Способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (варианты) и система транспортного средства с очисткой отработавших газов

Способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (варианты) и система транспортного средства с очисткой отработавших газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание в целом относится к системе очистки отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания, а, в частности, к фильтру твердых частиц для бензиновых двигателей.

Уровень техники

Двигатели могут быть снабжены топливными форсунками непосредственного впрыска, которые впрыскивают топливо непосредственно в цилиндр сгорания (непосредственным впрыском), и/или топливными форсунками оконного впрыска, которые впрыскивают топливо в окно цилиндра (оконным впрыском топлива). Непосредственный впрыск обеспечивает достижение более высокой эффективности использования топлива и более высокой выходной мощности в дополнение к лучшему задействованию эффекта охлаждения заряда впрыскиваемого топлива. Двигатели с непосредственным впрыском, однако, также вырабатывают большее количество выбросов твердых частиц (или сажи) вследствие диффузного распространения пламени, при этом топливо может не смешиваться в достаточной мере с воздухом перед сгоранием. Поскольку непосредственный впрыск по природе является относительно поздним впрыском топлива, может быть недостаточно времени для смешивания впрыснутого топлива с воздухом в цилиндре. Подобным образом, впрыснутое топливо может сталкиваться с меньшей турбулентностью при протекании через клапаны. Следовательно, могут быть карманы обогащенного сгорания, которые могут вырабатывать сажу локально, ухудшая выделение продуктов сгорания с отработавшими газами. В дополнение, твердые частицы, вырабатываемые в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском, могут быть более мелкими, чем их аналоги в дизельном двигателе.

В некоторых системах двигателя перегородочный потоковый фильтр (или закрытый фильтр) может использоваться, чтобы отфильтровывать твердые частицы из отработавших газов. Однако такие перегородочные потоковые фильтры могут требовать периодического активного восстановления, которое может оказывать неблагоприятное влияние на работу двигателя. В дополнение, такие перегородочные потоковые фильтры страдают от очень высоких обратных давлений, особенно, когда покрыты каталитическим нейтрализатором. Высокое обратное давление фильтра может ухудшать рабочие характеристики турбонагнетателя, уменьшая падение давления на турбонагнетателе. По существу, это может неблагоприятно влиять на малогабаритные двигатели с непосредственным впрыском, которые снабжены турбонагнетателем, чтобы выдавать мощность, которая сопоставима с традиционными двигателями большего рабочего объема.

Еще один пример фильтра твердых частиц (PM), используемого для улавливания сажи, вырабатываемой бензиновым двигателем, показан Веем и другими в патенте на заявку США 2009/0193796. В нем открытый фильтр PM включен в систему очистки выбросов, непокрытый или покрытый пригодным каталитическим нейтрализатором (например, каталитическим нейтрализатором TWC), который содействует пассивному восстановлению фильтра.

Раскрытие изобретения

Однако авторы в материалах настоящей заявки осознали потенциальную проблему у таких систем. В качестве одного из примеров, количество каталитического нейтрализатора, загруженного в фильтр, может быть ограничено вследствие ограничений обратного давления. Ограниченная загрузка каталитического нейтрализатора может не давать возможности достаточного восстановления фильтра. По существу, неполное восстановление фильтра может снижать рабочие характеристики фильтра и ухудшать выделение продуктов сгорания с отработавшими газами. В дополнение, ограниченная загрузка каталитического нейтрализатора может давать в результате повышенные вторичные выбросы из фильтра, такие как CO от неполного сгорания сажи и просачивания углеводородов. Если бы каталитический нейтрализатор был в фильтре для содействия другим реакциям, таким как восстановление NOx, могло бы быть снижение активности, если каталитический нейтрализатор блокируется сажей, или активность могла бы ограничиваться меньшим количеством допустимой загрузки каталитического нейтрализатора вследствие проблем обратного давления.

Таким образом, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть решенным способом, способом для транспортного средства и системой транспортного средства.

Согласно одному аспекту предложен способ, включающий, во время стехиометрической работы двигателя, протекание отработавших газов через фильтр с каталитическим покрытием и, во время выбранных условий, смещение работы двигателя на более бедную смесь, чем стехиометрия, заключающееся в первой, более короткой и более бедной фазе, сопровождаемой второй, более длительной и менее бедной фазой, при этом обедненная работа регулируется на основании содержания кислорода в каталитическом нейтрализаторе и загрузки твердыми частицами фильтра. Таким образом, выбросы твердых частиц из двигателя с непосредственным впрыском могут снижаться.

