СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2017 года по МПК F02B29/04 F02D9/02 F02D41/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системам и способам для продувки конденсата из охладителя наддувочного воздуха в систему двигателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели с нагнетателем и турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью сжимать окружающий воздух, поступающий в двигатель, чтобы повышать мощность. Сжатие воздуха может вызывать повышение температуры воздуха, таким образом, охладитель наддувочного воздуха может использоваться для охлаждения нагретого воздуха, тем самым повышая его плотности и дополнительно увеличивая потенциальную мощность двигателя. Окружающий воздух извне транспортного средства проходит через CAC, чтобы охлаждать всасываемый воздух, проходящий через внутреннюю часть CAC. Конденсат может формироваться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где всасываемый воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Конденсат может накапливаться на дне CAC или во внутренних каналах и охлаждающих турбулизаторах. Когда повышается крутящий момент, к примеру при ускорении, увеличенный массовый расход воздуха может отбирать конденсат из CAC, втягивая его в двигатель и повышая вероятность пропусков зажигания двигателя.

Другие попытки принимать меры в ответ на пропуски зажигания двигателя, обусловленные засасыванием конденсата, включают в себя избегание накопления конденсата. Однако авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у таких способов. Более точно, несмотря на то, что некоторые способы могут уменьшать или замедлять формирование конденсата в CAC, конденсат все же может накапливаться со временем. Если это накопление не может быть прекращено, засасывание конденсата при ускорении может вызывать пропуски зажигания двигателя. Еще один способ предотвращения пропусков зажигания двигателя вследствие засасывания конденсата включает в себя улавливание и/или отведение конденсата из CAC. Несмотря на то, что это может снижать уровни конденсата в CAC, конденсат перемещается в альтернативное местоположение или резервуар, которые могут быть подвержены другим проблемам с конденсатом, таким как замерзание и коррозия.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из примеров, проблемы, описанные выше, могут быть преодолены способом продувки конденсата из CAC при событии ускорения.

В одном из аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха ограничивают увеличение потока воздуха двигателя при ускорении транспортного средства.

В одном из примеров предложен способ, в котором ускорение транспортного средства включает в себя нажатие педали акселератора.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение осуществляют в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше первого порогового уровня.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение включает в себя этап, на котором управляют открыванием дросселя на основании скорости увеличения потока воздуха двигателя.

В одном из примеров предложен способ, в котором скорость увеличения потока воздуха двигателя регулируют на основании одного или более из уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха и целевой скорости засасывания конденсата.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение уменьшают в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха, снижающийся ниже второго порогового уровня.

В одном из примеров предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором увеличивают наддув и открывание дросселя с управляемой скоростью, чтобы увеличивать крутящий момент до требуемого уровня при ускорении транспортного средства.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение уменьшают, когда ускорение транспортного средства заканчивается.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение дополнительно включает в себя этап, на котором ограничивают нагрузку двигателя.

В одном из примеров предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором повышают уровень наддува при ограничении.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше первого порогового уровня,

в первом состоянии, ограничивают увеличение потока воздуха двигателя; и

во втором состоянии, поддерживают поток воздуха двигателя.

В одном из примеров предложен способ, в котором первое состояние включает в себя скорость изменения положения педали, большую, чем пороговая скорость изменения.

В одном из примеров предложен способ, в котором второе состояние включает в себя скорость изменения положения педали, меньшую, чем пороговая скорость изменения.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение увеличения потока воздуха двигателя увеличивают с повышением уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение уменьшают в ответ на одно из уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже второго порогового уровня и уменьшения положения педали.

В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором ограничивают увеличение потока воздуха двигателя, когда изменение положения педали больше, чем пороговое значение, в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха, больший, чем первый пороговый уровень.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение увеличения потока воздуха двигателя включает в себя этап, на котором устанавливают предел на основании целевой скорости засасывания конденсата для снижения пропуска зажигания в двигателе.

В одном из примеров предложен способ, в котором ограничение прекращают, когда уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха уменьшается ниже второго порогового уровня.

Таким образом, при событии ускорения, когда уровень конденсата в CAC находится выше порогового уровня, контроллер может ограничивать увеличение потока воздуха двигателя. Таким образом, скорость засасывания конденсата в двигатель может регулироваться, уменьшая вероятность пропусков зажигания в двигателе или нестабильное сгорание.

