Способ (варианты) и система избирательного вывода из работы одного или более цилиндров двигателя

Способ (варианты) и система избирательного вывода из работы одного или более цилиндров двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам и системам для улучшения допуска по разбавлению рециркуляцией выхлопных газов двигателя во время работы на небольших нагрузках.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) осуществляют рециркуляцию части выхлопных газов с выпуска двигателя в систему впуска двигателя для улучшения экономии топлива и выбросов транспортного средства посредством уменьшения потерь на дросселирование и температур сгорания. В двигателях непосредственного впрыска с турбонаддувом, может быть реализован контур EGR низкого давления (LP-EGR). Контур LP-EGR рециркулирует выхлопные газы из выпускного канала ниже по потоку от турбины во впускной канал выше по потоку от компрессора турбонагнетателя.

Чтобы обеспечивать EGR в широком диапазоне условий работы, системы LP-EGR могут использовать специальный режим работы EGR. Один из примерных режимов работы EGR показан Фуджитой и другими в US 2007/246028 (МПК F02B33/44, F02B47/08, опубл. 25.10.2007). В нем, постоянная величина EGR подается во всех условиях EGR, величина EGR подается в качестве одной или более из EGR низкого давления и EGR высокого давления. Еще один режим работы показан Стайлесом и другими в US 2012/023937 (МПК F02B33/44, опубл. 02.02.2012). В нем, LP-EGR подается с постоянной интенсивностью (или процентной долей) EGR относительно потока свежего воздуха на всех нагрузках двигателя за исключением высокой нагрузки.

Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у таких режимов работы. В качестве примера, подача EGR согласно режимам работы Стайлеса или Фуджиты может приводить к нестабильности сгорания и событиям пропусков зажигания в двигателе во время переходных операций вследствие наличия избыточного разбавления EGR. Это в значительной степени обусловлено расположением подачи EGR до компрессора. В частности, в системах с турбонаддувом, обеспечение EGR по контуру LP-EGR может вызывать длительные транспортные задержки, та как выхлопные газы должны проходить через компрессор турбонагнетателя, сеть трубопроводов впуска воздуха высокого давления, охладитель наддувочного воздуха и впускной коллектор перед достижением камеры сгорания. В результате транспортной задержки, в условиях, когда EGR необходимо быстро снижаться, таких как во время операции отпускания педали акселератора, где двигатель переходит из состояния высокой нагрузки и высокой интенсивности EGR в состояние низкой нагрузки и низкой интенсивности EGR, EGR может не вычищаться из системы впуска воздуха достаточно быстро. Как результат, может быть повышенное разбавление EGR всасываемого воздуха во время состояния низкой нагрузки до тех пор, пока EGR не вычищена из системы впуска воздуха. Наличие повышенного разбавления всасываемого воздуха на низких нагрузках может усиливать проблемы стабильности сгорания и предрасположенность к пропускам зажигания в двигателе.

Несмотря на то, что ровный режим работы по Стайлесу может понижать вероятность высоких величин EGR на более низких нагрузках двигателя, режим работы также может ограничивать выигрыши экономии топлива от LP-EGR. Например, ровный режим работы EGR может давать в результате выдачу LP-EGR в некоторых точках низкой нагрузки, где не достигаются выигрыши экономии топлива от EGR. В некоторых случаях, может быть даже повышенный расход топлива, связанный с подачей LP-EGR в точке низкой нагрузки. В качестве еще одного примера, более низкая EGR в точках более низкой нагрузки может ограничивать пиковые интенсивности EGR, достижимые во время последующей работы двигателя на более высокой нагрузке. Задержанное вычищение EGR, требующее EGR в системе впуска двигателя на низких нагрузках двигателя также может делать впускной компрессор восприимчивым к коррозии и конденсации. Более того, повышенная конденсация может происходить в охладителе наддувочного воздуха системы двигателя с наддувом вследствие потока EGR через охладитель. Повышенная конденсация может делать необходимыми дополнительные меры против конденсации, которые дополнительно понижают коэффициент полезного действия и экономию топлива двигателя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично преодолены посредством способа избирательного вывода из работы одного или более цилиндров двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

осуществляют работу двигателя со всеми цилиндрами, осуществляющими сгорание при осуществлении потока рециркуляции выхлопных газов (EGR) низкого давления (LP-EGR); и

в ответ на уменьшающуюся нагрузку двигателя,

деактивируют EGR;

увеличивают допуск по EGR двигателя посредством работы двигателя с одним или более цилиндров, выведенных из работы; и

поддерживают один или более цилиндров выведенными из работы до тех пор, пока концентрация EGR не станет ниже порогового значения.

