Способ работы двигателя (варианты) и система двигателя

Способ работы двигателя (варианты) и система двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение, в общем, относится к способам и системам определения раннего зажигания в двигателе транспортного средства.

Уровень техники

При определенных режимах работы, двигатели, которые имеют высокие степени сжатия или форсированы для увеличения удельной выходной мощности, могут быть предрасположены к явлениям сгорания с ранним зажиганием на малых оборотах. Преждевременное сгорание, обусловленное ранним зажиганием, может вызывать очень высокие давления внутри цилиндра и может приводить к волне давления сгорания, подобной детонации при сгорании, но с большей интенсивностью. Такие явления раннего зажигания вызывают быстрое ухудшение характеристик двигателя. Соответственно, были разработаны стратегии для своевременного определения раннего зажигания на основании рабочих условий двигателя.

Один из примерных подходов проиллюстрирован Хашизуми в патенте США 5632247. Там, раннее зажигание и детонация для цилиндра определяется датчиком детонации, прикрепленным к блоку цилиндров. Более конкретно, на основании оценки показаний датчика детонации в двух разных временных окнах, каждое с отличающимися пороговыми значениями, определяется раннее зажигание и отличается от детонации.

Однако авторы идентифицировали потенциальные проблемы у такого подхода. В одном из примеров, чувствительность подхода может меняться в зависимости от позиционирования датчика. Например, местоположение датчика для надежной идентификации детонации в цилиндре может не совпадать с местоположением датчика для надежной идентификации раннего зажигания в цилиндре. В другом примере, наличие многочисленных датчиков (одного датчика детонации на цилиндр) увеличивает себестоимость компонентов без непременного улучшения рабочих характеристик определения детонации или раннего зажигания в цилиндре. По существу, сниженная точность определения и проведение различия (от детонации) раннего зажигания двигателя может приводить к быстрому ухудшению характеристик двигателя.

Таким образом, в одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть решены способом работы двигателя, включающего в себя множество датчиков детонации, распределенных на блоке цилиндров двигателя, включающий во время работы двигателя: динамический выбор указывающего детонацию датчика из числа множества датчиков детонации, для идентификации детонации в цилиндре, и динамический выбор указывающего раннее зажигание датчика из числа множества датчиков детонации, для идентификации раннего зажигания в цилиндре, при этом выборы основаны на рабочих режимах.

Указывающий детонацию датчик предпочтительно является таким же, что и указывающий раннее зажигание датчик.

Указывающий детонацию датчик предпочтительно является отличным от указывающего раннее зажигание датчика.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации в ответ на выходной сигнал указывающего детонацию датчика, превышающий первое, более низкое пороговое значение, и указание раннего зажигания в ответ на выходной сигнал указывающего раннее зажигание датчика, превышающий второе, более высокое пороговое значение.

Выходной сигнал указывающего детонацию датчика предпочтительно оценивается в первом, более позднем окне, а выходной сигнал указывающего раннее зажигание датчика оценивается во втором, более раннем окне.

Первое и второе окна предпочтительно являются окнами угла поворота коленчатого вала.

Первое окно предпочтительно частично перекрывается со вторым окном.

Способ предпочтительно дополнительно включает задержку установки момента искрового зажигания цилиндра в ответ на указание детонации, и обогащение впрыска топлива в цилиндр в ответ на указание раннего зажигания.

Способ предпочтительно дополнительно включает во время первого режима, динамический выбор множества указывающих детонацию датчиков из числа множества датчиков детонации, для идентификации детонации в цилиндре, во время второго режима, динамический выбор множества указывающих раннее зажигание датчиков из числа множества датчиков детонации, для идентификации раннего зажигания в цилиндре, и во время третьего режима, динамический выбор множества указывающих детонацию датчиков из числа множества датчиков детонации, для идентификации детонации в цилиндре и динамический выбор множества указывающих раннее зажигание датчиков из числа множества датчиков детонации, для идентификации раннего зажигания в цилиндре.

