Система двигателя и способ управления работой турбины Российский патент 2019 года по МПК F02B37/18 F02M26/05 F02M26/43 F02D21/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу управления наддувом в системе двигателя.

Уровень техники и краткое описание изобретения

В число турбонаддувных агрегатов входят турбины, работающие от отработавших газов, подаваемых в корпус турбины из выпускного коллектора, или, в некоторых случаях, из выпускного коллектора через вспомогательные трубки. Для регулирования мощности, создаваемой турбонаддувными агрегатами, могут использоваться перепускные заслонки. Перепускные заслонки направляют поток газа через корпус турбины в обход ротора турбины. Отработавшие газы, проходящие через корпус турбины, отдают тепло этому корпусу турбины. В результате из-за меньшего разогрева расположенных ниже по потоку устройств снижения токсичности отработавших газов может оказываться отрицательное влияние на операцию холодного запуска.

В попытке устранить этот недостаток, для увеличения массового расхода отработавших газов, проходящих через перепускную заслонку, были разработаны перепускные заслонки с большим входным отверстием. Это снижает передачу тепла корпусу турбины. Однако из-за увеличенного размера перепускной заслонки при включенной перепускной заслонке не удается обеспечить прохождение через турбину потока воздуха, требуемого для реализации наддува посредством турбонаддувного агрегата. Кроме того, когда отработавшие газы направляются в систему рециркуляции отработавших газов (РОГ) выше по потоку от перепускной заслонки, невозможно пропустить через перепускную заслонку поток газа, достаточный для быстрого разогрева каталитического нейтрализатора, расположенного ниже по потоку.

Для устранения по меньшей мере некоторых из вышеуказанных недостатков предлагается способ эксплуатации системы двигателя. Указанный способ содержит шаги, на которых в первом состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины, и во втором состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины. Указанным образом первый поток отработавших газов может быть направлен за турбонаддувный агрегат, например, с целью способствовать быстрому разогреву расположенного ниже по потоку устройства снижения токсичности отработавших газов. Кроме того, второй поток отработавших газов, гидравлически отделенный от указанного первого потока, может быть направлен во впуск турбины, обеспечивая возможность наддува двигателя. Указанным образом могут быть реализованы и наддув двигателя, и быстрый разогрев устройства снижения токсичности отработавших газов, расположенного ниже по потоку от трубопровода обхода турбины. Это дает возможность увеличить отдачу и эффективность двигателя при одновременном снижении выбросов двигателя. В одном примере трубопровод обхода турбины может быть пространственно отделен от корпуса турбины с целью увеличения передачи тепла от отработавших газов к расположенному ниже по потоку устройству снижения токсичности отработавших газов. В результате требуемая рабочая температура устройства снижения токсичности отработавших газов может достигаться еще быстрее, что дополнительно снижает выбросы.

Вышеприведенные и другие преимущества и особенности настоящего изобретения станут понятны из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого самостоятельно или совместно с сопровождающими чертежами.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание изобретения приведено лишь для представления в упрощенной форме некоторых концепций, которые далее раскрываются подробно в раскрытии изобретения. Это краткое описание не предназначено для определения основных или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого определяется исключительно формулой изобретения, следующей за раскрытием изобретения. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, лишь устраняющими какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части настоящего документа. Необходимо отметить, что вышеуказанные недостатки были обнаружены авторами настоящего изобретения и не признаны известными.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет схематичное изображение системы двигателя.

Фиг. 2 представляет способ эксплуатации системы двигателя.

Фиг. 3 представляет еще один способ эксплуатации системы двигателя.

Раскрытие изобретения

Настоящее раскрытие относится к системам и способам для совместной реализации как наддува двигателя, так и быстрого разогрева устройства снижения токсичности отработавших газов. Эта операция может выполняться, например, во время холодного запуска для снижения выбросов, или в других эксплуатационных состояниях двигателя. Такая совместно реализуемая функциональность может быть получена посредством системы двигателя, содержащей два гидравлически раздельных трубопровода для отработавших газов, подаваемых в турбину. Эта система двигателя также содержит клапан обхода турбины и соответствующий обходной трубопровод, соединенный с одним из трубопроводов отработавших газов. Клапан обхода турбины может быть полностью открыт с целью способствовать быстрому разогреву расположенного ниже по потоку устройства снижения токсичности отработавших газов, например, во время холодного запуска. В то же время через другой трубопровод отработавших газов отработавшие газы могут быть направлен в турбину. В другом эксплуатационном состоянии клапан обхода турбины может обеспечивать частичный обходной поток с целью регулирования интенсивности наддува, подаваемого в двигатель. В результате становится возможным точное регулирование интенсивности наддува, подаваемого в двигатель, при отсутствии необходимости в полном наддуве, например, во время работы при малой нагрузке. Кроме того, реализация притока в турбину через отдельные линии подачи отработавших газов делает возможным направление одной части потока отработавших газов через систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), а другой части потока отработавших газов в обход турбины с целью быстрого разогрева устройства снижения токсичности отработавших газов. Соответственно, система РОГ и компоненты обхода турбины могут совместно использоваться с целью снижения выбросов. Фиг. 1 представляет схематичное изображение предлагаемой в качестве примера системы двигателя, обеспечивающей указанные особенности. На фиг. 2 и 3 представлены примеры способов управления системой двигателя для реализации быстрого разогрева устройства, а также для работы с направлением части потока в обход турбины.