В одном из вариантов предложен способ, в котором выведение из работы EGR включает в себя этап, на котором закрывают клапан EGR, присоединенный в канале LP-EGR, и продувают канал LP-EGR к двигателю, причем канал является подающим выхлопные остаточные газы из выпускного коллектора, расположенного ниже по потоку от выпускной турбины, во впускной коллектор, расположенный выше по потоку от впускного компрессора.

В одном из вариантов предложен способ, в котором количество цилиндров, выведенных из работы, основано на одном или более из нагрузки двигателя, шума, вибрации, неплавности движения (NVH), требуемой частоты переключения цилиндров, условий устройства снижения токсичности выхлопных газов и условий устройства доочистки выбросов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговое значение основано на нагрузке двигателя, причем пороговое значение уменьшают при уменьшении нагрузки двигателя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором в ответ на уменьшающуюся нагрузку двигателя поддерживают один или более цилиндров работающим, причем

уменьшающаяся нагрузка двигателя включает в себя нагрузку двигателя, уменьшающуюся ниже пороговой нагрузки, причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором после того, как концентрация EGR становится ниже порогового значения, в ответ на нагрузку двигателя, остающуюся ниже пороговой нагрузки, перекрывают топливо во все цилиндры двигателя при поддержании работы впускных клапанов и выпускных клапанов всех цилиндров двигателя до тех пор, пока нагрузка двигателя не возрастает выше пороговой нагрузки.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых после того, как концентрация EGR станет ниже порогового значения, в ответ на возрастание нагрузки двигателя выше пороговой нагрузки, возобновляют работу одного или более выведенных из работы цилиндров и возобновляют работу EGR.

В одном из вариантов предложен способ, в котором двигатель включает в себя первую группу цилиндров в первом ряду цилиндров двигателя и вторую группу цилиндров во втором ряду цилиндров двигателя, при этом работа двигателя с одним или более цилиндров, выведенных из работы, включает в себя этап, на котором осуществляют работу двигателя с первой группой цилиндров, выведенной из работы, и второй группой цилиндров, введенной в работу.

В одном из вариантов предложен способ, в котором первая группа цилиндров присоединена к первому каталитическому нейтрализатору выхлопных газов, а вторая группа цилиндров присоединена ко второму каталитическому нейтрализатору выхлопных газов, причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором при возобновлении работы цилиндров, прочищают первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов, и не прочищают второй каталитический нейтрализатор выхлопных газов.

В одном из вариантов предложен способ, в котором работа с одним или более цилиндров, выведенных из работы, включает в себя этапы, на которых увеличивают среднюю нагрузку цилиндра для цилиндров в работе, увеличивают допуск по EGR для цилиндров в работе и избирательно деактивируют топливоснабжение у одного или более цилиндров или избирательно выводят из работы впускные и выпускные клапаны одного или более цилиндров.

В одном из вариантов предложен способ, в котором уменьшающаяся нагрузка двигателя происходит в ответ на отпускание педали акселератора водителем, причем

поддержание одного или более цилиндров выведенными из работы, пока концентрация EGR не станет ниже порогового значения, включает в себя этап, на котором продувают магистраль EGR.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором оценивают концентрацию EGR на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске, присоединенного ниже по потоку от впускного компрессора и выше по потоку от впускного дросселя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором в ответ на уменьшающуюся нагрузку двигателя один или более оставшихся цилиндров в работе подвергают работе при более высокой средней нагрузке цилиндра, пока концентрация EGR не станет меньше порогового значения, и

