Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе для обогрева салона транспортного средства (автомобиля) и способам охлаждения двигателя транспортного средства.
Уровень техники
Быстрый обогрев салона автомобиля желателен, особенно при низких наружных температурах, чтобы обеспечить комфорт для пассажиров. В классическом случае тепло в салон поступает от хладагента двигателя, который может нагреваться косвенным образом за счет увеличения тепла в массе отработавших газов. Однако, такой способ энергетически неэффективен и вызывает бесполезный расход топлива, поскольку лишь малая доля тепла отработавших газов появляется в хладагенте двигателя.
Раскрытие изобретения
Установлено, что, если отработавшие газы перенаправить регулирующей заслонкой, то теплоту отработавших газов можно извлечь и непосредственно направить в систему обогрева салона, в отличие от косвенной передачи тепла в систему обогрева салона посредством системы охлаждения двигателя. Кроме того, установлено также, что путем изменения расхода хладагента, поступающего в систему обогрева салона, когда изменяются характеристики системы (например, температура хладагента, обороты обдувающего вентилятора, и т.п.), в систему обогрева салона может быть передано оптимальное количество тепла от отработавших газов. Соответственно, предлагается способ для двигателя, содержащий подачу хладагента насосом из резервуара для хладагента к компоненту системы выпуска отработавших газов, а затем передачу хладагента, нагретого в компоненте системы выпуска отработавших газов, к радиатору отопителя, и в процессе прогрева двигателя - регулирование расхода хладагента, подаваемого в радиатор отопителя, чтобы максимально увеличить передачу тепла в салон автомобиля.
Согласно одному примеру, забор хладагента производится из общей системы охлаждения двигателя, далее хладагент проходит через элемент отбора тепла (например, охладитель системы рециркуляции отработавшего газа), а затем через теплопоглотитель (радиатор отопителя), и высвобождается в общую систему охлаждения двигателя. При неустановившемся режиме работы двигателя, например, когда двигатель прогревается, имеет место некоторый расход хладагента (который не обязательно является максимальным), который обеспечивает максимальную теплопередачу в радиатор отопителя. Этот расход зависит от перепада температуры (ΔТ) на радиаторе отопителя. Максимальная передача тепла имеет место, когда произведение ΔТ и расхода максимально. Однако, при установившемся режиме работы двигателя, например, когда двигатель достиг рабочей температуры, хладагент можно прокачивать с постоянным расходом, к примеру, с максимальным расходом. Таким образом, когда при прогреве двигателя характеристики системы изменяются, расход хладагента можно непрерывным образом регулировать, чтобы поддерживать максимальную передачу тепла в салон, и тем самым способствовать эффективному обогреву салона.
Вышеупомянутые преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения должны быть понятны из последующего подробного описания, взятого отдельно или вместе с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что содержащиеся в данном разделе сведения приведены с целью ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее рассмотрены в описании подробно. Данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков объекта изобретения, которые определены и единственным образом изложены далее в пунктах формулы изобретения. Более того, объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают проблемы недостатков, упомянутых выше или в любой части данного описания.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 схематически изображает двигательную систему.
Фиг. 2 изображает блок-схему алгоритма осуществления способа для обогрева салона автомобиля, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 изображает пример регулирования дросселя выпускной системы и циркуляционного насоса радиатора отопителя для ускорения нагрева радиатора отопителя в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4 изображает блок-схему алгоритма осуществления способа для максимизации передачи тепла в салон автомобиля в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5-6 изображают графики, иллюстрирующие подходы к выбору величины расхода хладагента с целью максимизации передачи тепла в салон автомобиля в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Предлагаются способы и системы для ускорения прогрева радиатора отопителя в двигательной системе автомобиля, изображенной на фиг. 1. При запуске двигателя из холодного состояния и прогреве, синергетический полезный эффект от увеличения противодавления отработавших газов и последующего отбора тепла в охладителе системы рециркуляции отработавших газов (РОГ), может быть успешно использован для быстрого увеличения температуры хладагента, подаваемого в радиатор отопителя. Традиционный подход к отбору тепла от отработавших газов и передачи тепла хладагенту двигателя включает в себя увеличение расхода хладагента и уменьшение объема хладагента (за счет отделения ветвей передачи хладагента, например, ветви, ведущей в радиатор).
Однако, в схеме, соответствующей настоящему изобретению, забор хладагента производится из общей системы охлаждения двигателя, далее хладагент проходит через элемент отбора тепла (например, охладитель системы рециркуляции отработавшего газа), а затем через теплопоглотитель (радиатор отопителя), и высвобождается в общую систему охлаждения двигателя. В этом случае существует определенный расход хладагента, который обеспечивает максимальную передачу тепла в радиатор отопителя. Этот расход зависит от перепада температуры на радиаторе отопителя. Максимальная передача тепла имеет место, когда произведение перепада температуры на радиаторе отопителя и расхода максимально.
Для осуществления способа, например, способов, приведенных в качестве примера на фиг. 2 и 4, может быть приспособлен контроллер, чтобы прикрывать заслонку дросселя выпускной системы, расположенного после точки отбора отработавших газов в канал рециркуляции, с целью увеличения противодавления отработавших газов, и одновременно также закрывать клапан канала рециркуляции, чтобы пропускать по меньшей мере часть отработавших газов, запертых дросселем, через охладитель системы РОГ. За счет дросселирования отработавших газов, а не их отклонения, увеличивается время пребывания отработавших газов в теплообменнике. При высоком давлении может быть некоторый производный эффект улучшенной теплопередачи. Увеличенное противодавление обеспечивает быстрый рост температуры двигателя за счет удержания отработавших газов в цилиндрах двигателя, в то время как прохождение отработавших газов через охладитель системы РОГ позволяет увеличить температуру хладагента за счет отбора тепла отработавших газов в охладителе системы РОГ. На фиг. 3-4 представлен пример регулирования циркуляционного насоса радиатора отопителя и дросселя выпускной системы. На фиг. 5-6 представлены примеры характеристик системы и параметров выбора величины расхода хладагента.
На фиг. 1 схематически изображена автомобильная система 106. Автомобильная система 106 содержит двигательную систему 108, в состав которой входит двигатель 100, связанный с системой 122 снижения токсичности выбросов. Двигатель 100 содержит ряд цилиндров 130. Двигатель 100 также содержит впускную систему 123 и выпускную систему 125. Впускная система 123 может принимать свежий воздух из атмосферы через впускной канал 142. Воздух, поступающий во впускной канал 142, может быть подвергнут фильтрации воздушным фильтром 190. Впускной канал 142 может содержать дроссель 182 впускной системы, расположенный после компрессора 152 и охладителя 184 наддувочного воздуха. Дроссель 182 впускной системы может быть выполнен с возможностью регулирования потока всасываемого газа (например, наддувочного воздуха), поступающего во впускной коллектор 144 двигателя. Выпускная система 125 содержит выпускной коллектор 148, который ведет в выпускной канал 145, который выводит отработавшие газы в атмосферу через выхлопную трубу 135.
Двигатель 100 может представлять собой двигатель с наддувом, содержащий устройство повышения давления, такое как турбонагнетатель 150. Турбонагнетатель 150 может содержать компрессор 152 впускной системы, расположенный последовательно с впускным каналом 142, и турбину 154 выпускной системы, расположенную последовательно с выпускным каналом 145. Компрессор 152 может по меньшей мере частично приводиться во вращение турбиной 154 посредством вала 156. Степень повышения давления, которую обеспечивает турбонагнетатель, можно изменять посредством контроллера двигателя. В некоторых вариантах осуществления двигательной системы, параллельно турбине выпускной системы может быть устроен перепускной канал, управляемый посредством перепускной заслонки (не показаны), так что часть отработавшего газа или весь отработавший газ, протекающий через выпускной канал 145, может обходить турбину 154. Регулируя положение перепускной заслонки, можно изменять количество отработавшего газа, пропускаемого через турбину, и тем самым изменять степень сжатия, создаваемого во впускной системе двигателя.
В других вариантах осуществления двигательной системы, может быть предусмотрен аналогичный перепускной канал, управляемый перепускным клапаном (не показан), расположенный параллельно компрессору впускной системы, так что часть всасываемого воздуха или весь всасываемый воздух, сжатый компрессором 152, может быть передан во впускной канал 142 в точку перед компрессором 152. Путем регулирования положения перепускного клапана компрессора можно сбрасывать давление во впускной системе при определенных условиях, чтобы ослабить эффекты нагружения компрессора из-за помпажа.
Во впускной канал после компрессора 152 может быть дополнительно включен охладитель 184 наддувочного воздуха, чтобы уменьшить температуру всасываемого воздуха, сжатого компрессором. Точнее, охладитель 184 может быть включен перед дросселем 182 впускной системы или может быть встроен во впускной коллектор 144.
Система 122 снижения токсичных выбросов, связанная с выпускным каналом 145, содержит каталитический нейтрализатор 170. Согласно одному примеру, каталитический нейтрализатор 170 может содержать несколько блок-носителей катализатора. Согласно другому примеру, может быть использовано несколько устройств снижения токсичных выбросов, каждое с несколькими блок-носителями катализатора. Согласно одному примеру, каталитический нейтрализатор 170 может представлять собой трехкомпонентный катализатор. Согласно другим примерам, каталитический нейтрализатор 170 может представлять собой окислительный катализатор, накопительный катализатор LNT (Lean NOx Trap), устройство селективного каталитического восстановления SCR (Selective Catalytic Reduction), сажевый фильтр или иное устройство обработки отработавших газов. Хотя в рассматриваемой конструкции каталитический нейтрализатор 170 расположен после турбины 154, в других вариантах осуществления двигательной системы, и в границах объема настоящего изобретения, каталитический нейтрализатор 170 может быть расположен перед турбиной турбонагнетателя или в другом месте канала выпуска отработавших газов двигателя.
