Система двигателя - RU154797U1

Чертежи

Показать все 15 чертежа(ей)

Описание

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/833,377, поданной 10 июня 2013 года, полное содержание которой настоящим фактически включено в состав посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится к управлению клапаном улитки, присоединенным к турбине двойного потока в системе двигателя с наддувом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Управление наддувом может использоваться в различных условиях работы двигателя для улучшения рабочих характеристик двигателя. Например, различные подходы могут использоваться для регулирования скорости вращения турбины и давления в выпускном коллекторе в меняющихся условиях работы для управления наддувом.

Один из примерных подходов показан Стайлесом и другими в US 2011/0302917 (опубл. 15.12.2011, МПК F01L 1/34, F02B 33/44, F02D 23/00), в котором система двигателя с наддувом содержит турбонагнетатель с двойной улиткой. В нем, поток через разные улитки турбонагнетателя разделяется или объединяется, посредством регулировок клапана, на основании условий работы, чтобы обеспечивать управление наддувом и скоростью вращения двигателя.

Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такого подхода. Более точно, регулировки исполнительного механизма турбонагнетателя, используемые для обеспечения управления двигателем, могут вызывать толчок крутящего момента в двигателе. Например, регулировка исполнительного механизма, которая объединяет поток через разные улитки, дает в результате понижение давления в выпускном коллекторе выше по потоку от впуска(ов) турбины. Это понижение давления в выпускном коллекторе дает в результате засасывание дополнительного свежего воздуха и захватывание внутри цилиндров в последующих циклах двигателя. Когда усиление потока воздуха дополняется топливом для поддержания постоянного топливно-воздушного соотношения и постоянной установки опережения зажигания, в результате происходит кратковременное возмущение крутящего момента, которое приводит к плохим ездовым качествам двигателя. Подобным образом, регулировка исполнительного механизма, которая разделяет поток через разные улитки, дает в результате повышение давления в выпускном коллекторе выше по потоку от впуска(ов) турбины. Это повышение давления в выпускном коллекторе уменьшает засасывание свежего воздуха в цилиндры двигателя в последующих циклах двигателя. Когда ослабление потока воздуха дополняется пониженным топливоснабжением для поддержания постоянного топливно-воздушного соотношения и постоянной установки опережения зажигания, в результате происходит провал крутящего момента, которое также ведет к плохим ездовым качествам транспортного средства. В обоих случаях, возмущение крутящего момента может ухудшать впечатление от вождения водителя транспортного средства.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Авторы в материалах настоящего описания выявили вышеприведенные проблемы и предложили систему двигателя, содержащую:

двигатель;

турбонагнетатель для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха в двигатель, причем турбонагнетатель содержит впускной компрессор и турбину с приводом от выхлопных газов, а турбина с приводом от выхлопных газов содержит первую наружную и вторую внутреннюю улитку;

клапан улитки, присоединенный между выпускным коллектором двигателя и впуском первой наружной улитки;

трансмиссию, содержащую муфту; и

контроллер с машиночитаемыми командами для

перемещения клапана улитки в ответ на условия работы двигателя;

установки временных характеристик перемещения на основании плана переключения трансмиссии; и

регулировки проскальзывания муфты при перемещении.

В одном из вариантов предложена система, в которой установка временных характеристик перемещения содержит установку временных характеристик перемещения, чтобы по меньшей мере частично перекрывалось с планом переключения трансмиссии.

В одном из вариантов предложена система, в которой величина проскальзывания муфты основана на перемещении клапана улитки, причем величина проскальзывания муфты увеличивается при увеличении перемещения клапана улитки.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для установки момента искрового зажигания на основании открытия клапана улитки, причем величина применяемой регулировки установки момента зажигания увеличивается при увеличении перемещения клапана улитки.

В одном из вариантов предложена система, в которой величина проскальзывания муфты основана на перемещении клапана улитки, причем величина проскальзывания муфты увеличивается до и при перемещении клапана улитки.

В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для осуществления запаздывания установки момента искрового зажигания при перемещении, причем величина применяемого запаздывания искрового зажигания увеличивается при увеличении перемещения клапана улитки.

Также предложен способ преодоления возмущений крутящего момента посредством работы системы двигателя с наддувом, имеющей турбину двойного потока. В одном из примеров, толчок крутящего момента может уменьшаться посредством способа для двигателя, включающего в себя этапы, на которых осуществляют перемещение ограничения выхлопных газов выше по потоку от первой улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов на основании условий работы наряду с регулировкой исполнительного механизма двигателя при перемещении, чтобы сохранять крутящий момент двигателя. В дополнение, временные характеристики перемещения могут регулироваться на основании события трансмиссии. Таким образом, толчок крутящего момента может лучше скрываться.

В одном из примеров, регулировка для клапана улитки, присоединенного только к наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов, может определяться на основании условий работы двигателя. Например, в условиях, в которых требуется раскручивание турбины, может планироваться, чтобы клапан улитки закрывался в течение некоторой продолжительности времени. Может определяться толчок крутящего момента, связанный с клапаном улитки. В таком случае, одновременно могут планироваться регулировки для одного или более исполнительных механизмов двигателя, которые могут компенсировать толчок крутящего момента. Например, в условиях, в которых клапан улитки закрывается для повышения давления в выпускном коллекторе, падение потока воздуха в цилиндры двигателя (и получающийся в результате провал крутящего момента) может нейтрализовываться кратковременным увеличением открытия впускного дросселя. В еще одном примере, в условиях, в которых клапан улитки открывается для понижения давления в выпускном коллекторе, повышение потока воздуха в цилиндры двигателя (и получающееся в результате возмущение крутящего момента) может нейтрализовываться кратковременным уменьшением открытия впускного дросселя. Другие исполнительные механизмы двигателя, которые могут регулироваться, например, включают в себя, VCT, установку фаз клапанного распределения, впрыск топлива, установку момента зажигания, открытие перепускной заслонки для выхлопных газов и открытие клапана EGR. По существу, это помогает преодолевать по меньшей мере часть толчка крутящего момента от регулировки клапана улитки.

В дополнение, временные характеристики перемещения клапана улитки могут регулироваться на основании плана переключения трансмиссии, присоединенной к двигателю. Например, если ожидается предстоящее событие трансмиссии (например, переключение с повышением передачи или переключение с понижением передачи трансмиссии), перемещение клапана улитки может наделяться временными характеристиками, чтобы по меньшей мере частично перекрывать (если возможно) событие переключения. Например, клапан улитки может перемещаться при переключении с повышением передачи трансмиссии или непосредственно после переключения с повышением передачи. Посредством регулировки временных характеристик перемещения клапана улитки на основании события трансмиссии, лучше скрывается толчок крутящего момента. В дополнение, одна или более муфт трансмиссии могут подвергаться проскальзыванию при перемещении клапана улитки, чтобы дополнительно ослаблять толчок крутящего момента от регулировки клапана улитки.

Таким образом, регулировки клапана улитки могут преимущественно использоваться для обеспечения регулирования скорости вращения двигателя и улучшения реакции наддува в различных условиях работы двигателя. Посредством регулировки одного или более управляющих устройств крутящего момента двигателя на основании регулировки клапана улитки, ослабляется толчок крутящего момента от регулировки клапана улитки. К тому же, посредством установки временных характеристик регулировки клапана улитки, чтобы совпадали с событием трансмиссии, толчок крутящего момента лучше скрывается. В общем и целом, толчок крутящего момента от регулировки клапана улитки, испытываемый водителем транспортного средства, уменьшается, а ездовые качества транспортного средства улучшаются.

Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематичное изображение системы двигателя с наддувом, содержащей турбину двойного потока и систему рециркуляции выхлопных газов (EGR).

Фиг. 2-3 показывают примерные многомерные характеристики условий работы двигателя, которые могут использоваться для определения, когда следует осуществлять переход турбины двойного потока по фиг. 1 между конфигурациями с одной или двумя улитками.

Фиг. 4 показывает многомерную характеристику, изображающую отличия переходной характеристики крутящего момента при работе турбины двойного потока по фиг. 1 с одной или двумя улитками.

Фиг. 5-11 изображают примерные блок-схемы последовательности операций способа регулировки положения клапана улитки на основании различных условий работы двигателя.

Фиг. 12-17 изображают примерные регулировки клапана улитки, указываемые командой в ответ на различные условия работы двигателя для улучшения рабочих характеристик двигателя и реакции наддува.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Последующее описание относится к системам и способам работы двигателя с наддувом, содержащего турбину двойного потока и систему рециркуляции выхлопных газов (EGR), как показано на фиг. 1. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру, такую как процедура по фиг. 5, чтобы регулировать положение клапана улитки турбины (к примеру, из исходного положения) на основании различных условий работы двигателя. Выбор исходного плана клапана улитки может быть основан на многомерных характеристиках скорости вращения - нагрузки двигателя, таких как показанные на фиг. 2-3. Например, положение клапана улитки может регулироваться при запуске двигателя (фиг. 6) для уменьшения выбросов при запуске двигателя и воя турбонагнетателя. Положение клапана может регулироваться при переходных процессах крутящего момента (фиг. 7), таких как нажатие педали акселератора, для уменьшения запаздывания турбонагнетателя. Положение клапана также может регулироваться в ответ на предельные значения стабильности сгорания (фиг. 8), события аномального сгорания (фиг. 9) и вывод из работы двигателя (фиг. 10). Различные исполнительные механизмы двигателя могут регулироваться на основании регулировки клапана улитки, такие как перепускная заслонка для выхлопных газов турбины, VCT, искровое зажигание, клапаны EGR, и т.д. Например, как конкретизировано на фиг. 11, возмущения крутящего момента, связанные с перемещением клапана улитки, могут компенсироваться с использованием сопутствующих регулировок в отношении одного или более исполнительных механизмов двигателя. Регулировки клапана улитки могут улучшать реакцию наддува (фиг. 4). Примерные регулировки клапана улитки описаны со ссылкой на фиг. 12-17. Таким образом, мощность в лошадиных силах двигателя с турбонаддувом и общие рабочие характеристики двигателя могут улучшаться в различных условиях работы двигателя.

Фиг. 1 показывает схематичное изображение двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и впускными сигналами от водителя 14 транспортного средства через устройство 16 ввода. В этом примере, устройство 16 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 18 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали.

Двигатель 10 может включать в себя множество камер сгорания (то есть, цилиндров). В примере, показанном на фиг. 1, двигатель 10 включает в себя камеры 20, 22, 24 и 26 сгорания, расположенные в рядной 4-цилиндровой конфигурации. Однако, следует понимать, что, хотя фиг.1 показывает четыре цилиндра, двигатель 10 может включать в себя любое количество цилиндров в любой конфигурации, например, V-6, I-6, V-12, оппозитная 4-цилиндровая, и т.д.

Хотя не показано на фиг. 1, каждая камера сгорания (то есть, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания с поршнем, расположенным в них. Поршни могут быть присоединены к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательные движения поршней преобразовывались во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства, например, через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Каждая камера сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 28 через воздушный впускной канал 30. Впускной коллектор 28 может быть присоединен к камерам сгорания через впускные отверстия. Например, впускной коллектор 28 показан на фиг. 1 присоединенным к цилиндрам 20, 22, 24 и 26 через впускные отверстия 32, 34, 36 и 38, соответственно. Каждое соответствующее впускное отверстие может подавать воздух и/или топливо в соответствующий цилиндр для сгорания.

Каждая камера сгорания может выпускать выхлопные газы через выпускное отверстие, присоединенное к ней. Например, выпускные отверстия 40, 42, 44 и 46 показаны на фиг. 1 присоединенными к цилиндрам 20, 22, 24, 26, соответственно. Каждое соответствующее выпускное отверстие может направлять выхлопные газообразные продукты сгорания из соответствующего цилиндра в выпускной коллектор или выпускной канал.

Каждое впускное отверстие цилиндра может избирательно сообщаться с цилиндром посредством впускного клапана. Например, цилиндры 20, 22, 24 и 26 показаны на фиг. 1 с впускными клапанами 48, 50, 52 и 54, соответственно. Подобным образом, каждое выпускное отверстие цилиндра может избирательно сообщаться с цилиндром посредством выпускного клапана. Например, цилиндры 20, 22, 24 и 26 показаны на фиг. 1 с выпускными клапанами 56, 58, 60 и 62, соответственно. В некоторых примерах, каждая камера сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

Хотя не показано на фиг. 1, в некоторых примерах, каждый впускной и выпускной клапан может приводиться в действие впускным кулачком и выпускным кулачком. В качестве альтернативы, один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие узлом катушки и якоря клапана с электромеханическим управлением. Положение кулачка впускного клапана может определяться датчиком кулачка впускного клапана. Положение кулачка выпускного клапана может определяться датчиком кулачка выпускного клапана.

Впускной канал 30 может включать в себя дроссель 64, имеющий дроссельную заслонку 66. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 66 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 64, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 64 может работать для изменения всасываемого воздуха, выдаваемого в камеры сгорания. Положение дроссельной заслонки 66 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя с датчика 68 положения дросселя. Впускной канал 30 может включать в себя датчик 70 массового расхода воздуха и датчик 72 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответствующих сигналов MAF и MAP в контроллер 12.

На фиг. 1, топливные форсунки показаны присоединенными непосредственно к камерам сгорания для впрыска топлива непосредственно в них пропорционально длительности импульса сигнала FPW, например, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь. Например, топливные форсунки 74, 76, 78 и 80 показаны на фиг. 1 присоединенными к цилиндрам 20, 22, 24 и 26, соответственно. Таким образом, топливные форсунки обеспечивают то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания. Каждая соответствующая топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку соответствующей камеры сгорания или сверху соответствующей камеры сгорания. В некоторых примерах, одна или более топливных форсунок могут быть расположены во впускном канале 28 в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве впрыска топлива во впускной канал во впускные отверстия выше по потоку от соответствующих камер сгорания. Хотя не показано на фиг. 1, топливо может подаваться в топливные форсунки топливной системой, включающей в себя топливный бак, топливный насос, топливную магистраль и направляющую-распределитель для топлива.

Камеры сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания. В некоторых примерах, система зажигания без распределителя (не показана) может выдавать искры зажигания на свечи зажигания, присоединенные к камерам сгорания, в ответ на контроллер 12. Например, свечи 82, 84, 86 и 88 зажигания показаны на фиг. 1 присоединенными к цилиндрам 20, 22, 24 и 26, соответственно.

Двигатель 10 может включать в себя турбонагнетатель 90. Турбонагнетатель 90 может включать в себя турбину 92 с приводом от выхлопных газов и впускной компрессор 94, присоединенные к общему валу 96. Лопатки турбины 92 с приводом от выхлопных газов могут побуждаться вращаться вокруг общего вала по мере того, как часть потока выхлопных газов, выпущенного из двигателя 10, наталкивается на лопатки турбины. Впускной компрессор 94 может быть присоединен к турбине 92, чтобы компрессор 94 мог приводиться в действие, когда лопатки турбины 92 побуждаются вращаться. Когда приведен в действие, компрессор 94 затем может направлять сжатый газ в воздушный впускной коллектор 28, откуда он затем может направляться в двигатель 10. Таким образом, турбонагнетатель 90 может быть выполнен с возможностью для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха на впуск двигателя.

Турбонагнетатель 90 может быть выполнен в виде турбонагнетателя с множеством улиток, в котором турбина с приводом от выхлопных газов включает в себя множество улиток. В изображенном варианте осуществления, турбина 92 включает в себя две улитки, в том числе, первую наружную улитку 95 и вторую внутреннюю улитку 97. Каждая улитка может принимать выхлопные газы из выпускного коллектора 29 через отдельные впуски. Более того, выхлопные газы могут течь вдоль первого впускного тракта 102 выхлопных газов в первую наружную улитку 95 и вдоль второго впускного тракта 104 выхлопных газов во вторую внутреннюю улитку 97. Клапан 106 улитки может быть присоединен в первом впускном тракте 102 выхлопных газов между выпускным коллектором 29 двигателя и впуском первой наружной улитки 95. Таким образом, турбина 92 с приводом от выхлопных газов выполнена в виде турбины двойного потока. Как конкретизировано ниже, посредством регулировки положения клапана 106 улитки, количество выхлопных газов, направляемых в турбину, может меняться. По существу, клапан улитки не присоединен к впуску второй внутренней улитки.

Перепускная заслонка 110 для выхлопных газов может быть присоединена в параллель турбине 92. Более точно, перепускная заслонка 110 для выхлопных газов может быть включена в перепускной канал 108, присоединенный между впуском и выходом турбины с приводом от выхлопных газов. Посредством регулировки положения перепускной заслонки 110 для выхлопных газов, может регулироваться величина наддува, обеспечиваемого турбиной.

Выхлопные газы, выходящие из турбины 92 и/или перепускной заслонки 110 для выхлопных газов, могут проходить через устройство 112 снижения токсичности выхлопных газов. Устройство 112 снижения токсичности выхлопных газов может включать в себя многочисленные брикеты каталитического нейтрализатора в одном из примеров. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выхлопных газов, каждое с многочисленными брикетами. В некоторых примерах, устройство 112 снижения токсичности выхлопных газов может быть каталитическим нейтрализатором трехкомпонентного типа. В других примерах, устройство 112 снижения токсичности выхлопных газов может включать в себя один или более из дизельного окислительного каталитического нейтрализатора (DOC), каталитического нейтрализатора с избирательным каталитическим восстановлением (SCR) и дизельного сажевого фильтра (DPF). После прохождения через устройство 112 снижения токсичности выхлопных газов, выхлопные газы могут направляться в выхлопную трубу 114.

Двигатель 10 может включать в себя одну или более систем рециркуляции выхлопных газов (EGR) для рециркуляции некоторого количества выхлопных газов, выходящих из двигателя 10, обратно на впуск двигателя. Например, двигатель 10 может включать в себя первую систему 116 EGR низкого давления (LP-EGR) для рециркуляции части выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор, более точно, с выпуска двигателя ниже по потоку от турбины 92 на впуск двигателя выше по потоку от компрессора 94. Система LP-EGR может включать в себя трубопровод 118 LP-EGR, клапан 120 LP-EGR, выполненный с возможностью регулировать количество выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции по трубопроводу 118 LP-EGR, и охладитель 122 LP-EGR для охлаждения выхлопных газов перед подачей на впуск.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя вторую систему 126 EGR высокого давления (HP-EGR) для рециркуляции части выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор, более точно, с выпуска двигателя выше по потоку от турбины 92 на впуск двигателя ниже по потоку от компрессора 94. Система HP-EGR может включать в себя трубопровод 128 HP-EGR, клапан 130 HP-EGR, выполненный с возможностью регулировать количество выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции по трубопроводу 128 HP-EGR, и охладитель 132 HP-EGR для охлаждения выхлопных газов перед подачей на впуск.

В некоторых примерах, контроллер 12 может быть традиционным микрокомпьютером, включающим в себя: микропроцессорный блок, порты ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимую память и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан на фиг. 1 принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 138 температуры; датчика 140 положения двигателя, например, датчика на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В некоторых примерах, датчик 140 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которым может определяться скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту). Дополнительно, различные датчики могут применяться для определения давления наддува турбонагнетателя. Например, датчик 133 давления может быть расположен на впуске двигателя ниже по потоку от компрессора 94 для определения давления наддува. Дополнительно, по меньшей мере впускной канал, направляющий выхлопные газы в наружную улитку 95, может включать в себя различные датчики для контроля условий работы турбонагнетателя с множеством улиток. Датчик 134 выхлопных газов может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO.

На основании входного сигнала с различных датчиков, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью выполнять различные процедуры управления (такие как описанные со ссылкой на фиг. 5-11) и приводить в действие один или более исполнительных механизмов двигателя. Исполнительные механизмы, например, могут включать в себя впускной дроссель 64, клапаны 120 и 130 EGR, перепускную заслонку 110 для выхлопных газов и клапан 106 улитки.