в ответ на уменьшающуюся до нуля нагрузку на двигатель, перекрывают топливо во все цилиндры двигателя при поддержании работы клапанов.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ избирательного вывода из работы одного или более цилиндров двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

в ответ на отпускание педали акселератора с более высокой нагрузки двигателя при осуществлении потока EGR низкого давления,

деактивируют EGR; и

деактивируют топливоснабжение первой группы цилиндров двигателя при осуществлении работы второй группы цилиндров двигателя с более высокой средней нагрузкой цилиндра до тех пор, пока EGR не станет ниже порогового значения, причем работа второй группы цилиндров двигателя с более высокой средней нагрузкой цилиндра включает в себя этап, на котором осуществляют работу с уменьшенным рабочим подвергаемым наддуву объемом и более быстрым вычищением EGR, причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором, после того, как EGR станет ниже порогового значения, избирательно прочищают первый каталитический нейтрализатор выхлопных газов, присоединенный ниже по потоку от первой группы цилиндров, но не второй группы цилиндров.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых после того, как EGR станет ниже порогового значения, в ответ на нажатие педали акселератора до более высокой нагрузки, возобновляют работу первой группы цилиндров двигателя и EGR, а в ответ на продолжающееся отпускание педали акселератора до нулевой нагрузки, выводят из работы топливоснабжение у второй группы цилиндров наряду с тем, что поддерживают первую группу цилиндров с выведенным из работы топливоснабжением.

В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговое значение основано на отпускании педали акселератора с более высокой нагрузки.

В одном из еще дополнительных аспектов предложена система избирательного вывода из работы одного или более цилиндров двигателя, содержащая:

двигатель;

избирательно выводимую из работы топливную форсунку, присоединенную к цилиндру двигателя;

турбонагнетатель, содержащий впускной компрессор, приводимый в действие выпускной турбиной;

систему EGR, содержащую канал для рециркуляции охлажденных выхлопных остаточных газов из местоположения ниже по потоку от турбины в местоположение выше по потоку от компрессора; и

контроллер с машиночитаемыми командами для:

осуществления работы двигателя с активированной EGR; и

в ответ на уменьшающуюся нагрузку двигателя,

деактивирования EGR;

вывода из работы топливоснабжения первой группы цилиндров двигателя, причем первая группа цилиндров двигателя выбирается на основании уменьшающейся нагрузки двигателя, а также на основании NVH двигателя, частоты вывода из работы цилиндров и требований к возобновлению работы цилиндров; и

поддержания первой группы цилиндров двигателя выведенной из работы до тех пор, пока EGR не станет ниже порогового уровня.

В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая датчик кислорода, присоединенный ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от воздушного впускного дросселя, при этом контроллер содержит дополнительные команды для оценивания EGR на основании выходного сигнала датчика кислорода.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для вывода из работы топливоснабжения всех цилиндров двигателя при поддержании работы впускного клапана и выпускного клапана всех цилиндров двигателя, после того, как EGR станет ниже порогового уровня, а нагрузка двигателя станет нулевой.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для возобновления работы первой группы цилиндров двигателя и EGR в ответ на возрастающую нагрузку двигателя после того, как EGR станет ниже порогового уровня.

В одном из вариантов предложена система, в которой первая группа цилиндров двигателя расположена в первом ряду цилиндров двигателя, при этом контроллер содержит дополнительные команды для регулировки впрыска топлива в первую группу цилиндров при возобновлении работы первой группы цилиндров для прочищения первого каталитического нейтрализатора выхлопных газов, присоединенного ниже по потоку от первой группы цилиндров.

Таким образом, улучшается допуск по EGR двигателя на низких нагрузках. В качестве примера, во время от средних до высоких нагрузок двигателя, двигатель может быть работающим с EGR низкого давления (LP-EGR), осуществляющей поток, чтобы обеспечивать выгоды экономии топлива и выбросов. Поток LP-EGR может регулироваться, чтобы быть на постоянной интенсивности относительного потока воздуха. В ответ на понижение нагрузки двигателя до условий низкой нагрузки, такое как вследствие отпускания педали акселератора водителем, поток воздуха может уменьшаться (например, посредством регулировки впускного дросселя), к тому же, наряду с уменьшением потока LP-EGR (например, регулировкой клапана LP-EGR). Например, клапан EGR может регулироваться, чтобы давать более низкое разбавление двигателя в условиях более низкой нагрузки. Однако вычищение EGR из системы двигателя может происходить медленнее, чем требуется, вследствие транспортных задержек системы LP-EGR. Более точно, большая EGR может присутствовать в системе впуска воздуха, конкретно, в местоположении до компрессора, чем требуется, ухудшая стабильность сгорания и потенциально вызывая пропуски зажигания.