После каталитического нейтрализатора 170, в выпускном канале может быть расположен дроссель 164 выпускной системы или клапан противодавления. В рассматриваемых вариантах осуществления двигательной системы контроллер 120 может осуществлять управление дросселем 164 выпускной системы исходя из различных условий работы двигателя и значений параметров (например, исходя из ситуации пуска двигателя из холодного состояния, уровня запасенного разрежения, ситуации выключения двигателя и т.п.). Согласно другим вариантам осуществления, дроссель выпускной системы, выпускной канал и другие компоненты могут сконструированы так, чтобы дросселем выпускной системы можно было управлять механически, как это необходимо при различных условиях работы двигателя без вмешательства со стороны управляющей системы. Дроссель 164 выпускной системы может не просто пускать поток отработавшего газа в обход охладителя 162 системы, РОГ, но может направлять отработавшие газы в канал ограничения потока, который включает в себя охладитель 162 отработавших газов, перепускной канал 165, выходной канал 168 и выхлопную трубу 135. Таким образом, уменьшение площади проходного сечения дросселя 164 приводит к уменьшению потока отработавшего газа, а также к увеличению потока через охладитель 162 системы РОГ. Как более подробно показано на фиг. 2, контроллер 120 может выборочно закрывать дроссель 164 выпускной системы в условиях запуска двигателя из холодного состояния, чтобы быстро увеличивать давление и температуру отработавшего газа. Путем прикрывания клапана выпускной системы большее количество отработавшего газа может быть задержано в цилиндре двигателя, что дополнительно увеличивает температуру газа и дает возможность установленному далее по потоку нейтрализатору отработавшего газа быстрее достигать температуры его активации. Отработавший газ, перекрытый дросселем, может также иметь большее давление по сравнению с отработавшим газом, который дросселем не перекрыт, что приводит к увеличению температуры отработавшего газа и/или увеличению времени пребывания газа в различных компонентах выпускной системы. Кроме того, горячий отработавший газ может быть пропущен через охладитель системы РОГ, расположенный в канале рециркуляции отработавшего газа, связывающего выпускную систему двигателя с впускной системой. Охладитель системы РОГ может работать в качестве теплообменника «отработавший газ-хладагент», чтобы нагревать хладагент, когда он направляется в радиатор отопителя системы обогрева салона, и таким образом происходит ускорение обогрева кабины. Следует отметить, что всякое тепло, отобранное от охладителя системы РОГ, вначале доступно для радиатора отопителя, и только, если существует избыток тепла, это тепло передается в систему охлаждения двигателя.
Как таковое, улучшение передачи тепла к двигателю, каталитическому нейтрализатору отработавших газов и радиатору отопителя системы обогрева салона за счет дросселирования отработавшего газа можно объяснить по меньшей мере двумя эффектами. Во-первых, для любой данной массы отработавшего газа увеличивается время ее пребывания в охладителе 162 системы РОГ в силу увеличения массы отработавшего газа в охладителе 162 из-за увеличения плотности газа. Другими словами, при дросселировании высокотемпературный отработавший газ проводит больше времени в контакте с катализатором и охладителем системы РОГ - целевыми приемниками тепла. Кроме того, расширение отработавшего газа в атмосферу после прохождения катализатора и охладителя системы РОГ потенциально приводит к падению температуры газа ниже наружной температуры, что свидетельствует об эффективности отбора тепла при сохранении давления по-прежнему высоким. В частности, за счет использования дросселя выпускной системы, расположенного после каталитического нейтрализатора, получается существенное увеличение времени контакта данной массы отработавшего газа с элементами двигателя и увеличение температуры данной массы газа. Это ускоряет активацию катализатора. Следует понимать, что хотя в изображенном варианте осуществления двигательной системы расширение отработавшего газа после каталитического нейтрализатора происходит через дроссель выпускной системы, в других вариантах осуществления то же самое может быть достигнуто посредством расположенного после катализатора дроссельного отверстия в выходном канале 168 двигателя.
Дроссель 164 выпускной системы можно поддерживать в полностью открытом положении (широко открытым) для большинства условий работы двигателя, но его конструкция может предусматривать закрывание с целью увеличения противодавления отработавшего газа при определенных условиях, что более подробно будет рассмотрено ниже. Согласно одному варианту осуществления, состояния дросселя 164 выпускной системы могут быть ограничены двумя уровнями - полностью открытым положением и полностью закрытым положением. Однако, согласно другому варианту, может быть предусмотрена перенастройка дросселя 164 выпускной системы посредством контроллера 120 на множество уровней ограничения.
Регулирование положения дросселя выпускной системы может влиять на воздушный поток, проходящий через двигатель. Например, полностью закрытый дроссель выпускной системы можно сравнить с посторонним предметом, помещенным в выхлопную трубу, который ограничивает течение отработавших газов, вызывая тем самым увеличение противодавления отработавших газов в точке перед дросселем. Увеличение противодавления отработавшего газа приводит к непосредственному увеличению передачи тепла отработавшего газа, что может быть с успехом использовано при определенных условиях (например, при запуске двигателя из холодного состояния и прогреве), чтобы ускорить прогрев каталитического нейтрализатора 170 и/или обогрев салона. Согласно некоторым вариантам осуществления двигательной системы, во время закрывания дросселя выпускной системы может быть задано запаздывание подачи искры зажигания, чтобы дополнительно поднять температуру отработавшего газа, и тем самым дополнительно ускорить активирование катализатора.
Чтобы компенсировать влияние регулирования дросселя выпускной системы на воздушный поток в двигателе, можно осуществить регулирование одного или более других компонентов двигателя. Например, когда дроссель выпускной системы закрывается, массовый расход воздуха может вначале уменьшиться, и поэтому дроссель впускной системы (например, дроссель 182) может быть открыт, чтобы дать возможность большему количеству воздуха проходить в двигатель, чтобы поддержать обороты двигателя и уменьшить изменение крутящего момента. При таком способе, в то время как дроссель выпускной системы используется для управления противодавлением, воздушным потоком можно управлять, чтобы ограничить крутящий момент на выходе двигателя. Согласно другому примеру, во время закрывания выпускного дросселя можно регулировать фазу подачи искры зажигания (например, в сторону опережения), чтобы улучшить стабильность горения воздушно-топливной смеси. Согласно некоторым вариантам осуществления двигательной системы, можно также совместно с регулированием положения дросселя использовать регулирование фазы работы клапанов (например, можно регулировать величину перекрытия клапанов), чтобы улучшить стабильность горения воздушно-топливной смеси. Например, фазы работы впускного и/или выпускного клапанове можно регулировать, чтобы корректировать внутреннюю рециркуляцию отработавшего газа и увеличивать стабильность горения воздушно-топливной смеси.
Автомобильная система 106 также содержит систему 161 рециркуляции отработавшего газа низкого давления (РОГ-РД). Система 161 РОГ-НД содержит канал 163 рециркуляции, который связывает выпускной канал 145 в точке после каталитического нейтрализатора 170 и перед дросселем 164 выпускной системы с впускным каналом 142 в точке перед компрессором 152. Охладитель 162 системы РОГ, расположенный в канале 163 рециркуляции, охлаждает отработавший газ, движущийся по указанному каналу, что будет подробнее рассмотрено ниже. Положение клапана 159 системы РОГ, расположенного в канале 163 рециркуляции на той стороне охладителя 162, которая ближе к впускному каналу (т.е., после выхода охладителя 162), может регулировать контроллер 120, чтобы изменять количество и/или величину потока отработавшего газа, передаваемого из выпускного канала во впускной канал посредством системы РОГ-НД. Согласно некоторым вариантам осуществления двигательной системы, в канале 163 системы РОГ-НД могут быть расположены один или более датчиков для формирования сигналов по одной или более из следующих величин: давлению, температуре и воздушно-топливному отношению отработавшего газа, проходящего по каналу рециркуляции. Например, датчик 118 температуры может быть связан с выходом охладителя 162 системы РОГ (со стороной ближней к впускному каналу), и может быть выполнен с возможностью измерения температуры на выходе охладителя системы РОГ. Как будет рассмотрено ниже, во время запуска двигателя из холодного состояния и прогрева регулирование отверстия дросселя 164 выпускной системы можно осуществлять исходя из температуры на выходе охладителя системы РОГ, чтобы ускорить подъем температуры двигателя. Отработавший газ, передаваемый по каналу 163 системы РОГ-НД, может разбавляться свежим всасываемым воздухом в точке смешивания, которая находится в месте соединения канала 163 и впускного канала 142. Точнее, регулируя положение клапана 159 системы РОГ, можно регулировать разбавление потока отработавшего газа из контура рециркуляции.
Когда клапан 159 системы РОГ закрыт, по меньшей мере часть отработавшего газа может быть направлена через охладитель 162. Согласно фиг. 2, за счет выборочного увеличения количества (горячего) отработавшего газа, пропускаемого через охладитель 162 системы РОГ, может быть увеличен отбор тепла в указанном охладителе. Поскольку охладитель системы РОГ представляет собой теплообменник, выполненный с возможностью теплообмена с хладагентом, который связан с системой охлаждения двигателя, дополнительная теплота, отобранная в охладителе, может быть использована для нагревания хладагента, направляемого в радиатор отопителя системы обогрева салона, и тем самым может быть осуществлен обогрев салона. После прохождения через радиатор отопителя хладагент может быть направлен в систему охлаждения двигателя, где он может пройти через двигатель и/или один или более теплообменников. Благодаря использованию такого отбора тепла для увеличения температуры радиатора отопителя при определенных условиях работы двигателя, например, при запуске двигателя из холодного состояния и его прогреве, может быть ускорена активация катализатора и одновременно обеспечен обогрев салона при указанных условиях. Как таковая, данная система обеспечивает эффективный способ извлечения скрытой теплоты из водяного пара, присутствующего в отработавшем газе. В то время как происходит конденсация воды из отработавшего газа, газ может быть пропущен через теплообменник и направлен обратно в выхлопную трубу. Когда конденсация не происходит, газ доступен для использования в системе РОГ-НД. (Обычно требуется, чтобы в воздуховодах двигателя жидкость отсутствовала.) В то время как клапан 159 системы РОГ открыт, может быть необходимым включение насоса 54 с расчетной производительностью, чтобы предотвратить кипение хладагента в охладителе 162 системы РОГ.