Предпочтительно, во время первого режима, один из множества указывающих детонацию датчиков является таким же, что и указывающий раннее зажигание датчик, во время второго режима, один из множества указывающих раннее зажигание датчиков является таким же, что и указывающий детонацию датчик, и во время третьего режима, по меньшей мере один из множества указывающих детонацию датчиков является таким же, что и по меньшей мере один из указывающих раннее зажигание датчиков.

Предпочтительно, во время первого режима, каждый из множества указывающих детонацию датчиков отличен от указывающего раннее зажигание датчика, во время второго режима, каждый из множества указывающих раннее зажигание датчиков отличен от указывающего детонацию датчика, и во время третьего режима, каждый из множества указывающих детонацию датчиков отличен от каждого из указывающих раннее зажигание датчиков.

Выборы предпочтительно выполняются для каждого цилиндра двигателя.

Согласно варианту предложен способ работы двигателя, включающего в себя первый и второй датчик детонации в разных местоположениях на блоке цилиндров двигателя, включающий указание детонации и раннего зажигания в первом цилиндре на основании первого датчика детонации, и указание детонации и раннего зажигания во втором цилиндре на основании второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации и раннего зажигания в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации и раннего зажигания во втором цилиндре на основании первого и второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации в первом цилиндре на основании первого датчика детонации и указание раннего зажигания в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации и указание раннего зажигания в первом цилиндре на основании первого датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации во втором цилиндре на основании второго датчика детонации и указание раннего зажигания во втором цилиндре на основании первого и второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации во втором цилиндре на основании первого и второго датчика детонации и указание раннего зажигания во втором цилиндре на основании второго датчика детонации.

Указание детонации в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации предпочтительно включает в себя указание детонации, когда комбинированный выходной сигнал первого и второго датчика детонации в первом окне превышает первое пороговое значение, а указание раннего зажигания в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации включает в себя указание раннего зажигания, когда комбинированный выходной сигнал первого и второго датчика детонации во втором, более раннем окне превышает второе, более высокое пороговое значение.

Указание детонации в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации предпочтительно включает в себя указание детонации, когда выходной сигнал каждого из первого и второго датчика детонации в первом окне превышает первое пороговое значение, а указание раннего зажигания в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации включает в себя указание раннего зажигания, когда выходной сигнал каждого из первого и второго датчика детонации во втором, более раннем окне превышает второе, более высокое пороговое значение.

Способ предпочтительно дополнительно включает задержку установки момента искрового зажигания в цилиндре в ответ на указание детонации и обогащение впрыска топлива в цилиндр в ответ на указание раннего зажигания, при этом обогащение основано на количестве раннего зажигания в цилиндре.

Обогащение, основанное на количестве раннего зажигания в цилиндре, предпочтительно включает в себя увеличение степени обогащения и/или длительность обогащения при увеличении количеств раннего зажигания в цилиндре.

Способ предпочтительно дополнительно включает настройку установки фаз кулачкового газораспределения для ограничения нагрузки цилиндра в ответ на указание раннего зажигания.

Согласно другому варианту, предложен способ работы двигателя, включающего в себя первый и второй датчик детонации в разных местоположениях на блоке цилиндров двигателя, включающий указание детонации в каждом из первого и второго цилиндра на основании первого датчика детонации, и указание раннего зажигания в каждом из первого и второго цилиндра на основании второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации в первом цилиндре на основании первого датчика детонации и указание детонации во втором цилиндре на основании первого и второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации и указание детонации во втором цилиндре на основании первого датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание раннего зажигания в первом цилиндре на основании второго датчика детонации и указание раннего зажигания во втором цилиндре на основании первого и второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание раннего зажигания в первом цилиндре на основании первого и второго датчика детонации и указание раннего зажигания во втором цилиндре на основании второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание детонации в каждом из первого и второго цилиндра на основании первого и второго датчика детонации.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание раннего зажигания в каждом из первого и второго цилиндра на основании первого и второго датчика детонации.

