Способ эксплуатации двигателя и система двигателя

Способ эксплуатации двигателя и система двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания и способу его эксплуатации.

Уровень техники

Каталитические нейтрализаторы, устанавливаемые в выпускной системе двигателя, преобразуют выбросы вырабатываемых в процессе горения загрязняющих веществ в вещества, которые могут быть выпущены в атмосферу. Зачастую такие каталитические нейтрализаторы наиболее эффективно преобразуют выбросы загрязняющих веществ при повышенных температурах выхлопных газов, при этом во время запуска холодного двигателя и прогрева, когда температура каталитического нейтрализатора ниже рабочей, выбросы загрязняющих веществ могут пройти через каталитический нейтрализатор. Один из путей для быстрого прогрева каталитического нейтрализатора предполагает повышение температуры выхлопных газов, проходящих через каталитический нейтрализатор.

Пример технологии повышения температуры выхлопных газов описан в публикации патентной заявки США №2010/0005784. В этом документе описан клапан противодавления, установленный в выпускной системе двигателя, который закрывают для повышения температуры выхлопных газов, чтобы выполнить десульфинирование каталитического нейтрализатора.

Однако авторы изобретения выявили некоторые проблемы, связанные с указанной технологией. Повышение противодавления выхлопных газов путем закрывания клапана противодавления может увеличить разбавление заряда цилиндра отработавшими газами, что при некоторых режимах работы приводит к неустойчивому сгоранию. Кроме того, разбавленный заряд цилиндра может ограничить возможность запаздывания зажигания, ограничивая, таким образом, повышение температуры выхлопных газов.

Раскрытие изобретения

Соответственно, для по меньшей мере частичного решения указанных проблем, был разработан способ эксплуатации двигателя, в котором в зависимости от температуры соответствующего компонента закрывают клапан противодавления, и при закрытом клапане противодавления управляют впускным и/или выпускным клапанами таким образом, чтобы уменьшить внутреннюю рециркуляцию отработавших газов.

Таким образом, при определенной температуре соответствующего компонента (то есть, при температуре каталитического нейтрализатора ниже порогового значения) температура выхлопных газов может быть увеличена с помощью регулирования прохождения выхлопных газов через клапан противодавления. Кроме того, фазы газораспределения впускного и/или выпускного клапана могут быть отрегулированы таким образом, чтобы уменьшить захват остаточных выхлопных газов в цилиндрах, уменьшая таким образом внутреннюю рециркуляцию отработавших газов (то есть, разбавление заряда цилиндра), и повысить стабильность горения. В некоторых примерах может быть также уменьшена внешняя рециркуляция отработавших газов, чтобы еще более снизить разбавление заряда цилиндра. Закрывание клапана противодавления может также быть ограничено только рабочими режимами, характеризующимися высокой стабильностью сгорания, такими как низкая влажность и низкая высота над уровнем моря, во избежание неустойчивости сгорания.

Предложенное изобретение может иметь несколько преимуществ. Например, быстрый прогрев каталитического нейтрализатора может быть достигнут без ущерба для стабильности горения, следовательно, это позволит избежать ухудшения состава выбросов и возможных пропусков зажигания. При быстром нагревании каталитического нейтрализатора могут быть уменьшены выбросы загрязняющих веществ в ходе запуска холодного двигателя. Кроме того, путем поддержания относительно низкого разбавления заряда, даже при закрытом клапане может быть выполнена задержка зажигания в целях повышения температуры выхлопных газов.

Вышеуказанные и другие преимущества, а также характеристики данного изобретения наглядно представлены в приведенном ниже описании, отдельно или со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое изложение сущности изобретения представлено для описания в упрощенной форме ряда выбранных концепций, дальнейшее изложение которых приводится ниже в подробном описании. Краткое раскрытие сущности изобретения не направлено на определение основных или существенных характеристик заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определяется формулой изобретения. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивается вариантами реализации изобретения, устраняющими какой-либо из недостатков, указанных выше или в любой части данного раскрытия изобретения.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлено схематическое изображение двигателя.

На Фиг.2 приведен пример системы изменяемого газораспределения.

На Фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая пример способа регулировки клапана противодавления.

На Фиг.4 представлена блок-схема, иллюстрирующая пример способа диагностики состояния системы противодавления.

На Фиг.5 приведена диаграмма, отражающая пример установки фаз газораспределения для ряда рабочих режимов.