По существу, посредством регулировки клапана 106 улитки на основании условий работы двигателя, турбина может работать в разных режимах, и динамический диапазон, в котором наддув может обеспечиваться турбонагнетателем, расширяется. Например, турбонагнетатель может работать в первом режиме с клапаном улитки, закрытым (например, полностью закрытым) во время выбранных условий, таком как на низких числах оборотах двигателя, во время холодных запусков двигателя, и в ответ на повышенную потребность в крутящем моменте. При работе в первом режиме с закрытым клапаном улитки, турбина ведет себя подобно небольшой турбине с одной улиткой, обеспечивая более быстрое раскручивание и BMEP. В материалах настоящего описания, закрытие клапана улитки перекрывает поток выхлопных газов в первую улитку. Получающийся в результате ограниченный поток выхлопных газов только через одну из улиток увеличивает давление в выпускном коллекторе и давление на впуске турбины (и противодавление двигателя). Посредством повышения давления выхлопных газов, текущих через турбину, увеличиваются скорость вращения и мощность турбины, в особенности когда двигатель является работающим на низких скоростях вращения и при работе в переходном режиме. Когда координируется с регулировками перепускной заслонки для выхлопных газов, а также одной или обеими системами EGR (для обеспечения преимуществ охлажденной EGR), может существенно улучшаться время для требуемого крутящего момента и раскручивания турбины.

В качестве еще одного примера, турбонагнетатель может работать во втором режиме с клапаном улитки, открытым (например, полностью открытым) во время выбранных условий. При работе во втором режиме с открытым клапаном улитки, турбина ведет себя подобно большой турбине с одной улиткой, обеспечивая улучшенную пиковую мощность. В материалах настоящего описания, открытие улитки побуждает выхлопные газы течь через обе, первую и вторую, улитки. Получающееся в результате падение давления в выпускном коллекторе предоставляет большему количеству свежего воздуха возможность засасываться во впускной коллектор. Усиленный поток выхлопных газов через турбину также увеличивает возбуждение турбины. Когда координируется с регулировками перепускной заслонки для выхлопных газов, а также одной или обеими системами EGR, улучшаются рабочие характеристики двигателя с наддувом, увеличивается стехиометрический интервал, и достигаются выигрыши экономии топлива от охлажденной EGR. Примерные регулировки клапана улитки в ответ на условия работы описаны со ссылкой на процедуры по фиг. 5-11 и со ссылкой на примеры по фиг. 12-17.

Несмотря на то, что вышеприведенные режимы описывают клапан улитки в качестве являющегося полностью открытым или полностью закрытым, следует принимать во внимание, что в кроме того других режимах, клапан улитки может регулироваться на любое (переменное) положение между полностью открытым и полностью закрытым состояниями, на основании условий работы двигателя. Например, на основании условий работы двигателя, клапан улитки может открываться или закрываться шагами (например, приращениями в 20%).

Далее, с обращением к фиг. 2, многомерная характеристика 200 изображает примерный план клапана улитки (и координирование с планом перепускной заслонки для выхлопных газов), который может быть реализован для оптимизации экономии топлива и выработки крутящего момента при работе двигателя с наддувом. Многомерная характеристика изображает области скорости вращения - нагрузки, в которых клапан улитки может работать закрытым в противоположность тем случаям, когда клапан улитки может работать открытым. Более точно, многомерная характеристика 200 показывает скорость вращения двигателя по оси x и нагрузку двигателя (в качестве BMEP) по оси y.

Как показано, при работе в первой области 202, определенной условиями низкой нагрузки (на низкой скорости вращения, а также высокой скорости вращения), двигатель может работать с открытым клапаном улитки, а также открытой перепускной заслонкой для выхлопных газов. Посредством открытия клапана улитки в условиях низкой скорости вращения - низкой нагрузки, насосные потери двигателя могут уменьшаться согласно понижению давления в выпускном коллекторе.

В сравнении, при работе во второй области 204, определенной условиями низкой скорости вращения и высокой нагрузки, двигатель может работать с закрытым клапаном улитки. Посредством закрытия клапана улитки в условиях высокой нагрузки, поток выхлопных газов может ограничиваться только внутренней улиткой турбины. Как результат, давления на впуске турбины могут увеличиваться, уменьшая запаздывание турбонагнетателя и улучшая работу в переходном режиме на низкой скорости вращения.

В условиях высокой скорости вращения и высокой нагрузки, таких как когда двигатель является работающим в третьей области 206, двигатель может работать с открытым клапаном улитки и перепускной заслонкой для выхлопных газов, частично или полностью закрытой. Посредством открытия клапана улитки наряду с закрытием перепускной заслонки для выхлопных газов в условиях высокой скорости вращения и высокой нагрузки, большая часть потока выхлопных газов может направляться в обе улитки для ускорения раскручивания турбины и выдачи наддува. Как результат, давление на впуске турбины понижается, понижая противодавление двигателя и улучшая эффективность использования топлива.

В условиях холодного запуска, таких как при работе в четвертой области 208, двигатель может запускаться с закрытым клапаном улитки и потоком выхлопных газов, направляемым только через одну из улиток. Посредством закрытия клапана улитки во время по меньшей мере ранней части операции запуска двигателя, может улучшаться прогрев каталитического нейтрализатора до температур активации. Более точно, посредством закрытия клапана улитки при холодном запуске и ограничения потока выхлопных газов, чтобы происходил только через одну из многочисленных улиток, уменьшаются тепловые потери в турбине (через часть корпуса турбины и часть рабочего колеса турбины). По существу, это предоставляет возможность достигаться более высокой температуре выхлопных газов, более высокая температура выхлопных газов затем направляется в каталитический нейтрализатор для выхлопных газов.

В условиях холодного запуска, перепускная заслонка для выхлопных газов может открываться или закрываться в зависимости от преобладающих условий работы двигателя, чтобы максимизировать температуру выхлопных газов, направляемых в каталитический нейтрализатор и/или оптимизировать скорость вращения турбонагнетателя касательно NVH. Например, при холодном запуске двигателя, двигатель может запускаться с закрытым клапаном улитки и закрытой перепускной заслонкой для выхлопных газов для повышения температуры выхлопных газов, направляемых в каталитический нейтрализатор. В качестве еще одного примера, при холодном запуске двигателя, двигатель может запускаться с закрытым клапаном улитки и открытой перепускной заслонкой для выхлопных газов для повышения температуры выхлопных газов, направляемых в каталитический нейтрализатор, посредством минимизации переноса тепла на компоненты системы выпуска. В некоторых вариантах осуществления, дополнительные стратегии сгорания могут быть реализованы регулировками клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов, чтобы уменьшать время для активации каталитического нейтрализатора. Например, подвергнутые запаздыванию регулировки установки момента искрового зажигания и установки фаз клапанного распределения могут использоваться для дополнения пониженных потерь температуры выхлопных газов, связанных с закрытым клапаном улитки.

Многомерная характеристика 300 по фиг. 3 изображает альтернативный план клапана улитки, который может быть реализован для оптимизации экономии топлива и выработки крутящего момента при работе двигателя с наддувом. Как у многомерной характеристики по фиг. 2, многомерная характеристика 300 изображает области скорости вращения - нагрузки (со скоростью вращения двигателя, показанной вдоль оси x, и нагрузкой двигателя (в качестве BMEP), показанной вдоль оси y), при этом клапан улитки может работать закрытым в противоположность тем случаям, когда клапан может работать открытым.

На изображенной многомерной характеристике, при работе в первой области 302, определенной условиями низкой нагрузки (при от средних до высоких нагрузках), двигатель может работать с открытым клапаном улитки, а также открытой перепускной заслонкой для выхлопных газов. Посредством открытия клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов в условиях низкой нагрузки, давление в выпускном коллекторе и насосные потери двигателя минимизируются наряду с удовлетворением требуемого крутящего момента двигателя.

В сравнении, при работе во второй области 304, определенной условиями низкой скорости вращения, в том числе, условиями низкой нагрузки и высокой нагрузки, двигатель может работать с закрытым клапаном улитки. Посредством закрытия клапана улитки в условиях низких скорости вращения - нагрузки, может улучшаться переходная характеристика турбонагнетателя из состояния низкой нагрузки в состояние высокой нагрузки.

Например, во время кратковременного повышения требования крутящего момента (например, нажатия педали акселератора или изменения условий скорости вращения - нагрузки из рабочей области 302 в 304, или из 202 в 204), где запрос крутящего момента увеличивается сверх калиброванного порогового значения, клапану улитки может быть дана команда закрываться. Это улучшает реакцию турбонагнетателя и дает в результате более быструю выдачу крутящего момента. Это действие может координироваться с перепускной заслонкой для выхлопных газов, причем, перепускная заслонка для выхлопных газов перемещается в направлении закрытого положения, когда клапан улитки закрывается, для дополнительного улучшения реакции турбонагнетателя. В качестве альтернативы, перепускная заслонка для выхлопных газов может использоваться для начального управления остаточными газами (например, посредством начального открытия), а затем, закрываться, чтобы содействовать выработке наддува. Кроме того еще, клапан улитки и перепускная заслонка для выхлопных газов могут быть соединена (электрически или механически), чтобы они закрывались или открывались совместно.

Как с планом по фиг. 2, в условиях высокой скорости вращения и высокой нагрузки, таких как когда двигатель является работающим в третьей области 306, двигатель может работать с открытым клапаном улитки и перепускной заслонкой для выхлопных газов, частично или полностью закрытой. В области 302, ни клапану улитки, ни перепускной заслонке для выхлопных газов не нужно закрываться для удовлетворения требуемого наддува для требования крутящего момента двигателя. В области 306, некоторое закрытие перепускной заслонки для выхлопных газов требуется для удовлетворения требуемого крутящего момента, но требование крутящего момента может удовлетворяться открытым клапаном улитки. Посредством открытия клапана улитки наряду с закрытием перепускной заслонки для выхлопных газов в условиях высокой скорости вращения и высокой нагрузки, большая часть потока выхлопных газов может направляться в обе улитки для ускорения раскручивания турбины и выдачи наддува наряду с понижением давления в выпускном коллекторе, уменьшением остаточных газов и насосных потерь двигателя по сравнению с открытым клапаном улитки. Как результат, может достигаться более высокая пиковая мощность.

По мере того, как изменяются условия работы двигателя, может регулироваться положение клапана улитки. Например, по мере того, как изменяются условия скорости вращения - нагрузки двигателя, на основании планов, показанных на многомерных характеристиках 200 и 300, клапан улитки может перемещаться из полностью закрытого положения в полностью открытое положение (или наоборот). Кроме того, план перепускной заслонки для выхлопных газов может координироваться с регулировками клапана улитки. Кроме того еще, регулировки клапана EGR могут координироваться с регулировками клапана улитки для улучшения подачи охлажденной EGR. Примерные регулировки описаны в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 12-17.

Далее, с обращением к фиг. 4, график 400 изображает улучшение переходной характеристики, получаемое посредством перемещения клапана улитки в закрытое положение. График 400 изображает изменение выходного крутящего момента двигателя (в качестве BMEP) вдоль оси y по времени вдоль оси x. В t1, может запрашиваться кратковременное повышение требования крутящего момента, к примеру, вследствие события нажатия педали акселератора. В ответ на нажатие педали акселератора, работа турбины может инициироваться при открытом клапане улитки (как показано пунктирной линией 402) или при закрытом клапане улитки (как показано сплошной линией 404). Между t1 и t2, наряду с тем, что турбина раскручивается, может не быть достаточной разности между отдачей турбонагнетателя с открытым или закрытым клапаном улитки, так как эта ответная реакция диктуется наполнением коллектора. Однако, после t2, более низкое противодавление двигателя, испытываемое при работе с открытым клапаном улитки, уменьшает переходную характеристику турбонагнетателя. В сравнение, при работе с закрытым клапаном улитки, достигается более высокий крутящий момент, а также более быстрое достижение более высокого крутящего момента. Кроме того, закрытый клапан улитки предоставляет возможность для повышенной гибкости касательно согласований, которые могут требоваться во время переходного режима, такой как опрокидывание, EGR, и т.д. Если оборудован таким образом, двигатель с переменным движением заряда (опрокидыванием) может использоваться для оптимизации скоростей сгорания для каждого состояния.

Фиг. 5 изображает примерную процедуру 500, которая может выполняться для регулировки положения клапана улитки, присоединенного к наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов на основании условий работы двигателя. Более точно, процедура может определять исходное положение и план клапана улитки, а затем, на основании условий работы двигателя, в том числе, на основании предельных значений двигателя, переходных процессов, пределов клапанов EGR, и т.д., исходное положение и план клапана улитки дополнительно могут модифицироваться посредством специфичных процедур и подпрограмм по фиг. 6-11. Процедура дополнительно может давать регулировкам перепускной заслонки для выхлопных газов и регулировкам клапанов EGR (в том числе, регулировкам HP-EGR и LP-EGR) возможность координироваться с регулировками клапана улитки, чтобы улучшать коэффициент полезного действия, выходной крутящий момент и экономию топлива двигателя.

На этапе 502, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя скорость вращения двигателя, требование крутящего момента, температуру каталитического нейтрализатора, температуру двигателя, топливно-воздушное соотношение выхлопных газов, MAP, MAF, барометрическое давление, и т.д. на этапе 504, на основании оцененных условий работы двигателя, могут определяться исходное положение и план клапана улитки. В качестве используемого в материалах настоящего описания, план клапана улитки может включать в себя определение, как и когда следует перемещать клапан улитки в исходное положение.

На этапе 506, может определяться, присутствуют ли условия запуска двигателя. Например, может определяться, запускается ли двигатель из состояния остановки двигателя, и/или наряду с тем, что каталитический нейтрализатор выхлопных газов находится ниже температуры активации. Если да, то, на этапе 508, процедура дополнительно включает в себя регулировку плана и положения клапана улитки (из исходного положения, определенного на этапе 504) на основании температурных условий для уменьшения выбросов при холодном запуске, ускорения прогрева каталитического нейтрализатора, а также уменьшения частоты возникновения какого бы то ни было воя турбонагнетателя. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 6, это может включать в себя запуск двигателя с открытым клапаном улитки во время некоторых условий запуска и запуск двигателя с закрытым клапаном улитки во время других условий запуска. В частности, клапан улитки регулируется, чтобы поддерживать скорость вращения турбонагнетателя за пределами зоны резонанса, где может возникать вой турбонагнетателя. Регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов могут координироваться с и на основании соответствующих регулировок клапана улитки. Примерные регулировки клапана улитки, выполняемые в условиях запуска двигателя, описаны со ссылкой на фиг. 14.

После того, как запуск двигателя был завершен (горячий запуск или холодный запуск), процедура переходит на этап 514, где может определяться, есть ли какие-нибудь переходные процессы. Например, может определяться, есть ли резкое повышение требования крутящего момента (например, вследствие нажатия педали акселератора водителем). Если да, то, на этапе 516, процедура включает в себя дополнительную регулировку плана и положения клапана улитки на основании переходных условий для удовлетворения кратковременного требования крутящего момента и уменьшения запаздывания турбонагнетателя. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 7, это может включать в себя перемещение клапана улитки в более закрытое положение в ответ на повышенное требование крутящего момента. Регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов могут координироваться с и на основании соответствующих регулировок клапана улитки. Примерные регулировки клапана улитки, выполняемые во время кратковременных изменений требования крутящего момента, описаны со ссылкой на фиг. 17.

На этапе 518 (после этапов 514 или 516), может определяться, лимитирован ли двигатель по стабильности сгорания. Если да, то, на этапе 520, процедура включает в себя дополнительную регулировку плана и положения клапана улитки на основании разбавления в двигателе и предельных значений стабильности сгорания для уменьшения количества остаточных газов в камере сгорания. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 8, это может включать в себя перемещение клапана улитки в положение, которое дает возможность обеспечиваться меньшему разбавлению в двигателе. Регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов, а также регулировки клапанов EGR (для клапана HP-EGR и/или клапана LP-EGR) могут координироваться с и основываться на соответствующих регулировках клапана улитки. Примерные регулировки клапана улитки, выполняемые при работе двигателя, где стабильность сгорания лимитирована, описаны со ссылкой на фиг. 15.

На этапе 522 (после этапов 518 или 520), может определяться, было ли достигнуто предельное значение оборудования двигателя. Например, может определяться, есть ли какое-нибудь указание преждевременного воспламенения. Если да, то, на этапе 524, процедура включает в себя дополнительную регулировку плана и положения клапана улитки на основании предельных значений оборудования двигателя для уменьшения нагрузки двигателя. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 9, это может включать в себя перемещение клапана улитки в более открытое положение, чтобы быстро понижать нагрузку двигателя ниже предельных значений оборудования двигателя. Регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов могут координироваться с и на основании соответствующих регулировок клапана улитки. Более того, другие этапы подавления преждевременного воспламенения, такие как обогащение топливоснабжения, могут использоваться одновременно с регулировкой клапана улитки, чтобы дополнительно ускорять подавление преждевременного воспламенения. Примерные регулировки клапана улитки, выполняемые в ответ на указание преждевременного воспламенения, описаны со ссылкой на фиг. 13.

На этапе 526 (после этапов 522 или 524), может определяться, были ли удовлетворены условия вывода из работы двигателя. Например, может определяться, выполняется ли событие перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Если да, то, на этапе 528, процедура включает в себя дополнительную регулировку плана и положения клапана улитки на основании указания замедления двигателя для понижения скорости вращения турбины согласно требуемому профилю скорости вращения при замедлении и любого потенциально возможного возмущения крутящего момента. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 10, это может включать в себя регулировку клапана улитки на более закрытое положение на основании скорости вращения турбины. Регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов, а также регулировки клапанов EGR могут координироваться с и на основании соответствующих регулировок клапана улитки. Примерные регулировки клапана улитки, выполняемые в условиях вывода из работы двигателя, описаны со ссылкой на фиг. 16.

На этапе 530 (после этапов 526 или 528), может определяться, ожидается ли возмущение (например, всплеск или провал) крутящего момента вследствие запланированных регулировок клапана улитки (такое как обусловленное какими-нибудь запланированными регулировками клапана улитки на этапах 508-528). Если да, то, на этапе 532, процедура включает в себя регулировку одного или более исполнительных механизмов крутящего момента двигателя, а также дополнительную регулировку временных характеристик перемещения клапана улитки (например, когда клапан улитки перемещается в или из открытого или закрытого положения) для уменьшения толчка неизбежного всплеска/провала крутящего момента. Посредством регулировки плана клапана, возмущение крутящего момента может лучше скрываться, улучшая ощущение от вождения водителя транспортного средства. Кроме того, временные характеристики перемещения клапана улитки могут регулироваться, чтобы перекрывало событие трансмиссии. Примерные регулировки исполнительных механизмов крутящего момента и регулировки временных характеристик клапана улитки, выполняемые для сокрытия возмущений крутящего момента, описаны со ссылкой на фиг. 12.

Таким образом, посредством использования регулировок клапана улитки, в одиночку или в комбинации с регулировками перепускной заслонки для выхлопных газов и клапанов EGR, расширяется диапазон работы двигателя, в котором могут обеспечиваться преимущества наддува. Кроме того, увеличивается устойчивость двигателя к согласованиям, выполняемым по мере того, как меняются условия работы. В общем и целом, рабочие характеристики двигателя расширяются, к тому же, наряду с улучшением экономии топлива.

Далее, с обращением к фиг. 6, описана примерная процедура 600, которая может выполняться в условиях запуска. Процедура дает возможность уменьшаться выбросам при холодном запуске, ускоряться активации каталитического нейтрализатора выхлопных газов и избегаться связанным со скоростью вращения турбины проблемам NVH.

На этапе 602, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя, таких как температура хладагента двигателя, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов, требование крутящего момента, BP, MAP, MAF, и т.д. В дополнение, начальное положение клапана улитки может определяться на основании оцененных условий работы. На этапе 604, процедура включает в себя подтверждение условия запуска двигателя. Например, запуск двигателя может подтверждаться нахождением скорости вращения двигателя ниже порогового значения. Если условия запуска двигателя не подтверждены, процедура может заканчиваться. Запуск двигателя может включать в себя горячий запуск двигателя или холодный запуск двигателя. По существу, проблемы NVH турбонагнетателя могут не быть обязательно зависящими от температуры и могут нуждаться в том, чтобы управляться независимо от температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов и состояния активации.