В качестве одного из примеров, когда уровень конденсата в CAC находится выше первого порогового уровня, увеличение потока воздуха двигателя может ограничиваться при событии ускорения. Событие ускорения может включать в себя нажатие педали акселератора и указываться увеличением положения педали сверх порогового значения. Ограничение потока воздуха двигателя может включать в себя управление открыванием дросселя с определенной скоростью увеличения потока воздуха двигателя. Эта скорость увеличения потока воздуха двигателя может регулироваться на основании уровня конденсата в CAC и целевой скорости засасывания конденсата. Ограничение потока воздуха двигателя может прекращаться, когда уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха уменьшается ниже второго порогового уровня.

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

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя охладитель наддувочного воздуха.

Фиг. 2 показывает блок-схему последовательности операций способа продувки конденсата из CAC в разных условиях движения.

Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ определения количества конденсата внутри CAC согласно варианту осуществления настоящего описания.

Фиг. 4 показывает графический пример операций продувки CAC в разных условиях движения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам для продувки конденсата из охладителя наддувочного воздуха (CAC) в систему двигателя, такую как система по фиг. 1. В ответ на уровень конденсата в CAC, увеличение потока воздуха двигателя при ускорении транспортного средства может ограничиваться, чтобы уменьшать вероятность пропусков зажигания в двигателе. Уровень или количество конденсата в CAC может определяться посредством способа, представленного на фиг. 3. Фиг. 2 представляет примерный способ управления увеличением потока воздуха двигателя в ответ на конденсат в CAC и событие ускорения. Например, операции продувки CAC на основании условий работы показаны на фиг. 4.

Далее, со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 (цилиндр) сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 46 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Время открывания и закрывания выпускного клапана 54 может регулироваться относительно положения коленчатого вала посредством фазировщика 58 кулачков. Время открывания и закрывания впускного клапана 52 может регулироваться относительно положения коленчатого вала посредством фазировщика 59 кулачков. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана. Таким образом, контроллер 12 может управлять установкой фаз кулачкового распределения посредством фазировщиков 58 и 59. Регулируемая установка фаз кулачкового распределения (VCT) может подвергаться опережению или запаздыванию в зависимости от различных факторов, таких как нагрузка двигателя и скорость вращения двигателя (RPM).

Топливная форсунка 66 показана выполненной с возможностью впрыска топлива непосредственно в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускное отверстие, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально продолжительности времени импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). Топливная форсунка 66 питается рабочим током из формирователя 68, который реагирует на действие контроллера 12. В одном из примеров, двухкаскадная топливная система высокого давления используется для формирования более высоких давлений топлива. В дополнение, впускной коллектор 46 показан сообщающимся с возможным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из впускной камеры 44 наддува. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для питания впускной камеры 44 наддува. Воздухозаборник 42 может быть частью системы впуска, которая втягивает всасываемый воздух 180 из одного или более воздуховодов (не показанных на фиг. 1).

Выхлопные газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162, который сжимает воздух в камере 160 наддува. Различные компоновки могут быть предусмотрены для приведения в движение компрессора. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в движение двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя через турбонагнетатель или нагнетатель, может регулироваться контроллером 12. Перепускная заслонка 171 турбонагнетателя является клапаном, который предоставляет выхлопным газам возможность обходить турбину 164 через перепускной канал 173, когда перепускная заслонка 171 турбонагнетателя находится в открытом состоянии. По существу все выхлопные газы проходят через турбину 164, когда перепускная заслонка 171 находится в полностью закрытом положении.

Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую порцию выхлопных газов из выпускного коллектора 48 во впускную камеру наддува 44 через канал 140 EGR. Количество EGR, выдаваемой во впускную камеру 44 наддува, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 172 EGR. В некоторых условиях, система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания. Фиг. 1 показывает систему EGR высокого давления, где EGR направляется из выше по потоку от турбины турбонагнетателя в ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя. В других вариантах осуществления, двигатель, дополнительно или в качестве альтернативы, может включать в себя систему EGR низкого давления, где EGR направляется из ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в выше по потоку от компрессора турбонагнетателя. Когда работоспособна, система EGR может вызывать формирование конденсата из сжатого воздуха, особенно когда сжатый воздух охлаждается охладителем наддувочного воздуха, как подробнее описано ниже. Более точно, EGR содержит в себе большое количество воды, так как она является побочным продуктом сгорания. Поскольку EGR находится под относительно высокой температурой и содержит в себе большое количество воды, температура конденсации также может быть относительно высокой. Следовательно, формирование конденсата из EGR может быть даже гораздо более интенсивным, чем формирование конденсата от сжатия воздуха и понижение его до температуры конденсации.