Указание детонации в каждом из первого и второго цилиндра на основании первого датчика детонации предпочтительно включает в себя оценку первого выходного сигнала первого датчика детонации в первом, более позднем окне угла поворота коленчатого вала и указание детонации в ответ на первый выходной сигнал, превышающий первое, более низкое пороговое значение, а указание раннего зажигания в каждом из первого и второго цилиндра на основании второго датчика детонации включает в себя оценку второго выходного сигнала второго датчика детонации во втором, более раннем окне угла поворота коленчатого вала и указание раннего зажигания в ответ на второй выходной сигнал, превышающий второе, более высокое пороговое значение.

Способ предпочтительно дополнительно включает задержку установки момента искрового зажигания в цилиндре в ответ на указание детонации, и обогащение впрыска топлива в цилиндр в ответ на указание раннего зажигания.

Первый и второй цилиндры находятся в общем ряду цилиндров двигателя, при этом обогащение впрыска топлива в цилиндр включает в себя обогащение впрыска топлива в цилиндр для общего ряда цилиндров двигателя во время некоторого количества событий сгорания.

Первый цилиндр предпочтительно находится в первом ряду цилиндров двигателя, а второй цилиндр - во втором ряду цилиндров двигателя, при этом обогащение впрыска топлива в цилиндр включает в себя обогащение первого ряда цилиндров двигателя на основании количеств раннего зажигания в цилиндре первого цилиндра и обогащение второго ряда цилиндров двигателя на основании количеств раннего зажигания в цилиндре второго цилиндра.

Согласно еще одному варианту предложен способ работы двигателя, включающего в себя первый и второй датчик детонации в разных местоположениях на блоке цилиндров двигателя, включающий во время первого режима, указание детонации или раннего зажигания в цилиндре на основании одного из первого и второго датчика детонации, и во время второго режима, указание детонации или раннего зажигания в цилиндре на основании другого из первого и второго датчика детонации.

Предпочтительно, во время первого режима, указание включает в себя указание детонации и раннего зажигания в цилиндре на основании первого датчика детонации, а во время второго режима, указание включает в себя указание детонации и раннего зажигания в цилиндре на основании второго датчика детонации.

Предпочтительно, во время первого режима, указание включает в себя указание детонации в цилиндре на основании первого датчика детонации и раннего зажигания в цилиндре на основании второго датчика детонации, а во время второго режима, указание включает в себя указание детонации в цилиндре на основании второго датчика детонации и указание раннего зажигания в цилиндре на основании первого датчика детонации.

Согласно еще одному варианту предложен способ работы двигателя, включающего в себя первый и второй датчик детонации в разных местоположениях, включающий во время первого режима, указание детонации в цилиндре на основании одного из первого и второго датчика детонации наряду с указанием раннего зажигания в цилиндре на основании каждого из первого и второго датчика детонации, и во время второго режима, указание детонации в цилиндре на основании каждого из первого и второго датчика детонации наряду с указанием раннего зажигания в цилиндре на основании одного из первого и второго датчика детонации.

Указание детонации на основании одного из первого и второго датчика детонации предпочтительно включает в себя указание детонации в первом цилиндре на основании первого датчика детонации и указание детонации во втором цилиндре на основании второго датчика детонации.

Указание детонации на основании одного из первого и второго датчика детонации предпочтительно включает в себя указание детонации в каждом из первого и второго цилиндра на основании любого из первого датчика детонации или второго датчика детонации.

Указание раннего зажигания на основании одного из первого и второго датчика детонации предпочтительно включает в себя указание раннего зажигания в первом цилиндре на основании первого датчика детонации и указание раннего зажигания во втором цилиндре на основании второго датчика детонации.

Указание раннего зажигания на основании одного из первого и второго датчика детонации предпочтительно включает в себя указание раннего зажигания в каждом из первого и второго цилиндра на основании любого из первого датчика детонации или второго датчика детонации.