Чтобы улучшать стабильность сгорания и допуска по EGR в двигателе на низких нагрузках, в ответ на понижение нагрузки двигателя, в то время как EGR уменьшена, один или более цилиндров могут избирательно выводиться из работы. Например, топливо в один или более цилиндров может перекрываться наряду с тем, что выводятся из работы впускные и выпускные клапаны. Количество выведенных из работы цилиндров может быть основано на понижении нагрузки двигателя. В одном из примеров, двигатель может иметь два ряда цилиндров и, в ответ на понижение нагрузки двигателя, все цилиндры первого ряда цилиндров могут выводиться из работы наряду с тем, что все цилиндры второго ряда поддерживаются действующими. Как результат, для одного и того же крутящего момента двигателя, цилиндры второго ряда могут быть работающими на более высокой средней нагрузке цилиндра. Работа на более высокой нагрузке действующих цилиндров предоставляет возможность для работы с медленно проходящей EGR при пониженной вероятности пропусков зажигания и проблем медленного горения. В дополнение, посредством изоляции объема воздуха выведенного из работы ряда, рабочий подвергаемый наддуву объем двигателя уменьшается, а исчерпание LP-EGR ускоряется. Двигатель может продолжать подвергаться работе с одним или более цилиндров, выведенных из работы до тех пор, пока LP-EGR не была истощена до порогового уровня. В ответ на последующее нажатие педали акселератора, ранее выведенные из работы цилиндры двигателя могут подвергаться возобновлению работы. В дополнение, при возобновлении работы, топливоснабжение может регулироваться, чтобы прочищать каталитический нейтрализатор выхлопных газов, присоединенный к выведенной из работы группе цилиндров. По существу, выигрыш экономии топлива от работы на более высокой нагрузке цилиндра и ускоренного вычищения EGR может уравновешивать или перевешивать экономию топлива, связанную с прочищением каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Таким образом, вычищение EGR из впуска двигателя может ускоряться. Посредством избирательного вывода из работы одного или боле цилиндров двигателя в условиях понижающейся нагрузки двигателя и уменьшающейся EGR, средняя нагрузка цилиндра может может повышаться, улучшая допуск по EGR и стабильность сгорания в цилиндре. Посредством изоляции объема воздуха выведенных из работы цилиндров, рабочий подвергаемый наддуву объем двигателя уменьшается, а исчерпание LP-EGR ускоряется. По существу, это дает уровням EGR в системе впуска воздуха и впускном коллекторе возможность понижаться быстрее (например, вплоть до половины времени), чем было бы возможным в ином случае. Посредством быстрого снижения уровня EGR на впуске в условиях низкой нагрузки и посредством повышения допуска по разбавлению EGR в этих условиях низкой нагрузки двигателя посредством вывода из работы цилиндров, более высокие интенсивности EGR могут достигаться, когда двигатель перезапускается впоследствии. По существу, это существенно улучшает коэффициент полезного действия двигателя, в особенности в областях от средних до высоких скорости вращения-нагрузки. Посредством замещения EGR свежим воздухом, испарение конденсатов воды и углеводородов усиливается, уменьшая их концентрацию в двигателе и необходимость в мерах против конденсации. В дополнение, уменьшение конденсации уменьшает коррозию и ухудшение характеристик компрессора и охладителя наддувочного воздуха. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя с наддувом.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать 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 исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает примерную компоновку двигателя и системы выпуска.

Фиг. 2 - местный вид двигателя.

Фиг. 3 изображает еще одну примерную систему двигателя, выполненную с возможностью рециркуляции выхлопных газов (EGR).

