффициент наполнения цилиндров является отношением (или процентным отношением) того, какое количество топлива и воздуха фактически поступает в цилиндр во время впуска, относительно действующей вместимости цилиндра в статических условиях. Если коэффициент наполнения цилиндра меньше, чем оптимальный, то контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулировать регулируемую установку фаз клапанного распределения для уменьшения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах, чтобы повышать коэффициент наполнения цилиндров. В одном из примеров, контроллер 12 регулирует систему 51 и 53 кулачкового привода для регулировки регулируемой установки фаз клапанного распределения. Посредством уменьшения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах, поток воздуха/мощность может повышаться при пониженном требуемом MAP, чтобы добиваться выходного крутящего момента, который удовлетворяет командному выходному крутящему моменту.
Кроме того еще, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью определять, является ли поток EGR большим, чем пороговое значение (например, по существу нулевое). Если поток EGR больше, чем пороговое значение, то контроллер 12 может быть выполнен с возможностью уменьшать поток EGR до меньшего, чем пороговое значение (например, до по существу нулевого). В одном из конкретных примеров, контроллер 12 закрывает клапан 142 EGR. Кроме того, поток EGR может уменьшаться, когда открыт дроссель 72 AIS. Посредством уменьшения потока EGR, разбавление в двигателе может уменьшаться, и таким образом, требуемое MAP, необходимое для достижения командного выходного крутящего момента, может снижаться. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью выполнять два или более из описанных выше действий, чтобы компенсировать нехватку крутящего момента. В некоторых случаях, два или более из этих действий могут выполняться по существу параллельно.
Как только достигнут командный выходной крутящий момент, временные действия могут завершаться, и исполнительные механизмы (например, дроссель AIS, система VVT, клапан EGR) могут регулироваться обратно на регулировки «установившегося состояния». Описанные выше действия могут выполняться в одиночку, или в комбинации, чтобы быстро реагировать, с крутящим моментом, как раз достаточным для удовлетворения командного повышения крутящего момента без существенного перерегулирования командного выходного крутящего момента наряду с минимизацией влияния на экономию топлива.
Фиг. 2 показывает моделированные интересующие сигналы во время рабочей последовательности двигателя. Первый набор сигналов в последовательности, указанной сплошной линией, может выдаваться согласно типичному подходу управления. Второй набор сигналов в последовательности, указанных пунктирной линией, может выдаваться согласно способу по фиг. 3 посредством системы по фиг. 1. Вертикальные метки T0-T2 дают привязку по времени для интересующих событий в течение рабочей последовательности. Первый сигнал сверху по фиг. 2 представляет команду крутящего момента двигателя. Команда крутящего момента может формироваться посредством команды водителя или команды контроллера 12. Ось Y представляет запрошенный крутящий момент двигателя, и запрошенный крутящий момент двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой к правой стороне фиг. 2.
Второй сигнал сверху по фиг. 2 представляет требуемое абсолютное давление в коллекторе, чтобы выдавать заряд воздуха в цилиндры для обеспечения командного крутящего момента двигателя. Ось Y представляет требуемое абсолютное давление в коллекторе, и требуемое абсолютное давление в коллекторе возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой к правой стороне фиг. 2.
Третий сигнал сверху по фиг. 2 представляет давление на впуске дросселя двигателя. Например, давление на впуске дросселя двигателя может считываться в камере 44 наддува посредством датчика 123 давления. Ось Y представляет давление на впуске дросселя двигателя, и давление на впуске дросселя двигателя возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой к правой стороне по фиг. 2.
Четвертый сигнал сверху по фиг. 2 представляет положение дросселя AIS (например, дросселя 72 по фиг. 1). Ось Y представляет степень открывания дросселя AIS, и открывание дросселя AIS увеличивается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой к правой стороне фиг. 2.
Пятый сигнал сверху по фиг. 2 представляет положение дросселя двигателя (например, дросселя 62 по фиг. 1). Ось Y представляет степень открывания дросселя двигателя, и открывание дросселя двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой к правой стороне фиг. 2.
Шестой сигнал сверху по фиг. 2 представляет положение клапана EGR. Ось Y представляет степень открывания клапана EGR, и открывание увеличивается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой к правой стороне фиг. 2. Команда крутящего момента двигателя, требуемое абсолютное давление в коллекторе и положение дросселя двигателя могут быть по существу одинаковыми для обоих наборов сигналов.