Согласно еще одному варианту предложена система двигателя, содержащая цилиндр двигателя, множество датчиков детонации, распределенных по блоку цилиндров двигателя, механизм регулируемых фаз кулачкового газораспределения, включающий в себя кулачок, соединенный с цилиндром, и контроллер с машиночитаемым кодом, содержащим команды для динамического выбора указывающего детонацию датчика из числа множества датчиков детонации, для идентификации детонации в цилиндре, и динамического выбора указывающего раннее зажигание датчика из числа множества датчиков детонации, для идентификации раннего зажигания в цилиндре во время работы двигателя, при этом выборы основаны на режиме работы, задержки установки момента искрового зажигания в ответ на указание детонации в цилиндре, и настройки установки фаз кулачкового газораспределения для ограничения нагрузки двигателя, цилиндра и обогащения цилиндра на основании количеств раннего зажигания в цилиндре в ответ на указание раннего зажигания в цилиндре.

В одном из примеров, двигатель транспортного средства может включать в себя первый и второй датчик детонации, распределенные в разных положениях вдоль блока цилиндров двигателя. Во время первого режима (такого как на основании режимов числа оборотов-нагрузки двигателя, положения цилиндра и порядка зажигания цилиндра), детонация и раннее зажигание могут идентифицироваться в первом цилиндре на основании первого датчика детонации наряду с тем, что детонация и раннее зажигание идентифицируется во втором цилиндре на основании второго датчика детонации. В сравнении, во время второго режима, детонация и раннее зажигание могут идентифицироваться в первом цилиндре на основании второго датчика детонации наряду с тем, что детонация и раннее зажигание идентифицируются во втором цилиндре на основании первого датчика детонации. Таким образом, посредством назначения разных датчиков детонации на каждый цилиндр на основании режимов работы двигателя, чувствительность определения детонации и раннего зажигания для каждого цилиндра может быть улучшена при меньшем количестве датчиков детонации.

Следует понимать, что несмотря на то что вышеупомянутые примеры иллюстрируют концепцию с использованием двух датчиков детонации и двух цилиндров, это не является ограничивающим. По существу, для заданного цилиндра, детонация или раннее зажигание могут идентифицироваться на основании одного или более из множества датчиков детонации, распределенных по блоку цилиндров двигателя. Там, один или более указывающих детонацию датчиков могут частично совпадать или могут не совпадать с одним или более указывающих раннее зажигание датчиков.

Таким образом, посредством улучшения чувствительности определение детонации и раннего зажигания в цилиндре, явления ненормального сгорания в цилиндре могут идентифицироваться точнее. Посредством усиления проведения различий явлений детонации в цилиндре от явлений раннего зажигания в цилиндре, могут приниматься надлежащие меры подавления. Посредством улучшения точности и времени реакции определения и подавления раннего зажигания, может снижаться ухудшение характеристик двигателя, обусловленное ранним зажиганием. Посредством улучшения точности и времени реакции определения детонации, могут достигаться выгоды экономии топлива. Кроме того, посредством использования одного и того же датчика детонации для идентификации как детонации, так и раннего зажигания в каждом цилиндре, могут достигаться совместно действующие эффекты.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагает идентификацию ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после подробного описания изобретения. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен осуществлениями, которые решают какие-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой примерную систему двигателя с множеством датчиков детонации.

Фиг.2 представляет собой примерную камеру сгорания.

Фиг.3 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для выбора указывающего детонацию датчика и датчика указания раннего зажигания из числа множества датчиков детонации, для идентификации детонации и раннего зажигания в каждом цилиндре двигателя по фиг.1.

Фиг.4-6 представляют собой таблицы с примерными комбинациями датчиков для определения детонации и раннего зажигания в цилиндре.

Фиг.7 представляет собой пример различения детонации и раннего зажигания в цилиндре двигателя на основании выходного сигнала одного или более датчиков детонации согласно настоящему раскрытию.