Фиг. 4 иллюстрирует примерный способ работы двигателя с одним или более цилиндров, выведенных из работы для ускорения вычищения LP-EGR.

Фиг. 5 иллюстрирует примерный способ работы первого ряда цилиндров двигателя в режиме с VDE наряду с работой оставшегося ряда цилиндров двигателя в режиме без VDE для ускорения вычищения LP-EGR из двигателя.

Фиг. 6-7 иллюстрируют примерные зависимости выведения из работы цилиндров, которые ускоряют вычищение LP-EGR из системы впуска воздуха.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам избирательного вывода из работы одного или более цилиндров системы двигателя (такой как система двигателя по фиг. 1-3) для улучшения допуска по EGR сгорания и ускорения вычищения EGR из двигателя в условиях низкой нагрузки. Во время работы двигателя с течением EGR, в ответ на понижение нагрузки двигателя, подаче EGR в двигатель может быть необходимо быстро уменьшаться. Во время таких условий, контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как примерная процедура по фиг. 4, чтобы избирательно выводить из работы подачу топлива и впускные и выпускные клапаны у одного или более цилиндров двигателя наряду с работой действующих цилиндров на более высокой средней нагрузке цилиндра. Двигатель может подвергаться работе с одним или более цилиндров, выведенных из работы на некоторую продолжительность времени до тех пор, пока EGR не вычищена в достаточной мере из впускного коллектора двигателя. В одном из примеров, двигатель может подвергаться работе в режиме с VDE со всеми цилиндрами ряда цилиндров двигателя, выведенными из работы до тех пор, пока EGR не вычищена в достаточной мере. Примерные регулировки показаны со ссылкой на фиг. 6-7. Таким образом, улучшается допуск по разбавлению двигателя на низких нагрузках двигателя.

Фиг. 1 показывает примерный двигатель 10 с переменным объемом (VDE), имеющий первый ряд 15a и второй ряд 15b. В изображенном примере, двигатель 10 является двигателем V6 с первым и вторым рядами, каждый из которых имеет три цилиндра. Двигатель 10 имеет впускной коллектор 16 с дросселем 20 и выпускной коллектор 18, присоединенный к системе 30 снижения токсичности выхлопных газов. Система 30 снижения токсичности выхлопных газов включает в себя один или более каталитических нейтрализаторов и датчиков топливно-воздушного соотношения, таких как описанные со ссылкой на фиг. 2. В качестве одного из неограничивающих примеров, двигатель 10 может быть включен в состав в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства.

Во время выбранных условий, таких как когда полная несущая способность двигателя по крутящему моменту не нужна, одна из первой или второй группы цилиндров может выбираться для вывода из работы (в материалах настоящего описания также указываемого ссылкой как режим работы с VDE). Более точно, один или более цилиндров из выбранной группы цилиндров могут выводиться из работы посредством перекрытия соответствующих топливных форсунок наряду с поддержанием работы впускного и выпускного клапанов, чтобы воздух мог продолжать прокачиваться через цилиндры. Несмотря на то, топливные форсунки неработающих цилиндров выключены, оставшиеся работающие цилиндры продолжают выполнять сгорание с действующими и работающими топливными форсунками. Для удовлетворения требований крутящего момента, двигатель вырабатывает ту же самую величину крутящего момента на тех цилиндрах, для которых форсунки остаются работающими. Другими словами, оставшиеся действующие цилиндры осуществляют работу на более высоких средних нагрузках цилиндра. Это требует более высоких давлений в коллекторе, давая в результате пониженные насосные потери и повышенный коэффициент полезного действия двигателя. К тому же, более низкая эффективная площадь поверхности (только у работающих цилиндров), подвергаемая воздействию сгорания, уменьшает тепловые потери двигателя, улучшая тепловую эффективность двигателя.

В альтернативных примерах, система 10 двигателя может иметь цилиндры с избирательно отключаемыми впускными и/или выпускными клапанами. В них, клапаны цилиндра могут избирательно выводиться из работы посредством толкателей с гидроприводом (например, толкателей, присоединенных к штокам толкателей клапанов) или посредством механизма переключения профиля кулачков, в котором рабочий выступ кулачка без подъема используется для выведенных из работы клапанов.

