Способ работы двигателя (варианты) и система управления двигателем

Способ работы двигателя (варианты) и система управления двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Эксплуатационные качества двигателя могут быть улучшены посредством турбонагнетателя или нагнетателя. Турбонагнетатель или нагнетатель повышают давление окружающего воздуха для увеличения плотности воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Захваченное цилиндром количество воздуха увеличивается, так как заряд цилиндра может быть более плотным, чем у двигателя без турбонаддува. Это может предоставлять повышенному количеству топлива возможность впрыскиваться в цилиндр двигателя по сравнению с двигателем без турбонаддува, отсюда, давая в результате увеличенный крутящий момент.

Дополнительные выигрыши эксплуатационных качеств и снижение выбросов могут быть предусмотрены для двигателя с турбонаддувом посредством регулируемых установок фаз газораспределения впускных и/или выпускных клапанов. В частности, впускные и выпускные клапаны двигателя с турбонаддувом могут регулироваться для уменьшения образования NOx, повышения мощности двигателя и снижения насосных потерь. В некоторых примерах впускные и выпускные клапаны цилиндра могут открываться одновременно, чтобы обеспечивать внутреннюю (например, внутри цилиндра) рециркуляцию отработавших газов (EGR) или чтобы помогать откачивать отработавшие газы из цилиндра и увеличивать мощность на выходе двигателя.

Например, внутренняя EGR может обеспечиваться в цилиндре двигателя, когда впускные и выпускные клапаны одновременно открыты и когда давление во впускном коллекторе двигателя является более низким, чем давление в выпускном коллекторе двигателя. С другой стороны, выходная мощность двигателя может увеличиваться, когда впускные и выпускные клапаны цилиндра одновременно открыты и когда давление во впускном коллекторе двигателя является более высоким, чем давление в выпускном коллекторе двигателя. Сжатый воздух во впускном коллекторе двигателя может выгонять отработавшие газы из цилиндра в выпускной коллектор двигателя, так чтобы мог увеличиваться свежий заряд цилиндра (например, воздух и топливо). Однако, если параметры управления двигателем (например, установка момента зажигания) регулируются на основании нескорректированного количества воздуха или объемного количества воздуха, который проходит через цилиндр, параметры управления двигателем могут регулироваться нежелательным образом. Кроме того, выходные сигналы моделированных систем (например, систем выпуска отработавших газов), которые полагаются на захваченное цилиндром количество воздуха, могут не отслеживать фактическое состояние системы насколько требуется близко вследствие погрешностей, которые могут являться результатом нескорректированного захваченного цилиндром количества воздуха или объемного количества воздуха.

Раскрытие изобретения

Авторы в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые недостатки и разработали способ работы двигателя и систему управления двигателем.

Согласно одному аспекту предложен способ работы двигателя, включающий регулирование первого исполнительного механизма в ответ на количество продувочного воздуха цилиндра, корректируемое посредством датчика кислорода, и регулирование второго исполнительного механизма в ответ на захваченное цилиндром количество воздуха, корректируемое посредством датчика кислорода помимо количества продувочного воздуха цилиндра.

Первый исполнительный механизм предпочтительно представляет собой исполнительный механизм установки фаз клапанного распределения, а второй исполнительный механизм - катушку зажигания, выдающую искру на двигатель.

Первый исполнительный механизм предпочтительно представляет собой электронно-управляемый дроссель, а второй исполнительный механизм - регулятор давления наддува турбины.

Количество продувочного воздуха цилиндра и захваченное цилиндром количество воздуха предпочтительно основаны на общем количестве воздуха цилиндра.

Способ предпочтительно дополнительно включает регулирование указываемого двигателем крутящего момента на основании скорректированного захваченного цилиндром количества воздуха.

Способ предпочтительно дополнительно включает определение наличия продувочного воздуха цилиндра в ответ на число оборотов двигателя, MAP, перекрытие клапанов и положение перепускного клапана турбонагнетателя.