При специфичных скоростях вращения турбонагнетателя в системах двигателя с турбонагнетателем, могут возникать проблемы NVH. Например, может слышаться вой. Проблемы NVH могут быть особенно неприятны при запуске двигателя, когда общих шумов системы двигателя не достаточно, чтобы скрывать какой бы то ни было слышимый резонанс в турбонагнетателе. Таким образом, на этапе 606, может определяться, присутствуют ли выбранные условия запуска двигателя, например, условия запуска, которые могут приводить к неприятному слышимому резонансу в турбонагнетателе. Более точно, на этапе 606, может оцениваться скорость вращения турбины, и может определяться, находится ли скорость вращения турбины в пределах диапазона R1. В одном из примеров, диапазон R1 скоростей вращения турбины может быть основан на резонансе турбины и может соответствовать диапазону скоростей вращения турбины, где вероятен вой турбонагнетателя во время запуска. Пороговый диапазон может быть основан на одном или более из давления в коллекторе, потока воздуха, скорости вращения двигателя, оцененной или измеренной температуры выхлопных газов и установки момента зажигания. В альтернативных вариантах осуществления, выбранные условия запуска дополнительно могут идентифицироваться на основании скорости вращения двигателя, давления во впускном коллекторе, и т.д.

Если скорость вращения турбины не находится внутри диапазона R1, процедура переходит на этап 607, который включает в себя подтверждение условий холодного запуска двигателя. Например, условие холодного запуска двигателя может подтверждаться, когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов меньше, чем пороговая температура (например, температура активации каталитического нейтрализатора). В качестве еще одного примера, условие холодного запуска двигателя может подтверждаться, когда температура выхлопных газов меньше, чем пороговая температура. В качестве еще одного другого примера, условие холодного запуска двигателя может подтверждаться, когда двигатель был заглушен в течение большей, чем пороговая, продолжительности времени. Дополнительные соображения при оценке условия холодного запуска двигателя могут включать в себя условия окружающей среды (такие как условия температуры окружающей среды), и температурные условия двигателя (например, на основании температуры хладагента двигателя). Если условия холодного запуска двигателя не подтверждены, процедура может заканчиваться.

Если условия холодного запуска подтверждены, процедура переходит на этап 608, при этом двигатель запускается с клапаном улитки, присоединенным к впуску одной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов, регулируемым для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора. В материалах настоящего описания, одна улитка может быть первой наружной улиткой, турбина дополнительно включает в себя вторую внутреннюю улитку, клапан улитки не присоединен к впуску второй улитки. Регулировка, в одном из примеров, включает в себя перемещение клапана улитки в более закрытое положение. В одном из примеров, перемещение клапана улитки в более закрытое положение включает в себя перемещение клапана улитки в полностью закрытое положение. Посредством закрытия клапана улитки, площадь поверхности турбины для максимального теплового потока в каталитический нейтрализатор выхлопных газов минимизируется, ускоряя прогрев каталитического нейтрализатора. В дополнение, сокращается время, требуемое для повышения наддува при следующем нажатии педали акселератора.

Регулировка клапана улитки может быть основана на температуре выхлопных газов. Например, когда температура выхлопных газов при холодном запуске находится ниже порогового значения, клапан может перемещаться в более закрытое положение (например, в полностью закрытое положение), клапан затем переводится в более открытое положение (например, в направлении полностью открытого положения) по мере того, как температура выхлопных газов перемещается выше порогового значения. В изображенном примере, пороговое значение может быть температурой активации каталитического нейтрализатора выхлопных газов. Клапан улитки может поддерживаться в более закрытом положении в течение порогового количества событий сгорания после холодного запуска двигателя. Затем, после того, как истекло пороговое количество событий сгорания, клапан улитки может перемещаться в более открытое положение.

Затем, на этапе 610, процедура включает в себя регулировку положения перепускной заслонки для выхлопных газов турбины на основании положения клапана улитки для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора. Регулировка, в качестве примера, включает в себя перемещение перепускной заслонки для выхлопных газов в более закрытое положение по мере того, как клапан улитки перемещается в более закрытое положение, чтобы заранее позиционировать перепускную заслонку для выхлопных газов для улучшения реакции наддува при возможных последующих нажатиях педали акселератора. В некоторых вариантах осуществления, положение перепускной заслонки для выхлопных газов может дополнительно регулироваться на основании температуры выхлопных газов при холодном запуске. Например, перепускная заслонка для выхлопных газов может перемещаться в более открытое положение по мере того, как температура выхлопных газов перемещается выше порогового значения. Процедура дополнительно может включать в себя регулировку различных рабочих параметров двигателя в ответ на регулировку клапана улитки (и перепускной заслонки для выхлопных газов), чтобы ослаблять переходные процессы крутящего момента во время регулировок клапана улитки. Например, одно или более из установки момента искрового зажигания, VCT, EGR и положения впускного дросселя могут регулироваться наряду с перемещением клапана улитки на основании положения клапана улитки.

Один или более дополнительных этапов могут предприниматься для дополнительного ускорения прогрева каталитического нейтрализатора выхлопных газов при холодном запуске. Например, на этапе 612, процедура включает в себя осуществление запаздывания установки момента искрового зажигания на основании открытия клапана улитки. В материалах настоящего описания, величина применяемого запаздывания зажигания может быть основана на разности между температурой выхлопных газов и температурой активации. Однако, посредством использования регулировки клапана улитки, требуемая величина запаздывания зажигания может быть меньшей, чем величина, требуемая, когда регулировка клапана улитки не используется. Таким образом, посредством уменьшения требуемой величины запаздывания зажигания, улучшается экономия топлива.

На этапе 614, процедура включает в себя регулировку открытия клапана улитки на основании температуры выхлопных газов. Более точно, по мере того, как возрастает температура выхлопных газов (например, выше пороговой температуры, такой как температура активации), открытие клапана улитки может увеличиваться. То есть, по мере того, как каталитический нейтрализатор прогревается, клапан улитки постепенно перемещается из полностью закрытого в полностью открытое положение, предоставляя большему количеству выхлопных газов возможность течь через обе улитки турбины.

Затем, на этапе 630, и как дополнительно конкретизировано со ссылкой на фиг. 11, процедура включает в себя регулировку одного или более исполнительных механизмов крутящего момента двигателя, а также временных характеристик перемещения клапана улитки, для уменьшения толчка любого всплеска/провала крутящего момента, вызванного регулировкой клапана улитки. Посредством регулировки исполнительных механизмов крутящего момента двигателя, любое возмущение крутящего момента может лучше скрываться, и может улучшаться ощущение от вождения водителя транспортного средства. В одном из примеров, регулировка включает в себя регулировку временных характеристик клапана улитки на основании события трансмиссии, чтобы лучше скрывать всплеск крутящего момента.

Возвращаясь на этапе 606, если скорость вращения турбины находится в диапазоне R1, то процедура переходит на этап 616, при этом в ответ на удовлетворение выбранных условий запуска двигателя (в которых скорость вращения турбины находится в пределах порогового диапазона), двигатель запускается с открытым клапаном улитки, присоединенным к наружной улитки турбины с приводом от выхлопных газов. Например, когда условие холодного запуска включает в себя температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов, являющуюся меньшей, чем пороговая температура, и скорость вращения турбины ниже пороговой скорости вращения, клапан улитки регулируется посредством перемещения клапана улитки в более закрытое положение. В сравнение, когда условие холодного запуска включает в себя температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов, являющуюся меньшей, чем пороговая температура, и скорость вращения турбины выше пороговой скорости вращения, клапан улитки регулируется посредством перемещения клапана улитки в более открытое положение. По существу, открытие клапана улитки может регулироваться на основании каждого из скорости вращения турбины и температуры выхлопных газов.

Несмотря на то, что номинальное положение клапана улитки, которое является закрытым, полезно для ускорения активации каталитического нейтрализатора и сокращения времени для создания наддува, во время некоторых условий, закрытое положение клапана улитки может приводить к скорости вращения турбонагнетателя, которая вызывает слышимый резонанс, который неприятен водителю и/или пассажирам транспортного средства. В таких случаях, посредством подачи команды клапану улитки в открытое положение, скорость вращения турбонагнетателя понижается, тем самым, выводя турбонагнетатель из условий резонанса и уменьшая неприятный шум. По существу, условия, в которых может открываться клапан улитки, в дополнение к температуре каталитического нейтрализатора и скорости вращения турбины, могут зависеть от факторов, таких как скорость вращения двигателя, поток воздуха, давление во впускном коллекторе, температура хладагента или головки блока цилиндров двигателя, топливно-воздушное соотношение, запаздывание зажигания, резерв крутящего момента, температура и давление в выпускном коллекторе, и другие подобные параметры, которые являются признаком холодного запуска, и которые определяют энергию, выдаваемую турбиной.

На этапе 618, процедура включает в себя регулировку открытия перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной в параллель турбине с приводом от выхлопных газов. Более точно, контроллер может увеличивать открытие перепускной заслонки для выхлопных газов, в то время как увеличивается открытие клапана улитки, для уменьшения скорости вращения турбонагнетателя и улучшения NVH. Порядок открытия перепускной заслонки для выхлопных газов и клапана улитки, например, может быть основан на относительном влиянии каждого из перепускной заслонки для выхлопных газов и клапана улитки в данных условиях работы. Например, когда энергия турбины изменяется в достаточной мере, один из двух может открываться сначала, в то время как другой закрыт. Посредством координирования действия клапана улитки с действием перепускной заслонки для выхлопных газов, как перепускная заслонка для выхлопных газов и улитка могут использоваться для уменьшения проблем NVH, которые возникают, в то время как изменяется энергия турбины. Кроме того, несмотря на то, что изображенный пример предлагает открытие клапана улитки и закрытие перепускной заслонки для выхлопных газов, в альтернативных примерах, перепускная заслонка для выхлопных газов может открываться, в то время как клапан улитки закрыт. Один из двух может быть закрыт, чтобы предварительно позиционировать перепускную заслонку для выхлопных газов для улучшения реакции наддува на возможные последующие нажатия педали акселератора и/или управления скоростью вращения турбонагнетателя ради NVH, и/или максимизации теплового потока в каталитический нейтрализатор выхлопных газов.

На этапе 620, может определяться, находится ли скорость вращения турбины вне диапазона R1. Если нет, то, на этапе 622, контроллер может поддерживать каждый из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов открытым до тех пор, пока скорость вращения турбины не находится вне порогового диапазона. Иначе, после того, как скорость вращения турбины находится вне порогового диапазона, контроллер может регулировать положение каждого из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов на основании температуры выхлопных газов. Более точно, по подтверждению, что скорость вращения турбины находится вне диапазона R1, на этапе 624, процедура определяет, находится ли температура выхлопных газов выше температуры активации каталитического нейтрализатора. Если да, процедура переходит на этап 626, при этом клапан улитки перемещается в запланированное положение, которое основано на условиях работы двигателя. Если нет, процедура переходит на этап 628, при этом клапан улитки перемещается в более закрытое положение, чтобы ускорять прогрев каталитического нейтрализатора, открытие клапана улитки, в таком случае, увеличивается по мере того, как температура выхлопных газов увеличивается, и каталитический нейтрализатор выхлопных газов становится по существу прогретым. Другими словами, контроллер поддерживает каждый из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов открытым до тех пор, пока скорость вращения турбины не находится вне порогового диапазона. Затем, после того, как скорость вращения турбины находится вне порогового диапазона, положение каждого из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов регулируется на основании температуры выхлопных газов.

С обоих этапов 626 и 628, процедура переходит на этап 630, при этом как конкретизировано со ссылкой на фиг. 11, процедура включает в себя регулировку одного или более исполнительных механизмов крутящего момента двигателя, чтобы лучше скрывать любые возмущения крутящего момента, вызванные регулировкой клапана улитки. Более точно, одно или более из EGR, VCT, установки момента зажигания и положения впускного дросселя регулируется при холодном запуске двигателя на основании по меньшей мере регулировки клапана улитки.

Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что изображенная процедура заканчивается в ответ на отсутствие подтверждений условий запуска, в альтернативных вариантах осуществления, если регулировка клапана улитки не подтверждена, дополнительно может подтверждаться состояние горячего запуска двигателя. Например, на основании того, в достаточной ли мере уже прогрет двигатель (где достаточно высоки одна или более из температуры двигателя, температуры выхлопных газов и температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов), или на основании выключения двигателя в течение меньшей, чем пороговая, продолжительности времени, может подтверждаться состояние горячего запуска. В условиях горячего запуска двигателя, клапан улитки может регулироваться, чтобы ускорять раскручивание турбины и/или регулировать скорость вращения турбонагнетателя касательно NVH. Например, двигатель может запускаться с клапаном улитки, перемещаемым в более открытое положение.

Также может быть принято во внимание, что, несмотря на то, что пример процедуры 600 обсуждает регулировки клапана улитки, используемые для борьбы с воем турбонагнетателя в условиях низкой скорости вращения запусков двигателя, подобный вой турбонагнетателя может испытываться в других условиях низкой скорости вращения двигателя, не связанных с запуском. В таких условиях низкой скорости вращения, не связанных с запуском, клапан улитки может регулироваться подобным образом на положение, которое убирает турбину из диапазона скоростей вращения, которые вызывают вой. Положение клапана улитки, которое избегает такой скорости вращения турбины, может изменяться на основании условий работы двигателя, в особенности, на основании расхода воздуха, давления выхлопных газов и положения перепускной заслонки для выхлопных газов.

В одном из примеров, в первых условиях запуска двигателя (например, первого состояния холодного запуска двигателя), двигатель может запускаться с клапаном улитки, открытым в течение первого, большего количества событий сгорания, наряду с тем, что, во время второго состояния запуска двигателя (например, второго, отличного состояния холодного запуска двигателя или состояния горячего запуска двигателя), двигатель запускается с клапаном улитки, открытым в большей степени в течение второго, меньшего количества событий сгорания. Первое состояние запуска двигателя может включать в себя температуру каталитического нейтрализатора для выхлопных газов ниже, чем пороговая температура, наряду с тем, что второе состояние запуска двигателя может включать в себя температуру каталитического нейтрализатора выхлопных газов выше, чем пороговая температура. Во время первого состояния запуска двигателя, открытие клапана улитки может регулироваться на основании температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов наряду с тем, что, во время второго состояния запуска двигателя, открытие клапана улитки может регулироваться на основании температуры каталитического нейтрализатора, а также скорости вращения турбонагнетателя. Регулировка клапана улитки во время первого запуска двигателя, в качестве примера, может включать в себя, в течение первого количества событий сгорания, запуск двигателя с клапаном улитки, перемещенным в более закрытое положение (например, полностью закрытое), а по мере того, как температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов возрастает, увеличение открытия клапана улитки. Затем, через первое количество событий сгорания, перемещают клапан улитки в полностью открытое положение. В сравнение, регулировка клапана улитки во время второго запуска двигателя, в качестве примера, может включать в себя, в течение второго количества событий сгорания, запуск двигателя с клапаном улитки, перемещенным в более открытое положение (например, частично закрытое или полностью открытое), а по мере того, как температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов возрастает, увеличение открытия клапана улитки. Затем, через второе количество событий сгорания, перемещают клапан улитки в полностью открытое положение. В одном из примеров, каждое из первого количества и второго количества событий сгорания может быть основано на температуре выхлопных газов при запуске двигателя. В качестве альтернативы, количество событий сгорания может быть основано на температуре хладагента двигателя при запуске.

Кроме того, во время первого состояния запуска двигателя, двигатель может запускаться с перепускной заслонкой для выхлопных газов, присоединенной к турбине с приводом от выхлопных газов, открытой в большей степени в течение первого количества событий сгорания наряду с тем, что, во время второго состояния запуска двигателя, двигатель запускается с перепускной заслонкой для выхлопных газов, открытой в большей степени в течение второго количества событий сгорания. В материалах настоящего описания, во время каждого из первого и второго состояний запуска двигателя (например, условий холодного запуска и горячего запуска), открытие перепускной заслонки для выхлопных газов может быть основано на открытии клапана улитки.

В одном из примеров, система двигателя содержит двигатель и турбонагнетатель для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха в двигатель, при этом турбонагнетатель включает в себя впускной компрессор и турбину с приводом от выхлопных газов. Турбина с приводом от выхлопных газов может включать в себя первую наружную и вторую внутреннюю улитку, и клапан улитки может быть присоединен между выпускным коллектором двигателя и впуском первой наружной улитки. Система двигателя дополнительно может включать в себя перепускную заслонку для выхлопных газов в перепускном канале, присоединенном между впуском и выходом турбины. Контроллер системы двигателя может быть сконфигурирован машиночитаемыми командами для, в состоянии запуска двигателя (например, холодного запуска), запуска двигателя с открытием клапана улитки, регулируемым в ответ на температуру выхлопных газов в течение некоторого количества событий цилиндра после первого события сгорания. Регулировка может включать в себя запуск двигателя с клапаном улитки, закрытым в большей степени, и увеличение открытия клапана улитки по мере того, как температура выхлопных газов поднимается. В качестве альтернативы, контроллер может быть сконфигурирован машиночитаемыми командами для, в состоянии запуска двигателя (например, горячего запуска или холодного запуска), где скорость вращения турбины находится ниже, чем пороговая скорость вращения, запуска двигателя с открытием клапана улитки, увеличиваемым на основании скорости вращения турбины. Затем, после того, как скорость вращения турбины находится выше, чем пороговое значение, уменьшают открытие клапана улитки (например, на основании температуры выхлопных газов). Контроллер может включать в себя дополнительные команды для регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов наряду с регулировкой клапана улитки при холодном запуске, регулировка перепускной заслонки для выхлопных газов основана на регулировке клапана улитки для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора для выхлопных газов при холодном запуске.

Таким образом, регулировки в отношении положения клапана улитки могут использоваться в условиях запуска двигателя для вывода скорости вращения турбины за пределы диапазона скоростей вращения, которые вызывают вой турбонагнетателя. Регулировки положения клапана улитки также могут преимущественно использоваться во время запуска двигателя для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора и уменьшения выбросов при холодном запуске. Примерная регулировка клапана улитки далее описана со ссылкой на фиг. 14.

Многомерная характеристика 1400 по фиг. 14 изображает регулировку клапана улитки, присоединенного к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов в ответ на условия запуска двигателя, более точно, в ответ на горячий запуск двигателя или другие условия холодного запуска двигателя. Многомерная характеристика 1400 изображает температуру выхлопных газов на графике 1402, регулировки клапана улитки на графике 1404 и условия двигателя (включен или выключен) на графике 1406. Все графики изображены по времени, графически нанесенному вдоль оси x.

До t1, двигатель может быть заглушен. В t1, может приниматься запрос перезапуска двигателя. Перезапуск двигателя в t1 может быть холодным запуском двигателя, обусловленным двигателем, являющимся заглушенным в течение продолжительности времени, которая является более продолжительной, чем пороговое значение. По существу, в течение продолжительности времени выключения двигателя, каталитический нейтрализатор выхлопных газов может остыть (график 1402) до температуры ниже температуры активации (Tcat). Таким образом, в t1, может инициироваться холодный запуск двигателя, при этом двигатель раскручивается. В изображенном примере, состояние холодного запуска в t1 может быть первым состоянием холодного запуска, где скорость вращения турбины находится за пределами порогового диапазона, где может возникать вой турбонагнетателя. По существу, пороговый диапазон может быть основан на одном или более из давления в коллекторе, скорости вращения двигателя и установки момента зажигания. Таким образом, первое состояние холодного запуска может включать в себя отсутствие указания резонанса турбонагнетателя. Соответственно, в t1, двигатель может запускаться (график 1405) с клапаном улитки, перемещенным в более закрытое положение (график 1404). В изображенном примере, клапан улитки может перемещаться в полностью закрытое положение. Посредством закрытия клапана улитки, потери тепла через турбину уменьшаются, увеличивая тепло выхлопных газов, отдаваемое каталитическому нейтрализатору выхлопных газов. По существу, это ускоряет прогрев выхлопных газов.