В состав автомобильной системы 106 может быть включен перепускной канал 165, чтобы связывать канал 163 рециркуляции с выпускным каналом 145. В частности, перепускной канал 165 может связывать канал 163 рециркуляции на стороне охладителя 162 ближней к впускному каналу с выпускным каналом 145 в точке после дросселя 164 выпускной системы (по существу с выхлопной трубой 135). Перепускной канал 165 позволяет по меньшей мере часть отработавшего газа после прохождения через охладитель 162 системы РОГ выпускать в атмосферу. В частности, в условиях, когда клапан 159 контура рециркуляции закрыт, отработавший газ (например, отработавший газ, сформированный при закрывании дросселя 164) может быть направлен в канал 163 системы РОГ, затем в охладитель 162, а затем в выхлопную трубу 135 через перепускной канал 165. За счет выпуска в атмосферу некоторого количества отработавшего газа через перепускной канал 165, когда клапан 159 контура рециркуляции закрыт, давление отработавшего газа в канале 163 (перед охладителем 162) можно поддерживать в определенных границах. Как таковой, данный прием уменьшает вероятность повреждения компонентов системы РОГ-НД. В отличие от данной ситуации, в условиях, когда клапан 159 открыт, в зависимости от степени открытия клапана 159 и дросселя 164 выпускной системы, а также в зависимости от требуемой величины потока отработавшего газа в контуре рециркуляции и отношения давлений во впускном коллекторе и выпускном коллекторе, отработавший газ может двигаться от точки перед дросселем 164 в точку после дросселя 164 через охладитель 162 системы РОГ и перепускной канал 165, или из точки после дросселя 164 к стороне охладителя 162 ближней к впускному каналу через промежуточный канал 165. Из-за того, что отработавший газ может передаваться через контур рециркуляции ради того, чтобы разбавлять всасываемый воздух при больших величинах потока отработавшего газа, тот факт, что какая-то часть отработавшего газа обходит дроссель 164 через аспиратор 168, может минимальным образом сказываться на работе системы.
Согласно некоторым вариантам осуществления двигательной системы (как показано на фиг. 1), в перепускном канале 165 может быть расположен аспиратор 168. Энергия эжектирующего потока отработавшего газа через аспиратор 168 может быть использована для создания разрежения на всасывающем отводе аспиратора 168. Всасывающий отвод аспиратора 168 может быть связан с вакуумным резервуаром 177 и может быть постоянно расположен в последнем. Запасенным разрежением затем можно питать одну или более автомобильных систем -потребителей вакуума, например, усилитель тормоза, вакуумные клапаны и т.п. Датчик 192 разрежения может быть связан с вакуумным резервуаром 177 для измерения имеющегося разрежения. Согласно некоторым примерам, отработавший газ может двигаться от входа аспиратора 168 (на стороне ближней к впускному каналу) к выходу аспиратора 168 (на стороне ближней к выпускному каналу). Кроме аспиратора 168 вакуумный резервуар 177 может быть связан с одним или более дополнительными источниками вакуума, например, с другими аспираторами, расположенными в автомобильной системе 106, электрическими вакуумными насосами, вакуумными насосами с приводом от автомобильного двигателя, и т.п. Между вакуумным резервуаром 177 и аспиратором 168 может быть расположен обратный клапан, чтобы препятствовать потере разрежения в вакуумном резервуаре 177.
В зависимости от положения дросселя 164 выпускной системы и клапана 159 контура рециркуляции весь отработавший газ или часть отработавшего газа, выходящего из каталитического нейтрализатора 170, может идти в обход клапана противодавления выпускной системы, поступать в канал рециркуляции и протекать через перепускной канал 165, создавая эжектирующий поток через аспиратор 168. Например, когда дроссель 164 выпускной системы открыт, а клапан 159 канала рециркуляции закрыт, дроссель выпускной системы не ограничивает течение отработавшего газа через выпускной канал 145, при этом очень малая часть отработавшего газа, втекающего в выпускной канал 145 после каталитического нейтрализатора 170, идет в обход дросселя через канал 165 (это зависит от величины потока отработавшего газа и соотношения диаметров каналов 145 и 165) или же отработавший газ не идет по каналу 165 вообще. Когда дроссель выпускной системы открыт частично, а клапан 159 канала рециркуляции закрыт, то в зависимости от величины потока отработавшего газа и соотношения диаметров каналов 145 и 165 некоторая часть потока отработавшего газа может обтекать заслонку дросселя, в то время как оставшаяся часть потока отклоняется и проходит через аспиратор 168 по каналу 165 в обход дросселя выпускной системы. Когда дроссель выпускной системы закрыт полностью, и клапан канала рециркуляции закрыт, весь поток отработавшего газа направляется в канал 165. Когда клапан канала рециркуляции открыт, то в зависимости от степени раскрытия клапана по меньшей мере часть отработавшего газа, выходящего из каталитического нейтрализатора 170, может идти в обход клапана противодавления выпускной системы, поступать в канал рециркуляции и передаваться во впускной канал 142. Положения дросселя выпускной системы и клапана канала рециркуляции можно регулировать, чтобы работать с двигательной системой в одном из нескольких режимов. При этом могут быть удовлетворены требования к рециркуляции отработавшего газа и нагреву двигателя, и одновременно можно также создавать разрежение в аспираторе 168, работающего на отработавшем газе, что является преимуществом.
В некоторых вариантах осуществления автомобильная система 106 (как показано на фиг. 1) дополнительно содержит систему 171 рециркуляции отработавших газов высокого давления (РОГ-ВД). Система 171 РОГ-ВД содержит канал 173 рециркуляции, который связывает выпускной канал 145 в точке перед турбиной 154 с впускным каналом 142 в точке после компрессора 152 и перед охладителем 184 наддувочного воздуха и дросселем 182 впускной системы. Охладитель 172 системы РОГ-ВД, расположенный в канале 173 рециркуляции охлаждает проходящий по указанному каналу отработавший газ. Положение клапана 179 системы РОГ-ВД, расположенного в канале 173 рециркуляции на стороне охладителя 172 ближней к впускному каналу, может регулировать контроллер 120, чтобы изменять количество и/или величину потока отработавшего газа из выпускного канала, поступающего во впускной канал через систему РОГ-ВД. В некоторых вариантах осуществления в канале 173 рециркуляции могут быть расположены один или более датчиков для формирования сигналов по одной или более из следующих величин: давлению, температуре и воздушно-топливному отношению отработавшего газа, передаваемого по каналу рециркуляции системы РОГ-ВД.
Автомобильная система 106 также содержит контур 50 обогрева салона. Как показано, контур 50 обогрева салона содержит радиатор 52 отопителя, циркуляционный насос 54, магистраль 56 хладагента и резервуар для хладагента. Резервуар может быть рассчитан на сравнительно большой объем хладагента, и, согласно одному варианту осуществления, роль резервуара может играть двигатель 100. Согласно другому примеру, для хладагента может быть предусмотрен отдельный бак или резервуар, такой как резервуар 60 (например, дегазированный резервуар или бак для хранения хладагента). Радиатор 52 отопителя принимает хладагент из охладителя 162 системы РОГ через магистраль 56 хладагента. Циркуляционный насос 54 выполнен с возможностью перекачки хладагента из резервуара к охладителю 162 системы РОГ и к радиатору 52 отопителя. Циркуляционный насос 54 может быть расположен в любом месте, и включен последовательно с охладителем системы РОГ и радиатором отопителя. Циркуляционный насос 54 может содержать двигатель, который включается, например, по сигналу от контроллера 120. Согласно некоторым примерам, циркуляционный насос 54 может быть выполнен с возможностью регулирования производительности перекачки хладагента от охладителя 162 системы РОГ к радиатору 52 отопителя, на основе сигнала обратной связи от датчика 58а температуры, расположенного на входе радиатора 52 отопителя и/или, например, на основе сигнала обратной связи от датчика 58b температуры, расположенного на выходе радиатора 52 отопителя. Вентилятор или нагнетатель воздуха (не показан) может обдувать радиатор 52 отопителя и нагнетать воздух в салон автомобиля, чтобы обеспечить его обогрев. Как показано, после выхода из радиатора 52 отопителя хладагент направляется к одному или более агрегатам - двигателю 100 и резервуару 60. Согласно некоторым примерам, как показано пунктирной линией 59, хладагент может быть пропущен через двигатель 100 и резервуар 60. Хладагент, пропускаемый через двигатель 100, может быть, например, направлен через одну или более рубашек или один или более рукавов для хладагента, расположенных в блоке двигателя. Могут также присутствовать и дополнительные магистрали для хладагента, насосы, радиаторы, термостаты и т.п., выполненные с возможностью пропускания хладагента через двигатель или радиатор в зависимости от температуры двигателя.
Во время прогрева двигателя, когда температура двигателя находится ниже пороговой (например, ниже температуры активации катализатора в системе выпуска отработавших газов), двигатель 100 и/или резервуар 60 могут держать в себе сравнительно большой объем холодного хладагента, поскольку хладагент остыл, пройдя через радиатор отопителя, и еще не нагревается двигателем (так как двигатель все еще холодный). Чтобы максимально увеличить передачу тепла в салон автомобиля, расход хладагента, поступающего в радиатор отопителя (после его нагрева охладителем системы РОГ), может быть отрегулирован исходя из перепада температуры на радиаторе отопителя и зависимости указанного перепада от расхода хладагента (которая может определяться различными параметрами системы, такими как потребный обогрев салона, скорость вращения вентилятора и т.п.), чтобы обеспечить такой расход хладагента, который увеличит передачу тепла в салон автомобиля. Расход хладагента, который максимально увеличивает передачу тепла в салон автомобиля во время прогрева двигателя, при некоторых условиях может не быть равным максимальному расходу.
Таким образом, изображенная на фиг. 1 система по мере необходимости обеспечивает и утилизацию тепла отработавших газов и создание разрежения за счет увеличения противодавления отработавшего газа (только, когда в этом есть потребность). Хотя процесс утилизации тепла отработавшего газа известен, вышеописанная схема использования тепла отработавшего газа в первую очередь обслуживает обогрев салона, а обогрев двигателя имеет более низкий приоритет. Как таковые, имеются три функции, которые зависят от давления отработавшего газа. Первая функция - это рециркуляция отработавшего газа. Точнее, рециркуляция рассчитана на минимальное противодавление, обеспечивающее течение отработавшего газа при текущих условиях работы двигателя, и зависит от потребной величины потока в контуре рециркуляции. Вторая функция - использование тепла отработавшего газа, рассчитана на определенное противодавление, чтобы получить целевую теплопередачу. Наконец, аспиратор (третья функция) рассчитан на заданное противодавление отработавшего газа, чтобы достичь заданной скорости откачки. Контроллер использует арбитражную стратегию для выбора противодавления отработавшего газа исходя из приоритетов и ограничений всей системы - противодавления, позволяющего удовлетворить различные требования.