Фиг. 1 представляет схематичное изображение системы 10 двигателя. Система двигателя 10 содержит двигатель 12. В показанном примере двигатель 12 содержит первый ряд 14 цилиндров и второй ряд 16 цилиндров. Однако возможны и другие многочисленные конфигурации цилиндров двигателя. Первый ряд 14 цилиндров содержит множество цилиндров 18. Аналогично, второй ряд 16 цилиндров содержит множество цилиндров 20. Цилиндры в каждом ряду могут называться группой цилиндров.

Каждый цилиндр в первом и втором рядах 16 и 18 цилиндров может содержать различные компоненты, дающие возможность осуществления операции сжигания топлива, например, топливные инжекторы 22. Топливные инжекторы 22 выполнены с возможностью подачи отмеренного количества топлива в цилиндры в заданных временных интервалах. В системе 10 двигателя для подачи топлива в топливные инжекторы 22 может быть предусмотрена система подачи топлива, содержащая топливный бак, насосы, топливопроводы и т.д.

Кроме того, в каждом цилиндре может быть предусмотрен по меньшей мере один выпускной и один впускной клапан. Двигатель 12, если имеет искровое зажигание, также может содержать устройства зажигания, соединенные с цилиндрами 18 и 20. В других случаях двигатель может быть выполнен с возможностью осуществления компрессионного зажигания.

Для подачи впускного воздуха в цилиндры 18 и 20 предусмотрена впускная система 24. Впускная система 24 содержит первый впускной коллектор 26 и впускные подводы 28, подводящие впускной воздух из первого впускного коллектора 26 в индивидуальные цилиндры первого ряда 14 цилиндров. Впускная система 24 также содержит второй впускной коллектор 30 и впускные подводы 32, подводящие впускной воздух из второго впускного коллектора 30 в индивидуальные цилиндры второго ряда 16 цилиндров. Первый впускной коллектор 26 и второй впускной коллектор 30 принимают впускной воздух из расположенной выше по потоку части впускной системы, которая может содержать заслонку, воздушный фильтр, компрессор и т.д. Также должно быть понятно, что через впускную систему 24 может направляться поток газа системы РОГ.

Кроме того, для приема отработавших газов из цилиндров 18 и 20 предусмотрена система 34 выпуска отработавших газов. Конкретно, система 34 выпуска отработавших газов содержит первый выпускной коллектор 36, выполненный с возможностью принимать из первого ряда 14 цилиндров, и второй выпускной коллектор 38, выполненный с возможностью принимать из второго ряда 16 цилиндров. Первый выпускной коллектор 36 и второй выпускной коллектор 38 содержат выпускные отводы 40, по которым отработавшие газы отводятся из индивидуальных цилиндров в выпускной коллектор.

Система 34 выпуска отработавших газов дополнительно содержит первый трубопровод 41 отработавших газов, ведущий из первого выпускного коллектора 36 в первое впускное отверстие 42 турбины 44, и второй трубопровод 46 отработавших газов, ведущий из второго выпускного коллектора 38 во второе впускное отверстие 48 турбины 44. Указанным образом можно подавать в турбину 44 отдельные потоки отработавших газов. Эти раздельные трубопроводы отработавших газов также дают возможность разделения отработавших газов на части, предназначенные для реализации различных функций системы выпуска отработавших газов, например, для подачи на вход турбины, для разогрева устройства снижения токсичности отработавших газов и для рециркуляции отработавших газов (РОГ). Как показано, первый и второй трубопроводы 41 и 46 отработавших газов гидравлически отделены и пространственно разнесены. Однако в других примерах первый и второй трубопроводы 41 и 46 отработавших газов могут быть расположены близко друг к другу. Турбина 44 выполнена с возможностью отбора энергии из отработавших газов и ее преобразования в механическое движение, приводящее в действие компрессор, соединенный с турбиной, например, через приводной вал.