На Фиг.6 приведена диаграмма, демонстрирующая примеры рабочих параметров в ходе регулировки клапана противодавления.

Осуществление изобретения

При запуске холодного двигателя, содержащиеся в выхлопных газах загрязняющие вещества могут попасть в атмосферу раньше, чем каталитический нейтрализатор, установленный в выпускной системе двигателя, достигнет рабочей температуры. Один из способов быстрого нагрева каталитического нейтрализатора предусматривает закрывание клапана противодавления для регулирования выпуска газов, за счет чего увеличивается температура выхлопных газов, проходящих через каталитический нейтрализатор. Однако такая регулировка выпуска газов может разбавить заряд цилиндра продуктами горения, приводя к уменьшению стабильности горения и ограничивая возможную величину запаздывания зажигания. Чтобы снизить степень разбавления заряда цилиндра, закрывание клапана противодавления может быть ограничено такими рабочими условиями, которые характеризуются высокой стабильностью сгорания, такими как низкая влажность, малая высота над уровнем моря, топливо с высоким показателем летучих веществ и т.д. Кроме того, может быть ограничено перекрытие впускного и выпускного клапанов, чтобы уменьшить внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов, а внешняя рециркуляция выхлопных газов может быть деактивирована, ограничивая, таким образом, эффективную рециркуляцию выхлопных газов. Если необходимо, величина задержки зажигания может быть уменьшена для дополнительного поддержания стабильности сгорания.

При открытом или закрытом клапане противодавления можно отслеживать различные рабочие параметры, чтобы быть уверенным, что система противодавления выхлопа не повреждена. Например, путем поддержания постоянной скорости двигателя можно отслеживать изменение давления во впускном коллекторе или положения дроссельной заслонки при открытом или закрытом клапане противодавления, и, если давление или положение дроссельной заслонки остается без изменений, можно идентифицировать наличие повреждения.

На Фиг.1 и 2 приведены схемы двигателя с клапаном противодавления, системой изменяемого газораспределения и контроллером, выполненным с возможностью выполнения способов, показанных на Фиг.3 и 4. На Фиг.5 и 6 наглядно показан пример этапов работы газораспределительного механизма и рабочих параметров двигателя в ходе реализации описанных выше способов.

Фиг.1 представляет собой схему, показывающую один из цилиндров многоцилиндрового двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, а также с помощью входных сигналов, направляемых водителем 132 транспортного средства с помощью устройства 130 ввода данных. В данном примере устройство 130 ввода данных представляет собой педаль газа и датчик 134 положения педали, который генерирует пропорциональный сигнал положения педали PP.

Цилиндр 30 (камера сгорания) двигателя 10 может иметь стенки 32 с расположенным в них поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен с по меньшей мере одним ведущим колесом транспортного средства с помощью системы трансмиссии. Кроме того, для запуска двигателя 10 к коленчатому валу 40 может быть с помощью маховика подключен пусковой мотор.

В камеру 30 сгорания воздух поступает из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, а газообразные продукты сгорания выводятся через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 выборочно сообщаются с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах камеры 30 сгорания могут иметь по два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.

В данном примере впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут приводиться в действие системами 51 и 53 кулачкового привода. Системы 51 и 53 кулачкового привода каждая может содержать один или более кулачков и может использовать одну или несколько систем, выбранных из системы переключения профиля кулачка (CPS), изменяемой синхронизации кулачка (VCT), изменяемой фазы газораспределения (WT) и/или изменяемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапана. В одном примере, клапаны могут быть активированы при закрывании клапана 150 противодавления и согласованно с таким закрыванием. В одном примере, клапаны могут быть активированы в тот же момент, или в течение порогового периода времени после того, как был закрыт клапан противодавления. Дополнительные параметры в отношении регулировки работы клапанов будут описаны далее со ссылкой на Фиг.2. Положение впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53 может быть определено позиционными датчиками 55 и 57 соответственно. В других вариантах осуществления изобретения управление впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 может осуществляться электрическим клапанным приводом. Например, цилиндр 30 может иметь впускной клапан, управление которым осуществляется с помощью электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управление которым осуществляется кулачковым приводом, системы CPS и/или VCT.