Двигатель может запускаться с клапаном улитки в более закрытом положении в течение первого, большего количества событий сгорания после запуска двигателя. В изображенном примере, клапан улитки поддерживается закрытым в течение продолжительности времени между t1 и t2. Затем, после того, как истекло пороговое количество событий сгорания, в t2, открытие клапана улитки может регулироваться на основании температуры выхлопных газов. В изображенном примере, в t2, выхлопные газы также могут находиться на температуре активации. Таким образом, по мере того, как температура выхлопных газов возрастает выше пороговой температуры после t2, открытие клапана улитки может постепенно увеличиваться до тех пор, пока он не открыт полностью. В альтернативных примерах, клапан улитки может незамедлительно перемещаться в полностью открытое положение. В таком случае, двигатель затем может работать с полностью открытым клапаном улитки. Посредством открытия клапана улитки, уменьшаются насосные потери двигателя.

После t2 и до t3, двигатель может временно выключаться. Например, двигатель может находиться в состоянии выключения холостого хода, где двигатель избирательно выведен из работы. Вывод из работы двигателя может быть достаточно кратким, чтобы каталитический нейтрализатор выхлопных газов не охлаждался в достаточной мере, и находился на или выше Tcat (график 1402). В t3, принимается запрос перезапуска двигателя. В ответ на состояние горячего запуска двигателя, в t3, двигатель может перезапускаться (график 1406) с открытым клапаном улитки (в изображенном примере, полностью открытым).

После t3 и до t4, двигатель может быть заглушен. В t4, может приниматься запрос перезапуска двигателя. Перезапуск двигателя в t4 также может быть холодным запуском двигателя, обусловленным двигателем, являющимся заглушенным в течение продолжительности времени, которая является более продолжительной, чем пороговое значение. По существу, в течение продолжительности времени выключения двигателя, каталитический нейтрализатор выхлопных газов может остыть (график 1402) до температуры ниже температуры активации (Tcat). В дополнение, клапан улитки может быть закрытым во время глушения двигателя. Таким образом, в t4, может инициироваться холодный запуск двигателя, при этом двигатель раскручивается. В изображенном примере, состояние холодного запуска в t4 может быть вторым состоянием холодного запуска, где скорость вращения турбины находится внутри порогового диапазона, где может возникать вой турбонагнетателя. По существу, пороговый диапазон может быть основан на одном или более из давления в коллекторе, скорости вращения двигателя и установки момента зажигания. Таким образом, второе состояние холодного запуска может включать в себя указание потенциальную возможность резонанса турбонагнетателя. Соответственно, в t4, двигатель может запускаться (график 1405) с клапаном улитки, перемещенным в более открытое положение (график 1404), такое как полностью открытое положение. Посредством открытия клапана улитки, давление в выпускном коллекторе понижается, и скорость вращения турбины уменьшается. Это выводит скорость вращения турбины из диапазона, где может возникать вой. В изображенном примере, клапан улитки может перемещаться в полностью открытое положение.

Двигатель может запускаться с клапаном улитки в более открытом положении в течение второго, меньшего количества событий сгорания после запуска двигателя (по сравнению с первым количеством событий сгорания при первом холодном запуске в t1). В изображенном примере, клапан улитки поддерживается открытым в течение продолжительности времени между t4 и t5. Затем, после того, как истекло пороговое количество событий сгорания, в t5, открытие клапана улитки может регулироваться на основании температуры выхлопных газов. В изображенном примере, в t5, выхлопные газы могут все еще находиться ниже температуры активации. Таким образом, после t5, клапан улитки постепенно закрывается, чтобы ускорять прогрев каталитического нейтрализатора, до тех пор, пока клапан улитки не открыт полностью перед t6. В t6, температура выхлопных газов возрастает выше пороговой температуры, в ответ на которую открытие клапана улитки увеличивается до полностью открытого положения. В таком случае, двигатель затем может работать с полностью открытым клапаном улитки.

Несмотря на то, что не изображено в примере по фиг. 14, в дополнительных примерах, контроллер может регулировать перепускную заслонку для выхлопных газов, присоединенную в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, в ответ на состояние холодного запуска или горячего запуска. Контроллер также может регулировать различные исполнительные механизмы крутящего момента двигателя, такие как одно или более из установки момента искрового зажигания, VCT и положения впускного дросселя на основании регулировки клапана улитки. Таким образом, посредством регулировки клапана улитки при холодном запуске двигателя, прогрев каталитического нейтрализатора ускоряется, выбросы с выхлопными газами и вой турбонагнетателя при холодном запуске уменьшаются.

Далее, с обращением к фиг. 7, показана примерная процедура 700 для регулировки клапана улитки, присоединенного к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов, в ответ на повышенное требование крутящего момента, такое как вслед за нажатием педали акселератора. Подход предоставляет возможность уменьшаться запаздыванию турбонагнетателя.

На этапе 702, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя, таких как температура хладагента двигателя, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов, требование крутящего момента, BP, MAP, MAF, и т.д. В дополнение, начальное положение клапана улитки может определяться на основании оцененных условий работы.

На этапе 704, может подтверждаться резкое нажатие педали акселератора. Например, может определяться, повысилось ли требование крутящего момента на большую, чем пороговая, величину, и/или была ли педаль акселератора нажата на большую, чем пороговая, величину. Если условия нажатия педали акселератора не подтверждены, на этапе 720, процедура включает в себя перемещение клапана улитки в исходное положение, как определено и запланировано на этапе 702. Кроме того, на этапе 722, положение перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, может регулироваться на основании запланированного положения клапана улитки, так чтобы могло обеспечиваться требование крутящего момента двигателя, оцененное на этапе 702. Кроме того еще, остаточные газы могут подвергаться рециркуляции из выпуска двигателя на впуск двигателя посредством систем(ы) EGR с клапанами, регулируемыми на регулировки, определенные на этапе 702, для удовлетворения требования крутящего момента. Это включает в себя регулировку клапана LP-EGR, если система двигателя включает в себя систему LP-EGR, и клапана HP-EGR, если система двигателя включает в себя систему HP-EGR, для обеспечения определенной величины рециркуляции выхлопных газов.

Если подтверждено нажатие педали акселератора, то, на этапе 706, процедура включает в себя, в ответ на нажатие педали акселератора, регулировку открытия клапана улитки, присоединенного к наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов, для уменьшения запаздывания турбонагнетателя. Более точно, регулировка включает в себя уменьшение открытия клапана улитки. То есть, клапан улитки может перемещаться в более закрытое положение. В одном из примеров, клапан улитки может перемещаться в полностью закрытое положение. Закрытие клапана улитки может быть основано на крутящем моменте, требуемом при нажатии педали акселератора. Например, закрытие клапана улитки может быть основано на разности между требуемым крутящим моментом и крутящим моментом, который может выдаваться в условиях работы двигателя, существующих при нажатии педали акселератора. По мере того, как разность возрастает, клапан улитки может перемещаться ближе к полностью закрытому положению, чтобы улучшать раскручивание турбины. В альтернативном примере, уменьшение открытия клапана улитки может быть основано на оцененной или измеренной скорости вращения турбины при нажатии педали акселератора. В этом отношении, по мере того, как возрастает разность между оцененной или измеренной скоростью вращения турбины и запрошенной скоростью вращения турбины (основанной на требуемом крутящем моменте), клапан улитки может перемещаться в направлении полностью закрытого положения. В кроме того дополнительном примере, уменьшение открытия клапана улитки может быть основано на оцененном или измеренном давлении наддува при нажатии педали акселератора. В этом отношении, по мере того, как возрастает разность между оцененным или измеренным давлением наддува и запрошенным давлением наддува (основанным на требуемом крутящем моменте), клапан улитки может перемещаться в направлении полностью закрытого положения. Посредством закрытия клапана улитки в ответ на нажатие педали акселератора, давление в выпускном коллекторе может увеличиваться, тем самым, ускоряя раскручивание турбины. По существу, это уменьшает запаздывание турбонагнетателя и предоставляет возможность быстрой удовлетворяться повышенному требованию крутящего момента. В некоторых примерах, открытие клапана улитки также может регулироваться на основании плотности окружающего воздуха, к примеру, во время нажатия педали акселератора, клапан перемещается в направлении полностью закрытого положения по мере того, как возрастает плотность окружающего воздуха.

На этапе 708, процедура включает в себя регулировку открытия перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, в ответ на нажатие педали акселератора, открытие перепускной заслонки для выхлопных газов основано на открытии клапана улитки. Посредством закрытия перепускной заслонки для выхлопных газов, давление в выпускном коллекторе может дополнительно увеличиваться. Например, перепускная заслонка для выхлопных газов может перемещаться в направлении полностью закрытого положения по мере того, как клапан улитки перемещается в направлении полностью закрытого положения. Временные характеристики регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов могут быть основаны на временных характеристиках регулировки клапана улитки, а кроме того, основаны на влиянии перепускной заслонки для выхлопных газов относительно влияния клапана улитки. Например, когда перепускная заслонка для выхлопных газов обладает более низким влиянием относительно клапана улитки, регулировка перепускной заслонки для выхлопных газов может сопровождать регулировку клапана улитки. То есть, первая перепускная заслонка для выхлопных газов может поддерживаться открытой, в то время как клапан улитки перемещается в закрытое положение, а затем, клапан улитки может открываться, в то время как перепускная заслонка для выхлопных газов закрыта. В еще одном примере, когда перепускная заслонка для выхлопных газов обладает более высоким влиянием относительно клапана улитки, регулировка перепускной заслонки для выхлопных газов может приводить к или быть одновременной с регулировкой клапана улитки. То есть, сначала, клапан улитки может поддерживаться открытым наряду с тем, что перепускная заслонка для выхлопных газов перемещается в закрытое положение, а затем, перепускная заслонка для выхлопных газов может открываться, в то время как клапан улитки закрыт. В качестве альтернативы, они могут закрываться одновременно.

На этапе 710, процедура включает в себя регулировку количества выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции на впуск двигателя. Более точно, величина EGR может уменьшаться по мере того, как клапан улитки перемещается в направлении полностью закрытого положения. В некоторых вариантах осуществления, двигатель может включать в себя систему EGR, имеющую клапан LP-EGR в канале LP-EGR для рециркуляции выхлопных газов из выпускного коллектора ниже по потоку от турбины во впускной коллектор выше по потоку от компрессора, а также клапан HP-EGR в канале HP-EGR для рециркуляции выхлопных газов из выпускного коллектора из выше по потоку от турбины во впускной коллектор ниже по потоку от компрессора. Контроллер двигателя может регулировать каждый из клапана LP-EGR и клапана HP-EGR в ответ на нажатие педали акселератора, чтобы менять отношение HP-EGR к LP-EGR на основании закрытия клапана улитки. В качестве одного из примеров, контроллер может увеличивать открытие клапана LP-EGR наряду с уменьшением открытия клапана HP-EGR для повышения отношения LP-EGR к HP-EGR. В еще одном примере, контроллер может уменьшать открытие каждого из клапана LP-EGR и клапана HP-EGR для уменьшения разбавления в двигателе.

На этапе 712, может подтверждаться, было ли удовлетворено повышенное требование крутящего момента (в ответ на нажатие педали акселератора). В одном из примеров, может определяться, что требование крутящего момента было удовлетворено, если турбина раскрутилась в достаточной мере. Таким образом, на этапе 712, может определяться, находится ли скорость вращения турбины выше порогового значения. Если нет, то, на этапе 716, контроллер может поддерживать клапан улитки закрытым до тех пор, пока скорость вращения турбины не находится на или выше пороговой скорости вращения (или давление наддува не находится на или выше запрошенного давления наддува). В качестве альтернативы, контроллер может продолжать уменьшение открытия клапана улитки (в направлении полностью закрытого положения) или поддерживать клапан улитки в закрытом положении до тех пор, пока скорость вращения турбины не находится на или выше пороговой скорости вращения (или давление наддува не находится на или выше запрошенного давления наддува).

На этапе 714, после того, как скорость вращения турбины или, в еще одном примере, давление наддува находится на или выше порогового значения, процедура включает в себя открытие клапана улитки. Например, клапан улитки может быть полностью открытым.

На этапе 716, как дополнительно конкретизировано со ссылкой на фиг. 11, процедура включает в себя регулировку одного или более исполнительных механизмов крутящего момента двигателя, а также временных характеристик перемещения клапана улитки, для уменьшения толчка любого всплеска/провала крутящего момента, вызванного регулировкой клапана улитки. Посредством регулировки исполнительных механизмов крутящего момента двигателя, любое возмущение крутящего момента может лучше скрываться, и может улучшаться ощущение от вождения водителя транспортного средства. В одном из примеров, регулировка включает в себя регулировку временных характеристик клапана улитки на основании события трансмиссии вслед за нажатием педали акселератора, чтобы лучше скрывать возмущение крутящего момента.

Таким образом, регулировки для клапана улитки во время нажатия педали акселератора преимущественно могут использоваться для ускорения раскручивания турбины и улучшения производительности наддува во время нажатия педали акселератора. Примерная регулировка клапана улитки далее описана со ссылкой на фиг. 17.

Многомерная характеристика 1700 по фиг. 17 изображает регулировку клапан улитки, присоединенный к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов в ответ на повышенное требование крутящего момента, в особенности, в ответ на нажатие педали акселератора. Многомерная характеристика 1700 изображает крутящий момент двигателя на графике 1702, скорость вращения турбины на графике 1704, регулировки клапана улитки на графике 1706, регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов на графике 1708, регулировки клапана HP-EGR на графике 1710, и регулировки клапана LP-EGR на графике 1712. Все графики изображены по времени, графически нанесенному вдоль оси x.

Перед t1, двигатель может быть работающим с каждым из клапана улитки (график 1706) и перепускной заслонки для выхлопных газов (график 1708), по меньшей мере частично открытыми для обеспечения регулирования крутящего момента двигателя (график 1702). В t1, может подтверждаться нажатие педали акселератора. В ответ на событие нажатия педали акселератора, клапан улитки, присоединенный к наружной улитки турбины с множеством улиток, перемещается в более закрытое положение. В изображенном примере, закрытие клапана улитки включает в себя полное закрытие клапана улитки. По существу, клапан улитки может поддерживаться закрытым в течение некоторой продолжительности времени вслед за нажатием педали акселератора до тех пор, пока скорость вращения турбины (график 1704) не находится на или выше пороговой скорости вращения. В изображенном примере, клапан улитки поддерживается закрытым с t1 до t2. В t2, когда скорость вращения турбины по существу высока (например, выше пороговой скорости вращения), клапан улитки открывается. В изображенном примере, открытие клапана улитки включает в себя полное открытие клапана улитки.

В одном из примеров, продолжительность времени закрытия клапана улитки может быть основана на скорости вращения турбины вслед за нажатием педали акселератора, причем, продолжительность времени увеличивается по мере того, как возрастает скорость вращения турбины вслед за нажатием педали акселератора. Другими словами, если требуется большее раскручивание, клапан улитки может перемещаться в более закрытое положение наряду с тем, что, если требуется меньшее раскручивание, клапан улитки может перемещаться в относительно менее закрытое положение. Посредством закрытия клапана улитки в ответ на нажатие педали акселератора, давление в выпускном коллекторе может быстро увеличиваться, тем самым, давая турбине возможность быстро раскручиваться. По существу, это уменьшает запаздывание турбонагнетателя и предоставляет переходным процессам возможность лучше подвергаться принятию ответных мер. В сравнение, если бы клапан улитки не закрывался вслед за нажатием педали акселератора, время, требуемое для раскручивания турбины, может быть более продолжительным, как показано графиком 1703 (пунктирной линией), и как также показано на фиг. 4.

В t1, наряду с закрытием клапана улитки, также может уменьшаться общее количество EGR, подаваемой в двигатель. Это может включать в себя уменьшение открытия клапана LP-EGR, присоединенного к системе LP-EGR, или уменьшение открытия клапана HP-EGR, присоединенного к системе HP-EGR. Кроме того еще, контроллер может регулировать открытие каждого из клапана LP-EGR и клапана HP-EGR, чтобы менять отношение LP-EGR к HP-EGR, подаваемых в двигатель. В изображенном примере, открытие клапана HP-EGR (график 1710) уменьшается для уменьшения количества остаточных газов, подвергнутых рециркуляции из выше по потоку от турбины в ниже по потоку от компрессора. Одновременно, открытие клапана LP-EGR (график 1712) увеличивается для увеличения количества остаточных газов, подвергнутых рециркуляции из ниже по потоку от турбины в выше по потоку от компрессора. По существу, может уменьшаться количество EGR и разбавление в двигателе. В альтернативных вариантах осуществления, общее количество EGR может поддерживаться, в то время как клапан улитки закрывается.

В t1, чтобы дополнительно содействовать раскручиванию турбины, перепускная заслонка для выхлопных газов поддерживается закрытой в ответ на закрытие клапана улитки. В материалах настоящего описания, перепускная заслонка для выхлопных газов имеет более высокое или сопоставимое влияние, а потому, регулируется одновременно с клапаном улитки. Однако, в альтернативных примерах, таких как когда перепускная заслонка для выхлопных газов имеет более низкое влияние, регулировка перепускной заслонки для выхлопных газов может сопровождать регулировку клапана улитки. Перепускная заслонка для выхлопных газов также может управляться на промежуточные положения, чтобы активно регулировать наддув с требуемым заданным значением. В некоторых примерах, временные характеристики регулировки клапана улитки могут быть дополнительно основаны на событии трансмиссии вслед за нажатием педали акселератора.

В t3, в ответ на достаточное раскручивание турбины и двигателя, перепускная заслонка для выхлопных газов может открываться после того, как открыт клапан улитки. В дополнение, в t3, открытие клапана LP-EGR может уменьшаться наряду с тем, что открытие клапана HP-EGR увеличивается, чтобы увеличивать общую величину разбавления в двигателе. В альтернативном примере, контроллер может открывать клапан улитки наряду с поддержанием величины EGR, подаваемой в двигатель. В еще одном другом примере, открытие клапана HP-EGR может уменьшаться наряду с тем, что открытие клапана LP-EGR увеличивается, чтобы увеличивать общую величину разбавления в двигателе.

Несмотря на то, что не изображено в примере по фиг. 17, в дополнительных примерах, контроллер может регулировать различные исполнительные механизмы крутящего момента двигателя, такие как одно или более из установки момента искрового зажигания, VCT, перекрытия клапанов и положения впускного дросселя, на основании регулировки клапана улитки, измеренного давления наддува и переходных процессов крутящего момента. Таким образом, регулировки клапана улитки могут выполняться в ответ на переходные требования крутящего момента. Посредством закрытия клапана улитки, когда требование крутящего момента возрастает, раскручивание турбины может ускоряться. Посредством регулировки разбавления в двигателе (посредством регулировок клапанов EGR) на основании регулировки клапана улитки, переходные процессы крутящего момента и проблемы стабильности сгорания могут лучше подвергаться принятию ответных мер, улучшая рабочие характеристики двигателя.

Далее, с обращением к фиг. 8, показана примерная процедура 800 для регулировки клапана улитки, присоединенного к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов, в ответ на разбавление в двигателе. Подход предоставляет предельным значениям стабильности сгорания для сгорания в двигателе возможность улучшаться.

На этапе 802, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя, таких как температура хладагента двигателя, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов, требование крутящего момента, BP, MAP, MAF, и т.д. В дополнение, начальное положение клапана улитки может определяться на основании оцененных условий работы.

На этапе 804, процедура включает в себя определение требуемого разбавления в двигателе на основании оцененных условий работы. Запрос разбавления в двигателе может включать в себя запрос на LP-EGR и/или запрос на HP-EGR. Кроме того, количество остаточных газов, которые должны подвергаться рециркуляции из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя, к примеру, посредством системы EGR, может определяться на основании требуемого разбавления и оцененных условий работы. В качестве используемой в материалах настоящего описания, рециркуляция посредством системы EGR может включать в себя рециркуляцию посредством системы EGR низкого давления, присоединенной между выпуском двигателя ниже по потоку от турбины и впуском двигателя выше по потоку от впускного компрессора, посредством открытия первого клапана EGR и/или рециркуляцию посредством системы EGR высокого давления, присоединенной между выпуском двигателя выше по потоку от турбины и впуском двигателя ниже по потоку от впускного компрессора, посредством открытия второго, другого клапана EGR. Кроме того, остаточные газы могут подвергаться рециркуляции из выпуска двигателя на впуск двигателя посредством систем(ы) EGR для обеспечения требуемого разбавления до тех пор, пока не достигнуто предельное значение стабильности сгорания.

На этапе 806, может определяться, была ли достигнута стабильность сгорания в двигателе, или приближается. Экономия топлива и выбросы могут улучшаться при многих условиях работы двигателя посредством увеличения количества отработавшего газа, захваченного в цилиндре (также указываемого ссылкой как остаточные газы). Этот отработавший газ может вводиться в течение периода перекрытия клапанов (внутренняя EGR), или посредством рециркуляции выхлопных газов на впуск двигателя(внешняя EGR). Подвергнутые рециркуляции выхлопные газы могут отбираться из выпускного тракта выше по потоку (HP-EGR) или ниже по потоку (LP-EGR) от турбины, и могут охлаждаться или не охлаждаться. Однако могут быть предельные значения для количества остаточных газов, которые могут выдерживаться вследствие ограничений стабильности сгорания. Например, остаточным газам может быть необходимо ограничиваться в условиях высоких нагрузок, чтобы предоставлять возможность выдаваться требуемому крутящему моменту. В одном из примеров, на этапе 806 может определяться, будет ли двигатель работать на или около предельных значений стабильности сгорания при работе с клапанами EGR и клапаном улитки в изначально запланированном положении. В материалах настоящего описания, предельные значения стабильности сгорания могли определяться заранее на основании условий работы и параметров двигателя.

Если предельные значения стабильности сгорания не были достигнуты, то, на этапе 816, процедура включает в себя перемещение клапана улитки в исходное положение, как определено и запланировано на этапе 802. Кроме того, на этапе 818, положение перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, может регулироваться на основании запланированного положения клапана улитки и запроса разбавления в двигателе, так чтобы могло обеспечиваться требуемое разбавление в двигателе. Кроме того еще, остаточные газы могут подвергаться рециркуляции из выпуска двигателя на впуск двигателя посредством систем(ы) EGR с клапанами, регулируемыми на регулировки, определенные на этапе 802, для обеспечения требуемого разбавления до тех пор, пока не достигнуты предельные значения стабильности сгорания.

Если предельные значения стабильности сгорания были достигнуты, то, на этапе 808, процедура включает в себя регулировку положения клапана улитки в ответ на запрос разбавления в двигателе относительно предельных значений стабильности сгорания в двигателе. Это включает в себя перемещение клапана улитки на более закрытое положение по мере того, как возрастает запрос на разбавление в двигателе, и перемещение клапана улитки в направлении более открытого положения по мере того, как убывает запрос на разбавление в двигателе (для уменьшения внутренних остаточных газов). Например, план клапана улитки может регулироваться на основании давления во впускном коллекторе. В этом отношении, по мере того, как давление в коллекторе возрастает (выше порогового давления), клапан улитки может перемещаться в направлении более открытого положения.

Регулировка клапана улитки дополнительно может быть основана на том, был ли запрос разбавления на LP-EGR или HP-EGR. Например, когда запрос разбавления предназначен для повышенной HP-EGR, клапан улитки может перемещаться в более закрытое положение, чтобы гарантировать, что давление в выпускном коллекторе является достаточно высоким, чтобы осуществлять поток EGR во впускной коллектор (например, давление в выпускном коллекторе находится выше, чем давление во впускном коллекторе). В сравнение, когда запрос разбавления предназначен для повышенной LP-EGR, клапан улитки может перемещаться в более открытое положение.

По существу, положение клапана улитки оказывает воздействие на величину внутренней EGR, подаваемой в цилиндры, благодаря его влиянию на давление во впускном коллекторе в течение периода перекрытия клапана. Кроме того, что касается систем двигателя, сконфигурированных LP-EGR, положение клапана улитки оказывает воздействие на максимальную энергию турбины. Это, в свою очередь, диктует максимальное количество воздуха и/или EGR, которые могут подаваться в систему двигателя через компрессор. Кроме того еще, что касается систем двигателя, сконфигурированных HP-EGR, положение клапана улитки оказывает воздействие на подачу EGR посредством его влияния на давление в выпускном коллекторе. Оно также изменяет имеющуюся в распоряжении энергию турбины, тем самым, также диктуя максимальное количество воздуха, которое может подаваться в систему двигателя через компрессор.

На этапе 810, установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов может регулироваться на основании положения клапана улитки, чтобы регулировать величину внутренней EGR, подаваемой в двигатель. Например, в тех случаях, когда установка фаз клапанного распределения регулируется посредством устройства переменной установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулировки VCT могут использоваться для уменьшения величины перекрытия впускного и выпускного клапанов, чтобы уменьшать количество остаточных газов, подаваемых посредством внутренней EGR. Регулировки установки фаз клапанного распределения могут включать осуществление задержки открытия впускного клапана и/или осуществление опережения закрытия выпускного клапана. Посредством открытия впускного клапана позже и/или закрытия выпускного клапана раньше, в то время как клапан улитки находится в более закрытом положении, внутренняя EGR уменьшается.

На этапе 812, один или более из клапана LP-EGR и клапана HP-EGR может регулироваться на основании положения клапана улитки, чтобы регулировать количество внешней EGR, подаваемой в двигатель. В качестве одного из примеров, наряду с перемещением клапана улитки в более закрытое положение, открытие первого клапана LP-EGR и/или второго клапана HP-EGR может уменьшаться для уменьшения количества остаточных газов, подаваемых в двигатель посредством внешней EGR. В качестве еще одного примера, контроллер может поддерживать первый клапан LP-EGR и/или второй клапан HP-EGR открытыми наряду с уменьшением открытия клапана улитки. Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что вышеприведенная процедура обсуждает осуществление регулировок клапана улитки для удовлетворения потребностей разбавления в двигателе, когда двигатель достигает предельных значений стабильности сгорания, в кроме того других вариантах осуществления, регулировки клапана улитки могут производиться для удовлетворения потребностей разбавления в двигателе, когда по меньшей мере один из клапана LP-EGR и клапана HP-EGR достигает предельного значения. Это, например, может включать в себя предел открытия (сверх которого клапан дальше вообще не может открываться) или предел закрытия (сверх которого клапан дальше вообще не может закрываться) клапанов EGR. По существу, когда любой из клапанов EGR достигает своего предела открытия или закрытия, дальнейшие изменения в отношении количеств остаточных газов, а также дальнейшее изменение отношения LP-EGR к HP-EGR могут обеспечиваться соответствующими регулировками в отношении клапана улитки. Регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов могут использоваться сопутствующим образом с и на основании регулировок клапана улитки, чтобы удовлетворять требование разбавления в двигателе.

На этапе 814, процедура включает в себя регулировку одного или более исполнительных механизмов двигателя при перемещении клапана улитки, чтобы ослаблять толчок возмущения крутящего момента, являющегося результатом регулировки клапана улитки. Например, процедура может включать в себя регулировку одного или более из перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной к турбине с приводом от выхлопных газов, установки момента искрового зажигания, VCT, положительного перекрытия клапанов, и открытия впускного дросселя наряду с перемещением клапана улитки в более закрытое положение, при этом регулировка основана на каждом из положения клапана улитки и разбавления в двигателе. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 11, регулировка исполнительного механизма может использоваться для лучшего сокрытия всплеска/провала крутящего момента, который может возникать при регулировке клапана улитки, тем самым, улучшая ощущение от вождения водителя транспортного средства. В одном из примеров, временные характеристики регулировки клапана улитки основаны на событии трансмиссии, чтобы лучше скрывать возмущение крутящего момента.

Таким образом, регулировки для клапана LP-EGR и клапана HP-EGR могут координироваться с действиями перепускной заслонки для выхлопных газов и клапана улитки, чтобы управлять остаточными газами. Затем, по мере того, как изменяется энергия турбины, одно из перепускной заслонки для выхлопных газов и клапана улитки может открываться для управления реакцией наддува наряду с использованием другого для управления давлением на выпуске для регулирования остаточных газов. В качестве альтернативы, один из перепускной заслонки для выхлопных газов и клапана улитки может открываться в начале, в то время как другой поддерживается закрытым. Затем, в то время как энергия турбины изменяется в достаточной мере, другой, который был закрыт, может открываться наряду с тем, что первый закрывается. Порядок открытия и закрытия может зависеть от относительного влияния каждого устройство в разных условиях работы.

В одном из примеров, система двигателя содержит двигатель и турбонагнетатель для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха в двигатель, при этом турбонагнетатель включает в себя впускной компрессор и турбину с приводом от выхлопных газов. Турбина с приводом от выхлопных газов может включать в себя первую наружную и вторую внутреннюю улитку с клапаном улитки, присоединенным к впуску первой наружной улитки, но не к впуску второй внутренней улитки. Перепускная заслонка для выхлопных газов может быть включена в перепускной канал, присоединенный между впуском и выходом турбины. Первый канал EGR может быть присоединен между выпуском двигателя ниже по потоку от турбины и впуском двигателя выше по потоку от компрессора, первый канал EGR включает в себя первый клапан EGR. Второй канал EGR может быть присоединен между выпуском двигателя выше по потоку от турбины и впуском двигателя нише по потоку от компрессора, второй канал EGR включает в себя второй клапан EGR. Система двигателя дополнительно может включать в себя контроллер с машиночитаемыми командами для открытия одного или более из первого клапана EGR и второго клапана EGR для обеспечения разбавления в двигателе, а по достижению предельного значения, обеспечения дополнительного разбавления в двигателе посредством уменьшения открытия клапана улитки. Предельное значение может включать в себя одно из предела открытия первого клапана EGR и/или предел открытия второго клапана EGR. Контроллер может быть выполнен с возможностью поддерживать первый и/или второй клапан EGR открытыми наряду с увеличением открытия клапана улитки. В качестве альтернативы, контроллер может быть выполнен с возможностью уменьшать открытие первого и/или второго клапана EGR наряду с увеличением открытия клапана улитки. Контроллер дополнительно может быть выполнен с возможностью регулировать открытие каждого из первого и второго клапана EGR наряду с уменьшением открытия клапана улитки, чтобы менять отношение EGR высокого давления к EGR низкого давления, подаваемых в двигатель.

В еще одном примере, способ двигателя может включать в себя рециркуляцию остаточных газов с выпуска двигателя на впуск двигателя через систему EGR до тех пор, пока не достигнута стабильность сгорания, а после предельного значения, уменьшения внутренних остаточных газов посредством перемещения клапана улитки, присоединенного к наружной улитки турбины с множеством улиток, в более открытое положение. Способ дополнительно включает в себя, наряду с перемещением улитки в более открытое положение, уменьшение открытия первого клапана LP-EGR и/или второго клапана HP-EGR.

Примерная регулировка далее описана со ссылкой на фиг. 15. Многомерная характеристика 1500 по фиг. 15 изображает регулировку клапан улитки, присоединенный к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов в ответ на разбавление в двигателе. Многомерная характеристика 1500 изображает запрошенное разбавление в двигателе на графике 1501 (пунктирная линия) и обеспечиваемое разбавление в двигателе на графике 1502 (сплошная линия). Многомерная характеристика 1500 дополнительно изображает регулировки клапана EGR на графике 1504 и регулировки клапана улитки на графике 1506. Все графики изображены по времени, графически нанесенному вдоль оси x.

До t1, двигатель может быть работающим с клапаном улитки (график 1506) в более открытом положении (например, в полностью открытом положении). Кроме того, клапан EGR (график 1504) может находиться в положении, которое основано на необходимом разбавлении в двигателе (график 1501), так чтобы обеспечивалось запрошенное разбавление в двигателе (график 1502). По существу, запрос разбавления в двигателе может включать в себя один или более из запроса EGR низкого давления и запроса EGR высокого давления. В одном из примеров, запрос разбавления в двигателе также может включать в себя отношение LP-EGR к HP-EGR. В еще одном другом примере, запрос разбавления в двигателе также может включать в себя отношение внутренней EGR к внешней EGR.

В t1, на основании изменения условий работы двигателя, может быть повышенный запрос на разбавление в двигателе. Например, может быть повышенная потребность в LP-EGR и/или HP-EGR. По существу, необходимое разбавление в двигателе может находиться в рамках предельного значения 1503 стабильности сгорания в двигателе. Соответственно, открытие клапана EGR может увеличиваться в t1 наряду с сохранением положения клапана улитки, чтобы удовлетворять повышенной потребности разбавления в двигателе. Увеличение открытия клапана EGR может включать в себя увеличение открытия клапана LP-EGR, когда запрос разбавления в двигателе включает в себя запрос на большую LP-EGR. В качестве альтернативы, увеличение может включать в себя увеличение открытия клапана HP-EGR, когда запрос разбавления в двигателе включает в себя запрос на большую HP-EGR. Кроме того еще, несмотря на то, что график 1504 показывает одиночный клапан EGR, открытие клапана EGR может включать в себя открытие каждого из клапана LP-EGR и клапана HP-EGR, чтобы менять отношение LP-EGR и HP-EGR, обеспечиваемое на основании запроса разбавления в двигателе. Затем, в t2, когда запрос разбавления в двигателе уменьшается, открытие клапана EGR может уменьшаться соответствующим образом.

В t3, на основании изменения условий работы двигателя, вновь может быть повышенный запрос на разбавление в двигателе. Однако, для обеспечения требуемого разбавления в двигателе, в t3, клапану EGR может быть необходимо открываться сверх его предела 1505 открытия. Поскольку это невозможно, клапан EGR может полностью открываться и поддерживаться на своем пределе 1505 открытия, а оставшаяся потребность разбавления в двигателе может удовлетворяться увеличением открытия клапана улитки в t3. По существу, посредством закрытия клапана улитки и использования регулировок клапана улитки для обеспечения требуемого разбавления, предельные значения стабильности сгорания в двигателе могут удовлетворяться, тем самым, улучшая рабочие характеристики двигателя. Затем, в t4, когда запрос разбавления в двигателе уменьшается, открытие клапана EGR может уменьшаться, и открытие клапана улитки может уменьшаться соответствующим образом.

В материалах настоящего описания, регулировка клапана улитки в ответ на разбавление в двигателе включает в себя регулировку клапана улитки в ответ на запрос EGR, запрос EGR включает в себя одно или более из LP-EGR, HP-EGR, или отношения LP-EGR к HP-EGR, отношение основано на запрошенном разбавлении в двигателе. Кроме того еще, открытие клапана улитки может регулироваться в ответ на отношение внутренней EGR к внешней EGR, отношение основано на запрошенном разбавлении в двигателе.

В качестве используемой в материалах настоящего описания, регулировка в ответ на разбавление в двигателе включает в себя регулировку в ответ на запрос разбавления в двигателе относительно предельного значения стабильности сгорания в двигателе. Например, клапан улитки может перемещаться в более закрытое положение по мере того, как возрастает запрос на разбавление в двигателе, наряду с тем, что клапан улитки перемещается в более открытое положение по мере того, как запрос на разбавление в двигателе убывает.

Несмотря на то, что изображенный пример предлагает закрытие клапана улитки, в альтернативных примерах, клапан улитки может открываться в ответ на разбавление в двигателе, регулировка (открытие или закрытие) основана не только на запросе разбавления в двигателе, но также на конфигурации системы EGR двигателя. В одном из примеров, в котором двигатель включает в себя систему EGR, выполненную с возможностью рециркуляция выхлопных газов с выпуска двигателя на впуск двигателя, регулировка может включать в себя, в ответ на запрос разбавления в двигателе, находящийся выше, чем разбавление в двигателе, которое может обеспечиваться системой EGR, увеличение открытия клапана улитки, а в ответ на запрос разбавления в двигателе, находящийся ниже, чем разбавление в двигателе, которое может обеспечиваться системой EGR, уменьшение открытия клапана улитки. В материалах настоящего описания, система EGR может включать в себя систему EGR низкого давления, включающую в себя первый клапан EGR, и систему EGR высокого давления, включающую в себя второй клапан EGR, при этом один или более из первого клапана EGR и второго клапана EGR регулируется на основании запроса разбавления в двигателе и регулировки клапана улитки. В еще одном примере, регулировка клапана улитки в ответ на разбавление в двигателе может включать в себя повышение разбавления в двигателе посредством увеличения открытия клапана, присоединенного к системе EGR, наряду с увеличением открытия клапана улитки, увеличение основано на каждом из запроса разбавления в двигателе и предела открытия клапана EGR. Регулировка в ответ на разбавление в двигателе дополнительно может включать в себя понижение разбавления в двигателе посредством уменьшения открытия клапана, присоединенного к системе EGR, наряду с уменьшением открытия клапана улитки, уменьшение основано на каждом из запроса разбавления в двигателе и предела закрытия клапана EGR.

В системах двигателя, сконфигурированных системой LP-EGR, клапан улитки может позиционироваться, чтобы обеспечивать требуемую мощность турбины для подачи воздуха и внешней EGR в двигатель. На низких нагрузках двигателя, мощность турбины является более высокой при закрытом клапане улитки вследствие более высокого давления в выпускном коллекторе. На несколько более высоких нагрузках двигателя (зависящих от системы), открытый клапан улитки может давать большую мощность двигателя вследствие повышенного массового расхода.

В изображенном варианте осуществления, установка фаз клапанного распределения цилиндра может поддерживаться во время увеличения и уменьшения открытия клапана улитки. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, регулировки установки фаз клапанного распределения могут использоваться одновременно бок о бок с регулировками клапана улитки, чтобы также соответствовать разбавлению в двигателе. Например, установка фаз клапанного распределения может регулироваться для уменьшения перекрытия клапанов, в то время как увеличивается открытие клапана улитки.

Несмотря на то, что не изображено в примере по фиг. 15, в дополнительных примерах, контроллер может регулировать перепускную заслонку для выхлопных газов, присоединенную в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, в ответ на разбавление в двигателе, перепускная заслонка для выхлопных газов регулируется на основании регулировки клапана улитки и разбавления в двигателе. Контроллер также может регулировать различные исполнительные механизмы крутящего момента двигателя, такие как одно или более из установки момента искрового зажигания, VCT и положения впускного дросселя на основании регулировки клапана улитки и разбавления в двигателе.

Таким образом, регулировки клапана улитки могут выполняться в ответ на разбавление в двигателе. Посредством закрытия клапана улитки, когда достигаются предельные значения клапана EGR, или открытия клапана улитки, когда лимитируется стабильность сгорания в двигателе, количество остаточных газов, подаваемых в двигатель, может управляться, и разбавление в двигателе может обеспечиваться без ухудшения рабочих характеристик двигателя.

Далее, с обращением к фиг. 9, показана примерная процедура 900 для регулировки клапана улитки, присоединенного к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов, в ответ на указание преждевременного воспламенения, чтобы понижать нагрузку двигателя и уменьшать повреждение двигателя. Процедура предоставляет оборудованию двигателя возможность защищаться от преждевременного воспламенения и других предельных значений оборудования.

На этапе 902, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя, таких как температура хладагента двигателя, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов, требование крутящего момента, BP, MAP, MAF, и т.д. В дополнение, начальное положение клапана улитки может определяться на основании оцененных условий работы.

На этапе 904, может определяться, есть ли указание детонации (без преждевременного воспламенения). Если указания детонации нет, то, на этапе 906, может определяться, есть ли указание преждевременного воспламенения. По существу, на этапах 904 и 906, детонация и преждевременное воспламенение в двигателе могут идентифицироваться и различаться друг от друга. Если ни детонация, ни преждевременное воспламенение не определены на этапах 904 и 906, процедура переходит на этап 926, при этом клапан улитки перемещается в исходное положение, как определено и запланировано на этапе 902. Кроме того, на этапе 928, положение перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, может регулироваться на основании запланированного положения клапана улитки, а кроме того, на основании условий работы двигателя, так чтобы мог обеспечиваться требуемый наддув. Кроме того еще, положение клапана EGR системы EGR (в том числе, клапана LP-EGR системы LP-EGR и клапана HP-EGR системы HP-EGR) может регулироваться на основании запланированного положения клапана улитки, положения перепускной заслонки для выхлопных газов и условий работы двигателя, чтобы обеспечивать требуемое разбавление в двигателе.

В одном из примеров, указание детонации и указание преждевременного воспламенения могут идентифицироваться и различаться на основании выходного сигнала датчика детонации, присоединенного к блоку двигателя. На основании сравнения выходного сигнала относительно порогового значения, а кроме того, на основании временных характеристик (например, в градусах угла поворота кривошипа) выходного сигнала, может определяться детонация или преждевременное воспламенение. По существу, детонация в двигателе может быть обусловлена событием аномального сгорания, происходящим в цилиндре после события искрового зажигания цилиндра, наряду с тем, что преждевременное воспламенение в двигателе может быть обусловлено событием аномального сгорания, происходящим в цилиндре раньше события искрового зажигания цилиндра. В качестве примера, указание преждевременного воспламенения на этапе 906 может включать в себя выходной сигнал датчика детонации, который находится выше, чем пороговое значение, и который принят до события искрового зажигания. В сравнение, указание детонации на этапе 904 может включать в себя выходной сигнал датчика детонации, который находится выше, чем пороговое значение, и который принят после события искрового зажигания. В еще одном другом примере, выходной сигнал датчика детонации может сравниваться с разными пороговыми значениями для идентификации детонации и преждевременного воспламенения. Например, указание детонации может быть основано на выходном сигнале датчика детонации, который является более высоким, чем первое пороговое значение, принятом в первом интервале, наряду с тем, что указание преждевременного воспламенения основано на выходном сигнале датчика детонации, который является более высоким, чем второе пороговое значение, и который принимается во втором интервале, второе пороговое значение находится выше, чем первое пороговое значение, а второй интервал находится раньше, чем первый интервал. То есть, преждевременное воспламенение может давать в результате более раннюю и относительно более интенсивную вибрацию, принятую в цилиндре до события искрового зажигания, наряду с тем, что детонация может давать в результате более позднюю и относительно более слабую вибрацию, принятую в цилиндре после события искрового зажигания.

В кроме того дополнительных примерах, указание преждевременного воспламенения может быть основано на выходном сигнале одного или более из датчика детонации, датчика крутящего момента и датчика ускорения коленчатого вала. Кроме того еще, указание детонации или преждевременного воспламенения может включать в себя указание касательно вероятности детонации или преждевременного воспламенения. Например, на основании условий работы двигателя, а кроме того, на основании предыстории детонации или преждевременного воспламенения, может логически выводиться, является ли вероятным преждевременное воспламенение или детонация, и процедура по фиг. 9 может выполняться в ответ на вероятность детонации или преждевременного воспламенения выше, чем пороговое значение.

На этапе 904, в ответ на указание детонации без преждевременного воспламенения, процедура включает в себя увеличение открытия клапана улитки до менее открытого положения (то есть, более открытого, чем исходное положение, но относительно более закрытого относительно открытия, используемого в ответ на преждевременное воспламенение), чтобы таким образом понижать давление в выпускном коллекторе и уменьшать внутренние остаточные газы. Регулировка в ответ на указание детонации может быть основана на измерении интенсивности детонации с датчика детонации, измерениях давления в цилиндре или других средствах, причем, открытие клапана улитки увеличивается по мере того, как возрастает интенсивность детонации. На этапе 910, процедура включает в себя дополнительную регулировку одного или более из VCT, положения дросселя, установки момента зажигания, топливоснабжения цилиндра и EGR, подаваемой в находящийся под влиянием детонации цилиндр, наряду с регулировкой клапана улитки, регулировка основана на регулировке клапана улитки. По существу, таковые могут включать в себя регулировки исполнительных механизмов, используемые для принятия мер в ответ на детонацию. Например, в ответ на указание детонации, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию, причем, величина применяемого запаздывания зажигания основана на открытии клапана улитки. Таким образом, по мере того как открытие клапана улитки увеличивается в ответ на детонацию, величина запаздывания зажигания, которой необходимо применяться для принятия мер в ответ на детонацию, может уменьшаться. Посредством использования клапана улитки для принятия мер в ответ на детонацию, величина требуемого запаздывания зажигания уменьшается, тем самым, давая возможность подавления детонации с пониженной потерей топлива и улучшенной экономией топлива.

Кроме того еще, перепускная заслонка для выхлопных газов, присоединенная в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, может регулироваться на основании регулировки клапана улитки. Например, по мере того, как клапан улитки перемещается в более открытое положение, перепускная заслонка для выхлопных газов также может перемещаться в более открытое положение. Это дополнительно содействует уменьшению остаточных газов и температуры в цилиндре для подавления детонации.

На этапе 912, может определяться, была ли подавлена детонация. Например, может определяться, является ли указание детонации меньшим, чем пороговое значение. Если да, процедура может переходить на этап 914, чтобы возобновлять начальные регулировки, в том числе, исходное положение клапана улитки. В качестве альтернативы, регулировки исполнительных механизмов двигателя и регулировки клапана улитки могут повторно регулироваться на основании преобладающих условий работы двигателя вслед за подавлением детонации. Если детонация не была подавлена в достаточной мере на этапе 912, то, на этапе 916, процедура включает в себя поддержание положения клапана улитки. Например, контроллер может поддерживать клапан улитки в более открытом положении в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока температура в цилиндре не находится ниже порогового значения, а затем, перемещать клапан улитки в более закрытое положение, если требуется.

Возвращаясь на этап 906, в ответ на указание преждевременного воспламенения, на этапе 918, процедура включает в себя регулировку клапана улитки на более открытое положение, чтобы понижать нагрузку двигателя. Открытие клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения больше, чем открытие в ответ на указание детонации. В одном из примеров, регулировка клапана улитки на более открытое положение включает в себя полное открытие клапана улитки. В качестве альтернативы, клапан улитки может открываться дискретными приращениями (например, ступенчатыми приращениями в 20%). Посредством открытия клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения, давление в выпускном коллекторе может понижаться, тем самым, уменьшая количество захваченных остаточных газов в цилиндре, которые могут вносить вклад в дальнейшие события преждевременного воспламенения. В одном из примеров, посредством открытия клапана улитки в ответ на преждевременное воспламенение, нагрузка двигателя может понижаться с повышенного уровня 17,5 бар до более безопасного и более стабильного уровня нагрузки 16 бар в течение 1-2 секунд.

В одном из примеров, регулировка клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения может быть основана на давлении в выпускном коллекторе, причем, открытие клапана улитки увеличивается по мере того, как давление в выпускном коллекторе превышает пороговое давление. В еще одном примере, регулировка клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения может быть основана на температуре на впуске турбины, причем, открытие клапана улитки увеличивается по мере того, как температура на впуске турбины превышает пороговую температуру. Например, если температура на впуске турбины определена находящейся за пределами пороговой температуры, соответствующей предельному значению стойкости материала, в течение большей, чем пороговая, продолжительности времени (например, на или около 950°C в течение более чем 0,3 секунды), клапан улитки может по меньшей мере частично открываться, чтобы быстро понижать нагрузку двигателя до более безопасного уровня, где оборудование двигателя не будет подвергаться ухудшению характеристик.

По существу, пороговая температура, на которой ограничивается впуск турбины, может меняться при разных проемах улитки. Например, термические напряжения могут быть более высокими, когда клапан улитки полностью закрыт. Соответственно, более низкое пороговое значение температуры может применяться (например, 850°C), когда клапан улитки закрыт, наряду с тем, что более высокое пороговое значение температуры применяется (например, 950-1000°C), когда клапан улитки открыт.

В еще одном примере, регулировка клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения может быть основана на интенсивности или частоте преждевременного воспламенения, открытие клапана улитки увеличивается по мере того, как возрастает интенсивность или частота преждевременного воспламенения. В еще одном другом примере, регулировка клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения может быть основана на скорости вращения двигателя, причем, открытие клапана улитки увеличивается по мере того, как снижается скорость вращения двигателя. Кроме того еще, регулировка клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения может быть основана на температуре воздуха, в том числе, температуре окружающего воздуха или температуре воздуха в коллекторе, открытие клапана улитки увеличивается по мере того, как возрастает температура воздуха. В кроме того другом примере, регулировка клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения может быть основана на одном или более из влажности окружающей среды и октанового содержания топлива, открытие клапана улитки увеличивается по мере того, как снижается влажность, открытие клапана увеличивается по мере того, как снижается октановое содержание/число.

На этапе 920, процедура включает в себя дополнительную регулировку одного или более из VCT, положения дросселя, установки момента зажигания, топливоснабжения цилиндра и EGR, подаваемой в находящийся под влиянием детонации цилиндр, наряду с регулировкой клапана улитки, регулировка основана на регулировке клапана улитки. По существу, таковые могут включать в себя регулировки исполнительных механизмов, используемые для принятия мер в ответ на преждевременное воспламенение. Например, в ответ на указание детонации, впрыск топлива цилиндра может обогащаться в цилиндре, причем, обогащение цилиндра основано на открытии клапана улитки. Таким образом, по мере того как открытие клапана улитки увеличивается в ответ на преждевременное воспламенение, величина обогащения топливом цилиндра, которой необходимо применяться для принятия мер в ответ на преждевременное воспламенение, может уменьшаться. Посредством использования клапана улитки для принятия мер в ответ на преждевременное воспламенение, величина требуемого обогащения уменьшается, тем самым, давая возможность подавления преждевременного воспламенения с пониженной потерей топлива и улучшенной экономией топлива.

Кроме того еще, перепускная заслонка для выхлопных газов, присоединенная в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, может регулироваться на основании регулировки клапана улитки. Например, по мере того, как клапан улитки перемещается в более открытое положение, перепускная заслонка для выхлопных газов также может перемещаться в более открытое положение. Это дополнительно содействует понижению нагрузки двигателя, давления в выпускном коллекторе и температуры на впуске турбины, чтобы подавлять преждевременное воспламенение.

Следует принимать во внимание, что могут быть выбранные условия работы двигателя, такие как выбранные условия скорости вращения - нагрузки двигателя, в которых только регулировка перепускной заслонки для выхлопных газов может использоваться (вместо или подобно регулировке клапана улитки) для регулирования давления в выпускном коллекторе. Например, в ответ на указание преждевременного воспламенения, только регулировка перепускной заслонки для выхлопных газов может использоваться для понижения давления в выпускном коллекторе и нагрузки двигателя, чтобы подавлять преждевременное воспламенение. Однако, даже если возможны регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов, регулировки клапана улитки могут быть полезны даже в таких условиях работы. В качестве одного из примеров, регулировки клапана улитки могут давать активным управляющим воздействиям перепускной заслонки для выхлопных газов возможность отвязываться от управления клапана улитки и подавления преждевременного воспламенения. Например, на основании управляющих воздействий и влияния клапана (то есть, на основании влияния перепускной заслонки для выхлопных газов относительно клапана улитки), один или другой из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов может выбираться для борьбы с преждевременным воспламенением. Например, во время первого условия преждевременного воспламенения, где перепускная заслонка для выхлопных газов обладает более высоким влиянием, перепускная заслонка для выхлопных газов может открываться для понижения нагрузки двигателя и подавления преждевременного воспламенения наряду с тем, что во время второго, иного условия преждевременного воспламенения, где клапан улитки имеет более высокое влияние, клапан улитки может открываться для понижения нагрузки двигателя и подавления преждевременного воспламенения. Во время третьего условия преждевременного воспламенения, где перепускная заслонка для выхлопных газов и клапан улитки обладают по существу сходным влиянием, может выбираться одно из двух (например, клапан улитки открывается наряду с тем, что перепускная заслонка для выхлопных газов закрывается, или перепускная заслонка для выхлопных газов открывается наряду с тем, что закрывается клапан улитки). В качестве альтернативы, каждый из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов может по меньшей мере частично открываться для снижения нагрузки двигателя. Это обеспечивает меньший наддув, снижает нагрузку двигателя и подавляет возникновение преждевременного воспламенения.

На этапе 922, может определяться, было ли подавлено преждевременное воспламенение, и нет ли дополнительного указания преждевременного воспламенения. Например, может определяться, является ли температура на впуске турбины меньшей, чем пороговое значение. В качестве альтернативы, может определяться, является ли давление в выпускном коллекторе меньшим, чем пороговое значение. Если да, процедура может переходить на этап 914, чтобы возобновлять начальные регулировки, в том числе, исходное положение клапана улитки. Например, контроллер может открывать клапан улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения, поддерживать клапан улитки в более открытом положении в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока давление в выпускном коллекторе не находится ниже порогового значения, а после того, как давление в выпускном коллекторе было понижено, и если нет дополнительного указания преждевременного воспламенения, перемещать клапан улитки в более закрытое положение. В качестве альтернативы, регулировки исполнительных механизмов двигателя и регулировки клапана улитки могут повторно регулироваться на основании преобладающих условий работы двигателя вслед за подавлением преждевременного воспламенения.

Если преждевременное воспламенение не было подавлено в достаточной мере на этапе 922, то, на этапе 916, процедура включает в себя поддержание положения клапана улитки. Например, контроллер может поддерживать клапан улитки в более открытом положении в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока температура на впуске турбины или давление в выпускном коллекторе не находится ниже соответствующего порогового значения. Затем, после того, как температура или давление были понижены в достаточной мере, клапан улитки может перемещаться в более закрытое положение. Например, после того, как температура на впуске турбины находится ниже пороговой температуры, контроллер может по меньшей мере частично закрывать клапан улитки, причем, закрытие клапана улитки основано на скорости вращения турбины или измеренном давлении наддува. В одном из примеров, по меньшей мере частичное закрытие клапана улитки включает в себя перемещение клапана улитки из в большей степени открытого положения в полностью закрытое положение.

После этапов 914 или 916 процедура переходит на этап 924, где процедура включает в себя регулировку одного или более исполнительных механизмов двигателя при перемещении клапана улитки для уменьшения влияния возмущения крутящего момента, являющегося результатом регулировки клапана улитки. Например, процедура может включать в себя регулировку одного или более из перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной к турбине с приводом от выхлопных газов, установки момента искрового зажигания, VCT, положительного перекрытия клапанов, и открытия впускного дросселя наряду с перемещением клапана улитки в более открытое положение. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 11, регулировка исполнительного механизма может использоваться для лучшего сокрытия всплеска/провала крутящего момента, который может возникать при регулировке клапана улитки, тем самым, улучшая ощущение от вождения водителя транспортного средства. В одном из примеров, временные характеристики регулировки клапана улитки основаны на событии трансмиссии для уменьшения толчка крутящего момента.

В некоторых вариантах осуществления, клапан улитки может открываться в ответ на преждевременное воспламенение и детонацию в двигателе, однако, открытие в ответ на преждевременное воспламенение может большим, чем открытие в ответ на детонацию. Например, в ответ на указание преждевременного воспламенения, клапан улитки может регулироваться на первое открытое положение наряду с тем, что, в ответ на указание детонации, клапан улитки регулируется на второе открытое положение, второе положение открыто в меньшей степени, чем первое положение.

Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что процедура по фиг. 9 описывает регулировки клапана улитки в ответ на детонацию или преждевременное воспламенение, подобные регулировки клапана улитки могут применяться в ответ на удовлетворение или достижение других предельных значений оборудования двигателя. Например, регулировки клапана улитки могут использоваться в ответ на температуру на впуске турбины (например, в качестве оцениваемой термопарой), приближающуюся к предельному значению, определенному материалом турбины, температуру выпускного клапана, приближающуюся к предельному значению, определенному материалом выпускного клапана, пиковое давление в цилиндре (например, в качестве оцениваемого измерительным преобразователем давления в цилиндре), приближающееся к предельному значению, определенному комбинацией температуры и материала выпускного клапана, или скорость вращения турбонагнетателя (например, в качестве оцениваемой датчиком), приближающуюся к предельному значению. По существу, каждый параметр может оцениваться или логически выводиться на основании модели. В каждом случае, когда удовлетворено или достигнуто предельное значение, клапан улитки может регулироваться в направлении, которое понижает нагрузку двигателя, тем самым, ослабляя повреждение двигателя. Кроме того, регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов могут координироваться с регулировкой клапана улитки для уменьшения ухудшения характеристик двигателя, турбонагнетателя и каталитического нейтрализатора.

В одном из примеров, система двигателя содержит двигатель и турбонагнетатель для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха в двигатель, турбонагнетатель включает в себя впускной компрессор и турбину с приводом от выхлопных газов. Турбина с приводом от выхлопных газов может включать в себя первую наружную и вторую внутреннюю улитку, и клапан улитки может быть присоединен между выпускным коллектором двигателя и впуском первой наружной улитки, но не внутренней улитки. Перепускная заслонка для выхлопных газов может быть включена в перепускной канал, присоединенный между впуском и выходом турбины. Датчик детонации может быть присоединен к двигателю для идентификации и различения детонации в цилиндре и преждевременного воспламенения в цилиндре. Контроллер двигателя может быть сконфигурирован машиночитаемыми командами для указания преждевременного воспламенения в цилиндре на основании выходного сигнала датчика детонации и, в ответ на указание преждевременного воспламенения, контроллер может увеличивать открытие клапана улитки на основании температуры на впуске турбины. Увеличение может включать в себя, по мере того, как температура на впуске турбины превышает пороговое значение, увеличение открытия клапана в направлении полностью открытого положения, а по мере того, как температура на впуске турбины падает ниже порогового значения, уменьшение открытия клапана улитки в направлении полностью закрытого положения. Кроме того, контроллер может регулировать открытие перепускную заслонку для выхлопных газов на основании открытия клапана улитки, перепускная заслонка для выхлопных газов перемещается в более открытое положение по мере того, как увеличивается открытие клапана улитки.

Таким образом, регулировки клапана улитки могут преимущественно использоваться для быстрого понижения нагрузки двигателя в ответ на достижение предельных значений оборудованием двигателя. Посредством открытия клапана улитки и, по выбору, перепускной заслонки для выхлопных газов в ответ на указание преждевременного воспламенения (такое как указание касательно вероятности преждевременного воспламенения), давления в выпускном коллекторе и температуры на впуске турбины могут быстро увеличиваться, уменьшая риск неизбежного преждевременного воспламенения и повреждения двигателя.

Примерная регулировка далее описана со ссылкой на фиг. 13. Многомерная характеристика 1300 по фиг. 13 изображает регулировку клапана улитки, присоединенного к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов в ответ на предельное значение оборудования двигателя (более точно, в ответ на детонацию и преждевременное воспламенение в данном примере). Многомерная характеристика 1300 изображает выходной сигнал датчика детонации на графике 1302, регулировки клапана улитки на графике 1304 и изменения в отношении нагрузки двигателя на графике 1306. Все графики изображены по времени, графически нанесенному вдоль оси x.

До t1, двигатель может быть работающим с клапаном улитки (график 1304) в более закрытом положении (например, в полностью закрытом положении). В t1, в ответ на выходной сигнал датчика детонации двигателя (график 1302), находящийся выше, чем первое пороговое значение Thr1, но ниже, чем второе пороговое значение Thr2, может определяться детонация. В ответ на указание детонации в двигателе, клапан улитки может перемещаться в более открытое положение и может поддерживаться в более открытом положении в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока указание детонации не находится ниже первого порогового значения. После того, как продолжительность времени истекла, и указание детонации находится ниже первого порогового значения, клапан улитки может возвращаться в более закрытое положение. По существу, посредством открытия клапана улитки в ответ на детонацию, нагрузка двигателя может понижаться. В дополнение к регулировке клапана улитки, детонация в двигателе может подавляться посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания (не показана).

Между t1 и t2, условия скорости вращения - нагрузки двигателя могут изменяться, и двигатель может быть работающим в условиях высокой нагрузки двигателя, где вероятна детонация. В t2, в ответ на выходной сигнал датчика детонации двигателя, снова находящийся выше, чем первое пороговое значение Thr1, но ниже, чем второе пороговое значение Thr2, может определяться детонация. Указание детонации в t2 может быть большим, чем указание детонации в t1. В ответ на указание детонации в двигателе в t2, клапан улитки может перемещаться в более открытое положение (например, такое же более открытое положение, как в ответ на указание детонации в t1) и может поддерживаться в более открытом положении в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока указание детонации не находится ниже первого порогового значения. В материалах настоящего описания, вследствие указания детонации в t2, находящегося выше, чем соответствующее указание в t1, клапан улитки может поддерживаться открытым в течение более продолжительной продолжительности времени. Затем, после того, как продолжительность времени истекла, клапан улитки может возвращаться в более закрытое положение. В дополнение к регулировке клапана улитки, детонация в двигателе может подавляться посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания (не показана).

Между t2 и t3, условия скорости вращения - нагрузки двигателя могут изменяться, и двигатель может быть работающим в условиях низкой скорости вращения и высокой нагрузки двигателя, где вероятно преждевременное воспламенение. В t3, в ответ на выходной сигнал датчика детонации двигателя (график 1302), находящийся выше, чем каждое из первого порогового значения Thr1 и второго порогового значения Thr2, может определяться преждевременное воспламенение. В ответ на указание преждевременного воспламенения в двигателе, клапан улитки может перемещаться в более открытое положение и может поддерживаться в более открытом положении в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока указание преждевременного воспламенения не находится ниже каждого из первого порогового значения и второго порогового значения. Более точно, открытие клапана улитки в ответ на указание преждевременного воспламенения может быть более высоким (то есть, открытым в большей степени), чем открытие клапана улитки в ответ на указание детонации. Например, в ответ на детонацию, клапан улитки может частично открываться наряду с тем, что, в ответ на преждевременное воспламенение, клапан улитки может открываться полностью. Кроме того, продолжительность времени, на которую клапан улитки открывается в ответ на указание преждевременного воспламенения, может быть более продолжительной, чем продолжительность времени открытия клапана улитки в ответ на указание детонации. Например, в ответ на детонацию, клапан улитки может быть открыт до тех пор, пока указание детонации не снизилось, а затем, клапан может закрываться. В сравнение, в ответ на преждевременное воспламенение, клапан улитки может поддерживаться открытым на какое-то время, даже после того, как снизилось указание преждевременного воспламенения, как показано.

После того, как истекла более длительная продолжительность времени, и указание преждевременного воспламенения находится ниже каждого из первого порогового значения и второго порогового значения, клапан улитки может возвращаться в более закрытое положение. По существу, посредством открытия клапана улитки в ответ на преждевременное воспламенение, нагрузка двигателя может быстро понижаться из области более высоких нагрузок в область от средних до нижних нагрузок. При действии таким образом, снижается вероятность дальнейших событий преждевременного воспламенения. В дополнение к регулировке клапана улитки, преждевременное воспламенение может подавляться посредством обогащения впрыска топлива цилиндра в течение продолжительности времени (не показано).

Несмотря на то, что не изображено в примере по фиг. 13, в дополнительных примерах, контроллер может регулировать перепускную заслонку для выхлопных газов, присоединенную в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, в ответ на указание преждевременного воспламенения или детонации, перепускная заслонка для выхлопных газов регулируется по меньшей мере на основании регулировки клапана улитки. Контроллер также может регулировать различные исполнительные механизмы крутящего момента двигателя, такие как одно или более из установки момента искрового зажигания, VCT, EGR (LP-EGR и/или HP-EGR), и положение впускного дросселя на основании регулировки клапана улитки.

Таким образом, регулировки клапана улитки могут выполняться в ответ на удовлетворение или приближение к предельным значениям оборудования двигателя. Посредством открытия клапана улитки для незамедлительного понижения нагрузки двигателя, компоненты двигателя могут защищаться от ухудшения характеристик, и срок службы двигателя может продлеваться.

Далее, с обращением к фиг. 10, показана примерная процедура 1000 для регулировки клапана улитки, присоединенного к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов, в ответ на указание вывода из работы двигателя. Регулировка дает возможность улучшаться реакции турбины во время последующего нажатия на педаль акселератора. Посредством закрытия клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов во время DFSO, скорость вращения турбины может доводиться до максимума, а исполнительные механизмы заранее устанавливаться в определенное положение для наилучшей переходной характеристики при нажатии на педаль акселератора. Так как топливоснабжение отключено, повышение давления в выпускном коллекторе не приводит к более высокому расходу топлива.

На этапе 1002, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя, таких как температура хладагента двигателя, температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов, требование крутящего момента, BP, MAP, MAF, и т.д. В дополнение, начальное положение клапана улитки может определяться на основании оцененных условий работы. на этапе 1004, может подтверждаться указание вывода из работы двигателя. В изображенном примере, указание вывода из работы двигателя включает в себя событие перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Событие DFSO может происходить в ответ на требование крутящего момента, находящееся ниже, чем пороговое значение, такое как во время отпускания педали акселератора. При нем, впрыск топлива в цилиндр может избирательно прекращаться. В альтернативном примере, где двигатель выполнен с возможностью избирательно выводиться из работы в ответ на условия выключения холостого хода, вывод из работы двигателя может подтверждаться в ответ на операцию выключения холостого хода, выполняемую в тех случаях, когда впрыск топлива в цилиндр выводится из работы, в то время как искровое зажигание также выводится из работы. По существу, вслед за выводом из работы двигателя, двигатель может быть по прежнему вращающимся, транспортное средство все еще может быть едущим, а требование крутящего момента на колесах транспортного средства может быть отрицательным. Кроме того, двигатель может вращаться в направлении состояния покоя без топливоснабжения.

Если вывод из работы двигателя не подтвержден, процедура переходит на этап 1016, при этом клапан улитки перемещается в исходное положение, как определено и запланировано на этапе 1002. Кроме того, на этапе 1018, положение перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, может регулироваться на основании запланированного положения клапана улитки, а кроме того, на основании условий работы двигателя, так чтобы мог обеспечиваться требуемый профиль замедления скорости вращения турбины и/или скорости вращения двигателя. Кроме того еще, положение клапана EGR системы EGR (в том числе, клапана LP-EGR системы LP-EGR и клапана HP-EGR системы HP-EGR) может регулироваться на основании запланированного положения клапана улитки, положения перепускной заслонки для выхлопных газов и условий работы двигателя, чтобы обеспечивать требуемый профиль замедления двигателя.

Если вывод из работы двигателя подтвержден, то, на этапе 1006, процедура включает в себя, в ответ на указание вывода из работы двигателя, перемещение клапана улитки в более закрытое положение. Например, клапан улитки может перемещаться в полностью закрытое положение. По существу, клапан улитки может быть присоединен только к первой наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов, но не к второй внутренней улитки турбины. В одном из примеров, клапан может перемещаться в более закрытое положение на основании одного или более из скорости вращения турбины и давления наддува во время вывода из работы двигателя. Более точно, клапан может перемещаться на основании разности между оцененной или измеренной скоростью вращения турбины во время вывода из работы двигателя относительно требуемого профиля замедления скорости вращения турбины и/или разности между измеренным или оцененным давлением наддува относительно требуемого уровня наддува, клапан может перемещаться в более закрытое положение (например, в направлении полностью закрытого положения) по мере того, как возрастает разность. Требуемый профиль замедления скорости вращения турбины может предоставлять скорости вращения турбины возможность поддерживаться выше порогового уровня в течение продолжительности времени остановки вращения двигателя. Посредством поддержания скорости вращения турбины, давление в выпускном коллекторе может поддерживаться повышенным во время остановки вращения двигателя. Повышенное давление во впускном коллекторе уменьшает поток воздуха через двигатель во время замедления, тем самым, уменьшая охлаждение каталитического нейтрализатора выхлопных газов. По существу, это уменьшает величину обогащения топлива, требуемого во время последующей работы двигателя для возобновления работы каталитического нейтрализатора выхлопных газов, обеспечивая улучшения экономии топлива.

На этапе 1008, процедура дополнительно включает в себя перемещение перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной в параллель турбине с приводом от выхлопных газов, в более закрытое положение, положение перепускной заслонки для выхлопных газов основано на положении клапана улитки. Перемещение перепускной заслонки для выхлопных газов может включать в себя перемещение перепускной заслонки для выхлопных газов одновременно с клапаном улитки или последовательно с клапаном улитки, порядок последовательного перемещения основан по меньшей мере на относительном влиянии перепускной заслонки для выхлопных газов и клапана улитки при данных условиях работы двигателя. Например, во время первого условия, где как клапан улитки, так и перепускная заслонка для выхлопных газов имеют сопоставимые влияния, контроллер может перемещать перепускную заслонку для выхлопных газов в более закрытое положение, в то время как клапан улитки перемещается в более закрытое положение. Во время второго условия, где клапан улитки имеет более высокое влияние, контроллер может перемещать перепускную заслонку для выхлопных газов в более закрытое положение после того, как клапан перемещен в более закрытое положение. Во время третьего условия, где перепускная заслонка для выхлопных газов имеет более высокое влияние, процедура включает в себя перемещение перепускной заслонки для выхлопных газов в более закрытое положение до того, как клапан улитки перемещен в более закрытое положение.

В дополнение, на этапе 1008, процедура может включать в себя регулировку одного или более из VCT, установки фаз клапанного распределения, EGR, и положения впускного дросселя во время вывода из работы двигателя на основании перемещения клапана улитки. Например, контроллер может регулировать установку фаз распределения впускного и выпускного клапанов во время замедления, чтобы уменьшать перекрытие клапанов. Контроллер также может регулировать клапаны EGR для уменьшения количества остаточных газов, подаваемых на впуск двигателя во время замедления. Регулировки двигателя могут регулироваться для максимизации реакции крутящего момента двигателя после выхода из DFSO. Таковые могут включать в себя уменьшение или прекращение EGR и перемещение VCT на установку фаз для оптимальной стабильности сгорания при закрытом клапане улитки.

На этапе 1010, может определяться, находится ли скорость вращения турбины ниже пороговой скорости вращения. Во время DFSO, клапан улитки и перепускная заслонка для выхлопных газов могут закрываться, чтобы максимизировать реакцию турбонагнетателя на выходе из DFSO. В альтернативных вариантах осуществления, может определяться, находится ли скорость вращения двигателя ниже пороговой скорости вращения. Например, может определяться, провернулся ли двигатель по существу до состояния покоя. Если скорость вращения турбины не снизилась ниже порогового значения, то, на этапе 1011, процедура включает в себя поддержание клапана улитки в закрытом положении или постоянную регулировку положения клапана улитки до тех пор, пока скорость вращения турбины не снизилась согласно требуемому профилю замедления.

В качестве примера, по мере того, как возрастает разность между оцененной или измеренной скоростью вращения турбины и требуемым профилем частоты турбины при остановке вращения, закрытие клапана улитки в направлении полностью закрытого положения может увеличиваться (то есть, клапан может перемещаться в более закрытое положение). Закрытие перепускной заслонки для выхлопных газов может координироваться во время остановки вращения двигателя на основании закрытия клапана улитки для дополнительного уменьшения разности между оцененной или измеренной скоростью вращения турбины и требуемым профилем скорости вращения турбины при остановке вращения. Подобным образом, в тех случаях, когда система двигателя включает в себя систему EGR для рециркуляции выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя, контроллер может дополнительно регулировать клапан EGR системы EGR для уменьшения величины EGR во время закрытия клапана улитки (и/или перепускной заслонки для выхлопных газов). В дополнение, установка фаз кулачкового распределения будет регулироваться для оптимальной стабильности сгорания, это ослабляет поток свежего воздуха через цилиндры без топливоснабжения, тем самым, уменьшая охлаждение каталитического нейтрализатора выхлопных газов. По существу, регулировка VCT для более низкого коэффициента наполнения также может уменьшать охлаждение каталитического нейтрализатора, но EGR может не иметь такого эффекта, так как EGR является свежим воздухом, когда в DFSO. Кроме того, посредством предоставления скорости вращения турбины возможности поддерживаться выше пороговой скорости вращения в течение продолжительности времени вывода из работы двигателя (и остановки вращения), раскручивание турбины во время последующего ввода в действие двигателя может ускоряться, давая возможность лучшего регулирования наддува.

Если скорость вращения турбины снизилась ниже пороговой скорости вращения, то, на этапе 1012, может возобновляться исходное положение клапана улитки. В качестве альтернативы, может возобновляться устанавливаемое по умолчанию положение клапана улитки при состоянии покоя или DFSO двигателя. В одном из примеров, это включает в себя перемещение клапана улитки в полностью закрытое положение (если он уже не достиг такого положения). В качестве альтернативы, если клапан улитки уже находится в полностью закрытом положении, процедура включает в себя поддержание клапана улитки в полностью закрытом положении. В кроме того других примерах, клапан улитки может перемещаться в полностью открытое положение по меньшей мере временно.

В одном из вариантов осуществления, положение, возобновленное на этапе 1012, может быть основано на продолжительности времени DFSO. Например, в ответ на удовлетворение условий DFSO, в то время как выведено из работы топливоснабжение, может запускаться таймер. В случае более короткого DFSO, где продолжительность времени, истекшая по таймеру, меньше, чем пороговое время, контроллер может временно перемещать клапан улитки в полностью открытое положение, чтобы очистить цилиндр от оставшихся газов, а затем, возвращать клапан улитки в полностью закрытое положение. Во время последующего перезапуска двигателя, двигатель может запускаться с клапаном улитки, закрытым для улучшения реакции наддува (такой как в ответ на нажатие педали акселератора, как конкретизировано в процедуре по фиг. 7). В случае более длительного DFSO, где продолжительность времени, истекшая по таймеру, больше, чем пороговое время, контроллер может поддерживать клапан улитки в полностью закрытом положении, так чтобы турбина поддерживалась в диапазоне скоростей вращения, откуда турбина может быстро раскручиваться во время последующего запуска двигателя. Например, во время первого перезапуска двигателя из остановки вращения двигателя, контроллер может перезапускать двигатель с закрытым клапаном улитки наряду с тем, что, во время второго перезапуска двигателя из остановки вращения двигателя, контроллер может перезапускать двигатель с открытым клапаном улитки. В материалах настоящего описания, продолжительность времени вывода из работы двигателя, предшествующая первому перезапуску двигателя, может быть более продолжительной, чем продолжительность времени вывода из работы двигателя, предшествующая второму перезапуску двигателя. Это предоставляет возможность улучшаться реакции наддува во время перезапуска двигателя.

На этапе 1014, процедура включает в себя регулировку одного или более исполнительных механизмов двигателя при перемещении клапана улитки, чтобы ослаблять толчок всплеска/провала крутящего момента, являющегося результатом регулировки клапана улитки. Например, процедура может включать в себя регулировку одного или более из перепускной заслонки для выхлопных газов, присоединенной к турбине с приводом от выхлопных газов, VCT, положительного перекрытия клапанов, и открытия впускного дросселя наряду с перемещением клапана улитки в более закрытое положение. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 11, регулировка исполнительного механизма может использоваться для лучшего сокрытия возмущений крутящего момента, которые могут возникать при регулировке клапана улитки, тем самым, улучшая ощущение от вождения водителя транспортного средства. В одном из примеров, временные характеристики регулировки клапана улитки основаны на событии трансмиссии во время остановки вращения двигателя, чтобы лучше скрывать толчок всплеска крутящего момента.

Примерная регулировка в ответ на вывод из работы двигателя далее описана со ссылкой на фиг. 16. Многомерная характеристика 1600 по фиг. 16 изображает регулировку клапана улитки, присоединенного к впуску наружной улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов в ответ на вывод из работы двигателя, более точно, в ответ на событие DFSO в данном примере. Многомерная характеристика 1600 изображает скорость вращения турбины на графике 1602, скорость вращения двигателя на графике 1604, топливоснабжение цилиндра на графике 1606, регулировки клапана улитки на графике 1608 и регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов на графике 1610. Все графики изображены по времени, графически нанесенному вдоль оси x.

Перед t1, двигатель может быть работающим с топливоснабжением (график 1606), и каждый из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов может находиться в более открытом положении. Например, каждый из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов может находиться в полностью открытом положении. В t1, могут удовлетворяться условия вывода из работы двигателя. Например, в t1, водитель транспортного средства может отпускать педаль акселератора и/или нажимать колесные тормоза. В ответ на пониженное требование крутящего момента, впрыск топлива в цилиндры двигателя может избирательно выводиться из работы. Вследствие вывода из работы, двигатель может начинать прокручивание в направлении состояния покоя (график 1604).

Несмотря на то, что двигатель замедляет вращение, клапан улитки может перемещаться в направлении более закрытого положения (например, в направлении полностью закрытого положения). В изображенном примере, клапан улитки показан постепенно перемещаемым в полностью закрытое положение. Однако, в альтернативных примерах, клапан улитки может незамедлительно перемещаться в полностью закрытое положение одновременно с выводом из работы топливоснабжения цилиндра. Закрытие клапана улитки (график 1608) может регулироваться на основании скорости вращения турбины (график 1602), так чтобы мог обеспечиваться требуемый профиль замедления скорости вращения турбины. По существу, требуемый профиль замедления скорости вращения турбины дает скорости вращения турбины возможность оставаться выше пороговой скорости вращения в течение более продолжительной продолжительности времени вывода из работы двигателя. Другими словами, остановка вращения турбины до состояния покоя вслед за выводом из работы двигателя замедляется. Посредством поддержания вращения турбины, давление в выпускном коллекторе может сохраняться, которое, в свою очередь, ослабляет поток воздуха через двигатель. Ослабленный поток воздуха уменьшает охлаждение каталитического нейтрализатора выхлопных газов и обеднение каталитических участков кислородом.

Закрытие клапана улитки постепенно увеличивается (как изображено, или немедленно уменьшается в альтернативном примере) после t1 до тех пор, пока клапан улитки не находится в полностью закрытом положении, после чего, клапан улитки поддерживается в полностью закрытом положении. В дополнение к регулировкам клапана улитки, регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов могут использоваться для содействия обеспечению требуемого профиля замедления скорости вращения турбины. В изображенном примере, перепускная заслонка для выхлопных газов также может закрываться в ответ на вывод из работы двигателя, закрытие перепускной заслонки для выхлопных газов сопровождает закрытие клапан улитки. Более точно, вследствие более высокого влияния клапана улитки, клапан улитки может начинать перемещение в направлении полностью закрытого положения в t1 наряду с тем, что перепускная заслонка для выхлопных газов может начинать перемещение в направлении полностью закрытого положения вскоре после t1 (через задержку после перемещения клапана улитки в направлении закрытого положения). Несмотря на то, что пример показывает перепускную заслонку для выхлопных газов, закрываемую постепенно, в альтернативных примерах, перепускная заслонка для выхлопных газов может закрываться незамедлительно. В кроме того дополнительных примерах, таких как где перепускная заслонка для выхлопных газов обладает более высоким влиянием, перепускная заслонка для выхлопных газов может незамедлительно закрываться одновременно с немедленным закрытием клапана улитки и выводом из работы топливоснабжения у цилиндров (например, на t1).

Непосредственно перед t2, двигатель может докрутиться до состояния покоя. В дополнение, каждый из клапана улитки и перепускной заслонки для выхлопных газов может находиться в полностью закрытом положении. В t2, могут удовлетворяться условия возобновления работы двигателя. Например, водитель транспортного средства может нажимать педаль акселератора и/или отпускать колесные тормоза. В ответ на повышенное требование крутящего момента, может возобновляться топливоснабжение цилиндра (график 1606). В дополнение, клапан улитки может поддерживаться закрытым в течение продолжительности времени перезапуска, между t2 и t3, до тех пор, пока скорость вращения турбины не была поднята выше пороговой скорости вращения. Посредством поддержания клапана улитки закрытым во время ранней части перезапуска, раскручивание турбины ускоряется, уменьшая запаздывание турбонагнетателя и улучшая производительность турбонагнетателя при перезапуске. Затем, на t3, клапан улитки может постепенно перемещаться в более открытое положение, например, в направлении полностью открытого положения.

Перепускная заслонка для выхлопных газов также может поддерживаться закрытой во время ранней части перезапуска, чтобы дополнительно содействовать ускорению раскручивания турбины. Затем, как только турбина раскрутилась в достаточной мере, перепускная заслонка для выхлопных газов может открываться. В изображенном примере, перепускная заслонка для выхлопных газов поддерживается закрытой во время перезапуска двигателя. Затем, вскоре после t3 (через задержку после перемещения клапана улитки в направлении более открытого положения), перепускная заслонка для выхлопных газов также перемещается в направлении более открытого положения.

По существу, если клапан улитки не был закрыт во время вывода из работы двигателя и поддерживался закрытым по меньшей мере в части последующего возобновления работы двигателя, скорость вращения турбины может падать быстрее во время вывода из работы двигателя и требовать более продолжительного времени для раскручивания во время последующего возобновления работы двигателя, как показано отрезком 1603 (пунктирной линией). Задержка в раскручивании турбины может давать в результате запаздывание турбонагнетателя, которое уменьшает производительность турбонагнетателя во время перезапуска.