Цилиндры могут группироваться для вывода из работы специфичным ряду образом. Например, на фиг. 1, первая группа цилиндров может включать в себя три цилиндра первого ряда 15a наряду с тем, что вторая группа цилиндров может включать в себя три цилиндра второго ряда 15b. В альтернативном примере, вместо вывода из работы одновременно одного или более цилиндров из каждого ряда, могут совместно избирательно выводиться из работы два цилиндра из каждого ряда двигателя V8.

Двигатель 10 может работать на множестве веществ, которые могут подаваться через топливную систему 8. Двигатель 10 может управляться по меньшей мере частично системой управления, включающей в себя контроллер 12. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков 4, присоединенных к двигателю 10 (описанных подробнее со ссылкой на фиг. 2), и отправлять сигналы управления на различные исполнительные механизмы 22, присоединенные к двигателю и/или транспортному средству (как также описано со ссылкой на фиг. 2).Различные датчики, например могут включать в себя различные датчики температуры, давления и топливно-воздушного соотношения. В дополнение, контроллер 12 может принимать указание детонации или преждевременного воспламенения в цилиндре с одного или более датчиков детонации, распределенных по блоку цилиндров двигателя. Когда включены в состав, множество датчиков детонации могут быть распределены по блоку цилиндров двигателя симметрично или несимметрично. Кроме того, один или более датчиков детонации могут включать в себя акселерометр, датчики ионизации или внутрицилиндровые измерительные преобразователи давления.

Топливная система 8 может быть дополнительно присоединена к системе восстановления паров топлива (не показана), включающей в себя один или более бачков для накопления паров топлива дозаправки топливом и суточных паров топлива. Во время выбранных условий, один или более клапанов системы восстановления паров топлива может регулироваться для продувки накопленных паров топлива во впускной коллектор двигателя, чтобы улучшать экономию топлива и уменьшать выбросы с выхлопными газами. В одном из примеров, пары продувки могут направляться ближе к впускному клапану специфичных цилиндров. Например, во время режима работы с VDE, пары продувки могут направляться только к цилиндрам, которые работают. Это может достигаться в двигателях, выполненных отдельными впускными коллекторами для отдельных групп цилиндров. В качестве альтернативы, один или более клапанов управления парами могут управляться для определения, какие цилиндры получают пары топлива.

Фиг. 2 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 (по фиг. 1). Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12, и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 30 (в материалах настоящего описания 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, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 30 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 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, фиг. 2 показывает двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопных газов, расположенной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в работу турбиной 176 с приводом от выхлопных газов через вал 180, где устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопных газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в работу механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Охладитель 177 наддувочного воздуха (CAC) может быть расположен во впускном воздушном канале 144 ниже по потоку от компрессора 174 для охлаждения подвергнутого наддуву заряда воздуха перед подачей в цилиндры двигателя. Дроссель 20, 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 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 2, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной канал 148 может принимать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 30. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи указания топливно-воздушного соотношения в выхлопных газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в выхлопных газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.

Температура выхлопных газов может оцениваться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура выхлопных газов может логически выводиться на основании условий работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка, топливно-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д. Кроме того, температура выхлопных газов может вычисляться по одному или более датчиков 128 выхлопных газов. Может быть принято во внимание, что температура выхлопных газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящего описания.

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

Цилиндр 30 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда 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. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.

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

В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более форсунок для выдачи текучей среды подавления детонации или преждевременного воспламенения в него. В некоторых вариантах осуществления, текучая среда может быть топливом, при этом форсунка также указывается ссылкой как топливная форсунка. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 30, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем, также указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 30 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 2 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания.

Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Будет приниматься во внимание, что, в альтернативном варианте осуществления, форсунка 166 может быть форсункой оконного впрыска, выдающей топливо во впускное окно выше по потоку от цилиндра 30.

Как описано выше, фиг. 2 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.

Топливные баки в топливной системе 8 могут хранить топливо с разными качествами, такими как разные составы. Эти различия мо