Топливная форсунка 66 показана соединенной непосредственно с камерой 30 сгорания для подачи топлива непосредственно внутрь цилиндра пропорционально ширине импульса сигнала (FPW), полученного от контроллера 12 через электронный привод 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивают так называемый непосредственный впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть установлена на стенке или в верхней части камеры сгорания. Топливо подается к топливной форсунке 66 с помощью топливной системы (не показана), которая включает в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых вариантах реализации камера 30 сгорания может альтернативно или дополнительно содержать топливную форсунку, установленную во впускном канале 42, в конфигурации, которая обеспечивает так называемый впрыск топлива во впускной канал, находящийся перед камерой 30 сгорания.

Впускной канал 42 может содержать дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом отдельном примере положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 с помощью сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, содержащийся в дросселе 62. Такую конфигурацию принято называть электронным управлением положением дроссельной заслонки (ETC). Таким образом, дроссель 62 может использоваться для варьирования потока впускного воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, между другими цилиндрами двигателя. Впускной канал 42 может содержать датчик 120 расхода воздуха (MAF) и датчик 122 давления воздуха в коллекторе (MAP) для передачи соответствующих сигналов MAF и MAP контроллеру 12.

Система 88 зажигания может подавать искру зажигания в камеру сгорания 30 через свечу 92 зажигания в соответствии с сигналом опережения зажигания SA от контроллера 12 в выбранных рабочих режимах. Несмотря на то, что показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления изобретения камера сгорания 30 или одна или более камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения от сжатия с искрой зажигания или без искры.

Датчик 126 выхлопных газов показан подключенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70. Датчиком 126 может быть любой подходящий датчик, пригодный для получения информации о топливно-воздушном коэффициенте выхлопных газов, например линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода выхлопных газов), бистабильный датчик кислорода или EGO, датчик HEGO (подогреваемый EGO), датчик NOx, НС или CO. Выхлопная система может включать в себя пусковые каталитические нейтрализаторы и концевые каталитические нейтрализаторы, а также выпускной коллектор и датчики контроля состава топливовоздушной смеси выше и/или ниже по потоку. В одном из примеров каталитический нейтрализатор 70 может включать в себя несколько каталитических блоков. В другом примере может быть использовано несколько устройств контроля выбросов, каждый из которых имеет несколько блоков. В одном примере, каталитический нейтрализатор 70 может представлять собой трехкомпонентный нейтрализатор (TWC). В другом примере, каталитический нейтрализатор 70 может представлять собой ловушку NOx, катализатор селективного восстановления (SCR) сажевый фильтр или другое устройство обработки выхлопных газов. Клапан 150 противодавления расположен в выхлопном канале ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 70 (или же он может быть расположен выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70). Клапан 150 противодавления может находиться в полностью открытом положении в ходе большинства режимов работы двигателя, но может быть выполнен с возможностью закрываться, чтобы при некоторых режимах работы выхлопные газы нагревались. В некоторых вариантах реализации клапан 150 противодавления может иметь два порога ограничения, полностью открытое положение или полностью закрытое положение. В других вариантах клапан 150 противодавления может быть отрегулирован между несколькими порогами ограничения. Положение клапана 150 противодавления может регулироваться контроллером 12. В данном контексте закрытый клапан противодавления может быть соотнесен с полностью закрытым положением клапана противодавления, либо с полузакрытым положением, при котором выхлопные газы могут обтекать клапан, но давление и/или скорость потока выхлопных газов, тем не менее, изменены.

Кроме того, в описанных вариантах реализации, система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять желаемое количество выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал 140 рециркуляции выхлопных газов. Количество рециркулированных выхлопных газов, поступающих во впускной канал 42, может регулироваться контроллером 12 с помощью клапана 142 EGR. Кроме того, в канале рециркуляции выхлопных газов может быть расположен датчик 144 EGR, который может предоставлять сведения об одном или нескольких параметрах, например давлении, температуре, скорости потока и концентрации выхлопных газов. Охладитель 146 EGR может быть расположен в канале 140 EGR для охлаждения рециркулируемых выхлопных газов до достижения ими впускного канала 42. При некоторых режимах работы система рециркуляции выхлопных газов может быть использована для регулирования температуры топливовоздушной смеси в камере сгорания. Кроме того, при некоторых условиях часть газов, выделяющихся при горении, может быть удержана в камере сгорания с помощью регулирования фаз газораспределения, в частности, управления механизмом измененяемого газораспределения.