Подробное описание изобретения

Последующее описание относится к системам и способам для идентификации и различения детонации и раннего зажигания в цилиндре с использованием множества датчиков детонации, распределенных по блоку цилиндров двигателя, как показано в системе двигателя по фиг.1. Как конкретизировано здесь со ссылкой на фиг.3, контроллер двигателя может динамически выбирать один или более указывающих детонацию датчиков и один или более указывающих раннее зажигание датчиков из числа множества датчиков детонации, для идентификации детонации и раннего зажигания в каждом цилиндре. Выбор может выполняться для каждого цилиндра на основании режимов работы данного цилиндра (таких как режимы числа оборотов-нагрузки двигателя, порядка зажигания цилиндра и т.д.). Примерные комбинации датчиков проиллюстрированы в таблицах по фиг.4-6. Посредством динамической настройки комбинации датчиков, используемой для каждого цилиндра, на основании режимов работы, может быть улучшена чувствительность определения обоих, детонации и раннего зажигания, для каждого цилиндра. Как показано на фиг.7, посредством оценки выходного сигнала выбранного датчика(ов) детонации) в разных временных окнах и по отношению к разным пороговым значениям, явления раннего зажигания могут более достоверно отличаться от явлений детонации. Посредством улучшения точности определения и различения детонации и раннего зажигания, могут быть быстро выполнены надлежащие подавляющие действия, тем самым, уменьшая ухудшение характеристик двигателя, обусловленное явлениями ненормального сгорания.

На фиг.1 показано схематичное изображение системы 6 транспортного средства, включающей в себя систему 8 двигателя. Система 8 двигателя может включать в себя двигатель 10, имеющий множество цилиндров 30. Двигатель 10 включает в себя впускное устройство 23 двигателя и выпускное устройство 25 двигателя. Впускное устройство 23 двигателя включает в себя дроссель 62, соединенный по текучей среде с впускным коллектором 44 двигателя через впускной патрубок 42. Выпускное устройство 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, в конечном счете ведущий в выпускной патрубок 35, который направляет отработавшие газы в атмосферу. Дроссель 62 может быть расположен во впускном патрубке 42 ниже по потоку от устройства наддува, такого как турбонагнетатель 50 или нагнетатель, и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха (не показан). По существу, охладитель наддувочного воздуха может быть выполнен с возможностью снижения температуры всасываемого воздуха, сжатого устройством наддува. Турбонагнетатель 50 может включать в себя компрессор 52, расположенный между впускным патрубком 42 и впускным коллектором 44. Компрессор 52 может по меньшей мере частично приводиться в действие выпускной турбиной 54, расположенной между выпускным коллектором 48 и выпускным патрубком 35, через вал 56 турбины.

Выпускное устройство 25 двигателя может включать в себя одно или более устройств 70 снижения токсичности отработавших газов, которые могут быть установлены в плотно соединенном положении в выпускном устройстве. Одно или более устройств снижения токсичности отработавших газов могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, фильтр обедненного NO_x, каталитический нейтрализатор SCR, фильтр PM и т.д.

Система 8 двигателя дополнительно может включать в себя множество датчиков детонации, распределенных по блоку 11 цилиндров двигателя. В показанном примере, система 8 двигателя показана с первым датчиком 90 детонации, расположенным на одном конце блока цилиндров и вторым датчиком 92 детонации, расположенным (симметрично) на другом конце блока цилиндров. Однако, следует понимать, что, в альтернативные варианты осуществления, может быть включено большее количество датчиков детонации. Кроме того, датчики детонации могут быть распределены по блоку цилиндров двигателя симметрично или асимметрично.

Как конкретизировано на фиг.3, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выбора одного или более из датчиков 90, 92 детонации для указания детонации и раннего зажигания в каждом цилиндре, выбор основан на режимах работы двигателя. Посредством расстановки датчиков детонации в разных местоположениях в пределах блока цилиндров двигателя и динамической настройки выбора датчиков во время сгорания в двигателе, может достигаться улучшенное отношение сигнал/шум для определения как раннего зажигания, так и детонации в каждом из цилиндров двигателя.