В двигателе также предусмотрена система 50 РОГ, выполненная с возможностью повторного направления отработавших газов во впускную систему с целью снижения выбросов двигателя. Система 50 РОГ содержит клапан 52 РОГ, обеспечивающий возможность регулирования потока рециркулируемого отработавших газов через трубопровод 54 РОГ, соединенный с первым выпускным коллектором 36. Система 50 РОГ, кроме того, содержит клапан 53 охладителя РОГ, обеспечивающий возможность регулирования потока рециркулируемых отработавших газов в охладитель 56 РОГ. Таким образом, клапан 53 охладителя РОГ дает возможность в некоторых периодах эксплуатации направлять отработавшие газы в обход охладителя РОГ. Охладитель 56 РОГ выполнен с возможностью отбора теплоты из отработавших газов. Должно быть понятно, что трубопровод 58 РОГ, расположенный ниже по потоку от охладителя 56 РОГ, может быть соединен с впускным трубопроводом впускной системы выше по потоку или ниже по потоку от компрессора, приводимого в действие турбиной 44.

В системе 34 выпуска отработавших газов также предусмотрен трубопровод 60 обхода турбины. Трубопровод 60 обхода турбины соединен со вторым трубопроводом 46 отработавших газов и с третьим трубопроводом 62 отработавших газов ниже по потоку от турбины 44. Как показано, трубопровод 60 обхода турбины пространственно отделен от турбины 44, и, конкретно, от корпуса 45 турбины. Такое расположение трубопровода 60 обхода турбины и турбины 44 делает возможным увеличение количества теплоты, передаваемого к расположенному ниже по потоку устройству 64 снижения токсичности отработавших газов (к примеру, к каталитическому нейтрализатору, фильтру и т.д.) по сравнению с перепускными трубопроводами, проходящими сквозь корпус турбины. В состав системы 34 выпуска отработавших газов также может входить второе устройство 65 снижения токсичности отработавших газов. Второе устройство 65 снижения токсичности отработавших газов может содержать фильтр твердых частиц, например, в случае использования двигателя с самовоспламенением от сжатия, фильтр твердых частиц дизельного двигателя, каталитический нейтрализатор и т.д. В продолжение примера с двигателем с самовоспламенением от сжатия, в системе 34 выпуска отработавших газов может содержаться инжектор 67 присадки (к примеру, инжектор мочевины). Инжектор присадки может быть настроен на подачу присадки в систему выпуска отработавших газов в заданные временные интервалы с целью снижения выбросов. Должно быть понятно, что в некоторых примерах система 34 выпуска отработавших газов может содержать дополнительные или альтернативные устройства снижения токсичности отработавших газов (к примеру, фильтры, каталитические нейтрализаторы (к примеру, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, двухкомпонентный каталитический нейтрализатор), и т.д.). Кроме того, в других примерах устройства 64 и 65 снижения токсичности отработавших газов могут иметь другие относительные расположения.

Для регулирования потока отработавших газов через трубопровод 60 обхода турбины и количества отработавших газов, направляемых во второе впускное отверстие 48 турбины, предусмотрен клапан 66 обхода турбины. В одном предлагаемом в качестве примера сценарии управления путем использования этого клапана обхода турбины через трубопровод 60 обхода турбины может направляться большая часть потока отработавших газов из второго трубопровода 46 отработавших газов (например, практически весь этот поток). Указанным образом отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов могут быть направлены в обход турбины, а в турбину отработавшие газы могут подаваться через первый трубопровод отработавших газов. В результате турбина может приводиться в действие с целью создания наддува, и в то же время отработавшие газы могут направляться в обход турбины с целью разогрева устройства снижения токсичности отработавших газов, например, во время холодного запуска.

В еще одном предлагаемом в качестве примера сценарии управления путем использования клапана обхода турбины большая часть потока отработавших газов из второго трубопровода 46 отработавших газов (например, практически весь этот поток) может направляться в турбину 44 через второе впускное отверстие 48 турбины. Это может выполняться, когда двигателю требуется интенсивный наддув.