Впускная камера 44 наддува может дополнительно включать в себя охладитель 166 наддувочного воздуха (CAC) (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. В некоторых вариантах осуществления, CAC 166 может быть воздушно-воздушным теплообменником. В других вариантах осуществления CAC 166 может быть воздушно-жидкостным теплообменником. CAC 166 может включать в себя клапан для избирательной модуляции скорости потока всасываемого воздуха, проходящего через охладитель 166 наддувочного воздуха, в ответ на формирование конденсата внутри охладителя наддувочного воздуха.

Горячий наддувочный воздух из компрессора 162 поступает во впускное отверстие CAC 166, остывает, по мере того, как он проходит через CAC 166, а затем выходит, чтобы проходить через дроссель 62 и во впускной коллектор 46 двигателя. Поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через CAC, чтобы помогать охлаждению наддувочного воздуха. Конденсат может формироваться и накапливаться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где наддувочный воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды.

Когда наддувочный воздух включает в себя подвергнутые рециркуляции выхлопные газы, конденсат может становиться кислотным и подвергать коррозии корпус CAC. Коррозия может приводить к утечкам между зарядом воздуха, атмосферой и возможно хладагентом в случае водно-воздушных охладителей. Для уменьшения накопления конденсата и опасности коррозии конденсат может собираться на дне CAC, а затем продуваться в двигатель во время выбранных условий работы двигателя, таких как во время событий ускорения. Однако если конденсат вводится за один раз в двигатель при событии ускорения, может быть повышение вероятности пропуска зажигания или нестабильности сгорания в двигателе (в виде поздних/медленных сгораний) вследствие засасывания воды. Таким образом, как конкретизировано в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 2-4, конденсат может продуваться из CAC в двигатель в управляемых условиях. Управление продувкой может помогать уменьшать вероятность событий пропусков зажигания двигателя. В одном из примеров, конденсат может продуваться из CAC с использованием увеличенного потока воздуха во время состояния нажатия педали акселератора. Посредством регулирования увеличения потока воздуха через CAC при нажатии педали акселератора, конденсат может продуваться из CAC, не вызывая пропусков зажигания. Способы для продувки конденсата во время состояния ускорения и регулирования скорости увеличения потока воздуха подробнее представлены ниже со ссылкой на фиг. 2-4.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от турбины 164. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах, могут применяться другие конфигурации двигателя, например дизельный двигатель. Электрический двигатель может использоваться во время операций продувки, дополнительно описанных ниже, чтобы поддерживать водительское требование крутящего момента.

При работе каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. На такте впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 46, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). На такте сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Установка момента искрового зажигания может управляться, чтобы искра возникала до (с опережением) или после (с запаздыванием) предписанного производителем момента времени. Например, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию от установки момента максимального тормозного момента (MBT) для борьбы с детонацией в двигателе или подвергаться опережению в условиях высокой влажности. В частности, MBT может подвергаться опережению, чтобы учитывать низкую скорость горения. На такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Коленчатый вал 40 может использоваться для приведения в движение генератора 168 переменного тока. В заключение, на такте выпуска выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения педали, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной водителем 132 транспортного средства; измерение абсолютного давления в коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 46; измерение давления наддува (Наддув) с датчика 123 давления; измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; измерение положения дросселя (TP) с датчика 5 и температуру на выпускном отверстии охладителя 166 наддувочного воздуха с датчика 124 температуры. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает сигнал профильного считывания зажигания (PIP). Это вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту). Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. Другие не изображенные датчики также могут присутствовать, такие как датчик для определения скорости всасываемого воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха и другие датчики.

Более того, контроллер 12 может поддерживать связь с различными исполнительными механизмами, которые могут включать в себя исполнительные механизмы двигателя, такие как топливные форсунки, впускная воздушная дроссельная заслонка с электронным управлением, свечи зажигания, распределительные валы и т.д. Различные исполнительные механизмы двигателя могут управляться, чтобы обеспечивать или поддерживать требование крутящего момента, как предписано водителем 132 транспортного средства. Эти исполнительные механизмы могут регулировать определенные параметры управления двигателем, в том числе регулируемую установку фаз кулачкового распределения (VCT), топливно-воздушное соотношение (AFR), нагрузку генератора переменного тока, установку момента зажигания, положение дросселя и т.д. Например, когда указано увеличение PP (например, при нажатии педали акселератора) с датчика 134 положения педали, требование крутящего момента увеличивается.