Контроллер 12 показан на Фиг.1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорный блок 102 (CPU), порты ввода/вывода 104 (I/O), электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный как постоянное запоминающее устройство 106 (ROM), оперативное запоминающее устройство 108 (RAM), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (КАМ) и шину данных. В дополнение к сигналам, рассмотренным ранее, контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, подключенных к двигателю 10, включая: измерение массового расхода воздуха, поступающего в двигатель (MAF) от датчика 120, температуру охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика температуры 112, подключенного к рукаву охлаждения 114; профильный выходной сигнал зажигания (PIP) от датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), подключенного к коленчатому валу 40; измерение положения дроссельной заслонки (TP) от датчика положения дросселя; и сигнал об абсолютном давлении во впускном коллекторе двигателя (MAP) от датчика давления 122. Память ROM 106 может быть запрограммирована с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые процессором 102 для выполнения описанных ниже способов и их модификаций.

Как указано выше, на Фиг.1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Каждый цилиндр может подобным образом иметь свой набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.д.

На Фиг.2 показан пример двигателя 200, включающего в себя контроллер 202, систему 232 синхронизации работы клапанов (Variable Cam Timing, VCT) и блок 206 двигателя с несколькими цилиндрами 210. Двигатель 200 может представлять собой разновидность двигателя 10, описанного на Фиг.1. Двигатель 200 имеет впускной коллектор 266, предназначенный для подачи всасываемого воздуха и/или топлива к цилиндрам 210a-d, и выпускной коллектор 268, предназначенный для выброса продуктов сгорания из цилиндров 210. Поток окружающего воздуха может поступать во впускную систему через впускной воздушный канал 260, в котором можно, по крайней мере частично, контролировать расход и/или давление впускного воздуха с помощью основного дросселя (не показан).

Блок 206 двигателя включает в себя несколько цилиндров 210a-d (в данном случае четыре). В представленном примере все цилиндры расположены в один ряд. В других вариантах реализации цилиндры могут быть распределены в несколько рядов. Например, цилиндры 210а-b могут быть расположены в первом ряду, а цилиндры 210c-d могут быть расположены во втором ряду. Каждый из цилиндров 210a-d может иметь свечу зажигания и топливную форсунку для подачи топлива напрямую к камере сгорания, как показано на Фиг.1. Кроме того, каждый из цилиндров 210a-d может обслуживаться одним или несколькими клапанами. В данном примере каждый цилиндр 210a-d имеет соответствующий впускной клапан 212 и выпускной клапан 222. Как описано ниже, двигатель 200 также включает в себя один или несколько распределительных валов 238, 240, каждый из которых может приводить в действие впускные и/или выпускные клапаны нескольких цилиндров, соединенные с общим распределительным валом.

Каждый впускной клапан 212 может находиться в открытом положении, которое позволяет всасываемому воздуху проникать в соответствующий цилиндр, и закрытом положении, блокирующем поступление всасываемого воздуха в цилиндр. На Фиг.2 также показано, что впускные клапаны 212 цилиндров 210a-d может приводить в действие общий распределительный вал 238 впускных клапанов. Распределительный вал 238 впускных клапанов может быть включен в исполнительную систему 214 впускных клапанов. Распределительный вал 238 впускных клапанов имеет выступы 216 впускных кулачков, которые имеют подъемный профиль для открывания впускных клапанов 212 для осуществления впуска заданной продолжительности. В некоторых вариантах (не показаны), распределительный вал может иметь дополнительные выступы впускного кулачка с другим подъемным профилем, который позволяет задать другой подъем или другое время срабатывания для открывания впускных клапанов 212 (что обозначено в настоящем описании как система переключения профилей кулачков). В зависимости от подъемного профиля дополнительного выступа кулачка, другое время срабатывания может быть большим или меньшим, чем заданное время впуска выступа 216 впускного кулачка. Подъемный профиль может влиять на высоту подъема кулачка, время, в течение которого клапан находится в открытом положении, время открывания и/или время закрывания. Контроллер может изменять продолжительность работы впускного клапана с помощью продольного перемещения распределительного вала 238 впускных клапанов и переключения между профилями кулачка.