В момент T0 времени, команда крутящего момента двигателя находится на среднем уровне. В одном из примеров, уровень крутящего момента двигателя в момент T0 времени представляет уровень крутящего момента двигателя на скорости крейсерского хода транспортного средства. Требуемое MAP и TIP также находятся на средних уровнях. Другими словами, нет нехватки крутящего момента, обусловленной пониженным TIP в момент T0 времени. Дроссель двигателя частично открыт для обеспечения соответствующего потока воздуха, чтобы удовлетворять командный крутящий момент двигателя среднего уровня. Дроссель AIS частично закрыт, чтобы создавать небольшое понижение давления между дросселем AIS и компрессором. Поскольку клапан EGR также частично открыт, EGR может течь в двигатель в момент T0 времени.
В момент T1 времени, команда крутящего момента двигателя возрастает, и требуемое MAP повышается для удовлетворения команды крутящего момента двигателя. Положение дросселя двигателя открывается по мере того, как команда крутящего момента двигателя изменяется, чтобы обеспечивать командный крутящий момент двигателя. Однако, TIP меньше, чем требуемое MAP, создавая нехватку крутящего момента двигателя.
В ответ на идентификацию нехватки крутящего момента двигателя, между моментом T1 времени и моментом T2 времени, дроссель AIS открывается, чтобы повышать TIP для удовлетворения требуемого MAP и компенсации нехватки крутящего момента двигателя. В одном из примеров, дроссель AIS полностью открывается, так чтобы по существу не было перепада давления на дросселе AIS. Кроме того, закрывается клапан EGR. Поскольку дроссель AIS открыт, а клапан EGR закрыт, по существу никакие потоки EGR из системы LP-EGR не втягиваются в цилиндры. Соответственно, разбавление заряда воздуха может уменьшаться, и таким образом, MAP, требуемое для достижения усиленного потока воздуха, также может понижаться. Хотя не показано, дополнительно VVT может регулироваться для уменьшения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах, что также понижает требуемое MAP, необходимое для выдачи командного крутящего момента двигателя. Отметим, что традиционный подход управления (сплошная линия) не открывает дроссель AIS и не закрывает клапан EGR при переходном состоянии, и дает в результате нехватку давления на впуске дросселя.
В момент T2 времени, как только давление наддува возрастает, чтобы компенсировать нехватку крутящего момента, и достигается командный крутящий момент двигателя, переходные действия могут завершаться, и различные исполнительные механизмы могут возвращаться к регулировкам «установившегося состояния». Например, дроссель AIS может закрываться, клапан EGR может открываться, а VVT может регулироваться для усиления захватывания EGR в цилиндрах.
Конфигурации, описанные выше, дают возможность различных способов обеспечения реакции крутящего момента двигателя в переходных условиях в бензиновом двигателе непосредственного впрыска, имеющем систему VVT и систему LP-EGR. Соответственно, некоторые такие способы описаны далее, в качестве примера, с непрерывной ссылкой на вышеприведенную конфигурацию. Однако следует понимать, что способы, описанные здесь, и другие, полностью находящиеся в пределах объема этого раскрытия, также могут быть задействованы посредством других конфигураций. Способы, представленные в материалах настоящего описания, включают в себя различные события измерения и/или считывания посредством одного или более датчиков, расположенных в системе двигателя. Способы также включают в себя различные события вычисления, сравнения и принятия решения, которые могут вводиться в действие в электронной системе управления, оперативно присоединенной к датчикам. Способы дополнительно включают в себя различные приводящие в действие оборудование события, которые электронная система управления может избирательно указывать командой, в ответ на события принятия решения.
Фиг. 3 показывает способ 300 обеспечения реакции крутящего момента двигателя в переходных условиях. Например, способ 300 может выполняться контроллером 12, показанным на фиг. 1.