В ответ на состояние ускорения, такое как нажатие педали акселератора, контроллер 12 может увеличивать открывание дросселя 62, усиливая поток воздуха через CAC и на впуск двигателя. Событие ускорения или нажатие педали акселератора может указываться увеличением положения педали. По существу, если положение педали находится за пределами порогового положения или скорость изменения положения дросселя является указывающим энергичное увеличение требуемого крутящего момента, могут происходить в результате нажатие педали акселератора и увеличение потока воздуха. Как конкретизировано в материалах настоящего описания на фиг. 2 и 4, увеличенный поток воздуха при нажатии педали акселератора может продувать конденсат из CAC во впускной коллектор двигателя. Если скорость потока воздуха увеличивается слишком быстро, конденсат может выдуваться в двигатель с повышенной скоростью и вызывать пропуски зажигания в двигателе. Таким образом, посредством регулирования скорости увеличения потока воздуха при нажатии педали акселератора скорость продувки конденсата и пропуски зажигания в двигателе могут уменьшаться.

Контроллер может устанавливать предел скорости потока воздуха (воздушного потока) двигателя или предел скорости увеличения потока воздуха при нажатии педали акселератора. Посредством регулирования открывания дросселя при нажатии педали акселератора может достигаться установленная скорость увеличения потока воздуха двигателя. В качестве альтернативы или дополнительно, предел нагрузки двигателя может устанавливаться при нажатии педали акселератора и продувки. Установленная скорость увеличения потока воздуха может быть основана на количестве или уровне конденсата в CAC и/или целевой скорости засасывания конденсата. Кроме того, продолжительность времени ограничения увеличения потока воздуха во время продувки может быть основана на количестве конденсата в CAC. Например, если количество конденсата в CAC является более высоким, скорость увеличения потока воздуха может быть медленнее, а продолжительность времени ограничения может быть более продолжительной. Таким образом, ограничение увеличения потока воздуха при нажатии педали акселератора может увеличиваться с повышением уровня конденсата в CAC. В еще одном пример, скорость увеличения потока воздуха может соответствовать целевой скорости засасывания конденсата. Например, может быть пороговая скорость засасывания конденсата, которая может вызывать пропуски зажигания в двигателе. Поэтому, по мере того, как повышается эта пороговая скорость засасывания конденсата, скорость увеличения потока воздуха может снижаться (например, ограничиваться в большей степени). По существу, продолжительность времени ограничения потока воздуха может быть минимальной продолжительностью времени для продувки некоторого количества конденсата из CAC наряду со снижением вероятности пропусков зажигания.

По мере того, как положение педали увеличивается, указывая нажатие педали акселератора, требование крутящего момента также может увеличиваться. Поток воздуха двигателя может ограничиваться при нажатии педали акселератора, чтобы управлять продувкой; однако, уровень наддува может продолжать увеличиваться при ограничении. Дополнительно, если транспортное средство является транспортным средством с гибридным приводом, электрический двигатель может использоваться для компенсации ограниченного увеличения потока воздуха и поддержки крутящего момента. После того как продувка конденсата завершена, ограничение потока воздуха может прекращаться, и наддув может использоваться для увеличения крутящего момента до требуемого уровня регулируемым образом. Например, наддув и открывание дросселя могут увеличиваться на управляемой скорости, чтобы не вызывать быстрого повышения крутящего момента. Продувка конденсата может завершаться после того, как по существу весь конденсат продувается из CAC. В качестве альтернативы, продувка конденсата может завершаться после того, как конденсат в CAC падает ниже второго порогового уровня, или после того, как нагрузка двигателя достигает уровня, который может обеспечивать повышенное засасывание конденсата без ухудшенного сгорания.

Таким образом, в ответ на уровень конденсата выше первого порогового уровня, увеличение потока воздуха двигателя может ограничиваться при событии ускорения. Ограничение потока воздуха двигателя может включать в себя управление открыванием дросселя с установленной скоростью увеличения потока воздуха двигателя на основании количества конденсата в CAC. Ограничение потока воздуха двигателя может прекращаться или ослабляться, когда уровень конденсата в CAC понижается ниже второго порогового уровня. В качестве альтернативы, ограничение потока воздуха двигателя может прекращаться или ослабляться, когда событие ускорения заканчивается. Это может указываться уменьшением положения педали. Далее, с обращением к фиг. 2, представлен способ продувки конденсата из CAC в разных условиях движения. Более точно, при событии ускорения, контроллер может ограничивать увеличение потока воздуха, когда конденсат в CAC находится выше первого порогового уровня.