Покрытие каталитического нейтрализатора предпочтительно является первым покрытием каталитического нейтрализатора, нанесенным на основу фильтра, при этом первое покрытие каталитического нейтрализатора включает в себя каталитический нейтрализатор накопления кислорода.

Фильтр предпочтительно дополнительно включает в себя второе каталитическое покрытие, нанесенное поверх первого каталитического покрытия, при этом второе покрытие включает в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор.

Регулирование обедненной работы предпочтительно включает регулирование первой длительности первой обедненной фазы на основании содержания кислорода каталитического нейтрализатора накопления кислорода и регулирование второй длительности второй обедненной фазы на основании загрузки твердыми частицами фильтра.

Регулирование предпочтительно включает увеличение первой длительности при снижении содержания кислорода первого каталитического нейтрализатора накопления кислорода и увеличение второй длительности при возрастании загрузки твердыми частицами фильтра.

Вторая длительность предпочтительно является длительностью, требуемой для приведения загрузки твердыми частицами фильтра ниже пороговой загрузки.

Двигатель предпочтительно включен в транспортное средство, при этом выбранные условия включают в себя условия замедления транспортного средства.

Фильтр предпочтительно не является перегородочным потоковым фильтром.

Фильтр предпочтительно является открытым потоковым фильтром, включающим в себя одно или более из металлической фольги или металлического пеноматериала.

Способ предпочтительно дополнительно включает, после обедненной работы двигателя, приведение в действие двигателя на более богатой смеси, чем стехиометрия, при этом длительность и степень обогащения обогащенной работы основаны на обедненной работе и загрузке фильтра для увеличения содержания кислорода каталитического нейтрализатора выше порогового содержания.

Обедненная работа предпочтительно дополнительно регулируется на основании процентного содержания спиртов топлива, впрыскиваемого в двигатель.

Каталитическое покрытие предпочтительно включает в себя однородный однослойный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, имеющий содержание каталитического нейтрализатора накопления кислорода между 13 и 32 мг/дюйм³.

Согласно другому аспекту предложен способ для транспортного средства, включающий протекание отработавших газов через фильтр для накопления твердых частиц и, во время условий замедления, избирательное приведение в действие двигателя на более бедной смеси, чем стехиометрия, для каждой из первой и второй обедненной фазы, при этом первая обедненная фаза является более короткой и более бедной, чем вторая обедненная фаза, и основана на содержании кислорода каталитического покрытия фильтра, а вторая обедненная фаза основана на загрузке фильтра.

Первая обедненная фаза предпочтительно предшествует второй обедненной фазе, при этом первая и вторая фазы являются последовательными.

Каталитическое покрытие фильтра предпочтительно включает в себя первое каталитическое покрытие накопления кислорода, нанесенное на фильтр, и второе трехкомпонентное каталитическое покрытие, нанесенное на первое каталитическое покрытие.

Первая длительность первой обедненной фазы предпочтительно регулируется для увеличения содержания кислорода первого каталитического покрытия выше порогового содержания кислорода.

Вторая длительность второй обедненной фазы предпочтительно регулируется для уменьшения загрузки фильтра ниже пороговой загрузки, при этом вторая длительность дополнительно основана на первой длительности первой обедненной фазы.

Способ предпочтительно дополнительно включает, после обедненной работы, приведение в действие двигателя на более богатой смеси, чем стехиометрия, при этом длительность и степень обогащения обогащенной работы основаны на обедненной работе и загрузке фильтра.

Согласно еще одному аспекту предложена система транспортного средства, содержащая двигатель, топливную форсунку непосредственного впрыска топлива, выполненную с возможностью впрыска топлива непосредственно в цилиндр, открытый фильтр твердых частиц, присоединенный ниже по потоку от двигателя и включающий в себя первое и второе каталитические покрытия, и контроллер с машинно-читаемыми командами для, во время стехиометрической работы двигателя, осуществления протекания отработавших газов двигателя через фильтр, во время условий замедления, в то время как загрузка фильтра находится ниже порогового значения, приведения в действие двигателя на более бедной смеси, чем стехиометрия, для каждой из первой и второй обедненной фазы для снижения загрузки фильтра, при этом первая и вторая фазы основаны на одном или более из содержания кислорода фильтра и загрузки фильтра.