Контроллер двигателя также может быть выполнен с возможностью проведения различия явлений ненормального сгорания, обусловленных детонацией в цилиндре, от таковых, указывающих раннее зажигание в цилиндре, на основании выбранных датчиков детонации. По существу, датчики 90, 92 детонации могут быть датчиком вибрации или датчиком ионизации. Как конкретизировано на фиг.3 и 7, на основании выходного сигнала выбранного датчика детонации, например, на основании временных характеристик, амплитуды, мощности, частоты и т.д., сигнала, контроллер может проводить различие детонации от раннего зажигания. В одном из примеров, явление раннего зажигания в цилиндре может определяться на основании сигнала детонации в цилиндре, оцененного в первом, более раннем окне, являющегося большим, чем первое, более высокое пороговое значение, наряду с тем, что явление детонации в цилиндре может определяться на основании сигнала детонации в цилиндре, оцененного во втором, более позднем окне, являющегося большим, чем второе, более низкое пороговое значение. В одном из примеров, окна, в которых оцениваются сигналы детонации, могут быть окнами углами поворота коленчатого вала.

Подавляющие действия, предпринятые контроллером двигателя для принятия мер в ответ на детонацию, также могут отличаться от таковых, предпринятых контроллером для принятия мер в ответ на раннее зажигание. Например, детонация может быть подвергнута принятию ответных мер с использованием настроек установки момента искрового зажигания (например, задержки искры) и EGR, тогда как раннее зажигание может быть подвергнуто принятию ответных мер с использованием ограничения нагрузки и обогащения топлива.

Система 6 транспортного средства может дополнительно включать в себя систему 14 управления. Система 14 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны здесь) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых описаны здесь). В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик 126 отработавших газов (расположенный в выпускном коллекторе 48), датчики 90 и 92 детонации, датчик 128 температуры и датчик 129 давления (расположенный ниже по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов. Другие датчики, такие как датчики давления, температуры, отношения воздух/топливо и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям в системе 6 транспортного средства, как более подробно описано здесь. В качестве еще одного примера исполнительные механизмы могут включать в себя топливные форсунки 66 и дроссель 62. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или кода, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Пример процедуры управления описан здесь со ссылкой на фиг.3.

На фиг.2 показан примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания (по фиг.1). Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12 и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 30 (здесь также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному приводному колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, электродвигатель стартера может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 30 может принимать всасываемый воздух через множество впускных воздушных патрубков 142, 144 и 146. Впускной воздушный патрубок 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателями 10 в дополнение к цилиндру 30. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных патрубков могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, на фиг.2 показан двигатель 10, сконфигурированный с турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускным патрубками 142 и 144 и выпускной турбиной 176, расположенной вдоль выпускного патрубка 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие выпускной турбиной 176 через вал 180, при этом устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен турбокомпрессором, турбонагнетатель, выпускная турбина 176, по выбору, могут быть опущены, при этом компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного патрубка двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг.2 или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной патрубок 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному патрубку 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи показания отношения воздух/топливо в отработавших газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в отработавших газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NO_x, HC или CO. Устройство 178 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентым каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO_x, различыми другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями.

Температура отработавших газов может оцениваться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном патрубке 48. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может выводиться на основании режимов работы двигателя, таких как частота вращения, нагрузка, отношение количества воздуха к количеству топлива (AFR), задержка искры и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться одним или более датчиков 128 отработавших газов. Следует понимать, что температура отработавших газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных здесь.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 30 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верней области цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 30, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Аналогичным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемых фаз кулачкового газораспределения (VCT), регулируемых фаз клапанного газораспределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый через электромагнитный привод клапана, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT. Кроме того, в других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменными фазами клапанного газораспределения.

Цилиндр 30 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Обычно, степень сжатия составляет от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть опущена, таких, где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 30, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска (в дальнейшем, также упоминаемого как «DI») топлива в цилиндр 30 сгорания. Несмотря на то что на фиг.2 показана форсунка 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, например, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя со спиртосодержащим топливом вследствие низкой летучести некоторого спиртосодержащего топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного к