Способы работы двигателя

Способы работы двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Работа двигателя может регулироваться для улучшения выбросов или экономии топлива двигателя. Однако регулировки двигателя (например, количества EGR и установки момента впрыска топлива), которые повышают экономию топлива, также могут повышать выбросы двигателя. Один из способов улучшить выбросы из выхлопной трубы без чрезмерного повышения расхода топлива состоит в том, чтобы регулировать количество подвергающихся рециркуляции отработавших газов (exhaust gas recirculation, EGR), подаваемое в двигатель, и обрабатывать отработавшие газы двигателя системой избирательного каталитического восстановления (selective catalyst reduction system, SCR). Повышение количества EGR, подаваемого в двигатель, может снижать NO_x в питающих двигатель газах без чрезмерного повышения расхода топлива. Кроме того, обрабатывающая отработавшие газы SCR, расположенная в системе выпуска двигателя, может снижать NO_x в питающих газах, чтобы обеспечивать более низкие выбросы NO_x выхлопной трубы транспортного средства. Таким образом, NO_x в выхлопной трубе может снижаться посредством комбинации устройств EGR и последующей очистки отработавших газов. Однако экономия топлива двигателем может снижаться до некоторой степени, когда повышена EGR. Как результат, экономия топлива двигателем может быть меньшей, чем требуется.

Авторы данного изобретения осознали вышеупомянутые недостатки и разработали способ работы двигателя, содержащий: регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

Посредством снижения количества EGR, подаваемого в двигатель, когда высока эффективность каталитического нейтрализатора SCR, может оказаться возможным улучшить экономию топлива транспортным средством наряду с удовлетворением требуемого уровня выбросов. Например, эффективность каталитического нейтрализатора SCR может быть высокой, когда количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, является большим, чем пороговый уровень. По существу, двигатель может эксплуатироваться в более экономичных по топливу условиях посредством снижения EGR наряду с тем, чтобы выбросы выхлопной трубы поддерживаются ниже порогового уровня эффективно работающим каталитическим нейтрализатором SCR. Кроме того, количество EGR, подаваемое в двигатель, может регулироваться в ответ на количество мочевины, остающейся в баке, когда бак не является практически пустым. Такая работа может позволить системе улучшать экономию топлива двигателем при ограничении потребления мочевины, чтобы обеспечивать требуемый интервал между дозаправками бака мочевиной.

Таким образом, согласно первому аспекту изобретения предложен способ работы двигателя, содержащий: регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

Предпочтительно, в способе по первому аспекту регулировка количества EGR включает в себя снижение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество мочевины, хранимой в баке, превышает оценку количества мочевины, требуемой для того, чтобы транспортное средство достигало заданного состояния, относящегося к количеству мочевины в баке. При этом, предпочтительно, заданное состояние является событием дозаправки бака топливом, или же заданное состояние является концом интервала замены масла.

Предпочтительно, в способе по первому аспекту регулировка количества EGR включает в себя снижение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество NH₃, накопленного на каталитическом нейтрализаторе SCR, является большим, чем пороговое количество.

Предпочтительно, в способе по первому аспекту регулировка количества EGR включает в себя повышение количества EGR, подаваемого в двигатель, когда количество NH₃, накопленного на каталитическом нейтрализаторе SCR, является меньшим, чем пороговое количество.

Предпочтительно, в способе по первому аспекту количество EGR, подаваемое в двигатель, регулируют в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, только когда температура каталитического нейтрализатора SCR находится в заданном диапазоне.

Предпочтительно, способ по первому аспекту дополнительно содержит регулировку установки момента начала впрыска топлива или величины наддува в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, и количество мочевины, хранимой в баке.

Согласно второму аспекту изобретения предложен способ работы двигателя, содержащий: регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на количество мочевины, хранимой в баке; ограничение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска выше по потоку от каталитического нейтрализатора SCR, в ответ на формирование отложений в системе выпуска; и ограничение снижения количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на впрыскиваемое количество мочевины.

Предпочтительно, в способе по второму аспекту отложения формируются из впрыскиваемого количества мочевины, и при этом оценка отложений основана на массовом расходе отработавших газов и температуре отработавших газов двигателя.

Предпочтительно, способ по второму аспекту дополнительно содержит то, что количество EGR, подаваемое в двигатель, также регулируют в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Более предпочтительно, количество EGR, подаваемое в двигатель, повышают, когда уменьшается количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Также более предпочтительно, количество EGR, подаваемое в двигатель, снижают, когда увеличивается количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Еще более предпочтительно, способ по второму аспекту дополнительно содержит опережение установки момента начала впрыска топлива или уменьшение наддува двигателя, когда понижают количество EGR, подаваемое в двигатель.

Предпочтительно, способ по второму аспекту дополнительно содержит уменьшение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, когда количество мочевины, хранимой в баке, является меньшим, чем оценка количества мочевины, необходимой для того, чтобы транспортное средство достигало заданного состояния.

Согласно третьему аспекту изобретения предложен способ работы двигателя, содержащий: регулировку условий работы двигателя для входа в режим экономии топлива в ответ на производительность каталитического нейтрализатора SCR, находящуюся в заданном диапазоне производительности; и регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель, в ответ на производительность каталитического нейтрализатора SCR, достигающую порогового уровня.

Предпочтительно, в способе по третьему аспекту количество EGR дополнительно регулируют в ответ на количество NH₃, накопленное внутри каталитического нейтрализатора SCR, температуру каталитического нейтрализатора SCR и количество мочевины, хранимой в баке, после того как производительность каталитического нейтрализатора SCR достигает порогового уровня.

Предпочтительно, в способе по третьему аспекту пороговый уровень является заданной эффективностью, и при этом способ дополнительно содержит уменьшение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, которая включает в себя каталитический нейтрализатор SCR, когда количество мочевины, хранимой в баке, является не большим, чем количество мочевины, необходимой для того, чтобы транспортное средство достигло заданного состояния.

Предпочтительно, в способе по третьему аспекту наддув уменьшают или опережают установку момента начала впрыска топлива, когда снижается количество EGR, подаваемое в двигатель.

Предпочтительно, способ по третьему аспекту дополнительно содержит увеличение количества мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, включающую в себя каталитический нейтрализатор SCR, что повышает эффективность каталитического нейтрализатора SCR, позволяя транспортному средству достигать заданного состояния, относящегося к количеству мочевины в баке.

Настоящее изобретение может обеспечивать несколько преимуществ. А именно, такой подход может снижать выбросы двигателя и улучшать экономию топлива двигателем. В дополнение, такой подход также может помогать обеспечивать требуемый интервал между дозаправками бака мочевиной. Кроме того, такой подход может снижать впрыск мочевины в течение периодов, когда эффективность каталитического нейтрализатора SCR высока, чтобы удлинять интервал дозаправки бака мочевиной.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего изобретения будут совершенно очевидны из последующего подробного описания при изучении отдельно или в связи с прилагаемыми чертежами.

Должно быть понятно, что вышеизложенная сущность изобретения приведена для знакомства в упрощенной форме с подборкой концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предназначена для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект изобретения не ограничен теми вариантами реализации, которые решают каким-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает схематическое изображение двигателя;

Фиг.2 показывает график эффективности нейтрализации каталитическим нейтрализатором SCR в зависимости от температуры газов на впуске каталитического нейтрализатора SCR;

Фиг.3 показывает график уровня накопления NH₃ в каталитическом нейтрализаторе SCR и коэффициента усиления EGR в зависимости от времени;

Фиг.4 - график, показывающий примерную зону формирования отложений мочевины и ограничение доли EGR на основании предельных значений расхода мочевины, связанных с отложениями мочевины;

Фиг.5 - примерная блок-схема способа повышения экономии топлива в транспортном средстве, имеющем каталитический нейтрализатор SCR; и

Фиг.6 - примерное транспортное средство, имеющее двигатель с каталитическим нейтрализатором SCR.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение имеет отношение к улучшению экономии топлива в транспортном средстве, имеющем каталитический нейтрализатор SCR. Фиг.1 показывает один из примеров форсированного дизельного двигателя, причем способ по Фиг.5 может регулировать условия работы двигателя для снижения потребления топлива, когда каталитический нейтрализатор SCR работает в высокоэффективной рабочей области. Фиг.2 показывает примерных график эффективности нейтрализации каталитического нейтрализатора SCR, который идентифицирует температурный диапазон, где во время работы двигателя может снижаться расход топлива двигателем. Фиг.3 показывает примеры тех путей, которыми EGR может регулироваться в ответ на накопление NH₃ в SCR. В некоторых примерах поток мочевины в систему выпуска ограничивается для снижения вероятности формирования отложений, как показано на Фиг.4. Способ снижения расхода топлива двигателем при наличии каталитического нейтрализатора SCR предусмотрен на Фиг.5. Наконец, примерное транспортное средство, в котором может применяться способ по Фиг.5, показано на Фиг.6.

Обращаясь к 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 расположенным в нем поршнем 36, 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 и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыскивания топлива непосредственно в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. Топливная форсунка 66 подает топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой, включающей в себя топливный бак (не показан), топливный насос (не показан), клапан (не показан) управления топливным насосом и направляющую-распределитель топлива (не показана). В дополнение, в или около направляющей-распределителя топлива может быть расположен дозирующий клапан для управления подачей топлива с замкнутым контуром. Дозирующий клапан насоса также может регулировать поток топлива в топливный насос, тем самым сокращая топливо, накачиваемое в топливный насос высокого давления.

Впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования расхода воздуха из впускной камеры 46 наддува. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для подачи в камеру 46 наддува. Отработавшие газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162 через вал 161. В некоторых примерах может быть предусмотрен охладитель наддувочного воздуха. Частота вращения компрессора может регулироваться посредством регулировки положения элемента 72 управления регулируемыми лопастями или перепускного клапана 158 компрессора. В альтернативных примерах регулятор 74 давления наддува может заменять или использоваться в дополнение к элементу 72 управления регулируемыми лопастями. Элемент 72 управления регулируемыми лопастями регулирует положение лопастей турбины с изменяемой геометрией. Отработавшие газы могут проходить через турбину 164, подводя незначительную энергию для вращения турбины 164, когда лопасти находятся в открытом положении. Отработавшие газы могут проходить через турбину 164 и передавать повышенную силу на турбину 164, когда лопасти находятся в закрытом положении. В качестве альтернативы, регулятор 74 давления наддува позволяет отработавшим газам обтекать турбину 164 с тем, чтобы уменьшать количество подаваемой на турбину энергии. Перепускной клапан 158 компрессора позволяет сжатому воздуху на выпуске компрессора 162 возвращаться на вход компрессора 162. Таким образом, отдача компрессора 162 может уменьшаться с тем, чтобы оказывать влияние на поток компрессора 162 и снижать давление во впускном коллекторе.

Сгорание инициируется в камере 30 сгорания, когда топливо автоматически воспламеняется по мере того, как поршень 36 достигает верхней мертвой точки в такте сжатия. В некоторых примерах к выпускному коллектору 48 может быть присоединен универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (UEGO) выше по потоку от устройства 70 контроля выбросов. Кроме того, в некоторых примерах, датчик UEGO может быть датчиком NO_x, который имеет элементы, чувствительные как к NO_x, так и к кислороду. Датчик 127 NO_x анализирует NO_x в выхлопной трубе ниже по потоку от SCR 70.

При более низких температурах свеча 68 накаливания может преобразовывать электрическую энергию в тепловую энергию с тем, чтобы поднимать температуру в камере 30 сгорания. Посредством подъема температуры камеры 30 сгорания может быть легче воспламенять топливо-воздушную смесь в цилиндре посредством сжатия.

Устройство 70 контроля выбросов может включать в себя брикеты каталитического нейтрализатора SCR в одном из примеров. В еще одном примере могут использоваться многочисленные устройства контроля выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Устройство 70 контроля выбросов в одном из примеров может включать в себя катализатор окисления. В других примерах устройство очистки выбросов может включать в себя уловитель обедненных NO_x, сопровождаемый устройством избирательного каталитического восстановления (SCR) и/или дизельным сажевым фильтром (DPF). Мочевина может впрыскиваться выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 SCR через форсунку 90 для мочевины. Форсунка 90 для мочевины принимает мочевину из бака 91 для мочевины. Датчик 93 уровня считывает количество мочевины, хранимой в баке 91 для мочевины.

В двигателе может обеспечиваться рециркуляция отработавших газов (EGR) через клапан 80 EGR. Клапан 80 EGR является трехходовым клапаном, который закрывается или позволяет отработавшим газам протекать из положения ниже по потоку от устройства 70 контроля выбросов в местоположение в системе впуска воздуха двигателя выше по потоку от компрессора 162. В альтернативных примерах поток EGR может течь из положения выше по потоку от турбины 164 во впускной коллектор 44. Поток EGR может обходить охладитель 85 EGR или, в качестве альтернативы, поток EGR может охлаждаться посредством прохождения через охладитель 85 EGR. В других примерах может быть предусмотрена система EGR высокого давления и низкого давления.

Контроллер 12 показан на Фиг.1 в виде традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 106, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, дежурную память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) от датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания положения, регулируемого ступней 132; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) от датчика 121 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; давление наддува от датчика 122 давления; концентрацию кислорода в отработавших газах от кислородного датчика 126; положение двигателя от датчика 118 положения двигателя на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, от датчика 120 (например, расходомера воздуха с термоэлементом); и измерение положения дросселя от датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное число равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (оборотов в минуту).

Во время работы каждый цилиндр в двигателе 10 типично претерпевает четырехтактный цикл: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Во время такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вводится в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, а 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 называется специалистами в данной области техники нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров с тем, чтобы сжать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично называется специалистами в данной области техники верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, в дальнейшем называемом впрыском, в камеру сгорания вводится топливо. В некоторых примерах топливо может впрыскиваться в цилиндр множество раз в течение одного цикла цилиндра. В процессе, в дальнейшем называемом зажиганием, впрыснутое топливо зажигается за счет воспламенения от сжатия, приводя к сгоранию. Во время такта расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно по направлению к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить сгоревшую топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ.

Отметим, что вышеприведенное описано просто в качестве примера и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы обеспечить положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры. Кроме того, в некоторых примерах может использоваться двухтактный цикл, а не четырехтактный цикл.

Обращаясь теперь к Фиг.2, показан график эффективности нейтрализации каталитического нейтрализатора SCR в зависимости от температуры газов на впуске каталитического нейтрализатора SCR. График 200 представляет пример эффективности преобразования NO_x для устройства 70 контроля выбросов по Фиг.1. По оси Y отложена эффективность преобразования NO_x в процентах. По оси X отложена температура газа на впуске SCR в градусах Цельсия.

Кривая 202 эффективности SCR показывает, что устройство 70 контроля выбросов имеет низкую эффективность нейтрализации NO_x при температурах ниже 150°C. Например, эффективность преобразования NO_x при 150°C составляет примерно 40 процентов и понижается при более низких температурах газов на впуске. Эффективность преобразования NO_x быстро возрастает и достигает примерно 90 процентов при примерно 185°C, как указано вертикальной меткой 204. Эффективность преобразования NO_x устройством 70 контроля выбросов медленно повышается при температурах выше 185°C и приближается к 100-процентной эффективности. Около 390°C эффективность преобразования NO_x снижается обратно до примерно 90 процентов, как указано вертикальной меткой 206. Эффективность нейтрализации NO_x продолжает снижаться по мере того, как продолжает увеличиваться температура на впуске SCR. В этом примере область между вертикальными метками 204 и 206 может быть заданной рабочей областью каталитического нейтрализатора SCR, где параметры двигателя регулируются для улучшения экономии топлива двигателем.

Таким образом, может наблюдаться, что может быть желательным, эксплуатировать SCR в температурном диапазоне, который обеспечивает требуемый уровень эффективности (например, 90 процентов или выше). Когда SCR работает в высокоэффективной области, может оказаться возможным снизить расход топлива двигателем и по-прежнему обеспечивать требуемый уровень выбросов в выхлопной трубе (например, выделений продуктов сгорания с отработавшими газами двигателя, которые могли быть обработаны и выпущены в атмосферу). Уменьшая количество EGR, подаваемое в двигатель, можно улучшать экономию топлива двигателем наряду с тем, что более высокие уровни выбросов питающих газов двигателя (например, газов на выпуске двигателя) нейтрализуются посредством устройства контроля выбросов, которое работает в области более высокой эффективности. Дополнительно, установка момента времени впрыска и/или установка момента зажигания могут подвергаться опережению, чтобы дополнительно снижать расход топлива двигателем при условиях, когда устройство контроля выбросов работает в области более высокой эффективности.

Обращаясь теперь к Фиг.3, показан график количества накопления NH₃ каталитического нейтрализатора SCR и коэффициента усиления EGR в зависимости от времени. В частности, график 300 показывает два примера того, каким образом подаваемое в двигатель количество EGR может регулироваться в ответ на количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR.

По первой оси Y отложено количество NH₃, накопленного в SCR. Накопленное количество NH₃ возрастает в направлении стрелки оси Y. По второй оси Y отложен коэффициент усиления EGR. Коэффициент усиления EGR возрастает в направлении стрелки оси Y. По оси X отложено время, и время увеличивается слева направо на Фиг.3.

В одном из примеров коэффициент усиления EGR представляет собой множитель, применяемый для интерполяции между базовым количеством EGR и количеством EGR в режиме ЭТ, которые хранятся в отдельных таблицах. Например, базовое количество EGR может составлять 30%, в то время как количество EGR в режиме ЭТ составляет 23%. Базовая EGR вычитается из EGR в режиме ЭТ, а затем умножается на коэффициент усиления EGR. Результат прибавляется к базовой EGR, и количество EGR пересматривается. Установка момента впрыска топлива, давление топлива, наддув и другие параметры могут регулироваться подобным образом.

Базовое количество EGR и количество EGR в режиме ЭТ могут быть основаны на числе оборотов двигателя, нагрузке двигателя и температуре охлаждающей жидкости двигателя, как описано на этапах 514 и 526. Отметим, что базовое количество EGR может меняться в зависимости от числа оборотов, нагрузки и температуры двигателя, так что для двигателя предусмотрено множество разных количеств EGR при множестве разных чисел оборотов, нагрузок и температур двигателя. Коэффициент усиления EGR может быть значением между 0 и 1. В одном из примеров коэффициент усиления EGR имеет значение, меньшее чем 1, когда количество накопленного NH₃ в каталитическом нейтрализаторе SCR является большим, чем заданное количество накопления SCR, где эффективность каталитического нейтрализатора SCR ожидается большей, чем пороговая эффективность. Множитель EGR может возрастать до 1, когда количество накопления каталитического нейтрализатора SCR снижается от порогового количества NH₃. Таким образом, если каталитический нейтрализатор SCR не работает в заданном диапазоне, где количество накопления SCR больше, чем заданное пороговое значение, двигатель может работать с базовым количеством EGR.

Кривая 302 представляет количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, также соответствует проценту использованной емкости накопления NH₃ SCR. Кривая 302 показывает количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, уменьшающееся по мере увеличения времени. Количество NH₃, накопленного внутри SCR, может уменьшаться, когда NH₃ потребляется, преобразуя NO_x в N₂ и H₂O.

Кривые 304 и 306 иллюстрируют два разных плана для регулировки коэффициента усиления EGR. Кривая 304 показывает увеличение коэффициента усиления EGR по мере того, как уменьшается количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Кривая 304 показывает уменьшение коэффициента усиления EGR по мере того, как увеличивается количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR. Таким образом, коэффициент усиления EGR понижает количество EGR, подаваемое в двигатель, когда каталитический нейтрализатор SCR работает в эффективной области, когда количество NH₃, накопленного внутри SCR, возрастает. Кроме того, коэффициент усиления EGR повышает количество EGR, подаваемое в двигатель, когда каталитический нейтрализатор SCR работает в эффективной области, когда количество NH₃, накопленного внутри SCR, убывает. Кривая 304 показана линейно возрастающей по мере того, как убывает накопленный NH₃. Однако, коэффициент усиления EGR может быть нелинейным, если требуется.