Первая обедненная фаза предпочтительно имеет первую, более короткую длительность, чем вторая, более длинная длительность второй обедненной фазы, при этом первая обедненная фаза имеет первое, более бедное топливно-воздушное соотношение, чем второе, менее бедное топливно-воздушное соотношение второй обедненной фазы, причем первая длительность увеличивается при снижении содержания кислорода первого каталитического покрытия, а вторая длительность увеличивается при возрастании загрузки фильтра.

Система предпочтительно дополнительно содержит, в ответ на загрузку фильтра, находящуюся выше порогового значения, активное восстановление фильтра.

Таким образом, может достигаться общее снижение токсичности отработавших газов.

По существу, периодическая обедненная работа может выполняться для пассивного восстановления фильтра, в то время как загрузка фильтра является более низкой, чем пороговое значение, и может снижать вероятность нагрузки фильтра, превышающей пороговое значение. Однако, если нагрузка фильтра превышает пороговое значение, фильтр может активно восстанавливаться, при этом накопленные PM сжигаются для снижения обратного давления, вызванного сажей, удерживаемой в фильтре. Например, активное восстановление фильтра может происходить посредством химических средств, когда избыточное топливо пропускается через находящийся выше по потоку каталитический нейтрализатор, содержащий в себе благородные металлы, вызывая экзотермию, которая активно разогревает находящийся ниже по потоку фильтр. Топливо могло бы добавляться в качестве позднего впрыска внутри цилиндра двигателя или посредством вспомогательной форсунки непосредственно в выхлопную трубу. В качестве еще одного другого варианта выбора, фильтр может нагреваться с помощью внешнего средства, такого как электронагреватель. В одном из примеров, в отсутствие какого бы то ни было каталитического нейтрализатора, в воздухе, восстановление фильтра может требовать температуры около 550°C, чтобы сжигать накопленную сажу.

Таким образом, периодическое обеднение работы двигателя может использоваться для достаточного пассивного восстановления фильтра PM. Посредством использования первой обедненной фазы для окисления компонента накопления кислорода, нанесенного в фильтре, каталитическое покрытие может активироваться, в то время как сжигается по меньшей мере некоторое количество PM. Посредством сопровождения первой обедненной фазы второй обедненной фазой, которая использует активированное каталитическое покрытие для окисления оставшихся PM, фильтр может восстанавливаться по существу полностью. Посредством снижения необходимости в активном восстановлении фильтра, в котором дополнительное количество топлива используется для повышения температуры фильтра и выжигания накопленной сажи, связанное с избыточной температурой ухудшение характеристик компонентов может снижаться, к тому же, наряду с улучшением экономии топлива транспортного средства.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Она 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 вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематичный вид системы двигателя и соответствующего фильтра твердых частиц.

Фиг.2 представляет собой схематичный вид двигателя внутреннего сгорания.

Фиг.3 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для периодического приведения в действия двигателя на более бедной смеси, чем стехиометрия, с тем, чтобы пассивно восстанавливать фильтр твердых частиц по фиг.1.

Фиг.4 иллюстрирует примерную обедненную работу двигателя смеси согласно настоящему раскрытию.

Подробное описание изобретения

Последующее описание относится к системам и способам для приведения в действие двигателя транспортного средства, присоединенного к многослойному фильтру твердых частиц (PM), такого как система двигателя по фиг.1 и 2. Отработавшие газы из двигателя могут протекать через находящийся ниже по потоку фильтр для накопления PM отработавших газов в нем. Во время выбранных условий, таких как во время условий замедления транспортного средства, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью обеспечения обедненной работы двигателя, с тем чтобы пассивно восстанавливать фильтр. В частности, контроллер может выполнять процедуру, такую как примерная процедура по фиг.3, для приведения в действие двигателя на более бедной смеси, чем стехиометрия, две следующие друг за другом обедненные фазы, в том числе, первую, более короткую и более бедную фазу, непосредственно сопровождаемую второй, более длинной и менее бедной фазой. Короткое периодическое обеднение может давать возможность окисления каталитического нейтрализатора, нанесенного на фильтре, так чтобы окисленный каталитический нейтрализатор затем мог окислять накопленные PM. Примерная обедненная работа двигателя изображена на фиг.4. Периодическое пассивное восстановление может снижать обратные давления фильтра, к тому же, наряду со снижением необходимости в активном восстановлении фильтра. Таким образом, рабочие характеристики фильтра могут улучшаться, к тому же, наряду с улучшением коэффициента полезного действия и уровня выбросов двигателя.