На этапе 302, способ 300 может включать в себя определение условий работы. В одном из примеров, условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения двигателя, команду крутящего момента двигателя, требуемые MAP, TIP, перепад давления на дросселе AIS, разбавление EGR, коэффициент наполнения цилиндров, количество событий сгорания или циклов цилиндра от события в двигателе (например, изменения крутящего момента двигателя), расход компрессора, перепад давления компрессора (например, степень повышения давления на компрессоре), положение дросселя двигателя, положение дросселя AIS, VVT, положение клапана EGR, и т.д.
На этапе 304, способ может включать в себя определение, является ли запрос крутящего момента или командный крутящий момент двигателя большим, чем пороговое значение крутящего момента. Например, пороговое значение может быть номинальной ходовой нагрузкой (например, 5 бар). Запрос крутящего момента может быть представляющим переходное состояние, в котором крутящий момент двигателя быстро изменяется. Если запрос крутящего момента больше, чем пороговое значение, то способ 300 переходит на этап 306. Иначе, способ 300 возвращается на другие операции.
На этапе 306, способ 300 может включать в себя определение, является ли MAP большим, чем TIP. Требуемое абсолютное давление в коллекторе может соответствовать командному крутящему моменту двигателя. Если требуемое MAP больше, чем TIP, то может идентифицироваться нехватка крутящего момента. Если требуемое MAP больше, чем TIP, то способ 300 переходит на этап 308. Иначе, способ 300 возвращается на другие операции.
На этапе 308, способ 300 может включать в себя определение, является ли падение давление или разностное давление на дросселе AIS большим, чем пороговое значение давления. В одном из примеров, пороговое значение давления может быть по существу нулевым. Пороговое значение давления может указывать, что дроссель AIS по меньшей мере частично закрыт, и может быть потенциальным осуществляющим вклад в нехватку крутящего момента. Так как давление выхлопных газов на холодном конце возрастает с более высокими массовыми расходами, перепад давления на частично закрытом дросселе AIS может быть избыточным, и может понижаться без утраты регулирования EGR. Если падение давления на дросселе AIS больше, чем пороговое значение давления, то способ 300 переходит на этап 310. Иначе, способ 300 переходит на этап 312.
На этапе 310, способ 300 может включать в себя открывание дросселя AIS. В одном из примеров, дроссель AIS полностью открывается, чтобы сделать падение давления на дросселе AIS по существу нулевым. Посредством открывания дросселя AIS, TIP может повышаться, чтобы давать дополнительный поток воздуха для компенсации нехватки крутящего момента.
На этапе 312, способ 300 может включать в себя определение, являются ли поток EGR или требуемая EGR большими, чем пороговое значение EGR. В одном из примеров, пороговое значение EGR может быть по существу нулевым. Если поток EGR больше, чем пороговое значение, то способ 300 переходит на этап 314. Иначе, способ 300 переходит на этап 316.
На этапе 314, способ 300 может включать в себя уменьшение потока EGR. В одном из примеров, поток EGR может уменьшаться посредством закрывания клапана 142 EGR, показанного на фиг. 1. В одном из примеров, клапан EGR может полностью закрываться, чтобы предотвращать поток EGR во впускной канал. Посредством закрывания клапана EGR, разбавление заряда воздуха может уменьшаться, и таким образом, MAP, требуемое для достижения требуемого потока воздуха, также может понижаться. Посредством снижения требуемого MAP, TIP может быть способным добиваться требуемого MAP для обеспечения надлежащей реакции крутящего момента двигателя.
На этапе 316, способ 300 может включать в себя определение, является ли коэффициент наполнения цилиндров меньшим, чем пороговое значение коэффициента наполнения. В одном из примеров, пороговое значение коэффициента наполнения может быть оптимальным коэффициентом наполнения цилиндров для данных условий работы. Если коэффициент наполнения цилиндров меньше, чем пороговое значение коэффициента наполнения, способ 300 переходит на этап 318. Иначе, способ 300 переходит на этап 320.
На этапе 318, способ 300 может включать в себя регулировку VVT для уменьшения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах. В одном из примеров, VVT может регулироваться посредством уменьшения времени закрывания выпускного клапана и/или осуществления опережения установки момента открывания впускного клапана. Например, VVT может регулироваться системами 51 и 53 кулачкового привода, показанными на фиг. 1. Посредством уменьшения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах, топливно-воздушное соотношение может понижаться при пониженном требуемом MAP. Повышение мощности может компенсировать нехватку крутящего момента для обеспечения надлежащей реакции крутящего момента.