Способ начинается на 202 посредством оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, температуры двигателя, положение дросселя, массовый расход воздуха, расход воздуха двигателя, условия CAC (температуру на входе и выходе, давление на входе и выходе, и т.д.), температуру и влажность окружающей среды, MAP, положение педали и уровень наддува. На этапе 204, процедура может определять уровень конденсата в CAC на основании этих данных. В одном из примеров, на этапе 206, и как дополнительно конкретизировано в модели на фиг. 3, скорость формирования конденсата внутри CAC может быть основана на температуре окружающей среды, температуре на выходе CAC, массовом расходе, EGR и влажности. Это затем может использоваться для расчета количества или уровня конденсата в CAC. В еще одном примере, на этапе 208, значение формирования конденсата может отображаться в температуру на выходе CAC и отношение давления в CAC к давлению окружающей среды. Должно быть отмечено, что такой подход может быть особенно полезным, так как двигатель может работать в состоянии, где двигатель работает с нагрузкой двигателя приблизительно 0,8 (причем 1 является максимальной нагрузкой безнаддувного цилиндра), давления перед дросселем по-прежнему могут быть большими, чем давление окружающей среды, с давлениями в коллекторе слегка ниже атмосферного (таковые по-прежнему являются создающими разрежение). Это означает, что возможно, что даже если двигатель мог быть работающим с нагрузкой и выходным крутящим моментом в диапазоне безнаддувного двигателя, система впуска CAC все еще может быть под давлением ниже точки росы. Давление на впуске или степень повышения давления поэтому могут быть более точным указанием изменения точки росы ниже уровня конденсата, поскольку использование только нагрузки двигателя не могло служить признаком давления в CAC.

В альтернативном примере, значение формирования конденсата может отображаться в температуру на выходе CAC и нагрузку двигателя. Нагрузка двигателя может быть функцией массы воздуха, крутящего момента, положения педали акселератора и положения дросселя и таким образом может давать показание скорости потока воздуха через CAC. Например, умеренная нагрузка двигателя, объединенная с относительно холодной температурой на выходе CAC, может служить признаком высокого значения формирования конденсата вследствие поверхностей охлаждения CAC и относительно низкой скорости потока всасываемого воздуха. Отображение, кроме того, может включать в себя модификатор для температуры окружающей среды.

Возвращаясь к фиг. 2, на этапе 210 процедуры определяют, находится ли уровень конденсата в CAC (например, количество конденсата в CAC) выше первого порогового уровня, T1. Если уровень конденсата в CAC не находится около первого порогового уровня T1, процедура поддерживает уровень потока воздуха двигателя и продолжает отслеживать уровень конденсата на этапе 212. Однако, если уровень конденсата в CAC больше, чем первый пороговый уровень T1, процедура переходит на этап 214, чтобы определять, есть ли событие ускорения.

Событие ускорения может определяться посредством оценки положения педали или более точно изменения положения педали. Например, скорость изменения положения педали сверх пороговой скорости изменения может указывать событие ускорения, которое может включать в себя нажатие педали акселератора. В качестве альтернативы, если скорость изменения положения педали меньше, чем пороговая скорость изменения, может не быть нажатия педали акселератора или события ускорения. Если нет события ускорения на этапе 214 (например, скорость изменения положения педали меньше, чем пороговая скорость изменения), контроллер может поддерживать уровень потока воздуха двигателя и продолжать отслеживание конденсата на этапе 212. Однако если есть событие ускорения на этапе 214, процедура переходит на этап 216, чтобы ограничивать увеличение потока воздуха двигателя при событии ускорения. Ограничение потока воздуха двигателя может включать в себя ограничение или регулирование открывания дросселя. Например, открывание дросселя может регулироваться для достижения установленной скорости увеличения потока воздуха двигателя. В других примерах, ограничение может включать в себя установку предела нагрузки двигателя. Установленная скорость увеличения потока воздуха двигателя может быть основана на уровне конденсата в CAC и/или целевой скорости засасывания конденсата. Например, скорость увеличения потока воздуха двигателя может быть самой быстрой скоростью, с которой двигатель может засасывать количество конденсата в CAC, не вызывая пропусков зажигания. Таким образом, большее количество конденсата может приводить к более медленной скорости увеличения потока воздуха двигателя.