Перекрытие клапанов предпочтительно является длительностью, когда впускной и выпускной клапаны цилиндра одновременно открыты, при этом количество продувочного воздуха цилиндра и захваченное цилиндром количество воздуха регулируются во время рабочего состояния двигателя, благоприятного для продувки.

Согласно другому аспекту предложен способ работы двигателя, включающий регулирование установки момента впрыска топлива в ответ на скорректированное общее количество воздуха цилиндра, протекающее через цилиндр в течение цикла цилиндра, регулирование захваченного цилиндром количества воздуха на основании скорректированного общего количества воздуха цилиндра, протекающего через цилиндр, регулирование количества продувочного воздуха цилиндра на основании скорректированного общего количества воздуха цилиндра, протекающего через цилиндр, и регулирование первого исполнительного механизма в ответ на захваченное цилиндром количество воздуха.

Способ предпочтительно дополнительно включает регулирование параметра на выпуске в ответ на количество продувочного воздуха цилиндра, при этом захваченное цилиндром количество воздуха и количество продувочного воздуха цилиндра регулируются на основании выходного сигнала датчика кислорода.

Параметр на выпуске предпочтительно представляет собой экзотерму отработавших газов.

Первый исполнительный механизм предпочтительно представляет собой катушку зажигания, а способ дополнительно включает регулирование второго исполнительного механизма в ответ на количество продувочного воздуха цилиндра и адаптирование давления на выпуске на основании скорректированного общего количества воздуха цилиндра.

Второй исполнительный механизм предпочтительно представляет собой исполнительный механизм фаз распределительного вала.

Способ предпочтительно дополнительно включает увеличение перекрытия открывания впускного клапана и выпускного клапана для повышения количества воздуха продува цилиндра, когда количество продувочного воздуха цилиндра является меньшим, чем требуемое количество продувочного воздуха цилиндра.

Скорректированное общее количество воздуха цилиндра, протекающее через цилиндр, предпочтительно корректируется посредством выходного сигнала датчика кислорода.

Согласно еще одному аспекту предложена система управления двигателем, содержащая двигатель, исполнительный механизм в сообщении с двигателем, турбонагнетатель, присоединенный к двигателю, систему выпуска отработавших газов, присоединенную к турбонагнетателю и включающую в себя датчик кислорода, контроллер, включающий команды для регулирования общего количества воздуха цилиндра в ответ на выходной сигнал датчика кислорода и дополнительные команды для выдачи скорректированного захваченного цилиндром количества воздуха и скорректированного количества продувочного воздуха цилиндра на основании общего количества воздуха цилиндра.

Система предпочтительно дополнительно содержит дополнительные команды для регулирования установки момента зажигания цилиндра в ответ на скорректированное захваченное цилиндром количество воздуха.

Система предпочтительно дополнительно содержит дополнительные команды для регулирования установки фаз клапанного распределения в ответ на скорректированное количество продувочного воздуха цилиндра.

Система предпочтительно дополнительно содержит дополнительные команды для регулирования оцененного потока отработавших газов.

Двигатель предпочтительно включает два ряда цилиндров, при этом общее количество воздуха цилиндра применяется к цилиндру первого ряда цилиндров, а контроллер включает дополнительные команды для регулирования общего количества воздуха цилиндра у цилиндра второго ряда цилиндров и дополнительные команды для выдачи скорректированного захваченного цилиндром количества воздуха и скорректированного количества продувочного воздуха цилиндра на основании общего количества воздуха цилиндра у цилиндра второго ряда цилиндров.

Система предпочтительно дополнительно содержит дополнительные команды для адаптации параметра давления на выпуске на основании скорректированного общего количества воздуха цилиндра.