На фиг.1 показан схематичный вид системы 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства включает в себя систему 8 двигателя, присоединенную к системе фильтра 22 твердых частиц (PM). Система 8 двигателя может включать в себя двигатель 10, имеющий множество цилиндров 30. В одном из вариантов осуществления двигатель 10 является двигателем с искровым зажиганием. Двигатель 10 включает в себя впуск 23 двигателя и выпуск 25 двигателя. Впуск 23 двигателя включает в себя дроссель 62, связанный по текучей среде с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Выпускное устройство 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, в конечном счете ведущий в выпускной канал 35, который направляет отработавшие газы в атмосферу. В некоторых вариантах осуществления впускной канал 42 может включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель (не показан), включающий в себя компрессор, присоединенный ниже по потоку от дросселя 62, компрессор приводится в движение турбиной в выпускном канале, присоединенной выше по потоку от фильтра 22 PM (см. фиг.2).

Выпуск 25 двигателя может включать в себя фильтр 22 PM и одно или более устройств 70 снижения токсичности отработавших газов, которые могут быть установлены в близко связанном положении на выпуске. Одно или более устройств 70 снижения токсичности отработавших газов могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, фильтр обедненных NOx, каталитический нейтрализатор SCR, и т.д. Фильтр 22 PM может временно отфильтровывать PM из отработавших газов, протекающих через него. В частности, фильтр PM может быть сконфигурирован скорее в качестве открытого потокового фильтра, накапливающего PM из отработавших газов, протекающих через него, нежели в качестве перегородочного потокового фильтра, накапливающего PM из отработавших газов, протекающих через него. По существу, открытые потоковые фильтры удерживают PM и частицы сажи в силу выпячиваний поверхности, таких как выпуклые ступеньки, и особым образом сконструированных чашеобразных профилей с сетчатыми удерживающими зонами. Поскольку фильтр не требует сквозного потока, обратные давления, сформированные в фильтре, могут быть существенно более низкими. Более конкретно, поскольку отработавшие газы проходят через и вокруг выпячиваний поверхности, открытые потоковые фильтры не имеют действительно высоких обратных давлений, которые обнаруживаются в керамических или пористых металлических перегородочных потоковых фильтрах (или закрытых фильтрах). Отработавшие газы, которые были отфильтрованы по каналу через фильтр 22 PM, могут дополнительно обрабатываться находящимися ниже по потоку каталитическими нейтрализаторами и устройством 70 снижения токсичности отработавших газов для выбрасывания в атмосферу. Несмотря на то, что изображенный вариант осуществления показывает устройство 70 снижения токсичности отработавших газов ниже по потоку от фильтра 22 PM, в альтернативном варианте осуществления устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может располагаться выше по потоку от фильтра 22 PM.

В одном из вариантов осуществления фильтр 22 PM может быть многослойным фильтром, включающим в себя основу 100 фильтра, на которую нанесены одно или более каталитических покрытий. В изображенном варианте осуществления первое каталитическое покрытие 101 нанесено на основу 100 фильтра наряду с тем, что второе каталитическое покрытие 102 нанесено поверх первого каталитического покрытия. Основа 100 фильтра, например, может включать в себя одно или более из металлической фольги, металлических пеноматериалов и металлических ребер. Кроме того, в еще других вариантах осуществления основа фильтра может включать в себя керамику или другие материалы и структуры (или микроструктуры), которые запрещают прохождение твердых частиц, но не полностью закрывают отработавшие газы и проталкивают их через пористый такт. Могут использоваться различные микроструктуры, которые являются упорядоченными или случайными по природе. Кроме того, еще структуры могут быть скомпонованы в пластах или слоях.