Таким же образом, каждый выпускной клапан 222 может иметь открытое положение, которое позволяет отработавшим газам выходить из соответствующего цилиндра, и закрытое положение, позволяющее удерживать газы в цилиндре. На Фиг.2 также показано, что выпускные клапаны 222 цилиндров 210a-d может приводить в действие общий распределительный вал 240 выпускных клапанов. Распределительный вал 240 выпускных клапанов может быть включен в исполнительную систему 224 выпускных клапанов. Распределительный вал 240 выпускных клапанов имеет выступы 226 выпускных кулачков, которые имеют подъемный профиль для открывания выпускных клапанов 222 для осуществления выпуска заданной продолжительности. В некоторых вариантах (не показаны), распределительный вал имеет дополнительные выступы выпускных кулачков с другим подъемным профилем, который позволяет выпускным клапанам 222 находиться в открытом положении, позволяет задать другой подъем или другую продолжительность открывания выпускных клапанов. В зависимости от подъемного профиля дополнительного выступа кулачка, другое время срабатывания может быть большим или меньшим, чем заданное время выпуска выступа 226 выпускного кулачка. Подъемный профиль может влиять на высоту подъема кулачка, время, в течение которого клапан находится в открытом положении, время открывания и/или время закрывания. Контроллер может изменять продолжительность работы впускного клапана с помощью продольного перемещения распределительного вала 240 выпускных клапанов и переключения между профилями кулачка.

Следует понимать, что описанный пример показывает общий распределительный вал 238 впускных клапанов, соединенный с впускными клапанами каждого цилиндра 210a-d, и общий распределительный вал 240 выпускных клапанов, соединенный с выпускными клапанами каждого цилиндра 201a-d. В других вариантах реализации распределительные валы могут быть соединены с подгруппами цилиндров, а самих распределительных валов впускных клапанов и распределительных валов выпускных клапанов может быть несколько. Например, первый распределительный вал впускных клапанов может быть соединен с впускными клапанами первой подгруппы цилиндров (то есть, с цилиндрами 210а-b), в то время как второй распределительный вал впускных клапанов может быть соединен с впускными клапанами второй подгруппы цилиндров (то есть, с цилиндрами 210c-d). Аналогичным образом, первый распределительный вал выпускных клапанов может быть соединен с выпускными клапанами первой подгруппы цилиндров (то есть, с цилиндрами 210а-b), в то время как второй распределительный вал выпускных клапанов может быть соединен с выпускными клапанами второй подгруппы цилиндров (то есть, с цилиндрами 210c-d). Кроме того, с каждым распределительным валом могут быть соединены один или несколько впускных клапанов и выпускных клапанов. Подгруппа цилиндров, соединяемая с распределительным валом, может быть основана по их положению в блоке 206 цилиндров, порядку зажигания, конфигурации двигателя и т.д.

Исполнительная система 214 впускных клапанов и исполнительная система 224 выпускных клапанов могут также включать в себя штоки толкателя клапана, коромысла, толкатели клапана и т.д. Эти приборы и устройства могут контролировать приведение в действие впускных клапанов 212 и выпускных клапанов 222 преобразованием вращательного движения кулачков в возвратно-поступательное движение клапанов. Как было указано выше, клапаны могут также быть приведены в действие с помощью дополнительных профилей выступов кулачков на распределительных валах, где профили выступов кулачков между разными клапанами могут обеспечить разную высоту подъема кулачка, продолжительность срабатывания кулачка и/или синхронизацию кулачка. Однако при необходимости могут быть использованы другие схемы расположения распределительного вала (расположение на верхней части и/или толкателе). Кроме того, в некоторых примерах каждый цилиндр 210a-d может иметь более одного выпускного клапана и/или впускного клапана. В других примерах каждый выпускной клапан 222 и впускной клапан 212 одного или нескольких цилиндров может приводиться в действие одним распределительным валом. В некоторых примерах некоторые из впускных клапанов 212 и/или выпускных клапанов 222 могут приводиться в действие собственным независимым распределительным валом или другим устройством.