В еще одном предлагаемом в качестве примера сценарии управления путем управления клапаном обхода турбины первая часть отработавших газов из второго трубопровода 46 отработавших газов может направляться во впускное отверстие турбины, а вторая часть отработавших газов из второго трубопровода 46 отработавших газов. Указанным образом отработавшие газы могут быть одновременно распределяться в турбину и трубопровод обхода турбины через один клапан. Такое раздельное распределение отработавших газов может применяться, например, когда требуется неполный наддув и/или когда устройству 64 снижения токсичности отработавших газов требуется разогрев в целях технического обслуживания. Указанным образом можно точно регулировать интенсивность наддува, подаваемого в двигатель, с целью повышения качества работы двигателя, например, при малой нагрузке.

Кроме того, с целью снижения задержек при переходах между режимами работы клапана в качестве клапана 66 обхода турбины может использоваться быстродействующий клапан. Например, клапан 66 обхода турбины может быстро переключаться с целью повышения интенсивности наддува или увеличение скорости нагрева устройства 64 снижения токсичности отработавших газов. Указанным образом могут быть снижены задержки в обеспечении двигателя наддувом при переходах между режимами.

В системе 10 двигателя может содержаться контроллер 100. Контроллер 100 может быть выполнен с возможностью приема сигналов от датчиков транспортного средства, а также с возможностью передачи команд и сигналов в компоненты, например, в клапан 66 обхода турбины, клапан 52 РОГ, клапан 53 охладителя РОГ, топливные инжекторы 22, инжектор 67 присадки и т.д. с целью управления функционированием указанных компонентов. Управление, по меньшей мере частичное, различными компонентами в системе двигателя 10, может осуществляться системой управления, содержащей контроллер 100, и командами оператора транспортного средства 132, принимаемыми через устройство 130 ввода. Система управления также может содержать исполнительные устройства и/или другие компоненты для управления работой инжекторов, клапанов и т.д. и датчиков, описанных в настоящем документе. В данном примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали, формирующий сигнал ПП, пропорциональный положению педали. Контроллер 100 показан на фиг. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего процессор 102 (к примеру, микропроцессорный модуль), входные/ выходные порты 104, электронный носитель информации для исполняемых программ и значений калибровок, показанный в этом конкретном примере в виде постоянного запоминающего устройства 106 (к примеру, микросхемы постоянного запоминающего устройства), оперативного запоминающего устройства 108, энергонезависимого запоминающего устройства 110 и шины данных.

В постоянное запоминающее устройство 106 указанного носителя информации могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые процессором 102, предназначенные для реализации далее описываемых способов, а также данные иных вариантов назначения, предполагаемых, но не перечисляемых конкретно. Клапан 66 обхода турбины, клапан 52 РОГ, инжектор 67 присадки, топливные инжекторы 22 и клапан 53 охладителя РОГ могут принимать из контроллера сигналы, предназначенные для управления конфигурациями клапанов в разных состояниях эксплуатации. Например, когда устройство 65 снижения токсичности отработавших газов находится при температуре ниже порогового значения рабочей температуры, клапан 66 обхода турбины может полностью открываться, чтобы большая часть отработавших газов из второго трубопровода 46 отработавших газов проходила через трубопровод 60 обхода турбины. В одновременно длящемся временном интервале также может быть включен клапан 52 РОГ с целью подачи регенерируемого отработавших газов во впускную систему 24. Указанным образом возможна как одновременная реализация РОГ, так и разогрев устройства снижения токсичности отработавших газов, например, с целью более эффективного снижения токсичности отработавших газов. После достижения устройством 65 снижения токсичности отработавших газов требуемой температуры может быть включен клапан 66 обхода турбины с целью направления одной части отработавших газов во второе впускное отверстие 48 турбины, а другой части отработавших газов через трубопровод 60 обхода турбины. Иными словами, с целью реализации возможности подачи в двигатель регулируемого наддува клапан 66 обхода турбины может быть отрегулирован таким образом, чтобы обеспечивалось прохождение части потока через трубопровод обхода турбины 60. Как результат, может быть повышено качество работы двигателя.

Фиг. 2 представляет способ 200 эксплуатации системы двигателя. Способ 200 может быть реализован посредством системы двигателя, описанной выше со ссылкой на фиг. 1, или иной пригодной для этой цели системы двигателя.

На шаге 202 способа определяется, работает ли система двигателя в первом эксплуатационном состоянии или во втором эксплуатационном состоянии. Первое эксплуатационное состояние может иметь место, когда температура устройства снижения токсичности отработавших газов меньше порогового значения, что указывает, например, на состояние холодного запуска. Однако первым эксплуатационным состоянием могут быть и другие эксплуатационные состояния.