Посредством коррекции как захваченного цилиндром количества воздуха, так и количества продувочного воздуха цилиндра посредством датчика кислорода можно улучшить настройки управления, которые имеют отношение к общему расходу воздуха цилиндра. Дополнительно, условия, которые могут оказывать влияние на захваченное цилиндром количество воздуха, но могут не считываться посредством датчика массового расхода воздуха или датчика MAP, могут компенсироваться, когда захваченное цилиндром количество воздуха и продувка цилиндра регулируются посредством датчика кислорода. Например, вместо регулирования установки момента зажигания на основании общей или объемной массы воздуха, проходящей через цилиндр в течение цикла двигателя, установка момента зажигания может регулироваться на основании скорректированного захваченного цилиндром количества воздуха, которое отражает количество воздуха, участвующего в сгорании. Кроме того, перекрытие открывания впускного и выпускного клапанов цилиндра может регулироваться в ответ на скорректированное количество продувочного воздуха цилиндра. Таким образом, доли или порции количества воздуха, протекающего через цилиндр в течение цикла цилиндра, которые участвуют в сгорании в течение цикла цилиндра, могут корректироваться и компенсироваться по-отдельности. В дополнение, коррекция захваченного цилиндром количества воздуха и количества продувочного воздуха цилиндра посредством датчика кислорода может улучшать чувствительности к изменениям давления в системе выпуска отработавших газов и установке момента зажигания, которые могут существовать, когда захваченное цилиндром количество воздуха и количество продувочного воздуха цилиндра определяются исключительно с использованием датчика массового расхода воздуха или датчика MAP.

Настоящее изобретение может обеспечивать несколько преимуществ. В частности, подход может снижать выбросы транспортного средства посредством коррекции захваченного цилиндром количества воздуха и количеств продувочного воздуха цилиндра. Кроме того, исполнительный механизм двигателя, такой как исполнительный механизм фаз распределительного вала, может регулироваться, с тем чтобы управлять количеством продувки, подаваемой в отработавшие газы после устройства очистки, так чтобы продувка могла управляться с обратной связью. Дополнительно, способ предусматривает настройку оценок давления в выпускном коллекторе, так чтобы остатки отработавших газов в цилиндре могли определяться точнее.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания при прочтении в одиночку или в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Оно не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен осуществлениями, которые решают какие-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематичный вид двигателя;

Фиг.2 иллюстрирует моделированную зависимость MAP на впуске от захваченного цилиндром количества воздуха для двигателя, работающего с постоянным числом оборотов;

Фиг.3 иллюстрирует моделированную зависимость MAP на впуске от среднего индикаторного эффективного давления (IMEP) для двигателя, работающего с постоянным числом оборотов;

фиг.4 показывает моделированную зависимость MAP на выпуске от потока отработавших газов;

Фиг.5 представляет собой структурную схему управления для коррекции захваченного цилиндром количества воздуха и продувки цилиндра с помощью датчика кислорода; и

Фиг.6 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для коррекции захваченного цилиндром количества воздуха и продувки цилиндра с помощью датчика кислорода.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение направлено на коррекцию захваченного цилиндром количества воздуха и продувки цилиндра у цилиндра двигателя. Скорректированные захваченное цилиндром количество воздуха и количество продувочного воздуха цилиндра могут использоваться для регулировки состояний исполнительных механизмов двигателя. Фиг.1 показывает одну из примерных систем для определения и коррекции захваченного цилиндром количества воздуха и количества продувочного воздуха цилиндра. Система включает в себя турбонагнетатель, приводимый в действие со смесью воздуха и бензина, спирта или смесью бензина и спирта с искровым зажиганием. Однако в других примерах двигатель может быть двигателем с воспламенением от сжатия, таким как дизельный двигатель. Фиг.2 и 3 показывают, каким образом изменение противодавления двигателя может оказывать влияние на зависимость MAP от захваченного цилиндром количества воздуха/IMEP. Фиг.4 показывает, каким образом положение регулятора давления наддува или лопасти турбонагнетателя может оказывать влияние на противодавление в двигателе. Фиг.5 показывает структурную схему для коррекции захваченного цилиндром количества воздуха и продувки цилиндра. Фиг.6 показывает примерный способ для коррекции захваченного цилиндром количества воздуха и количества продувочного воздуха цилиндра.