Управление двигателем 100 может по меньшей мере частично осуществляться управляющей системой 140, включающей в себя контроллер 120, а также командой от оператора транспортного средства - водителя через устройство ввода (не показано). Управляющая система 140 выполнена с возможностью приема информации от множества датчиков 160 (различные примеры которых описаны) и передачи сигналов управления во множество исполнительных органов 180. В качестве одного примера, в число датчиков 160 может входить датчик 126 содержания кислорода в отработавшем газе, связанный с выпускным коллектором 148, датчик 121 MAP (Manifold Air Pressure) давления воздуха в коллекторе, связанный с впускным коллектором 144, датчик 117 температуры катализатора в устройстве снижения токсичности отработавшего газа, датчик 119 давления отработавшего газа, расположенный перед каталитическим нейтрализатором 170 в выпускном канале 135, датчик 128 температуры отработавшего газа, и датчик 129 давления отработавшего газа, расположенные после каталитического нейтрализатора 170 в выхлопной трубе 135, датчик 58а температуры на входе радиатора отопителя, датчик 58b температуры на выходе радиатора отопителя, датчик 192 разрежения, расположенный в вакуумном резервуаре 177. Различные датчики отработавшего газа могут также быть установлены в выпускном канале 145 после каталитического нейтрализатора 170, например, сажевые датчики (РМ, Particulate Matter), датчики NOx, кислородные датчики, аммиачные датчики, углеводородные датчики и т.п. Другие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения, а также датчики состава могут быть установлены в различных местах автомобильной системы 106. В число исполнительных органов 180 может входить топливная форсунка 166, дроссель 164 выпускной системы, клапан 159 контура рециркуляции, циркуляционный насос 54 (например, двигатель циркуляционного насоса) и дроссель 182 впускной системы. Другие исполнительные органы, например, множество дополнительных клапанов и дросселей могут быть установлены в различных местах автомобильной системы 106. Контроллер 120 может принимать на вход данные от различных датчиков, может обрабатывать принятые данные и приводить в действие исполнительные органы в ответ на обработанные входные данные на основании инструкций или программного кода, соответствующего одной или более программам. Примеры управляющих программ будут описаны ниже согласно фиг. 2-4. Согласно некоторым примерам, циркуляционный насос 54 можно заменить насосом, который приводится в действие от постоянного питания, но в котором предусмотрено дросселирование с целью ограничения расхода.
Хотя, согласно фиг. 1, дроссель выпускной системы перекрывает канал с более низким сопротивлением течению (т.е. выпускной канал), а принудительно направляет отработавший газ в канал с более высоким сопротивлением течению (т.е. канал рециркуляции), возможны и другие схемы передачи отработавшего газа через охладитель системы РОГ. Например, отводящий клапан может напрямую пропускать отработавший газ через канал рециркуляции и подавать его в охладитель системы РОГ.
Таким образом, система, изображенная на фиг. 1, реализует автомобильную систему, содержащую: двигатель, включающий в себя впускную систему и выпускную систему; канал рециркуляции отработавшего газа, связывающий выпускную систему с впускной системой, причем канал рециркуляции содержит охладитель отработавшего газа и клапан системы рециркуляции; перепускной канал охладителя отработавшего газа системы рециркуляции; систему обогрева салона, содержащую радиатор отопителя и циркуляционный насос, выполненный с возможностью перекачки хладагента от охладителя системы РОГ к радиатору отопителя; и дроссель выпускной системы, расположенный в выпускном канале после точки входа в канал рециркуляции, но до точки выхода перепускного канала охладителя в выпускной канал.
Система дополнительно включает в себя контроллер, содержащий инструкции, чтобы в режиме обогрева салона закрывать дроссель выпускной системы и клапан системы рециркуляции, направлять отработавший газ из перекрытого выпускного канала к охладителю системы РОГ и возвращать его обратно в свободный выпускной канал через перепускной канал охладителя системы РОГ, чтобы осуществлять нагрев указанного охладителя. Режим обогрева салона может быть запущен в ответ на присутствие одного или более из следующих условий: «температура двигателя ниже пороговой», «наружная температура ниже пороговой», температура радиатора отопителя ниже пороговой», и «требование на обогрев салона выше порогового уровня», которое основывается, например, на требовании водителя или пассажиров обогреть салон.
Контроллер содержит дополнительные инструкции для регулирования расхода хладагента исходя из температуры радиатора отопителя. Эти инструкции могут включать в себя отключение циркуляционного насоса, когда температура на входе радиатора отопителя ниже пороговой температуры, и включение циркуляционного насоса, когда температура на входе радиатора отопителя выше пороговой температуры
На фиг. 2 изображена блок-схема алгоритма 200 для осуществления способа обогрева салона автомобиля. Алгоритм 200 может быть исполнен контроллером, например, контроллером 120 в соответствии с записанными в нем инструкциями, чтобы извлекать тепло из отработавшего газа посредством охладителя системы РОГ (такого, как охладитель 162) и передавать извлеченное тепло радиатору отопителя системы обогрева салона (такому, как радиатор 52).
На шаге 202 алгоритма производится оценивание условий (параметров) работы двигателя. Это может заключаться в измерении и/или получении параметров, таких как температура двигателя, температура и давление отработавшего газа, барометрическое давление, обороты двигателя, степень наддува, давление в коллекторе, расход воздуха через коллектор, требование отопления салона автомобиля и т.п. На шаге 204, исходя из оценки условий работы двигателя могут быть определены требования к количеству отработавших газов, участвующих в рециркуляции. Например, может быть определена величина разбавления всасываемого воздуха или его остаточная доля для двигателя, которая требуется для улучшения характеристик двигателя и стабильности горения воздушно-топливной смеси. На основе установленных требований к количеству отработавших газов, участвующих в рециркуляции, может быть определено положение клапана системы РОГ. В частности, на основе указанных требований может быть определено раскрытие клапана системы РОГ, причем отверстие клапана увеличивается (т.е. состояние клапана системы РОГ сдвигается в сторону более открытого), когда возрастает требуемое количество отработавших газов, участвующих в рециркуляции.
На шаге 206 производится проверка, есть ли необходимость работы в режиме утилизации тепла отработавшего газа. В режиме утилизации тепла отработавшего газа, как будет более подробно рассмотрено ниже, температура отработавшего газа может быть увеличена путем закрывания дросселя выпускной системы (например, дросселя 164), расположенного после канала системы рециркуляции (такого как канал 163). Отработавший газ затем пропускается через охладитель системы РОГ, расположенный в канале рециркуляции, и в зависимости от положения клапана РОГ, расположенного после охладителя системы РОГ, газ направляется либо во впускной канал двигателя, либо в выпускной канал через перепускной канал охладителя системы РОГ. За счет запирания выпускного канала дросселем температура отработавших газов увеличивается, что может привести к увеличению температуры катализатора, расположенного перед дросселем выпускной системы и к увеличению располагаемого тепла, которое может быть отобрано от газа и передано хладагенту в охладителе системы РОГ. Поскольку охладитель системы РОГ находится в тепловом контакте с радиатором отопителя системы обогрева салона и с системой охлаждения двигателя, температура радиатора отопителя и двигателя может быть увеличена, когда закрывается дроссель выпускной системы.
Таким образом, необходимость работы в режиме утилизации тепла отработавших газов может определяться одним или более параметрами работы. Согласно одному примеру, двигатель может работать в режиме утилизации тепла отработавших газов, когда температура двигателя лежит ниже пороговой температуры и/или когда уровень требования обогрева салона автомобиля превышает порог. При таких условиях может требоваться быстрый обогрев салона, и таким образом можно производить отбор тепла от отработавших газов и выполнять нагревание радиатора отопителя. Согласно другому примеру, режим утилизации тепла отработавших газов может быть необходим, когда температура на входе радиатора отопителя системы обогрева салона ниже пороговой температуры. Согласно другим примерам, режим утилизации тепла отработавших газов может быть необходим, когда наружная температура находится ниже пороговой температуры, температура катализатора ниже пороговой температуры (т.е. температуры активации катализатора) и/или когда температура на выходе охладителя системы РОГ находится ниже пороговой температуры.
Если необходимости в режиме утилизации тепла отработавших газов нет, то алгоритм 200 переходит к шагу 208, чтобы отрегулировать дроссель выпускной системы и клапан канала рециркуляции в соответствии с требованиями к количеству отработавших газов, участвующих в рециркуляции. Например, дроссель выпускной системы может быть отрегулирован так, чтобы обеспечить требуемую величину противодавления отработавших газов, которая необходима, чтобы заставить отработавший газ двигаться по каналу рециркуляции во впускной канал. Затем алгоритм 200 завершает работу.
Если есть необходимость в режиме утилизации тепла отработавших газов, то алгоритм 200 переходит к шагу 210, чтобы перевести дроссель выпускной системы к закрытому положению и направить по меньшей мере часть отработавших газов в охладитель системы РОГ. Согласно одному примеру, перевод дросселя выпускной системы к закрытому положению заключается в полном закрытии дросселя. Согласно другому примеру, перевод дросселя выпускной системы к закрытому положению заключается в его переводе от текущего положения к более закрытому положению. За счет закрывания дросселя выпускной системы может быть увеличено противодавление отработавших газов, и тем самым увеличена температура отработавших газов, что помогает быстрее вывести катализатор в активный режим и быстрее нагреть охладитель системы РОГ. Дополнительно, в режиме утилизации тепла отработавших газов, пока закрыт дроссель выпускной системы, алгоритм 200 на шаге 212 может ввести запаздывание подачи искры зажигания. За счет подачи искры зажигания с запаздыванием можно дополнительно увеличить температуру отработавших газов и дополнительно ускорить нагрев за счет отработавших газов. Величина запаздывания подачи искры может быть отрегулирована, например, исходя из температуры катализатора выпускной системы, или исходя из температуры радиатора отопителя. Например, когда разность между температурой катализатора и пороговой температурой увеличивается, может быть введено большее запаздывание (при условии, если не ухудшается стабильность горения).
Режим утилизации тепла отработавших газов может включать, на шаге 214, перевод клапана канала рециркуляции в направлении закрытого состояния и передачу отработавших газов по перепускному каналу охладителя системы РОГ после прохождения газов через указанный охладитель. Согласно некоторым примерам, клапан канала рециркуляции может быть полностью закрыт, в то время как в других примерах указанный клапан может быть переведен в частично закрытое положение. За счет закрывания клапана канала рециркуляции отработавшие газы, которые в ином случае были бы переданы во впускную систему двигателя, направляются по каналу перепуска охладителя системы РОГ и поступают обратно в выпускной канал. Таким образом, только необходимое количество отработавших газов, участвующих в рециркуляции, передается во впускную систему двигателя (включая ситуацию, особенно при запуске двигателя из холодного состояния, когда по каналу рециркуляции отработавшие газы вообще не передаются), в то время как отработавшие газы из перекрытого дросселем выпускного канала все же проходят через охладитель системы РОГ, нагревая последний. Если такая функция предусмотрена, то при помощи аспиратора, расположенного в перепускном канале охладителя системы РОГ, может создаваться разрежение.