Процедура переходит на этап 218, чтобы определять, упал ли уровень конденсата в CAC ниже второго порогового уровня T2. В некоторых вариантах осуществления, этот уровень может быть нулевым, чтобы конденсата в CAC не оставалось. В других вариантах осуществления, этот уровень может быть несколько большим, чем ноль, но достаточно малым, чтобы снижать вероятность пропусков зажигания двигателя. Если уровень конденсата в CAC еще не достиг второго порогового уровня T2, процедура продолжает продувку, ограничивая поток воздуха, на этапе 220. Как только уровень конденсата в CAC падает ниже второго порогового уровня T2, процедура переходит на этап 222, где контроллер может прекращать ограничение потока воздуха двигателя. Если транспортное средство по-прежнему является ускоряющимся, нажатие педали акселератора может продолжаться с запрошенным уровнем крутящего момента. По существу, положение дросселя может регулироваться, чтобы обеспечивать запрошенный уровень потока воздуха. В качестве альтернативы, на этапе 216, продувка и ограничение потока воздуха могут продолжаться в течение установленной продолжительности времени. Продолжительность времени может быть основана на количестве конденсата в CAC. В еще одном примере, ограничение потока воздуха двигателя и продувка конденсата на этапе 216 могут заканчиваться, когда завершается нажатие педали акселератора или событие ускорения. Например, если положение педали уменьшается, чтобы транспортное средство больше не было ускоряющимся, продувка конденсата может прекращаться вследствие уменьшения потока воздуха.

Фиг. 3 иллюстрирует способ 300 для оценки количества конденсата, накопленного внутри CAC. На основании количества конденсата в CAC относительно порогового значения, увеличение потока воздуха двигателя при событии ускорения может управляться посредством процедуры, показанной на фиг. 5.

Способ начинается на этапе 302 посредством определения условий работы двигателя. Таковые могут включать в себя, как конкретизировано ранее на этапе 202, условия окружающей среды, условия CAC (температуры и давления на входе и выходе, расход через CAC и т.д.), массовый расход воздуха, MAP, поток EGR, скорость вращения и нагрузка двигателя, температура двигателя, наддув и т.д. Затем, на этапе 304, процедура определяет, известна ли (влажность) влажность окружающей среды. В одном из примеров, влажность окружающей среды может узнаваться на основании выходного сигнала датчика влажности, присоединенного к двигателю. В еще одном примере, влажность может логически выводиться по расположенному ниже по потоку датчику UEGO или получаться из информационных источников (например, соединений сети Интернет, навигационной системы транспортного средства и т.д.) или сигнала датчика дождя/стеклоочистителей. Если влажность не известна (например, если двигатель не включает в себя датчика влажности), влажность может устанавливаться на этапе 306 в 100%. В альтернативном варианте осуществления, влажность может оцениваться на основании логически выведенных условий, таких как эффективность CAC и скорость работы переднего стеклоочистителя. Однако, если влажность известна, известное значение влажности, в качестве выдаваемого датчиком влажности, может использоваться в качестве установки влажности на этапе 308.

Температура, давление и влажность окружающей среды могут использоваться для определения точки росы всасываемого воздуха, которая дополнительно может находиться под влиянием количества EGR во всасываемом воздухе (например, EGR может иметь иные влажность и температуру, чем воздух из атмосферы). Разница между точкой росы, давлением на выходе CAC и температурой на выходе CAC указывает, будет ли конденсат формироваться внутри охладителя, и массовый расход воздуха может оказывать влияние на то, сколько конденсата фактически накапливается внутри охладителя. На этапе 310, алгоритм может рассчитывать давление насыщенного пара на выходе CAC в зависимости от температуры и давления на выходе CAC. Алгоритм затем рассчитывает массу воды при этом давлении насыщенного пара на этапе 312. В заключение, скорость формирования конденсата на выходе CAC определяется на этапе 314 посредством вычитания массы воды в условиях давления насыщенного пара на выходе CAC из массы воды в окружающем воздухе. Посредством определения времени между измерениями конденсата на этапе 316 способ 300 может определять количество конденсата внутри CAC после последнего измерения на этапе 318. Текущее количество конденсата в CAC рассчитывается на этапе 322 посредством прибавления значения конденсата, оцененного на этапе 318, к предыдущему значению конденсата, а затем вычитания всех потерь конденсата после последней процедуры (то есть количество удаленного конденсата, например, посредством процедур продувки) на этапе 320. Потери конденсата могут предполагаться нулевыми, если температура на выходе CAC находилась выше точки росы. В качестве альтернативы, на этапе 320, количество удаленного конденсата может моделироваться или определяться опытным путем в зависимости от массы воздуха и интегрироваться по каждому циклу задачи программного обеспечения (то есть по каждому выполнению процедуры 300).

Далее, с обращением к фиг. 4, график 400 показывает примерные операции продувки CAC в разных условиях движения. Более точно, график 400 показывает изменение положения педали (PP), указывающего водительское требование крутящего момента, на графике 402, соответствующее изменение скорости транспортного средства показано на графике 404, изменение потока воздуха двигателя показано на графике 408, изменение положения дросселя показано на графике 410, крутящий момент на выходном валу двигателя показан на графике 416, уровень наддува показан на графике 420 и изменение положения регулятора давления наддува (например, между полностью открытым и полностью закрытым) показано на графике 422. Уровень конденсата в CAC показан на графике 406. В заключение, регулировки для установки момента зажигания показаны на графике 414. Установка момента зажигания может подвергаться опережению или запаздыванию от MBT. Пограничный предел 418 детонации может изменяться на основании условий работы двигателя, в том числе температуры всасываемого воздуха.