Со ссылкой на фиг.1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг.1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. В качестве альтернативы один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие электромеханически управляемым узлом катушки и якоря клапана. Фаза впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53 может регулироваться посредством исполнительных механизмов 59 и 69 кулачковых фаз. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы топливо может впрыскиваться во впускной канал, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается на топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). Топливная форсунка 66 питается рабочим током из формирователя 68, который реагирует на действие контроллера 12. В дополнение, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из впускной камеры 46 наддува.

Отработавшие газы вращают турбину 164 турбонагнетателя, которая присоединена к компрессору 162 турбонагнетателя через вал 161. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для питания камеры 46 наддува. Таким образом, давление воздуха во впускном коллекторе 44 может подниматься до давления, большего, чем атмосферное давление. Следовательно, двигатель 10 может выдавать большую мощность, чем нормально вентилируемый двигатель.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через запальную свечу 92 в ответ на действие контроллера 12. Система 88 зажигания может выдавать одиночную или многочисленные искры в каждый цилиндр в течение каждого цикла цилиндра. Кроме того, установка момента искрового зажигания, выдаваемого через систему 88 зажигания, может подвергаться опережению или запаздыванию относительно установки фаз распределения коленчатого вала в ответ на условия работы двигателя.

Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от устройства 70 последующей обработки отработавших газов. В качестве альтернативы двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO. В некоторых примерах устройство 70 последующей обработки отработавших газов является сажевым фильтром и/или трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. В других примерах устройство 70 последующей обработки отработавших газов является исключительно трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.

Контроллер 12 показан на фиг.1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и обычную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания положения, заданного ступней 132; датчик детонации для определения воспламенения остаточных газов (не показан); измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 121 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; измерение давления наддува с датчика 122 давления, присоединенного к камере 46 наддува; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающее в двигатель, с датчика 120 (например, измерителя расхода воздуха с термоэлементом); и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания датчик 118 положения двигателя вырабатывает предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых примерах двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления могут применяться другие конфигурации двигателя, например дизельный двигатель.

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой в качестве нижней мертвой точки (НМТ, BDC).

Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливовоздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное описано просто в качестве примера и что привязка по времени открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.

Таким образом, система по фиг.1 предусматривает систему управления двигателем содержащую: двигатель; исполнительный механизм в сообщении с двигателем; турбонагнетатель, присоединенный к двигателю; систему выпуска отработавших газов, присоединенную к турбонагнетателю, система выпуска отработавших газов включает в себя датчик кислорода; контроллер, включающий в себя команды для регулирования общего количества воздуха цилиндра в ответ на выходной сигнал датчика кислорода, контроллер включает в себя дополнительные команды для выдачи скорректированного захваченного цилиндром количества воздуха и скорректированного количества продувочного воздуха цилиндра на основании общего количества воздуха цилиндра. Система управления двигателем дополнительно содержит дополнительные команды для регулирования установки момента зажигания цилиндра в ответ на скорректированное захваченное цилиндром количество воздуха.

В некоторых примерах система управления двигателем дополнительно содержит дополнительные команды для регулирования установки фаз клапанного распределения в ответ на скорректированное количество продувочного воздуха цилиндра. Система управления двигателя, в том числе, дополнительно содержит, дополнительные команды для выдачи величины коррекции соотношения эквивалентности на основании выходного сигнала датчика кислорода. Система управления двигателем, в том числе, дополнительно содержит дополнительные команды для регулирования оцененного потока отработавших газов. Система управления двигателем включает в себя случаи, когда двигатель включает в себя два ряда цилиндров, где общее количество воздуха цилиндра применяется к цилиндру первого ряда цилиндров, где контроллер включает в себя дополнительные команды для регулирования общего количества воздуха цилиндра у цилиндра из второго ряда цилиндров и где контроллер включает в себя дополнительные команды для выдачи скорректированного захваченного цилиндром количества воздуха и скорректированного количества продувочного воздуха цилиндра на основании скорректированного общего количества воздуха цилиндра у цилиндра второго ряда цилиндров.