На шаге 216 алгоритма 200 производится регулирование расхода хладагента через циркуляционный насос радиатора отопителя. Согласно одному примеру, регулирование расхода хладагента может осуществляться в зависимости от температуры радиатора отопителя, как показано на шаге 217. Чтобы ускорить обогрев салона, радиатор отопителя системы обогрева салона снабжается теплом, извлеченным из отработавших газов в охладителе системы РОГ, при помощи хладагента, который посредством циркуляционного насоса перекачивается из охладителя системы РОГ в радиатор отопителя. В этом режиме нагревание радиатора отопителя имеет приоритет по отношению к охлаждению отработавших газов в канале рециркуляции, и, как таковое, регулирование расхода хладагента можно осуществлять так, чтобы обеспечить радиатор отопителя горячим хладагентом из охладителя системы РОГ и поддерживать радиатор отопителя при заданной температуре. Таким образом, согласно некоторым примерам, циркуляционный насос радиатора отопителя можно включать только, когда температура хладагента, выходящего из охладителя системы РОГ, превышает пороговую температуру, как показано на шаге 218. Далее, как показано на шаге 220, когда циркуляционный насос включен, хладагент передается из охладителя системы РОГ в радиатор отопителя системы обогрева салона. Регулирование расхода хладагента через циркуляционный насос может заключаться в увеличении расхода, когда температура радиатора отопителя (например, температура на входе радиатора отопителя) ниже пороговой температуры. Регулирование расхода хладагента через циркуляционный насос может также заключаться в увеличении расхода, когда температура хладагента, выходящего из охладителя системы РОГ, выше пороговой температуры, и в уменьшении расхода, когда температура хладагента ниже пороговой температуры. Таким образом, к радиатору отопителя доставляется только нагретый хладагент, максимально увеличивая нагрев радиатора. Пороговой температурой хладагента может быть некоторая приемлемая температура, например, большая, чем температура радиатора отопителя, равная заданной температуре радиатора отопителя или большая, чем заданная, или иная пороговая температура.
Согласно некоторым примерам, циркуляционный насос, задавая расход, работает не быстрее, чем может быть отобрано тепло от хладагента в радиаторе отопителя. Если насос работает слишком медленно, то может происходить слабая передача тепла или вообще тепло может не передаваться. Аналогично, если насос работает слишком быстро, то имеет место слабая передачи тепла. При оптимальной скорости насоса хладагент передает максимальное количество тепла от отработавших газов в салон. Когда произведение перепада температуры на радиаторе отопителя (ΔТ) и расхода максимально, то расход хладагента в контуре является оптимальным. Таким образом, согласно некоторым вариантам осуществления, регулирование расхода хладагента можно производить исходя из перепада температуры на радиаторе отопителя, и исходя из определенного расхода хладагента, как показано на шаге 221 и более подробно рассмотрено согласно фиг. 4.
Согласно некоторым вариантам осуществления, перед циркуляционным насосом радиатора отопителя или после циркуляционного насоса может быть предусмотрен термостат. Термостат может блокировать течение хладагента к радиатору отопителя пока температура хладагента не достигнет пороговой. Если предусмотрен термостат, то вместо регулирования расхода при помощи циркуляционного насоса, насос можно включить на максимальный расход. Поскольку термостат не воспринимает перепад температуры на радиаторе отопителя, он не может задать оптимальный расход. Однако он мог бы воспрепятствовать подаче в радиатор отопителя недостаточно теплого хладагента.
На шаге 222 алгоритма 200 производится проверка, выполняются ли условия по температурам. Условия по температурам могут основываться на условиях работы, которые определяют необходимость, чтобы с двигателем работали в режиме утилизации тепла отработавших газов. Например, если необходимость режима утилизации тепла отработавших газов возникает, потому что температура двигателя ниже пороговой температуры, и уровень требования обогрева салона превышает пороговый уровень, то условия по температурам могут включать в себя один или более из следующих факторов: достижение температурой двигателя пороговой температуры, и достижение температурой радиатора отопителя системы обогрева салона заданной температуры (заданная температура основывается на требовании обогрева салона). Согласно другому примеру, условия по температурам могут включать в себя достижение катализатором температуры активации. Если условия по температурам не выполняются, то алгоритм 200 возвращается к шагу 210, чтобы продолжить перекрывать дросселем выпускной канал, и направлять нагретый хладагент из охладителя системы РОГ в радиатор отопителя.
Если установлено, что условия по температурам выполнены, то алгоритм 200 переходит к шагу 224, чтобы перевести дроссель выпускной системы в направлении открытого положения. Согласно одному примеру, дроссель выпускной системы может быть полностью открыт.Согласно другому примеру, после выполнения условий по температурам может осуществляться регулирование дросселя выпускной системы исходя из температуры катализатора, температуры на выходе охладителя системы РОГ и/или температуры радиатора отопителя, при этом, когда температура катализатора, охладителя системы РОГ или радиатора отопителя увеличивается, положение дросселя выпускной системы смещается от более закрытого состояния к более открытому состоянию.
На шаге 226 клапан канала рециркуляции может также быть открыт (или переведен в более открытое положение), если требуется работа с рециркуляцией отработавших газов. В частности, раскрытие клапана канала рециркуляции можно регулировать исходя из требования к количеству отработавших газов, участвующих в рециркуляции (и требования к разбавлению всасываемого воздуха). Далее, на шаге 228 фаза подачи искры зажигания может быть сдвинута в направлении опережения, если на шаге 212 фаза подачи искры была задержана.
Таким образом, высокая скорость нагрева отработавших газов может быть, к примеру, задана путем установки запаздывания подачи искры зажигания. Затем, отработавшие газы могут быть задержаны дросселем и направлены в охладитель системы РОГ, который служит в качестве теплообменника «отработавшие газы-хладагент». Наконец, циркуляционным насосом радиатора отопителя можно управлять, чтобы доставлять в радиатор отопителя хладагент с температурой выше пороговой температуры. Таким образом, радиатор отопителя системы обогрева салона можно быстро нагревать, не рассеивая тепло отработавших газов по всей системе охлаждения двигателя и соприкасающимся поверхностям.
Координация работы дросселя выпускной системы и регулирования циркуляционного насоса радиатора отопителя в целях ускорения нагрева радиатора отопителя изображена в виде примера на фиг. 3. Точнее, диаграммы 300 изображают регулирование дросселя выпускной системы на графике 302, температуру на выходе охладителя системы РОГ на графике 304, температуру радиатора отопителя на графике 306 и состояние циркуляционного насоса радиатора отопителя на графике 308. На всех графиках изображены зависимости величин от времени (ось X).
В момент t1 может быть произведен запуск двигателя и начат его прогрев. В частности, в ответ на то, что температура (например, температура двигателя и радиатора отопителя) ниже пороговой, в момент t1 может быть начата процедура запуска двигателя из холодного состояния. Во время запуска двигателя из холодного состояния и дроссель (302) выпускной системы, и клапан канала рециркуляции закрыты. В изображенном примере и дроссель выпускной системы, и клапан канала рециркуляции закрыты полностью, однако, следует понимать, что в других примерах дроссель выпускной системы и клапан канала рециркуляции могут быть просто переведены в более закрытое положение. Закрывание дросселя выпускной системы приводит к тому, что противодавление отработавших газов, измеренное перед дросселем (например, непосредственно перед дросселем) увеличивается, а также увеличивается и температура отработавших газов.
Когда дроссель выпускной системы закрыт, по меньшей мере часть отработавших газов из перекрытого выпускного канала отклоняется в канал рециркуляции (в канал отбора газов для рециркуляции), который содержит клапан и охладитель системы РОГ, расположенный перед указанным клапаном. В данном примере каждое из устройств: и указанный клапан, и охладитель системы РОГ расположены в канале рециркуляции системы низкого давления, при этом канал рециркуляции связывает выпускной канал двигателя в точке перед дросселем выпускной системы и после каталитического нейтрализатора с впускным каналом двигателя в точке перед компрессором впускной системы. Увеличенный поток нагретых отработавших газов через охладитель системы РОГ приводит к росту температуры в охладителе (как это показано увеличением температуры на выходе охладителя системы РОГ на графике 304). Это, в свою очередь, вызывает увеличение отбора тепла в охладителе системы РОГ, причем это тепло в охладителе передается хладагенту.
Пока температура на выходе охладителя системы РОГ (т.е. температура хладагента) не достигнет пороговой температуры (T_COOLANT), циркуляционный насос остается выключенным (308). Таким образом, хладагент может удерживаться в охладителе системы РОГ, вместо того, чтобы перекачиваться к радиатору отопителя. Как таковой, хладагент может быть быстро нагрет охладителем системы РОГ. Как только хладагент достигает пороговой температуры, в момент t2 циркуляционный насос включается и работает с максимальным расходом. Нагретый хладагент перекачивается в радиатор отопителя, и температура радиатора отопителя начинает нарастать (306).
Расход, обеспечиваемый циркуляционным насосом, можно регулировать исходя из температуры хладагента в охладителе системы РОГ. По мере того как время работы двигателя увеличивается, и становится доступным все большее и большее количество тепла отработавших газов, можно было бы ожидать увеличения расхода хладагента. Поэтому, когда выводится малое количество тепла, необходим низкий расход хладагента, а когда выводится много тепла, то и расход хладагента был бы высоким. (Если в воде немного теплоты, это работает против задачи перекачивать воду с большой скоростью.) В момент t3 выполняются условия по температурам. В изображенном примере, условие по температурам заключается в том, что температура радиатора отопителя достигает заданной температуры (T_CORE). Производится перевод дросселя выпускной системы в направлении открытого положения (например, полностью открытого). Следует понимать, что хотя в изображенном примере показано, что дроссель выпускной системы постепенно переводится в более открытое состояние после момента t3, в других вариантах осуществления указанный дроссель может быть полностью открыт в момент t3. В результате температура отработавших газов снижается, и также снижается температура на выходе охладителя системы РОГ. Расход хладагента, который циркуляционный насос обеспечивает для радиатора отопителя, может быть отрегулирован (например, уменьшен) на основании того факта, что радиатор отопителя имеет заданную температуру и/или исходя из того, температура на выходе охладителя системы РОГ снижается. Регулирование расхода хладагента, который обеспечивает циркуляционный насос, может продолжаться (например, расход можно увеличивать или уменьшать), чтобы поддерживать заданную температуру радиатора отопителя.