До момента t1 времени положение педали может находиться на низком уровне (график 402), приводя к низкой скорости транспортного средства (график 404), уменьшенному потоку воздуха двигателя (график 408), небольшому открыванию дросселя (график 410) и низкому крутящему моменту на выходном валу (график 416). Уровень конденсата в CAC может быть ниже первого порогового уровня T1 (график 406). В момент t1 времени положение педали может увеличиваться, указывая нажатие педали акселератора (график 402). Уровень конденсата в CAC может быть ниже первого порогового уровня T1 (график 406). Поэтому открывание дросселя может увеличиваться (график 410), увеличивая поток воздуха двигателя (график 408). Поскольку конденсат в CAC не находился выше первого порогового уровня T1, увеличение потока воздуха двигателя не ограничивается при нажатии педали акселератора в момент t1 времени. Скорость транспортного средства (график 404) и крутящий момент (график 416) также могут повышаться вследствие нажатия педали акселератора в момент t1 времени.

Между моментом t1 времени и моментом t2 времени уровень конденсата в CAC может быть повышающимся со скоростью R1 (график 406). Прямо перед моментом t2 времени уровень конденсата в CAC может повышаться выше первого порогового уровня T1. В момент t2 времени может происходить еще одно нажатие педали акселератора, как указано большим увеличением положения педали (график 402). В ответ на уровень конденсата в CAC выше первого порогового уровня T1 и увеличение положения педали, поток воздуха двигателя может увеличиваться с регулируемой скоростью R3, чтобы продувать конденсат при нажатии педали акселератора. Регулируемая скорость R3 может достигаться посредством ограничения открывания дросселя (график 410). При ограничении открывания дросселя регулятор давления наддува может быть закрыт (график 422), и уровень наддува может продолжать повышаться (график 420). Ограничение потока воздуха двигателя и продувка конденсата в CAC могут продолжаться до тех пор, пока нажатие педали акселератора не заканчиваться в момент t3 времени.

В момент t4 времени конденсат может увеличиваться выше первого порогового значения T1 (график 406). Положение педали может оставаться постоянным и ниже порогового значения в момент t4 времени (график 402). Как результат, поток воздуха двигателя может оставаться с требуемым уровнем. До момента t6 времени уровень конденсата в CAC возрастает выше первого порогового уровня T1 со скоростью R2 (график 406). В момент t6 времени может происходить еще одно нажатие педали акселератора, как указано быстрым увеличением положения педали (график 402). При нажатии педали акселератора поток воздуха двигателя может ограничиваться скоростью увеличения R4 потока воздуха посредством ограничения открывания дросселя (график 410). Эта скорость может быть более медленной, чем регулируемая скорость R3 при нажатии педали акселератора в момент t2 времени, поскольку количество (уровень) конденсата в CAC больше в момент t6 времени, чем момент t2 времени. Дроссель также может открываться с более медленной скоростью в момент t6 времени, чтобы добиваться более медленной скорости увеличения потока воздуха (график 410). Таким образом, большее ограничение потока воздуха двигателя может происходить при нажатии педали акселератора в момент t6 времени, чем нажатия педали акселератора в момент t2 времени. Регулятор давления наддува может закрываться в момент t6 времени. Как результат, при ограничении потока воздуха между моментом t6 и t7 времени уровень наддува может продолжать повышаться.

Уровень конденсата в CAC может снижаться с установившейся скоростью до момента t7 времени, когда он падает ниже второго порогового значения T2. В ответ контроллер может прекращать ограничение потока воздуха. Транспортное средство по-прежнему может быть ускоряющимся в момент t7 времени, побуждая открывание дросселя и поток воздуха двигателя быстро увеличиваться до запрошенного уровня. Уровень крутящего момента может быстро повышаться в момент t7 времени в результате накопленного наддува при ограничении потока воздуха. В одном из вариантов осуществления, переход с зажатого потока воздуха (например, ограничения потока воздуха) на отсутствие ограничения потока может придерживаться регулируемой постоянной времени, поэтому подача крутящего момента является плавной и относительно линейной. Если сколько-нибудь конденсата остается в CAC, он может продуваться при повышенном потоке воздуха, не вызывая пропусков зажигания.