На этапе 320, способ 300 может включать в себя определение, удовлетворен ли запрос крутящего момента. Другими словами, способ может включать в себя определение, переключается ли переходное состояние в состояние установившегося режима. В одном из примеров, определение может производиться посредством проверки, повышается ли давление наддува, чтобы давать надлежащее TIP для удовлетворения требуемого MAP. Если запрос крутящего момента удовлетворен, то способ 300 переходит на этап 322. Иначе, способ 300 возвращается на этап 308, чтобы продолжать переходные действия для обеспечения надлежащей реакции крутящего момента.
На этапе 322, способ 300 может включать в себя регулировку исполнительных механизмов обратно на регулировки установившегося состояния, так как запрос переходного крутящего момента был удовлетворен. В одном из примеров, дроссель AIS может по меньшей мере частично закрываться (например, открывание дросселя AIS может уменьшаться), клапан EGR может по меньше мере частично открываться (например, открывание клапана EGR может увеличиваться), а VVT может регулироваться для увеличения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах (например, время OVC увеличиваться, и/или IVC может подвергаться запаздыванию). Посредством возврата исполнительных механизмов обратно на регулировки установившегося состояния после того, как был удовлетворен запрос переходного крутящего момента, вероятность перерегулирования запроса крутящего момента на существенную величину может уменьшаться.
Описанный выше способ может выполняться для обеспечения надлежащей реакции крутящего момента своевременным образом наряду с минимизацией влияния на экономию топлива. В частности, когда относительно небольшое повышение крутящего момента необходимо для компенсации нехватки крутящего момента, перепад давления на дросселе AIS может устраняться.
Необходимо отметить, что примерные процедуры управления и оценки, 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 машиночитаемый 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. Предмет настоящего раскрытия 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. Система двигателя, содержащая:
устройство сжатия, содержащее компрессор, расположенный во впускном канале;
первый дроссель, расположенный ниже по потоку от компрессора во впускном канале;
второй дроссель, расположенный выше по потоку от компрессора во впускном канале;
контроллер, содержащий процессор и машиночитаемое запоминающее устройство, содержащее команды, исполняемые процессором, для
открывания второго дросселя для повышения давления на впуске первого дросселя при переходном состоянии, когда требуемое давление во впускном коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя у первого дросселя, если падение давления на втором дросселе больше, чем пороговое значение давления.
2. Система двигателя по п. 1, дополнительно содержащая:
систему регулируемой установки фаз клапанного распределения;
при этом машиночитаемое запоминающее устройство дополнительно содержит команды, исполняемые процессором для:
регулировки системы регулируемой установки фаз клапанного распределения для уменьшения внутреннего захватывания EGR в цилиндрах двигателя при переходном состоянии, когда требуемое абсолютное давление во впускном коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя, если коэффициент наполнения цилиндров меньше, чем пороговое значение коэффициента наполнения.
3. Система двигателя по п. 1, дополнительно содержащая:
систему LP-EGR для подачи LP-EGR из выпускного канала во впускной канал выше по потоку от компрессора;
при этом машиночитаемое запоминающее устройство дополнительно содержит команды, исполняемые процессором для:
уменьшения потока LP-EGR при переходном состоянии, когда требуемое абсолютное давление во впускном коллекторе больше, чем давление на впуске дросселя, если поток LP-EGR, подаваемый во впускной канал из системы LP-EGR, больше, чем пороговое значение EGR.
4. Система двигателя по п. 3, в которой пороговое значение EGR является, по существу, нулевым.
5. Система двигателя по п. 3, дополнительно содержащая:
клапан EGR, расположенный в системе LP-EGR, для управления потоком EGR;
при этом клапан EGR закрывается для уменьшения потока LP-EGR.
6. Система двигателя по п. 1, в которой машиночитаемое запоминающее устройство дополнительно содержит команды, исполняемые процессором, для:
по меньшей мере частичного закрывания второго дросселя, когда переходное состояние переключается в установившееся состояние.
7. Система двигателя по п. 1, в которой пороговое значение давления является, по существу, нулевым.
8. Система двигателя по п. 1, в которой переходное состояние включает в себя командный крутящий момент двигателя, являющийся большим, чем пороговое значение крутящего момента.