Как вариант, после открывания дросселя выпускной системы может быть открыт и клапан канала рециркуляции (не показано), чтобы обеспечить рециркуляцию требуемого количества отработавших газов. Как таковое, требуемое количество отработавших газов для участия в рециркуляции может быть определено исходя из условий работы двигателя и требований к разбавлению всасываемого воздуха. Например, если требуется большее разбавление всасываемого воздуха, то клапан канала рециркуляции может быть переведен в более открытое положение.
Нагретый хладагент затем приводит к увеличению температуры радиатора отопителя, что помогает увеличить к.п.д. двигателя при запуске из холодного состояния, и одновременно способствует нагреванию катализатора выпускной системы. При закрытом клапане канала рециркуляции нагретые отработавшие газы, отведенные в направлении охладителя системы РОГ и пропущенные через охладитель, затем с выхода охладителя поступают в перепускной канал, который снова соединяется с выпускным каналом двигателя в точке после дросселя выпускной системы. Оттуда отработавшие газы выпускаются в атмосферу. Как таковое, сочетание запирания дросселя выпускной системы и клапана канала рециркуляции (чтобы увеличить противодавление отработавших газов и температуру, а также отбор тепла в охладителе системы РОГ), ускоряет нагревание радиатора отопителя. В частности, как показано на графиках, данный подход позволяет температуре радиатора отопителя выйти на заданную температуру (T_CORE) за более короткий промежуток времени, чем это было бы возможно, если не закрывать оба клапана.
Прежние системы обычно конструировались так, что, если хладагент был горячий, то производилась его перекачка (например, с максимальным расходом). Это осуществлялось либо при помощи термостатов, либо насосов или клапанов, управляемых температурой. Однако, в системе, соответствующей настоящему изобретению, производится выбор скорости перекачки, что оптимизирует передачу тепла. Чтобы рассчитать оптимальный расход хладагента для максимальной теплопередачи, определяют перепад температуры на радиаторе отопителя. Согласно некоторым примерам, этот оптимальный расход может не соответствовать максимальному или минимальному расходу. При этом, если температура радиатора отопителя выше пороговой температуры, то перекачка хладагента вообще может быть не нужна. Как только температура на выходе радиатора отопителя становится близкой к заданной температуре, скорость перекачки хладагента можно уменьшить. Другими словами, если температура хладагента на выходе достаточно высока, перекачка может быть остановлена.
Таким образом, описанный согласно фиг. 2 и 3 способ представляет собой способ для обогрева салона автомобиля, содержащий закрывание дросселя выпускной системы и одновременное перенаправление по меньшей мере части отработавших газов, запертых дросселем, и их пропускание через охладитель системы рециркуляции отработавших газов, соединенный с выпускным каналом в точке перед дросселем; а также передачу тепла от охладителя системы РОГ к радиатору отопителя, выполненному с возможностью обеспечения теплом салона автомобиля.
На этапе передачи тепла от охладителя системы РОГ к радиатору отопителя способ может содержать операцию включения циркуляционного насоса радиатора отопителя для прокачки хладагента от охладителя системы РОГ через радиатор отопителя. Способ также может содержать регулирование производительности циркуляционного насоса радиатора отопителя исходя из температуры хладагента на входе радиатора отопителя, и передачу хладагента от радиатора отопителя в двигатель, перед возвратом хладагента в охладитель системы РОГ.
Этап перенаправления части отработавших газов, запертых дросселем, и их пропускания через охладитель системы РОГ может заключаться в перенаправлении части отработавших газов, запертых дросселем, и их пропускании через охладитель системы РОГ, расположенный внутри канала рециркуляции, и одновременном поддержании клапана в указанном канале рециркуляции в более закрытом положении, при этом канал рециркуляции связывает выпускной канал двигателя в точке перед дросселем выпускной системы с впускным каналом двигателя в точке перед компрессором впускной системы. Согласно одному примеру, канал рециркуляции представляет собой канал системы рециркуляции низкого давления.
Этап перенаправления отработавших газов может дополнительно содержать передачу части отработавших газов, запертых дросселем, с выхода охладителя системы РОГ в выпускной канал двигателя в точку после дросселя выпускной системы через перепускной канал. Дроссель выпускной системы может быть расположен после каталитического нейтрализатора, при этом пока температура катализатора выпускной системы ниже пороговой температуры и пока дроссель выпускной системы закрыт, способ может содержать сдвиг фазы подачи искры зажигания в направлении запаздывания, причем величину запаздывания регулируют исходя из температуры катализатора выпускной системы.
После того как температура катализатора выпускной системы становится выше пороговой температуры, способ может дополнительно содержать поддержание дросселя выпускной системы закрытым и одновременный сдвиг фазы подачи искры зажигания в направлении опережения. Согласно другому примеру, после того как температура катализатора выпускной системы становится выше пороговой температуры, способ может дополнительно содержать регулирование положения дросселя выпускной системы исходя из температуры хладагента на входе радиатора отопителя. Регулирование может заключаться в смещении положения дросселя выпускной системы от более закрытого состояния к более открытому состоянию, когда температура на входе радиатора отопителя увеличивается.
Согласно одному варианту осуществления, способ содержит регулирование расхода хладагента, перекачиваемого от охладителя системы рециркуляции отработавших газов к радиатору отопителя системы обогрева салона исходя из температуры на входе радиатора отопителя; и при выбранных условиях - дросселирование отработавших газов с целью увеличения давления отработавших газов и передачи отработавших газов через охладитель системы РОГ, а тепла - от отработавших газов к радиатору отопителя через охладитель системы РОГ. Указанные выбранные условия могут заключаться в одном или более из следующих условий: только, когда температура катализатора выпускной системы ниже первой пороговой температуры, и когда температура на входе радиатора отопителя ниже второй пороговой температуры.
Дросселирование отработавших газов может заключаться в закрывании дросселя выпускной системы, расположенного в выпускном канале двигателя, при этом способ может дополнительно содержать передачу отработавших газов, запертых дросселем, от охладителя системы РОГ снова в выпускной канал двигателя в точку после дросселя выпускной системы через перепускной канал охладителя системы РОГ, когда клапан канала рециркуляции, расположенный после охладителя системы РОГ, закрыт.
Когда клапан канала рециркуляции по меньшей мере частично открыт, способ может дополнительно содержать передачу отработавших газов от охладителя системы РОГ во впускной канал двигателя. Этап регулирования расхода хладагента исходя из температуры на входе радиатора отопителя может дополнительно содержать приведение в действие циркуляционного насоса радиатора отопителя, чтобы передавать хладагент в радиатор отопителя только, когда температура хладагента на выходе охладителя системы РОГ выше пороговой температуры.
На фиг. 4 изображена блок-схема алгоритма 400 осуществления способа регулирования расхода хладагента, подаваемого в теплообменник. Алгоритм 400 может быть исполнен в ходе исполнения алгоритма 200, изображенного на фиг. 2, как было сказано выше, для передачи тепла из системы выпуска отработавших газов в салон автомобиля посредством радиатора отопителя (например, радиатора 52), или же алгоритм 400 может быть исполнен независимо от алгоритма 200. Хотя описано, что выполнение алгоритма 400 происходит с охладителем системы РОГ (например, с охладителем 162) и вышеописанной системой отбора тепла, следует понимать, что алгоритм 400 можно выполнять и с другими теплообменниками, такими как охладитель системы РОГ, охладитель наддувочного воздуха и т.п. При выполнении алгоритма 400 независимо от алгоритма 200, алгоритм 400 можно выполнять в ответ на признак того, что салону автомобиля требуется обогрев.
На шаге 402 алгоритма 400 производится оценивание и/или измерение условий (параметров) работы двигателя. В число параметров работы двигателя, помимо других возможных, могут входить: температура хладагента (измеренная до и/или после радиатора отопителя, например, посредством датчика 58а и датчика 58b), температура двигателя, мощность насоса хладагента (например, мощность циркуляционного насоса 54), и другие параметры. На шаге 404 алгоритма 400 производится проверка, работает ли система при установившихся условиях. Согласно одному примеру, установившиеся условия могут включать в себя постоянство температуры хладагента, поступающего в радиатор отопителя (например, изменение температуры хладагента не превышает пороговой величины, например, 10°C) и/или постоянство требования обогрева салона автомобиля. Кроме того, установившиеся условия могут включать в себя достижение двигателем стабильной рабочей температуры. Таким образом, неустановившиеся условия могут включать в себя период прогрева, когда температура хладагента изменяется более, чем на пороговую величину, и/или могут включать период прогрева двигателя, когда температура двигателя меньше пороговой температуры (например, температуры активации катализатора или стандартной рабочей температуры двигателя).
Если система работает в установившихся условиях, то алгоритм 400 переходит к шагу 406, чтобы включить насос на обеспечение максимального расхода хладагента. При установившихся условиях, когда характеристики системы обогрева салона и/или системы охлаждения двигателя и выпускной системы не изменяются, максимальная передача тепла в салон автомобиля посредством радиатора отопителя может быть обеспечена, когда хладагент проходит через радиатор отопителя с максимальным расходом. Таким образом, при установившихся условиях (например, когда двигатель не в фазе прогрева) насос хладагента можно привести в действие для подачи хладагента с максимальным расходом, после чего алгоритм 400 завершает работу.
Однако, при неустановившихся условиях расход хладагента, обеспечивающий максимальную передачу тепла в салон, не обязательно равен максимальному расходу. Если температура хладагента после радиатора отопителя близка к температуре перед радиатором отопителя, то расход может быть уменьшен, поскольку в салон передается мало тепла. Таким образом, расход может быть оптимизирован сообразно характеристикам системы, чтобы обеспечить максимальную передачу тепла в салон.
Соответственно, если на шаге 404 установлено, что система работает при неустановившихся условиях, алгоритм 400 переходит к шагу 408, чтобы определить мощность насоса хладагента и перепад температуры на радиаторе отопителя. Мощность насоса может быть определена, чтобы затем определить расход хладагента (расход зависит от мощности насоса). Мощность насоса задает контроллер, и поэтому у контроллера есть информация о мощности. Чтобы определить перепад температуры, можно непосредственно измерить температуру хладагента в двух точках (перед радиатором отопителя и после радиатора отопителя), и вычислить разность температур. Согласно некоторым примерам, температуру после радиатора отопителя можно оценить исходя из других температурных показаний, например, показаний датчиков температуры в воздуховоде радиатора.