Первое каталитическое покрытие 101, нанесенное на основу фильтра, например, может включать в себя каталитический нейтрализатор накопления кислорода (OSC). Каталитический нейтрализатор накопления кислорода может быть основан на церии. В качестве альтернативы, каталитический нейтрализатор может быть основан на марганце, железе или любом другом пригодном материале, который был оптимизирован для сжигания PM. Второе каталитическое покрытие 102, нанесенное на первом каталитическом покрытии, например, может включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC). Кроме того, в еще других вариантах осуществления второе каталитическое покрытие может включать в себя комбинацию трехкомпонентного каталитического нейтрализатора и каталитического нейтрализатора накопления кислорода, чтобы дополнительно помогать в сжигании сажи. Кроме того, в дополнительном варианте осуществления основа фильтра может включать в себя одиночное каталитическое покрытие, содержащее одиночный слой трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, имеющего очень высокое содержание каталитического нейтрализатора накопления кислорода. Например, каталитическое покрытие может включать в себя однородный однослойный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, имеющий содержание каталитического нейтрализатора накопления кислорода между 800 и 2000 микромолей кислорода (O) на кубический дюйм каталитического нейтрализатора, или между 13 и 32 мг/дюйм³ O.

В некоторых вариантах осуществления датчик давления (не показан) может быть присоединен к фильтру 22 PM, чтобы выдавать оценку обратного давления, формируемого в нем, а также оценку загрузки фильтра. Кроме того, в еще других вариантах осуществления датчики давления могут быть присоединены выше по потоку и ниже по потоку от фильтра, а загрузка фильтра может быть основана на оцененном перепаде давлений на фильтре.

Двигатель 10 может принимать топливо из топливного бака 20 по топливной магистрали 60. Топливный бак может удерживать множество видов топлива или топливных смесей, таких как бензин, топливо с диапазоном концентраций спиртов, различные бензиново-этаноловые смеси топлива (например, E10, E85), и их комбинации. Кроме того, другие топлива могут включать в себя газообразные топлива, такие как сжатый природный газ (CNG), сжиженный нефтяной газ (LPG), бутан, пропан, и насыщенные кислородом газообразные или жидкие виды топлива, такие как диметилэфир (DME), метиловый спирт и этиловый спирт. Кроме того, жидкое топливо может включать в себя оксигенаты и также может включать в себя газообразное топливо, такое как бутан, пропан (LPG), CNG, DME и их смеси.

Топливный бак 20 может включать в себя топливный насос 21 для повышения давления топлива, подаваемого на форсунки двигателя 10, такие как примерная форсунка 66. Несмотря на то, что показана только одна форсунка 66, дополнительные форсунки предусмотрены для каждого цилиндра 30. В одном из примеров, где система 8 двигателя предназначена для непосредственного впрыска, форсунка 66 может быть топливной форсункой непосредственного впрыска. В альтернативном примере, где система 8 двигателя предназначена для оконного впрыска, форсунка 66 может быть топливной форсункой оконного впрыска. Кроме того, в еще других вариантах осуществления каждый цилиндр может включать в себя одну или более форсунок, в том числе, форсунку непосредственного впрыска и форсунку оконного впрыска. Один или более клапанов (не показаны) могут быть присоединены к системе 8 двигателя для регулирования подачи топлива из топливного бака 20 на форсунки. В некоторых вариантах осуществления, где имеются в распоряжении оба непосредственный впрыск топлива и оконный впрыск топлива, преимущественно могут использоваться два разных вида топлива. Например, двигатель может запускаться с первым топливом (например, бензиновым или дизельным) через форсунки, а затем второе топливо (например, CNG или альтернативное топливо, с которым трудно запускать двигатель) может подвергаться оконному впрыску или распылению в двигатель.