Таким образом, в первом состоянии, увеличение потока воздуха двигателя может ограничиваться в ответ на уровень конденсата в CAC выше первого порогового уровня. Во втором состоянии, поток воздуха двигателя может поддерживаться на требуемом уровне. Первое состояние может включать в себя нажатие педали акселератора, когда положение педали, или изменение положения педали, больше, чем пороговое значение, как показано в момент t2 времени и момент t6 времени. Второе состояние может включать в себя те случаи, когда транспортное средство не является ускоряющимся, или когда положение педали меньше, чем пороговое значение, как показано в момент t4 времени. Ограничение увеличения потока воздуха может возрастать с повышающимся уровнем конденсата в CAC, как показано в момент t6 времени. В этом примере, поток воздуха двигателя может увеличиваться с более медленной скоростью увеличения R4 потока воздуха.

Таким образом, конденсат может продуваться из CAC при нажатии педали акселератора посредством ограничения увеличения потока воздуха двигателя. Ограничение потока воздуха двигателя может происходить в ответ на количество конденсата в CAC. Ограничение может включать в себя ограничение открывания впускного дросселя при нажатии педали акселератора. Как только нажатие педали акселератора заканчивается или уровень конденсата в CAC снижается ниже порогового значения, ограничение может прекращаться, и поток воздуха может возвращаться на требуемый уровень. По существу, продувка конденсата из CAC посредством регулирования скорости увеличения потока воздуха двигателя может регулировать скорость засасывания конденсата и уменьшать события пропусков зажигания в двигателе.

Отметим, что примерные процедуры управления, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. 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 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 или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель 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. Кроме того, одна или более различных конфигураций системы могут использоваться в комбинации с одной или более описанных диагностических процедур. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом, используемых на транспортных средствах. Способ для двигателя (10) включает в себя этап, на котором в ответ на уровень конденсата в охладителе (166) наддувочного воздуха ограничивают увеличение потока воздуха двигателя при ускорении транспортного средства. Раскрыты варианты способа. Технический результат заключается в уменьшении вероятности пропусков зажигания в двигателе или в уменьшении вероятности нестабильного сгорания. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха ограничивают увеличение потока воздуха двигателя при ускорении транспортного средства.

2. Способ по п. 1, в котором ускорение транспортного средства включает в себя нажатие педали акселератора.

3. Способ по п. 1, в котором ограничение осуществляют в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше первого порогового уровня.

4. Способ по п. 1, в котором ограничение включает в себя этап, на котором управляют открыванием дросселя на основании скорости увеличения потока воздуха двигателя.

5. Способ по п. 4, в котором скорость увеличения потока воздуха двигателя регулируют на основании одного или более из уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха и целевой скорости засасывания конденсата.

6. Способ по п. 4, в котором ограничение уменьшают в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха, снижающийся ниже второго порогового уровня.

7. Способ по п. 6, дополнительно включающий в себя этап, на котором увеличивают наддув и открывание дросселя с управляемой скоростью, чтобы увеличивать крутящий момент до требуемого уровня при ускорении транспортного средства.

8. Способ по п. 4, в котором ограничение уменьшают, когда ускорение транспортного средства заканчивается.

9. Способ по п. 1, в котором ограничение дополнительно включает в себя этап, на котором ограничивают нагрузку двигателя.

10. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором повышают уровень наддува при ограничении.

11. Способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:

в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше первого порогового уровня,

в первом состоянии, ограничивают увеличение потока воздуха двигателя; и

во втором состоянии, поддерживают поток воздуха двигателя.

12. Способ по п. 11, в котором первое состояние включает в себя скорость изменения положения педали, большую, чем пороговая скорость изменения.

13. Способ по п. 11, в котором второе состояние включает в себя скорость изменения положения педали, меньшую, чем пороговая скорость изменения.

14. Способ по п. 11, в котором ограничение увеличения потока воздуха двигателя увеличивают с повышением уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха.

15. Способ по п. 11, в котором ограничение уменьшают в ответ на одно из уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже второго порогового уровня и уменьшения положения педали.

16. Способ для двигателя, включающий в себя этап, на котором ограничивают увеличение потока воздуха двигателя, когда изменение положения педали больше, чем пороговое значение, в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха, больший, чем первый пороговый уровень.

17. Способ по п. 16, в котором ограничение увеличения потока воздуха двигателя включает в себя этап, на котором устанавливают предел на основании целевой скорости засасывания конденсата для снижения пропуска зажигания в двигателе.

18. Способ по п. 16, в котором ограничение прекращают, когда уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха уменьшается ниже второго порогового уровня.