На шаге 410 алгоритм 400 определяет характеристику системы. Характеристика системы может представлять собой соотношение между перепадом температуры на радиаторе отопителя и расходом хладагента через радиатор отопителя. То есть, количество тепла, передаваемое через радиатор отопителя (которое, например, может быть определено по перепаду температуры на радиаторе отопителя) является функцией расхода хладагента через радиатор отопителя. Однако, различные параметры системы могут влиять на соотношение между перепадом температуры и расходом. Например, установка задатчика вентилятора обогревателя салона, температура салона и/или начальная температура хладагента могут влиять на то, какое количество тепла извлекается радиатором отопителя при данном расходе. Вместо того, чтобы измерять все переменные, которые могут влиять на соотношение между расходом и перепадом температуры, может быть определена характеристика системы.
После того как характеристика системы будет определена, на шаге 412 для данной характеристики может быть выбрана величина расхода, обеспечивающая максимальную передачу тепла в салон. Чтобы определить величину расхода для максимальной передачи тепла в салон (количества тепла, передаваемого в салон) для данной характеристики системы, по которой система работает в текущий момент времени, могут быть использованы различные способы управления. Во-первых, может быть разработан алгоритм поиска, который находит максимум количества тепла, передаваемого в салон, в реальном времени, когда характеристика системы изменяется. Один пример такого подхода показан на фиг. 5, на которой изображены графики 500, представляющие собой гиперболы постоянного количества тепла, передаваемого в салон, касательные к линиям характеристики системы. Линии характеристики системы (такие как линия 504) иллюстрируют зависимость между перепадом температуры (отложен по вертикальной оси) и величиной расхода (отложена по горизонтальной оси), при этом кривые постоянного количества тепла, передаваемого в салон (такие как кривая 502), построены по касательной к соответствующей линии характеристики.
Нерекурсивный подход заключается в построении характеристики системы путем вариации величины расхода (кусочно-линейной аппроксимацией), а затем нахождении, какая из величин расхода дает максимальный тепловой поток в салон (т.е. количество тепла), и в выборе той рабочей точки (до тех пор, пока характеристика системы не будет перестроена). Пример такого подхода представлен на фиг. 6, на которой показаны графики 600, иллюстрирующие сдвиг оптимальной величины расхода, когда сдвигается характеристика системы. Данный подход учитывает, что по мере изменения характеристики системы, изменяется оптимальная величина расхода, и осуществляет управление расходом на основе грубого построения характеристики системы. Чтобы грубо построить характеристику системы, перепад температуры при максимальном расходе и, например, при 15% расходе может быть измерен и нанесен на график, чтобы получить линию характеристики системы (например, линию 602). Затем могут быть рассчитаны кривые передачи тепла в салон (например, кривая 604), и найден максимум для каждой кривой.
Таким образом, возвращаясь к алгоритму 400 на фиг. 4, для данной характеристики системы может быть выбрана величина расхода, обеспечивающая максимальную передачу тепла. Хотя множество воздействий может влиять на соотношение между величиной расхода и теплопередачей, в силу того, что построение характеристики системы производится в конкретный момент ее тепловой истории, способу не нужна никакая другая информация, кроме величины расхода и перепада температуры. Раз произведение ΔТ и расхода максимально, то достигается и максимальная передача тепла в салон. Кроме того, как говорилось выше, и как указано на шаге 414, величину расхода можно регулировать, когда происходит изменение характеристики системы. Согласно одному примеру, когда перепад температуры на радиаторе отопителя увеличивается, величина расхода может быть увеличена, а когда перепад температуры на радиаторе отопителя уменьшается, величина расхода может быть уменьшена.
Чтобы управлять величиной расхода, можно управлять мощностью на входе циркуляционного насоса, но даже если наложено ограничение на установку максимальной мощности насоса, насос обеспечил бы максимальную теплопередачу для определенного теплообменника. В данном случае таким теплообменником является радиатор отопителя, но это могут быть и другие теплообменники, такие как радиаторы, охладители системы РОГ, маслоохладители, обогреватели трансмиссии, охладители наддувочного воздуха, и т.п.
Таким образом, согласно одному варианту осуществления, способ для двигателя содержит перекачку хладагента из резервуара для хладагента к компоненту системы выпуска отработавших газов, а затем хладагента, нагретого при помощи указанного компонента системы выпуска отработавших газов - к радиатору отопителя; а в условиях прогрева двигателя - регулирование расхода хладагента через радиатор отопителя, чтобы максимально увеличить передачу тепла в салон автомобиля. Этап регулирования расхода хладагента через радиатор отопителя в целях максимального увеличения передачи тепла в салон автомобиля может содержать подачу хладагента с величиной расхода меньшей, чем максимальная, даже если потребность в тепле для салона автомобиля соответствует максимальной потребности.
Регулирование расхода хладагента через радиатор отопителя может состоять в изменении расхода до требуемой величины расхода хладагента, соответствующей данным условиям работы. Согласно одному примеру, регулирование расхода состоит в изменении производительности циркуляционного насоса. Условия режима прогрева двигателя могут содержать то обстоятельство, что температура двигателя находится ниже пороговой температуры, при этом когда температура двигателя выше пороговой температуры, способ может дополнительно содержать поддержание постоянного расхода хладагента через радиатор отопителя.
Способ может дополнительно содержать определение данных условий работы на основе соотношения между измеренным перепадом температуры на радиаторе отопителя и заданной величиной расхода хладагента через радиатор отопителя. Желаемая величина расхода хладагента через радиатор отопителя может обеспечить максимальную передачу тепла в салон автомобиля для данных условий работы. Указанным компонентом системы выпуска отработавших газов может служить охладитель системы рециркуляции отработавших газов, резервуаром может служить двигатель, а способ может дополнительно содержать передачу хладагента в радиатор отопителя из охладителя системы РОГ при помощи циркуляционного насоса, при этом перед возвратом в охладитель системы РОГ хладагент из радиатора отопителя пропускается через двигатель.
Способ может дополнительно содержать закрывание дросселя выпускной системы, и одновременное перенаправление по меньшей мере части отработавших газов, запертых дросселем, через охладитель системы РОГ, соединенный с выпускным каналом в точке перед дросселем, с целью нагревания охладителя системы РОГ, при этом происходит передача тепла от охладителя системы РОГ хладагенту. Процесс перенаправления части отработавших газов, запертых дросселем, через охладитель системы РОГ может состоять в перенаправлении части отработавших газов, запертых дросселем, через охладитель системы РОГ, расположенный в канале рециркуляции, и в одновременном поддержании клапана канала рециркуляции в более закрытом состоянии, при этом канал рециркуляции связывает выпускной канал двигателя в точке перед дросселем выпускной системы с впускным каналом двигателя в точке перед компрессором впускной системы.
Другой вариант осуществления изобретения включает в себя автомобильную систему, содержащую: двигатель, включающий в себя впускную систему и выпускную систему; канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), связывающий впускной канал с выпускным каналом, при этом канал рециркуляции содержит охладитель системы РОГ и клапан РОГ; систему обогрева салона, содержащую радиатор отопителя и циркуляционный насос, выполненный с возможностью перекачки хладагента от охладителя РОГ к радиатору отопителя; и контроллер, содержащий инструкции, чтобы в режиме обогрева салона регулировать расход хладагента через радиатор отопителя на основе данных перепада температуры на радиаторе отопителя и текущего расхода хладагента через радиатор отопителя.
Контроллер может содержать инструкции для изменения расхода хладагента до желаемой величины расхода, которая обеспечивает максимальную передачу тепла в салон, при этом указанная максимальная передача тепла в салон зависит от перепада температуры на радиаторе отопителя и желаемой величины расхода. Величина расхода может быть определена контроллером на основе данных мощности циркуляционного насоса.
Система может дополнительно содержать перепускной канал, расположенный параллельно охладителю системы РОГ; и дроссель выпускной системы, расположенный в выпускном канале после точки входа в канал рециркуляции и перед точкой выхода перепускного канала. Контроллер может содержать инструкции, чтобы в режиме обогрева салона закрывать дроссель выпускной системы и клапан канала рециркуляции и принудительно передавать отработавшие газы, запертые дросселем, через охладитель системы РОГ и обратно в выпускной канал через перепускной канал, чтобы разогревать охладитель системы РОГ.
Еще один вариант осуществления относится к способу, содержащему: перекачку хладагента через контур обогрева салона, содержащий охладитель системы РОГ, радиатор отопителя системы обогрева салона и двигатель; при установившихся условиях работы, когда температура хладагента, поступающего в радиатор отопителя, выше пороговой температуры - включение циркуляционного насоса на максимальной мощности, чтобы подавать хладагент в радиатор отопителя с максимальным расходом; а в неустановившихся условиях работы, когда температура хладагента, поступающего в радиатор отопителя, ниже пороговой температуры - регулирование циркуляционного насоса так, чтобы подавать хладагент в радиатор отопителя с расходом меньше максимального, при этом указанная величина расхода меньшая, чем максимальная выбирается так, чтобы обеспечить максимальную передачу тепла в салон.
Регулирование мощности циркуляционного насоса может состоять в изменении мощности указанного насоса на основе данных перепада температуры на радиаторе отопителя и текущего расхода хладагента через радиатор отопителя. Способ может дополнительно содержать: при увеличении перепада температуры -регулирование циркуляционного насоса в сторону увеличения расхода, а при уменьшении перепада температуры - регулирование циркуляционного насоса в сторону уменьшения расхода.
Способ может дополнительно содержать при неустановившихся условиях работы - дросселирование отработавших газов с целью увеличения давления отработавших газов и их перенаправления через охладитель системы РОГ с целью нагревания указанного охладителя. Дросселирование отработавших газов может состоять в закрывании дросселя выпускной системы, расположенного в выпускном канале двигателя, при этом способ может дополнительно содержать, в ответ на закрывание клапана канала рециркуляции, расположенного после охладителя системы РОГ -передачу дросселированных отработавших газов из охладителя системы РОГ обратно в выпускной канал в точку после дросселя выпускной системы через перепускной канал. Способ может дополнительно содержать, в ответ на по меньшей мере частичное открывание клапана канала рециркуляции - передачу отработавших газов из охладителя системы РОГ во впускной канала двигателя.