Далее, со ссылкой на фиг.2, показана зависимость MAP на впуске от количества воздуха цилиндра для двигателя, работающего с постоянным числом оборотов. Ось X представляет количество воздуха цилиндра, и количество воздуха цилиндра увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Ось Y представляет MAP на впуске, и MAP возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y. Количество воздуха цилиндра представляет собой общее количество воздуха, проходящего через цилиндр в течение цикла цилиндра. Следовательно, когда двигатель является работающим без продувочного воздуха, захваченное цилиндром количество воздуха равно общему воздуху в цилиндре. Таким образом, общее количества воздуха цилиндра участвует в сгорании внутри цилиндра. Общее количество воздуха цилиндра во время условий продувки включает в себя захваченное цилиндром количество воздуха, которое участвует в сгорании, и количество продувочного воздуха цилиндра, которое не участвует в сгорании внутри цилиндра.

Кривая 202 представляет MAP на впуске в зависимости от общего количества воздуха цилиндра, когда регулятор давления наддува турбонагнетателя находится в первом положении. Может быть видно, что общее количество воздуха цилиндра увеличивается с ростом MAP. В первом положении положение регулятора давления наддува является полностью закрытым.

Кривая 204 представляет MAP на впуске в зависимости от общего количества воздуха цилиндра, когда регулятор давления наддува турбонагнетателя находится во втором положении. Кривая 204 сначала придерживается той же траектории кривой 202, но после того как количество воздуха цилиндра начинает возрастать, количество воздуха цилиндра по кривой 204 увеличивается с более высокой скоростью для эквивалентного уменьшения MAP по сравнению с кривой 202. Во втором положении положение регулятора давления наддува является полностью открытым.

Стрелка 206 показывает график одной области MAP в зависимости от количества воздуха цилиндра, где есть 16% средней разности общего количества воздуха, проходящего через цилиндр, между кривой 202 и кривой 204. Таким образом, ошибка 16% топливовоздушного соотношения двигателя может происходить в результате, если общее количество воздуха цилиндра не корректируется, когда двигатель является работающим на уровне MAP по стрелке 206.

Таким образом, по кривым 202 и 204 может быть видно, что давление в выпускном коллекторе может оказывать влияние на оценку количества воздуха цилиндра, которая основана на MAP. Кроме того, давление в выпускном коллекторе может оказывать влияние на оценку MAP, которая основана на количестве воздуха цилиндра, которое определяется посредством датчика массового расхода воздуха в системе впуска двигателя. Поэтому может быть желательно корректировать воздух, протекающий через цилиндр, по причине давления в выпускном коллекторе двигателя. Однако неточности захваченного цилиндром количества воздуха, которые имеют отношение к противодавлению отработавших газов, могут не быть очевидными посредством простого контроля MAP или массового расхода воздуха (MAF). С другой стороны, датчик содержания кислорода в отработавших газах может выявлять присутствие или отсутствие избыточного кислорода в отработавших газах двигателя. А присутствие или отсутствие избыточного кислорода в отработавших газах двигателя может быть указывающим на изменение противодавления двигателя, которое дает в результате увеличение или уменьшение продувки двигателя. Таким образом, выходной сигнал датчика кислорода может быть основой для коррекции количества воздуха, проходящего через цилиндр.

Далее, со ссылкой на фиг.3, показана зависимость IMEP от захваченного цилиндром количества воздуха для двигателя, работающего с постоянным числом оборотов. Ось X представляет IMEP цилиндра, и IMEP цилиндра увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Ось Y представляет MAP на впуске, и MAP возрастает от оси X в направлении стрелки оси Y. IMEP может соотноситься с количеством воздуха в цилиндре, которое участвует в сгорании внутри цилиндра. Зависимость между захваченным цилиндром воздухом и IMEP является почти линейной и может быть выражена в уравнении в качестве угла наклона и смещения.