Двигатель 200 может включать в себя различные системы изменения фаз газораспределения, например систему 232 VCT. Система 232 VCT может представлять собой систему регулирования фаз газораспределения двумя независимо управляемыми распределительными валами (Ti-VCT - Twin Independent Variable Camshaft Timing System) для изменения фаз газораспределения впускных клапанов и выпускных клапанов независимо друг от друга. Система 232 VCT включает в себя фазорегулятор 234 распределительного вала впускных клапанов, соединенный с общим распределительным валом 238 впускных клапанов для изменения фаз газораспределения впускных клапанов и фазорегулятор 236 распределительного вала выпускных клапанов, соединенный с общим распределительным валом 240 выпускных клапанов для изменения фаз газораспределения впускных клапанов. Система 232 VCT может быть настроена на опережение или задержку фаз газораспределения опережением или задержкой такта кулачка и может управляться контроллером 202 через сигнальные линии. Система 232 VCT может изменять моменты открывания и закрывания клапанов путем регулировки взаимного положения коленчатого вала и распределительного вала. Например, система 232 VCT может вращать распределительный вал 238 впускных клапанов и/или распределительный вал 240 выпускных клапанов независимо от коленчатого вала, чтобы произвести опережение или задержку фаз газораспределения. В некоторых вариантах реализации система 232 VCT может представлять собой устройство, приводимое в действие крутящим моментом распределительного вала, и выполненное с возможностью быстро регулировать такт кулачка. В некоторых вариантах реализации фазы газораспределения, например, закрывание впускного клапана (IVC) и закрывание выпускного клапана (EVC) могут быть изменены устройством бесступенчатого регулирования высоты подъема клапанов (CVVL).

В ходе первого рабочего режима система изменения фаз газораспределения может открывать первый клапан с первой синхронизацией. Первый рабочий режим может иметь место, когда температура соответствующих компонентов двигателя выше порогового значения (например, температура каталитического нейтрализатора). В ходе второго рабочего режима система изменения фаз газораспределения может открывать первый клапан со второй синхронизацией, которая выполняется раньше первой. Второй рабочий режим может иметь место, когда температура соответствующего компонента двигателя ниже порогового значения. Альтернативно или дополнительно в ходе первого рабочего режима система изменения фаз газораспределения может открывать первый клапан на первый период времени, а в ходе второго рабочего режима открывать второй клапан на второй, более короткий период времени. В одном из примеров первый клапан может представлять собой выпускной клапан, и система изменения фаз газораспределения может переключать фазы газораспределения выпускного клапана таким образом, чтобы уменьшить положительное перекрытие между выпускным клапаном и впускным клапаном. Дополнительно или вместо регулирования фаз газораспределения выпускного клапана система изменения фаз газораспределения может переключать моменты открывания и/или закрывания впускного клапана.

Устройства и системы управления клапана/кулачка, описанные выше, могут иметь гидравлический, или электрический, или комбинированный привод. В одном из примеров положение распределительного вала может быть изменено с помощью системы непрерывного изменения фаз газораспределения с электрическим приводом (то есть, фазорегулятор кулачков с электрическим приводом) с точностью более высокой, чем у большинства фазорегуляторов кулачков с гидравлическим приводом. Сигнальные линии могут направлять контрольные сигналы и получать информацию о такте и/или переключении кулачка от системы 232 VCT.

В рассмотренном примере, поскольку впускные клапаны всех цилиндров 210a-d приводятся в действие общим распределительным валом впускных клапанов, изменение положения распределительного вала 238 впускных клапанов будет влиять на положение впускных клапанов и такт всех цилиндров. Аналогичным образом, поскольку выпускные клапаны всех цилиндров 210a-d приводятся в действие общим распределительным валом выпускных клапанов, изменение положения распределительного вала 240 выпускных клапанов будет влиять на положение выпускных клапанов и такт всех цилиндров. Например, изменение положения распределительного вала впускных и/или выпускных клапанов, которое вызывает опережение фаз газораспределения (впускных или выпускных клапанов) первого цилиндра 210а, будет также вызывать опережение фаз газораспределения (впускных или выпускных клапанов) остальных цилиндров 210b-d. Однако регулировка фаз газораспределения может быть осуществлена на одном или нескольких цилиндрах независимо от регулировки фаз газораспределения на остальных цилиндрах.

Как описано выше, на Фиг.2 показан ограничивающий пример двигателя внутреннего сгорания и соответствующие впускная и выпускная системы. Предполагается, что в некоторых вариантах двигатель может иметь больше или меньше цилиндров сгорания, регулирующих клапанов, дросселей, и в том числе компрессионных устройств. Возможные примеры двигателя могут иметь V-образную конфигурацию цилиндров. Кроме того, первый общий коленчатый вал может управлять клапанами первого набора цилиндров в первом ряду, а второй коленчатый вал может управлять клапанами второго набора цилиндров во втором ряду. То есть для управления работой клапанов группы цилиндров может использоваться общий коленчатый вал системы синхронизации распределительного вала (то есть, системы VCT).