Таким образом, если весь хладагент горячий (например, имеет температуру выше пороговой), тогда циркуляционный насос включают на максимальную производительность, если не требуется экономить энергию, а в случае экономии насос можно приводить в действие, чтобы он работал достаточно быстро, чтобы поддерживать температуру на выходе радиатора отопителя на уровне желаемой температуры. Если хладагент холодный, насос может быть приведен в действие, чтобы он работал насколько возможно быстро, но не настолько быстро, чтобы температура на входе в радиатор отопителя падала. Другими словами, если источник тепла имеет неограниченные возможности, тогда насос приводят в действие на скорости достаточной лишь для того, чтобы поддерживать температуру на выходе радиатора отопителя близко к температуре системы. Если источник тепла имеет ограничения, насос приводят в действие с расходом, который ограничен задачей поддержания температуры на входе радиатора отопителя на высоком уровне.
В некоторых примерах установившиеся условия работы могут включать в себя обстоятельство, состоящее в том, что температура хладагента, поступающего в радиатор отопителя, изменяется (например, увеличивается или уменьшается) по меньшей мере на пороговую величину, а неустановившиеся условия работы включают в себя обстоятельство, состоящее в том, что температура хладагента, поступающего в радиатор отопителя, изменяется на величину меньшую пороговой.
Следует отметить, что включенные в описание алгоритмы управления и измерения могут быть использованы с различными схемами двигателей и/или систем автомобиля. Рассмотренные выше конкретные алгоритмы могут представлять один или более способов обработки, которые инициируются событием, прерыванием, являются многозадачными, многопотоковыми, и т.п. Как таковые, различные действия, операции или функции можно выполнять в той последовательности, какая указана на схеме, но можно выполнять и параллельно или в некоторых случаях опускать. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для реализации отличительных признаков и преимуществ рассмотренных вариантов осуществления, но приведен в целях упрощения описания. Одно или более из изображенных действий или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять код, записываемый в постоянное запоминающее устройство считываемой среды хранения данных компьютера в системе управления двигателем.
Следует понимать, что рассмотренные в описании конструкции и/или алгоритмы по сути являются примерами, и приведенные конкретные варианты осуществления нельзя рассматривать, как примеры, ограничивающие идею изобретения, ввиду возможности многочисленных модификаций. Например, вышеописанная технология может быть применена в двигателях со схемами V-6, I-4, I-6, V-12, двигателях с 4 оппозитными цилиндрами и в двигателях иных типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя весь объем новых и неочевидных комбинаций и сочетаний различных систем и конструкций, а также другие отличия, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании. Пункты нижеприведенной формулы изобретения конкретно указывают на определенные комбинации и подчиненные комбинации отличительных признаков, которые считаются новыми и неочевидными. Эти пункты могут относиться к «одному» элементу или «первому» элементу, или эквивалентному элементу. Следует понимать, что такие пункты содержат включение одного или более указанных элементов, не требуя при этом и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подчиненные комбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу изобретения путем изменения пунктов настоящей формулы или путем представления новых пунктов формулы изобретения в рамках данной или родственной заявки. Такие пункты формулы изобретения также считаются включенными в предмет настоящего изобретения независимо от того, являются они более широкими, более узкими, равными или отличающимися в отношении границ идеи изобретения, установленных исходной формулой изобретения.
Изобретение относится к системе обогрева салона и охлаждения двигателя транспортного средства. Для обогрева двигателя перекачивают хладагент из резервуара для хладагента к компоненту системы выпуска отработавших газов, а затем к радиатору отопителя. Хладагент нагревается при помощи указанного компонента. В условиях прогрева двигателя регулируют расход хладагента через радиатор отопителя так, чтобы максимально увеличить передачу тепла в салон автомобиля. Система содержит двигатель, канал рециркуляции отработавших газов, который содержит охладитель системы рециркуляции и клапан системы. Система обогрева салона содержит радиатор отопителя и циркуляционный насос и контроллер. Достигается регулирование расхода хладагента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Способ охлаждения двигателя транспортного средства, согласно которому:
перекачивают хладагент из резервуара для хладагента к компоненту системы выпуска отработавших газов, а затем к радиатору отопителя, причем хладагент нагревается при помощи указанного компонента; и
в условиях прогрева двигателя регулируют расход хладагента через радиатор отопителя так, чтобы максимально увеличить передачу тепла в салон транспортного средства.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап регулирования расхода хладагента через радиатор отопителя в целях максимального увеличения передачи тепла в салон транспортного средства содержит подачу хладагента с величиной расхода меньшей, чем максимальная, даже если потребность в тепле для салона транспортного средства соответствует максимальной потребности.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование расхода хладагента через радиатор отопителя содержит изменение расхода до требуемой величины расхода хладагента, соответствующей данным условиям работы.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит определение данных условий работы на основе соотношения между измеренным перепадом температуры на радиаторе отопителя и заданной величиной расхода хладагента через радиатор отопителя.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что желаемая величина расхода хладагента через радиатор отопителя обеспечивает максимальную передачу тепла в салон транспортного средства для данных условий работы.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанным компонентом системы выпуска отработавших газов является охладитель системы рециркуляции отработавших газов (РОГ), а резервуаром является двигатель, при этом способ дополнительно содержит передачу хладагента в радиатор отопителя из охладителя системы РОГ при помощи циркуляционного насоса, при этом перед возвратом в охладитель системы РОГ хладагент из радиатора отопителя пропускают через двигатель.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что регулирование расхода хладагента содержит изменение производительности циркуляционного насоса.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что дополнительно содержит закрывание дросселя выпускной системы и перенаправление по меньшей мере части отработавших газов, запертых дросселем, через охладитель системы РОГ, расположенный выше по потоку относительно дросселя выпускной системы, с целью нагревания охладителя системы РОГ, при этом происходит передача тепла от охладителя системы РОГ хладагенту.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что процесс перенаправления части отработавших газов, запертых дросселем, через охладитель системы РОГ содержит перенаправление части отработавших газов, запертых дросселем, через охладитель системы РОГ, расположенный в канале рециркуляции, причем клапан канала рециркуляции поддерживают в более закрытом состоянии, при этом канал рециркуляции связывает по текучей среде выпускной канал двигателя в точке выше по потоку относительно дросселя выпускной системы с впускным каналом двигателя в точке выше по потоку относительно компрессора впускной системы.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что условия режима прогрева двигателя содержат условие, когда температура двигателя находится ниже пороговой температуры, при этом, когда температура двигателя выше пороговой температуры, поддерживают постоянный расхода хладагента через радиатор отопителя.
11. Система обогрева салона транспортного средства, содержащая:
двигатель, включающий в себя впускную систему и выпускную систему;
канал рециркуляции отработавших газов, связывающий впускной канал с выпускным каналом, при этом канал рециркуляции содержит охладитель системы рециркуляции отработавших газов (РОГ) и клапан системы РОГ; систему обогрева салона, содержащую радиатор отопителя и циркуляционный насос, выполненный с возможностью перекачки хладагента от охладителя системы РОГ к радиатору отопителя; и
контроллер, содержащий инструкции, обеспечивающие в режиме обогрева салона регулировать расход хладагента через радиатор отопителя на основе данных перепада температуры на радиаторе отопителя и текущего расхода хладагента через радиатор отопителя.
12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что контроллер содержит инструкции для изменения расхода хладагента до желаемой величины расхода, которая обеспечивает максимальную передачу тепла в салон, при этом указанная максимальная передача тепла в салон зависит от перепада температуры на радиаторе отопителя и желаемой величины расхода.
13. Система по п. 11, отличающаяся тем, что величина расхода определяется контроллером на основе данных мощности циркуляционного насоса.
14. Система по п. 11, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:
перепускной канал, подсоединенный через охладитель системы РОГ; и
дроссель выпускной системы, расположенный в выпускном канале ниже по потоку относительно входа в канал рециркуляции и выше по потоку относительно выхода перепускного канала.
15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что контроллер содержит инструкции, обеспечивающие в режиме обогрева салона закрывать дроссель выпускной системы и клапан канала рециркуляции и принудительно передавать отработавшие газы, запертые дросселем, через охладитель системы РОГ и обратно в выпускной канал через перепускной канал, чтобы разогревать охладитель системы РОГ.
16. Способ обогрева салона транспортного средства, согласно которому:
перекачивают хладагент с помощью циркуляционного насоса через контур обогрева салона, который содержит охладитель системы рециркуляции отработавших газов (РОГ), радиатор отопителя системы обогрева салона и двигатель;
при установившихся условиях работы, когда температура хладагента, поступающего в радиатор отопителя, выше пороговой температуры, эксплуатируют циркуляционный насос на максимальной мощности, чтобы подавать хладагент в радиатор отопителя с максимальным расходом; и
в неустановившихся условиях работы, когда температура хладагента, поступающего в радиатор отопителя, ниже пороговой температуры, регулируют циркуляционный насос так, чтобы подавать хладагент в радиатор отопителя с расходом меньше максимального, при этом указанную величину расхода меньшую, чем максимальная, выбирают так, чтобы обеспечить максимальную передачу тепла в салон.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что регулирование мощности циркуляционного насоса содержит изменение мощности указанного насоса на основе данных перепада температуры на радиаторе отопителя и расхода хладагента через радиатор отопителя.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что при увеличении перепада температуры на радиаторе отопителя регулируют циркуляционный насос так, чтобы увеличить расход через радиатор отопителя, а при уменьшении перепада температуры на радиаторе отопителя, регулируют циркуляционный насос так, чтобы уменьшить расхода через радиатор отопителя.
19. Способ по п. 16, отличающийся тем, что при неустановившихся условиях работы, дросселируют отработавшие газы с целью увеличения давления отработавших газов и перенаправляют отработавшие газы через охладитель системы РОГ с целью нагревания указанного охладителя, причем дросселирование отработавших газов содержит закрывание дросселя выпускной системы, расположенного в выпускном канале двигателя.
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что в ответ на закрывание клапана канала рециркуляции, расположенного после охладителя системы РОГ, передают дросселированные отработавшие газы из охладителя системы РОГ через перепускной канал обратно в выпускной канал в точку ниже по потоку относительно дросселя выпускной системы, а в ответ на по меньшей мере частичное открывание клапана канала рециркуляции передают отработавшие газы из охладителя системы РОГ во впускной канал двигателя.
| JP 2008121617 A, 29.05.2008 | |||
| US 5860595 A1, 19.01.1999 | |||
| US 20090321533 А1, 31.12.2009 | |||
| УСТРОЙСТВО АККУМУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ САЛОНА АВТОМОБИЛЯ | 1995 |
|
RU2146034C1 |
| Анкерная крепь | 1957 |
|
SU108489A1 |
| US 20130160723 A1, 27.06.2013. | |||