Кривая 302 представляет MAP на впуске в зависимости от IMEP цилиндра, когда регулятор давления наддува турбонагнетателя находится в первом положении. Может быть видно, что IMEP цилиндра является увеличивающимся с увеличением MAP; однако IMEP не продолжает увеличиваться, когда присутствует продувка. В первом положении положение регулятора давления наддува является полностью закрытым.

Кривая 304 представляет MAP на впуске в зависимости от IMEP цилиндра, когда регулятор давления наддува турбонагнетателя находится во втором положении. Кривая 304 сначала придерживается той же траектории кривой 302, но, на кривой 304, IMEP цилиндра увеличивается с более высокой скоростью для эквивалентного увеличения MAP по сравнению с кривой 302. Во втором положении положение регулятора давления наддува является полностью открытым.

Стрелка 306 показывает график одной области MAP в зависимости от IMEP цилиндра, где есть 12% средней разницы в IMEP цилиндра между кривыми 302 и кривой 304. Таким образом, ошибка 12% оценки крутящего момента двигателя может выдаваться, если захваченное цилиндром количество воздуха не корректируется, когда двигатель является работающим на уровне MAP по стрелке 306.

Таким образом, кривые 302 и 304 подтверждают, что количество воздуха, которое участвует в сгорании в цилиндре (например, захваченное цилиндром количество воздуха), может быть подвержено влиянию изменения абсолютного давления в выпускном коллекторе двигателя (MAP на выпуске). Поэтому может быть желательно корректировать захваченное цилиндром количество воздуха, как определено по датчику MAP или MAF.

Далее, со ссылкой на фиг.4, показан график MAP на выходе в зависимости от потока отработавших газов, который равен сумме общего потока воздуха цилиндра и впрыскиваемого топлива. Может быть желательно точно моделировать MAP на выпуске, так чтобы могло точно определяться разбавление сгоревшего газа (например, EGR) внутри цилиндра. Кроме того, в некоторых примерах точная оценка разбавления может быть желательная для управления положением регулятора давления наддува турбогенератора, так чтобы требуемый поток воздуха двигателя мог выдаваться в двигатель наряду с тем, что давление на выпуске двигателя регулируется до меньшей, чем пороговая величина. Таким образом, может сохраняться коэффициент полезного действия двигателя.

Кривая 402 представляет данные MAP на выпуске в зависимости от потока отработавших газов. Кривая 404 представляет кривую, выведенную регрессией по данным кривой 402. Таким образом, данные кривой 402 могут быть представлены кривой 404, так чтобы MAP на выпуске в зависимости от потока отработавших газов могло быть представлено в упрощенной форме. Кривые 402 и 404 представляют MAP на выпуске в зависимости от потока отработавших газов, когда регулятор давления наддува турбонагнетателя полностью закрыт.

Кривая 406 представляет данные MAP на выпуске в зависимости от потока отработавших газов. Кривая 408 представляет кривую, выведенную регрессией по данным кривой 406. Таким образом, данные кривой 406 могут быть представлены кривой 408, так чтобы MAP на выпуске в зависимости от потока отработавших газов могло быть представлено в упрощенной форме. Кривые 406 и 408 представляют MAP на выпуске в зависимости от потока отработавших газов, когда регулятор давления наддува турбонагнетателя полностью открыт.

Таким образом, из фиг.4 может быть видно, что противодавление отработавших газов может значительно увеличиваться во время некоторых условий работы двигателя. В некоторых примерах кривые 404 и 408 могут быть границами для определения предельных значений для адаптации давления на выпуске.

Далее, со ссылкой на фиг.5, показана структурная схема управления для коррекции захваченного цилиндром количества воздуха и количества продувочного воздуха цилиндра с помощью датчика кислорода. Команды для коррекции захваченного цилиндром количества воздуха и продувочного воздуха цилиндра согласно структурной схеме по фиг.5 могут выполняться контроллером 12 в системе, показанной на фиг.1.