По существу, непосредственный впрыск топлива дает многочисленные преимущества во время условий высокой нагрузки. Например, введение насыщенных кислородом жидких видов топлива с непосредственным впрыском и высоким теплом испарения на высокой нагрузке предусматривает охлаждение топлива для увеличенного заряда воздуха, разбавление для регулирования температуры сгорания и противодействия детонации. Кроме того, еще непосредственный впрыск обеспечивает некоторое сдерживание раннего зажигания (детонации), а потому дает более высоким степеням сжатия возможность использоваться с термодинамическими преимуществами по экономии топлива. Однако диффузное распространение пламени систем непосредственного впрыска также может формировать большее количество выбросов твердых частиц (или сажи) вследствие топлива, не смешивающегося в достаточной мере с воздухом перед сгоранием. В дополнение, относительно поздний непосредственный впрыск топлива может осуществлять вклад в формирование сажи, обусловленное недостаточным временем для смешивания впрыснутого топлива с воздухом в цилиндре. Подобным образом, впрыснутое топливо может сталкиваться с меньшей турбулентностью при протекании через клапаны. Следовательно, могут быть карманы обогащенного сгорания, которые могут локально вырабатывать сажу. Таким образом, посредством осуществления потока отработавших газов двигателя через находящийся ниже по потоку фильтр твердых частиц до выпускания отработавших газов в атмосферу, сажа, выработанная в двигателе с непосредственным впрыском, может улавливаться в фильтре, и может улучшаться качество выделения продуктов сгорания с отработавшими газами.

Как конкретизировано со ссылкой на фиг.3, во время выбранных условий двигатель может временно приводиться в действие на более бедной смеси, чем стехиометрия, чтобы пассивно восстанавливать фильтр 22 PM. Более конкретно, работа двигателя может калиброваться, чтобы давать надлежащую периодическую обедненную работу в течение первого, более короткого периода сильно обедненных режимов, сопровождаемого вторым, более длительным периодом слегка обедненных режимов, для окисления каталитического нейтрализатора накопления кислорода (OSC) первого каталитического покрытия (в течение первой фазы), а затем сжигания накопленной сажи с использованием OSC (в течение второй фазы). Этот подход предоставляет фильтру возможность восстанавливаться наряду со снижением отрицательного воздействия на характеристики крутящего момента двигателя и возможностей вождения транспортного средства.

Система 6 транспортного средства дополнительно может включать в себя систему 14 управления. Система 14 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки). В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик 126 отработавших газов (расположенный в выпускном коллекторе 48), датчики 128 температуры, присоединенные к фильтру 22 PM (не показаны), и датчик 129 давления (расположенный ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов). Другие датчики, такие как датчики давления, температуры, топливно-воздушного соотношения и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям в системе 6 транспортного средства, как подробнее обсуждено в материалах настоящей заявки. В качестве еще одного примера, исполнительные механизмы могут включать в себя топливную форсунку 66, дроссель 62 и топливный насос 21. 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 управляющей программы, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедурам. Пример процедуры управления описан в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг.3.

На фиг.2 показан примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться по меньшей мере частично системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами 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 (в материалах настоящей заявки 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 ведущему 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. Следует понимать, что, несмотря на то, что двигатель 10 показан в качестве осуществляющего возвратно-поступательное движение двигателя с поршнями, в альтернативных вариантах осуществления двигатель 10 может быть сконфигурирован роторными конструкциями.

Цилиндр 30 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателями 10 в дополнение к цилиндру 30. В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, на фиг.2 показан двигатель 10, снабженный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, скомпонованный между впускными каналами 142 и 144 и турбиной 176 с приводом от системы выпуска, скомпонованной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие выпускной турбиной 176 через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако в других примерах, таких, где двигатель 10 снабжен турбонагнетателем, турбина 176 с приводом от системы выпуска, при необходимости, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть размещен 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 канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи показания топливно-воздушного соотношения 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), NOx, HC, или CO. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может быть расположено ниже по потоку от фильтра 22 твердых частиц, как конкретизировано ранее на фиг.1. Однако, в альтернативном варианте осуществления, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может быть расположено выше по потоку от фильтра 22 твердых частиц. По существу, наличие трехкомпонентного каталитического нейтрализатора ниже по потоку от фильтра PM может улучшать снижение токсичности выбросов газообразных загрязнителей, поскольку топливно-воздушное соотношение поддерживается ближе к стехиометрии вследствие высокого содержания каталитического нейтрализатора накопления кислорода в фильтре.

Температура отработавших газов может оцениваться одним или более датчиками температуры (не показаны), расположенными в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может выводиться на основании условий работы двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, отношение количества воздуха к количеству топлива (AFR), задержка искры, и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться одним или более датчиками 126 отработавших газов. Может быть принято во внимание, что температура отработавших газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящей заявки.

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 верхней 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 исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на исполнительные механизмы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответственных впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответственными датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода, либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода, либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.

Цилиндр 30 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда он находится в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена.

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