Несмотря на то, что изображенный пример показывает регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов, следующие за регулировками клапана улитки, на основании условий работы двигателя, регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов могут быть одновременными с или могут предшествовать регулировкам клапана улитки. Кроме того, несмотря на то, что не изображено в примере по фиг. 16, в других примерах, контроллер может регулировать различные исполнительные механизмы крутящего момента двигателя, такие как одно или более из VCT, перекрытия клапанов, EGR и положения впускного дросселя, на основании регулировки клапана улитки во время остановки вращения двигателя и последующего перезапуска.

Таким образом, регулировки клапана улитки могут выполняться в ответ на условия вывода из работы двигателя. Посредством закрытия клапана улитки, в то время как двигатель останавливает вращение, скорость вращения турбины может лучше управляться, и может улучшаться управление турбонагнетателем.

Далее, с обращением к фиг. 11, показана примерная процедура 1100 для регулировки временных характеристик регулировки клапана улитки на основании события трансмиссии двигателя, чтобы уменьшать толчок, если таковой имеет место, всплеска крутящего момента, связанного с регулировкой клапана улитки. Процедура предоставляет такому всплеску крутящего момента возможность лучше скрываться, улучшая качество впечатления от вождения водителя транспортного средства.

На этапе 1102, процедура включает в себя определение запрошенной регулировки клапана улитки. Например, контроллер может определять, должен ли клапан улитки перемещаться в более открытое положение (например, в полностью открытое положение) или в более закрытое положение (например, в полностью закрытое положение). Как конкретизировано ранее, двигатель может включать в себя вторую улитку, внутреннюю по отношению к первой улитки, клапан улитки присоединен только к первой улитки. Регулировка клапана улитки может приводить к перемещению ограничения выхлопных газов выше по потоку от первой улитки. По существу, перемещение открытия клапана улитки на основании различных условий работы и эксплуатационных пределов приводит к перемещению ограничения выхлопных газов выше по потоку от первой улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов на основании различных условий работы и эксплуатационных пределов. Таковые, например, могут включать в себя, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 5-10, условия холодного запуска, условия разбавления в двигателе, условия преждевременного воспламенения, предельные значения стабильности сгорания, предельные значения оборудования, и т.д. Регулировки клапана улитки могут включать в себя, на более низких скоростях вращения турбины, закрытие клапана улитки для увеличения ограничения выхлопных газов выше по потоку от первой улитки, а на более высоких скоростях вращения турбины, открытие клапана улитки для уменьшения ограничения.

На этапе 1104, определяется изменение крутящего момента, связанное с запланированной регулировкой клапана улитки. По существу, изменение крутящего момента может включать в себя всплеск крутящего момента или провал крутящего момента. Например, в условиях от умеренного до высокого потока наддува и расхода воздуха, когда клапан улитки открыт (при постоянной установке фаз кулачкового распределения), потоку выхлопных газов предоставлена возможность проходить через обе улитки. Как результат, давление в выпускном коллекторе быстро снижается, побуждая большее количество свежего воздуха захватываться в цилиндрах. Если это усиление потока воздуха соразмерно дополняется топливом, чтобы поддерживать постоянные топливно-воздушное соотношение и установку опережения зажигания, открытие клапана улитки создает «выброс» вверх крутящего момента двигателя, в материалах настоящего описания также указываемый ссылкой как выброс крутящего момента или всплеск крутящего момента. Подобным образом, если двигатель находится на от умеренного до высокого потоке воздуха, и клапан улитки закрыт, чтобы помогать раскручивать турбину, повышенное давление в выпускном коллекторе будет заставлять захваченный заряд воздуха резко уменьшаться, к тому же, наряду с дополнительным уменьшением потока свежего воздуха в двигатель. Если это ослабление потока воздуха соразмерно дополняется топливом, чтобы поддерживать постоянные топливно-воздушное соотношение и установку опережения зажигания, закрытие клапана улитки создает «выброс» вниз крутящего момента двигателя, в материалах настоящего описания также указываемый ссылкой как выброс крутящего момента или провал крутящего момента. В любом случае, возмущение крутящего момента или выброс крутящего момента, приводят к плохим ездовым качествам. Как конкретизировано ниже, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью регулировать исполнительный механизм двигателя при перемещении клапана улитки, чтобы поддерживать крутящий момент двигателя и уменьшать толчок выброса крутящего момента.

На этапе 1106, может определяться, ожидается ли выброс крутящего момента. Более точно, на основании оценки изменения крутящего момента, связанного с запланированной регулировкой клапана улитки, может определяться, ожидается ли всплеск крутящего момента или провал крутящего момента. В одном из примеров, всплеск крутящего момента может подтверждаться, если изменение крутящего момента, связанное с запланированной регулировкой клапана улитки, является положительным изменением, которое больше, чем пороговая величина. В еще одном примере, провал крутящего момента может подтверждаться, если изменение крутящего момента, связанное с запланированной регулировкой клапана улитки, является отрицательным изменением, которое больше, чем пороговая величина.

Если выброс крутящего момента не ожидается, то, на этапе 1108, процедура включает в себя сохранение положения одного или более исполнительных механизмов двигателя. Кроме того, регулировка клапана улитки выполняется, как запланировано (например, с временными характеристиками, основанными на оцененных условиях работы двигателя).

Если выброс крутящего момента ожидается, то, на этапе 1110, может определяться, есть ли наступающее событие трансмиссии. Контроллер может определять, есть ли наступающее событие трансмиссии, на основании плана переключения трансмиссии. Наступающее событие трансмиссии может включать в себя наступающее событие переключения с повышением передачи трансмиссии или наступающее событие переключение с понижением передачи трансмиссии. По существу, трансмиссия двигателя может включать в себя ручную трансмиссию или автоматическую трансмиссию. Трансмиссия дополнительно может включать в себя одну или более муфт, таких как муфта гидротрансформатора, и муфта прямого хода. Одна или более муфт может включать в себя механическую муфту, которая приводится в действие механически, а также «электронную муфту», которая с электронным приводом (то есть, муфта с управлением по проводам).

В некоторых вариантах осуществления, при определении, есть ли наступающее событие трансмиссии, контроллер может определять продолжительность времени между наступающим событием трансмиссии (на основании плана переключения трансмиссии) и время, когда принят запрос на перемещение ограничения в клапане улитки. Если продолжительность времени достаточно продолжительна (например, длиннее, чем пороговая продолжительность времени), наступающее событие трансмиссии может не подтверждаться. Если продолжительность времени достаточно коротка (например, короче, чем пороговая продолжительность времени), наступающее событие трансмиссии может подтверждаться.

Если наступающее событие трансмиссии подтверждено, то, на этапе 1116, процедура включает в себя регулировку временных характеристик перемещения на основании события трансмиссии. Регулировка может включать в себя, в ответ на предстоящее событие трансмиссии, установку временных характеристик перемещения, чтобы по меньшей мере частично перекрывалось с событием трансмиссии. Например, если продолжительность времени между событием трансмиссии и запрос на перемещение ограничения меньше, чем пороговое значение, временные характеристики перемещения клапана улитки могут регулироваться, чтобы происходить во время события трансмиссии (например, одновременно с событием трансмиссии). В еще одном примере, временные характеристики могут регулироваться, так чтобы временные характеристики перемещения следовали непосредственно за событием трансмиссии. Посредством установки временных характеристик перемещения, чтобы по меньшей мере частично перекрывало событие трансмиссии, толчок выброса крутящего момента может лучше скрываться, тем самым, улучшая ездовые качества.

На этапе 1118, процедура включает в себя регулировку исполнительного механизма двигателя при перемещении клапана улитки для поддержания крутящего момента двигателя и ослабления толчка выброса крутящего момента, который испытывался бы при перемещении. Регулируемый исполнительный механизм двигателя может включать в себя одно или более из VCT, EGR, установки фаз клапанного распределения (в том числе, регулировки перекрытия клапанов), положения впускного дросселя, перепускной заслонки для выхлопных газов и плана переключения трансмиссии. В каждом случае, регулировка исполнительного механизма двигателя может быть основана на перемещении открытия клапана улитки и изменении ограничения выхлопных газов выше по потоку от первой улитки. Например, исполнительный механизм двигателя может регулироваться, чтобы кратковременно усиливать поток воздуха двигателя, когда клапан улитки закрывается для увеличения ограничения, и исполнительный механизм двигателя может регулироваться, чтобы кратковременно ослаблять поток воздуха двигателя, когда клапана улитки открывается для уменьшения ограничения. В качестве альтернативы, исполнительный механизм двигателя может регулироваться, чтобы усиливать поток воздуха двигателя, когда клапан улитки перемещается на большую величину в более открытое положение или в более закрытое положение. Таким образом, ограничение выхлопных газов выше по потоку от первой улитки турбины с множеством улиток с приводом от выхлопных газов может перемещаться на основании условий работы наряду с регулировкой исполнительного механизма двигателя при перемещении, чтобы сохранять крутящий момент двигателя при перемещении.

В еще одном примере, при закрытии клапана улитки для увеличения ограничения, исполнительный механизм двигателя может регулироваться, чтобы кратковременно усиливать поток воздуха двигателя. Это кратковременное усиление потока воздуха двигателя может компенсировать кратковременное падение расхода воздуха, испытываемое, когда клапан улитки закрывается, а давление в выпускном коллекторе увеличивается. В еще одном примере, при открытии клапана улитки для уменьшения ограничения, исполнительный механизм двигателя может регулироваться, чтобы кратковременно ослаблять поток воздуха двигателя. Это кратковременное ослабление потока воздуха двигателя может компенсировать кратковременный подъем расхода воздуха, испытываемое, когда клапан улитки открывается, а давление в выпускном коллекторе понижается. В качестве еще одного примера, когда клапан улитки закрывается, открытие впускного дросселя может временно увеличиваться, чтобы кратковременно усиливать поток воздуха двигателя наряду с тем, что, когда клапан улитки открывается, открытие впускного дросселя может временно уменьшаться, чтобы кратковременно ослаблять поток воздуха двигателя.

В качестве еще одного примера, при закрытии клапана улитки для увеличения ограничения, исполнительный механизм двигателя может регулироваться, чтобы уменьшать разбавление в двигателе, чтобы компенсировать более высокие внутренние остаточные газы, обусловленные более высоким давлением в выпускном коллекторе. В сравнение, при открытии клапана улитки для уменьшения ограничения, исполнительный механизм двигателя может регулироваться, чтобы увеличивать разбавление в двигателе. В качестве еще одного другого примера, при установке временных характеристик перемещения во время события трансмиссии, проскальзывание муфты и/или запаздывание зажигания могут регулироваться (например, увеличиваться) при перемещении, увеличение основано на перемещении. В нем, величина проскальзывания муфты может увеличиваться при увеличении перемещения клапана улитки. Подобным образом, величина применяемого запаздывания зажигания может увеличиваться при увеличении перемещения клапана улитки.

Если наступающее событие трансмиссии не подтверждено на этапе 1110, например, если продолжительность времени между событием трансмиссии и запросом на перемещение ограничения больше, чем пороговое значение, на этапе 1112, процедура включает в себя выполнение регулировки клапана улитки, как запланировано. Это может включать в себя установку временных характеристик перемещения, чтобы находились раньше какого бы то ни было (последующего) события трансмиссии.

Примерная регулировка в отношении временных характеристик перемещения клапана улитки описана со ссылкой на фиг. 12. Более точно, многомерная характеристика 1200 по фиг. 12 изображает требуемый план клапана улитки на графике 1202, план переключения трансмиссии на графике 1204, и фактический или командный план клапана улитки на графике 1206. Регулировки исполнительных механизмов (в материалах настоящего описания, регулировки впускного дросселя), применяемые при перемещении клапана улитки, описаны на графике 1208. Все графики показаны по времени (вдоль оси x).

До t1, двигатель может быть работающим с клапаном улитки, в большей степени открытым (график 1206). Например, клапан улитки может быть полностью открытым. На основании условий работы двигателя до t1, контроллер может определять в t1, что клапан улитки должен перемещаться в более закрытое положение (например, полностью закрытое положение). Например, в ответ на повышение требования крутящего момента, наддуву может быть необходимо усиливаться в или после t1. Соответственно, запрос перемещения клапана улитки (график 1202) может быть сделан в t1. Контроллер дополнительно может определять, что регулировке клапана улитки необходимо выполняться между t1 и t3. Другими словами, если регулировка клапана улитки выполняется после t3, рабочие характеристики двигателя будут ухудшаться. Контроллер дополнительно может определять, есть ли наступающее событие трансмиссии, такое как где включается передача трансмиссии. На основании условий работы двигателя, может определяться, чтобы переключению с повышением передачи трансмиссии или включению передачи (график 1204) было запланировано начинаться в t2. Ввиду наступающего события трансмиссии, перемещение клапана улитки, запрошенное в t1, фактически может указываться командой вскоре после t2, более точно, при переключении с повышением передачи трансмиссии или включения передачи. В изображенном примере, переключение с повышением передачи трансмиссии может выполняться многочисленными этапами переключения с повышением передачи, и закрытие клапана улитки может перемещаться, чтобы происходить после того, как был завершен первый этап переключения с повышением передачи.

По существу, если событие трансмиссии не подтверждено между t1 и t3, то перемещение клапана улитки, указанное командой в t1, фактически может выполняться в t1 (смотрите пунктирный отрезок 1207). В качестве еще одного примера, в t4, на основании условий работы двигателя, может производиться запрос на открытие клапана улитки. Поскольку никакие события трансмиссии не ожидаются вскоре после t4, контроллер может давать команду запрошенного перемещения клапана улитки в t4. Таким образом, в t4, клапан улитки может перемещаться из более закрытого положения в более открытое положение.

Посредством установки временных характеристик перемещения клапана улитки, чтобы по меньшей мере частично перекрывало событие трансмиссии (которое происходит между t2 и t3), улучшаются ездовые качества. Дополнительные улучшения ездовых качеств при перемещении клапана улитки достигаются регулировками исполнительных механизмов двигателя, которые усиливают поток воздуха двигателя во время закрытия клапана улитки. Более точно, закрытие клапана улитки заставляет расти давление в выпускном коллекторе, которое, в свою очередь, ослабляет поток свежего воздуха в цилиндры на несколько циклов двигателя вслед за закрытием клапана улитки. Затем, по мере того, как скорость вращения турбины возобновляется вследствие подъема давления в выпускном коллекторе, наддув усиливается, и поток свежего воздуха в цилиндры двигателя. увеличивается Таким образом, чтобы компенсировать провал крутящего момента, происходящий в результате ослабленного потока воздуха, по приему запроса на закрытие клапана улитки и до того, как клапан улитки закрыт, более точно, между t1 и t2, открытие впускного дросселя может увеличиваться. Затем, во время первых нескольких циклов вслед за закрытием клапана улитки, более точно, между t2 и t3, открытие впускного воздушного дросселя может дополнительно увеличиваться (в большей степени, чем открытие между t1 и t2). Например, между t1 и t2, дроссель может частично открываться, а между t2 и t3, дроссель может полностью открываться. Затем, по мере того, как скорость вращения турбины и уровень наддува увеличиваются, в особенности, после t3, впускной воздушный дроссель может возобновлять свое исходное положение.

Подобным образом, регулировки исполнительных механизмов двигателя, которые ослабляют поток воздуха двигателя при перемещении клапана улитки в t4, могут использоваться для улучшения ездовых качестве во время открытия клапана улитки. Более точно, открытие клапана улитки заставляет падать давление в выпускном коллекторе, которое, в свою очередь, усиливает поток свежего воздуха в цилиндры на несколько циклов двигателя вслед за открытием клапана улитки. Затем, по мере того, как скорость вращения турбины падает вследствие падения давления в выпускном коллекторе, наддув ослабляется, и уменьшается поток свежего воздуха в цилиндры двигателя. Таким образом, для компенсации всплеска крутящего момента, являющегося результатом усиленного потока воздуха, во время первых нескольких циклов вслед за открытием клапана улитки, более точно, непосредственно после t4, впускной воздушный дроссель может временно открываться. Например, открытие впускного дросселя может постепенно увеличиваться (в изображенном примере, ступенчато увеличиваться). Затем, по мере того, как скорость вращения и уровень наддува турбины падает, впускной воздушный дроссель может возобновлять свое исходное положение (то есть, открытие впускного дросселя может увеличиваться).

Регулировки перепускной заслонки для выхлопных газов (не показаны) также могут использоваться во время каждого из перемещений клапана улитки, чтобы дополнительно содействовать управлению турбонагнетателем. Например перепускная заслонка для выхлопных газов может открываться, когда открывается клапан улитки, и перепускная заслонка для выхлопных газов может закрываться, когда закрывается клапан улитки. Таким образом, регулировки исполнительных механизмов могут использоваться для улучшения ездовых качеств при перемещении клапана улитки.

Таким образом, турбина двойного потока может преимущественно использоваться для улучшения управления наддувом в различных условиях работы двигателя. Посредством регулировки клапана в условиях холодного запуска, повышенное давление в коллекторе может использоваться для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора, а также раскручивания турбины при холодном запуске. В дополнение, регулировки клапана улитки могут использоваться для вывода скорости вращения турбины из диапазона скоростей вращения, где может происходить слышимый резонанс, улучшая ощущение от вождения. Посредством регулировки клапана в ответ на переходные изменения требования крутящего момента, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться, улучшая реакцию наддува двигателя. Более того, посредством регулировки клапана в ответ на вывод из работы двигателя, раскручивание турбины по возобновлению работы двигателя также улучшается. Посредством регулировки клапана в ответ на разбавление в двигателе, остаточные газы могут подаваться в двигатель, не ухудшая сгорание, тем самым, распространяя преимущества EGR на более широкий диапазон условий работы. Посредством регулировки клапана, когда достигнуты предельные значения оборудования двигателя, к примеру, в ответ на преждевременное воспламенение, нагрузка двигателя может быстро понижаться, а повреждение компонентов может уменьшаться. Посредством использования одного или более исполнительных механизмов двигателя для компенсации толчка крутящего момента регулировки клапана улитки, уменьшается толчок крутящего момента, ощущаемый водителем транспортного средства. В дополнение, посредством регулировки временных характеристик на основании события трансмиссии, лучше скрывается толчок крутящего момента. В общем и целом, рабочие характеристики и реакция наддува двигателя улучшается, выбросы с выхлопными газами уменьшаются, и улучшаются ездовые качестве транспортного средства.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящего описания, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.

Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.

Реферат

1. Система двигателя, содержащая:двигатель;турбонагнетатель для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха в двигатель, причем турбонагнетатель содержит впускной компрессор и турбину с приводом от выхлопных газов, а турбина с приводом от выхлопных газов содержит первую наружную и вторую внутреннюю улитку;клапан улитки, присоединенный между выпускным коллектором двигателя и впуском первой наружной улитки;трансмиссию, содержащую муфту; иконтроллер с машиночитаемыми командами дляперемещения клапана улитки в ответ на условия работы двигателя;установки временных характеристик перемещения на основании плана переключения трансмиссии; ирегулировки проскальзывания муфты при перемещении.2. Система по п. 1, в которой установка временных характеристик перемещения содержит установку временных характеристик перемещения, чтобы по меньшей мере частично перекрывались с планом переключения трансмиссии.3. Система по п. 1, в которой величина проскальзывания муфты основана на перемещении клапана улитки, причем величина проскальзывания муфты увеличивается при увеличении перемещения клапана улитки.4. Система по п. 1, в которой контроллер содержит дополнительные команды для установки момента искрового зажигания на основании открытия клапана улитки, причем величина применяемой регулировки установки момента зажигания увеличивается при увеличении перемещения клапана улитки.5. Система по п. 1, в которой величина проскальзывания муфты основана на перемещении клапана улитки, причем величина проскальзывания муфты увеличивается до и при перемещении клапана улитки.6. Система по п. 1, в которой контроллер содержит дополнитель

Формула

6. Система по п. 1, в которой контроллер содержит дополнительные команды для осуществления запаздывания установки момента искрового зажигания при перемещении, причем величина применяемого запаздывания искрового зажигания увеличивается при увеличении перемещения клапана улитки.