На 502 контроллер, показанный на структурной схеме 500, умножает общий поток воздуха цилиндра (например, общее количество воздуха, протекающее через цилиндр в течение цикла цилиндра) на единицу на стехиометрическое топливовоздушное отношение (например, 14,64 для бензина) топлива, сжигаемого в двигателе.

На 504 выходной сигнал из 502 умножается на требуемое соотношение φ эквивалентности для выдачи количества топлива без обратной связи, fuel_ol. Соотношение эквивалентности определено в качестве топливовоздушного соотношения смеси (по массе), поделенного на топливовоздушное соотношение для стехиометрической смеси. Стехиометрическая смесь имеет соотношение эквивалентности 1,0; обедненные смеси имеют значение, меньшее чем 1,0; а обогащенные смеси - значения, большие чем 1,0.

На 508 общий поток воздуха цилиндра и число оборотов двигателя используются для индексации таблиц, которые выдают определенные опытным путем значения модуляции топлива для улучшенной эффективности каталитического нейтрализатора. Например, если двигатель является работающим на 1500 оборотов в минуту с потоком воздуха цилиндра 2,0×10-3 фунтов массы, может определяться, что желательно колебать топливовоздушное соотношение цилиндра топливовоздушным соотношением 0,3 (около 2%) с частотой 0,5 Гц. Выходной сигнал 508 обеспечивает регулировки топлива для колебания топливовоздушного соотношения двигателя при данном общем количестве воздуха цилиндра. Выходной сигнал из 508 прибавляется к выходному сигналу из 504 на 506.

Участок с обратной связью блок-схемы 500 контроллера включает в себя суммирующее соединение, где фактическое φ в качестве измерения датчиком 126 UEGO вычитается из требуемого φ, чтобы давать член φtrim. Требуемое φ может определяться опытным путем и сохраняться в памяти, которая может индексироваться с использованием числа оборотов и нагрузки двигателя. Участок с обратной связью контроллера 500 также показан с пропорциональными и интегральными регулировками в блоке 516, которые основаны на φtrim.

Пропорциональные и интегральные регулировки из блока 516, fuel_trim, и сумма количества топлива без обратной связи, fuel_ol, из 504 и топливо модуляции каталитического нейтрализатора из 508 складываются на 510 для определения количества топлива, которое должно выдаваться в цилиндр двигателя на основании общего воздуха цилиндра, протекающего через цилиндр в течение цикла цилиндра.

На 518 количество топлива, которое должно выдаваться в цилиндр двигателя, преобразуется в длительность импульса топливной форсунки для возбуждения топливной форсунки. В одном из примеров передаточная функция топливной форсунки, которая соотносит количество топлива с длительностью импульса топлива, хранится в памяти и индексируется количеством топлива. Передаточная функция индексируется количеством топлива, и длительность импульса топлива выдается на топливную форсунку, подающую топливо в цилиндр двигателя 10. Двигатель удаляет побочные продукты сгорания, которые дискретизируются посредством UEGO 126, чтобы определять, приведено или нет требуемое количество топлива в соответствие общему количеству воздуха, определенному протекающим через цилиндр. Отметим, что общее количество воздуха, протекающее через цилиндр, может определяться посредством датчика MAP или датчика MAF.

На 522 контроллер 500 оценивает, является или нет двигатель работающим в условиях продувки. В одном из примеров выбранные условия работы двигателя логически комбинируются для определения, присутствует ли продувка. В качестве примера продувка может определяться посредством логики:

если ((RPM>1000) И (RPM<2500)) И (MAP>0,9·BP) И (перекрытие>30) blow_through_region=TRUE (ИСТИНА);

иначе

blow_through_region=FALSE (ЛОЖЬ);

где RPM - число оборотов двигателя, BP - барометрическое давление, перекрытие - количество градусо