Кривая 306 показывает ступенчатое изменение коэффициента усиления EGR, когда количество NH₃, накопленного на SCR, находится на уровне или меньше, чем заданное количество накопленного NH₃, как указано горизонтальной линией 310. Например, коэффициент усиления EGR может изменяться от значения 0,8 до 1,0, когда количество NH₃, накопленного в каталитическом нейтрализаторе SCR, является меньшим, чем пороговое значение. Кроме того, как упомянуто выше, коэффициент усиления EGR может регулироваться в ответ на процент емкости накопления NH₃, которая использована, или, наоборот, емкости накопления NH₃, которая не использована. Заданное количество NH₃, указанное горизонтальной линией 310, может регулироваться под условия работы так, что коэффициент усиления EGR изменяется на ином уровне, чем указано на Фиг.3.

Обращаясь теперь к Фиг.4, там показан примерный график области формирования отложений мочевины и ограничение доли EGR на основании формирования отложений мочевины. Подход, описанный для Фиг.4, может применяться в способе по Фиг.5.

График 400 показывает примерную область 403, где могут формироваться отложения из-за впрыска мочевины в систему выпуска. В одном из примеров может быть определено, что отложения начинают формироваться в системе выпуска, когда расход мочевины превышает пороговый расход при предписанных расходе и температуре отработавших газов двигателя. Кривая 402 является примерной границей, где отложения начинают формироваться в системе выпуска, когда мочевина впрыскивается в систему выпуска. В этом примере кривая 402 указывает, что отложения мочевины начинают формироваться при более низких расходах мочевины, когда низок массовый расход отработавших газов. По мере того, как массовый расход отработавших газов возрастает, расход мочевины также должен возрастать, чтобы отложения формировались в системе выпуска. Отложения формируются в системе выпуска, когда расход мочевины достигает порогового уровня, указанного как 412. Таким образом, отложения мочевины продолжают формироваться, даже если массовый расход отработавших газов продолжает возрастать.

В некоторых примерах расход мочевины может ограничиваться меньшим, чем уровень, указанный как 412, так что отложения мочевины не формируются в системе выпуска. Таким образом, количество мочевины может ограничиваться в ответ на количество отложений, которые могут формироваться в системе выпуска.

Кривая 404 представляет количество EGR, которое может подаваться в двигатель. Кривая 404 может характеризовать количество EGR, подаваемое при постоянном числе оборотов двигателя. Кроме того, следует понимать, что форма кривой 404 предназначена только для целей иллюстрации и ни в коей мере не подразумевается ограничивающей или сужающей описание. Кривая 404 показана на низком уровне при низких массовых расходах отработавших газов, показывая, что небольшой поток EGR втекает в двигатель при низких оборотах и нагрузках двигателя. Кривая 404 возрастает и указывает, что дополнительный поток EGR выдается в двигатель по мере того, как увеличивается массовый расход двигателя. Однако, количество EGR достигает предела, как указано позицией 410, когда увеличение массового расхода отработавших газов больше не помогает предотвращать отложения мочевины. Следовательно, количество EGR ограничивается в ответ на расход мочевины, выше которого отложения могут формироваться в системе выпуска. Иными словами, количество EGR и расход мочевины ограничиваются в ответ на формирование отложений мочевины в системе выпуска.

Обращаясь теперь к Фиг.5, там показана примерная блок-схема способа повышения экономии топлива в транспортном средстве, имеющем каталитический нейтрализатор SCR. Способ по Фиг.5 может выполняться посредством команд, хранимых в постоянной памяти контроллера, как проиллюстрировано на Фиг.1. Способ по Фиг.5 может регулировать подачу мочевины в систему выпуска, когда бак хранения мочевины не пуст.