Таким образом, на Фиг.2 показана система изменения фаз газораспределения, которая может быть использована для регулирования открывания впускного клапана, закрывания впускного клапана, открывания выпускного клапана, закрывания выпускного клапана одного или нескольких цилиндров двигателя. Как подробно описано ниже, фазы газораспределения могут регулироваться до, во время или после открывания или закрывания клапана противодавления, чтобы регулировать величину ослабления подпитки цилиндра. В одном из примеров изменение фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов может устанавливаться на основании скорости и нагрузки двигателя в целях оптимизации КПД воздухозаборного устройства и внутренней EGR (которая может уменьшить выбросы двигателя, такие как NOx). Реагируя на закрывание клапана противодавления, фазы газораспределения могут быть отрегулированы таким образом, чтобы уменьшить внутреннюю EGR в целях обеспечения стабильности горения.

В некоторых вариантах воплощения системы двигателя, описанные выше со ссылкой на Фиг.1 и 2, предусматривают наличие двигателя с системой синхронизации распределительного вала; каталитического нейтрализатора, расположенного в выхлопной системе двигателя; клапана противодавления, расположенного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора; контроллера, содержащего команды на закрывание клапана противодавления, когда температура каталитического нейтрализатора опускается ниже порогового значения, и на регулирование системы синхронизации распределительного вала таким образом, чтобы уменьшить перекрытие впускного и выпускного клапанов при закрывании клапана противодавления.

Контроллер может также содержать команды на выполнение опережения момента зажигания при закрывании клапана противодавления. Система может включать в себя систему EGR для направления выхлопных газов на впуск двигателя, а контроллер может содержать команды на закрывание клапана EGR системы EGR, когда клапан противодавления закрыт. Контроллер может также содержать команды на открывание клапана противодавления, если температура каталитического нейтрализатора поднимается выше порогового значения. В одном из примеров контроллер может содержать команды на регулирование системы синхронизации распределительного вала для уменьшения положительного перекрытия между впускным клапаном и выпускным клапаном. В другом примере контроллер может содержать команды на регулирование системы синхронизации распределительного вала для уменьшения отрицательного перекрытия между впускным клапаном и выпускным клапаном.

В других вариантах реализации система включает в себя двигатель с системой синхронизации распределительного вала; каталитическим нейтрализатором, расположенным в выхлопной системе двигателя; клапаном противодавления, расположенным ниже по потоку от каталитического нейтрализатора; контроллером, содержащим команды на закрывание клапана противодавления, когда температура каталитического нейтрализатора опускается ниже порогового значения, и команды на регулирование системы синхронизации распределительного вала при закрывании клапана противодавления таким образом, чтобы уменьшить перекрытие впускного и выпускного клапанов, а также выдать уведомление об ухудшении работы клапана противодавления на основании ускорения коленчатого вала.

Контроллер может содержать команды выдавать уведомление об ухудшении состояния, если ускорение коленчатого вала не изменяется при закрывании клапана противодавления. Контроллер может также содержать команды на опережение момента зажигания при закрывании клапана противодавления. Система может также включать в себя систему EGR для направления выхлопных газов на впуск двигателя, а контроллер может содержать команды на закрывание клапана EGR системы EGR, когда температура каталитического нейтрализатора опускается ниже порогового значения. Контроллер может также содержать команды на открывание клапана противодавления, если температура каталитического нейтрализатора поднимается выше порогового значения. Контроллер может также содержать команды на выведение уведомления об ухудшении состояния работы клапана противодавления, если нагрузка коленчатого вала не изменяется при открывании клапана противодавления.

На Фиг.3 представлен способ 300 управления клапаном противодавления. Способ 300 может быть реализован контроллером, в частности контроллером 12 или контроллером 202, в соответствии с записанными в нем командами. Способ 300 может регулировать положение клапана противодавления, в частности клапана 150, в условиях эксплуатации двигателя, которые могут быть определены на основании обратной связи от различных датчиков двигателя.

На этапе 302 способ 300 предусматривает определение, опустилось ли значение температуры соответствующего компонента ниже порогового значения. Температурой компонента может быть температура каталитического нейтрализатора 70, размещенного в выхлопной системе двигателя. Другими температурами, которые можно оценивать, являются температура самого двигателя или другого устройства уменьшения токсичности отработавших газов. Пороговым значением температуры может быть температура запуска каталитического нейтрализатора, температура прогрева двигателя до рабочего состояния или температура, при которой возможен старт-стопный режим двигателя, или другая соответствующая температура. В некоторых примерах может быть определено, что компонент работает при температуре ниже по