На этапе 502 способ 500 определяет условия работы. Условия работы могут включать в себя, но не ограничиваются этим, число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, температуру SCR, количество мочевины, хранимой в баке, количество NH₃, накопленного в каталитическом нейтрализаторе SCR. Число оборотов и нагрузка двигателя, а также другие считываемые переменные двигателя могут определяться на основании напряжений или тока, выведенных из датчиков. В одном из примеров количество NH₃, накопленного внутри каталитического нейтрализатора SCR, может определяться, как описано в заявке № 13/071,252 на выдачу патента США, озаглавленной «СПОСОБ ВНЕСЕНИЯ ПОПРАВКИ В ОЦЕНКУ NH₃, НАКОПЛЕННОГО ВНУТРИ СИСТЕМЫ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО КАТАЛИТИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ» («METHOD FOR CORRECTING AN ESTIMATE OF NH₃ STORED WITHIN A SELECTIVE CATALYST REDUCTION SYSTEM»), которая настоящим включена сюда по ссылке для всех случаев и целей. Способ 500 переходит к этапу 504 после того, как определены условия работы двигателя.

На этапе 504 способ 500 определяет потребление и интервалы дозаправки мочевины базового уровня. Интервал дозаправки мочевины базового уровня может быть задан и храниться в памяти. В одном из примеров интервал дозаправки мочевины базового уровня эквивалентен времени работы двигателя или расстоянию, пройденному транспортным средством с использованием одного бака топлива. В еще одном примере интервал дозаправки мочевины базового уровня эквивалентен времени работы двигателя или пройденному транспортным средством расстоянию, соответствующему интервалу замены масла. Например, интервал замены масла может быть определен равным 6000 километров (км). Подобным образом, интервал дозаправки мочевины составляет 6000 километров. Другие интервалы дозаправки мочевины базового уровня могут быть предусмотрены на основании объема бака для мочевины и других переменных, если требуется.

Способ 500 также определяет интервал потребления мочевины базового уровня на этапе 504. В одном из примеров интервал потребления мочевины базового уровня определяется на основании количества мочевины, потребленной на протяжении предписанного расстояния перемещения транспортного средства или времени работы двигателя. Например, количество мочевины, впрыскиваемой в систему выпуска, может определяться по количеству времени, которое форсунка мочевины включена, и давлению, с которым мочевина выдается на форсунку. Передаточная функция форсунки мочевины описывает расход через форсунку мочевины, когда мочевина выдается в форсунку при неком данном давлении. Расход мочевины умножается на количестве время, когда происходит расход мочевины, чтобы определять количество впрыскиваемой мочевины. Пройденное расстояние или время работы двигателя делится на количество мочевины, впрыснутой в систему выпуска, чтобы выдавать скорость потребления мочевины базового уровня. Скорость потребления мочевины может усредняться на предписанном расстоянии перемещения транспортного средства или времени работы двигателя, чтобы выдавать среднюю скорость потребления мочевины базового уровня. Интервал потребления мочевины базового уровня может определяться посредством умножения количества мочевины, хранимой в баке для мочевины, на среднюю скорость потребления мочевины. Таким образом, интервал потребления мочевины базового уровня является временем работы двигателя или расстоянием перемещения транспортного средства, при котором можно ожидать наличия мочевины в баке для хранения мочевины. Интервал потребления мочевины базового уровня может периодически определяться и обновляться во время работы двигателя. Способ 500 переходит на этап 506 после того, как определены интервалы потребления и дозаправки мочевины.

На этапе 506 способ 500 оценивает, присутствуют ли или нет условия для предоставления возможности входа в режим повышения экономии топлива. В одном из примеров разрешение войти в режим повышения экономии топлива может выдаваться, когда связанная с двигателем SCR работает в заданном диапазоне, где эффективность SCR является большей, чем пороговый уровень. Эффективность каталитического нейтрализатора SCR может оцениваться на основании температуры SCR. Таким образом, как показано на Фиг.2, разрешение войти в режим экономии топлива может выдаваться, когда температура SCR находится между 185°C и 390°C, поскольку в это время заданная эффективность SCR составляет 90 процентов. Таким образом, разрешение войти в режим экономии топлива может выдаваться на основании температуры SCR, которая соотносится с эффективностью SCR. В других примерах разрешение войти в режим экономии топлива может выдаваться, когда датчики NO_x,