Если двигатель работает в первом эксплуатационном состоянии, то способ переходит к шагу 204. На шаге 204 способ содержит направление отработавших газов из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины. Указанным образом возможно направление части потока отработавших газов в системе выпуска отработавших газов непосредственно в турбину.

Затем на шаге 206 способ содержит направление отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины. Указанным образом возможно направление части отработавших газов в системе выпуска отработавших газов в обход турбины. В результате появляется возможность более быстрого разогрева расположенных ниже по потоку компонентов системы снижения токсичности отработавших газов, например, каталитических нейтрализаторов.

Затем на шаге 208 способ обеспечение наддува в двигателе. Этим может быть увеличена эффективность двигателя и отдача мощности, даже, например, во время холодного запуска. На шаге 210 способ содержит направление отработавших газов в соединенный со впускной системой трубопровод рециркуляции отработавших газов (РОГ) выше по потоку от первого трубопровода отработавших газов. При этом возможна совместная реализация как РОГ, так и разогрева устройства снижения токсичности отработавших газов, что невозможно при отборе отработавших газов в трубопровод РОГ и в трубопровод обхода турбины из одного потока отработавших газов.

На шаге 212 способ содержит корректировку калибровочных параметров двигателя. Конкретно, калибровочные параметры двигателя могут корректироваться с целью увеличения эффективности двигателя, а корректировка может выполняться на основании количества отработавших газов, проходящих через трубопровод обхода турбины. Например, если количество отработавших газов, проходящих через трубопровод обхода турбины, возрастает, то с целью компенсации снижения наддува может увеличиваться количество впрыскиваемого топлива. Кроме того, в одном примере корректировка калибровочных параметров двигателя может содержать уменьшение (к примеру, полный запрет) поздней фазы сгорания, в которой топливо впрыскивают в цилиндр двигателя во втором временном интервале, следующим за первым временным интервалом. Например, количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр в течение поздней фазы цикла сгорания, может быть уменьшено. Должно быть понятно, что сгорание в поздней фазе увеличивает количество теплоты в отработавшем газе. Поскольку быстрый разогрев устройства снижения токсичности отработавших газов может быть достигнут путем направления отработавших газов через трубопровод обхода турбины, сжигание большого количества топлива в поздней фазе сгорания может не требоваться. Дополнительно, корректировка калибровочных параметров двигателя может содержать корректировку количества впрыскиваемого топлива, момента впрыска топлива, впрыска присадки для снижения токсичности отработавших газов, работы клапана РОГ и т.д. Должно быть понятно, что в показанном примере в первом и втором эксплуатационных состояниях шаг 212 не выполняется и поэтому может быть выполнен в третьем эксплуатационном состоянии. Однако в других примерах шаг 212 может выполняться как в первом эксплуатационном состоянии, так и во втором эксплуатационном состоянии.

Если же система двигателя работает во втором эксплуатационном состоянии, то способ переходит к шагу 214. Второе эксплуатационное состояние может иметь место, когда температура устройства снижения токсичности отработавших газов выше порогового значения. Однако вторым эксплуатационным состоянием могут быть и другие эксплуатационные состояния. На шаге 214 способ содержит направление отработавших газов из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направление отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины. Указанным образом возможна подача отработавших газов в оба впускных отверстия турбины с целью обеспечения двигателя более интенсивным наддувом. Затем на шаге 216 способ содержит направление части отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины. Указанным образом возможно регулирование наддува во втором эксплуатационном состоянии на основании требуемых выходных характеристик двигателя с целью увеличения отдачи и эффективности двигателя. Кроме того, в одном примере способ во втором эксплуатационном состоянии может содержать блокирование прохождения отработавших газов через трубопровод обхода турбины. После шага 216 способ переходит к шагу 212.

Фиг. 3 представляет способ 300 эксплуатации системы двигателя. Способ 300 может быть реализован посредством системы двигателя, описанной выше со ссылкой на фиг. 1, или иной пригодной для этой цели системы двигателя.

На шаге 302 способа определяется, находится ли устройство снижения токсичности отработавших газов (к примеру, каталитический нейтрализатор) при температуре, меньшей порогового значения температуры (к примеру, заранее установленного порогового значения температуры). Указанное пороговое значение может соответствовать рабочей температуре устройства снижения токсичности отработавших газов, при которой может достигаться базовый уровень снижения выбросов. Если температура устройства снижения токсичности отработавших газов не ниже порогового значения температуры («нет» на шаге 302), то способ переходит к шагу 304. На шаге 304 способ содержит управление клапаном обхода турбины на основании требуемой интенсивности наддува двигателя. Управление клапаном обхода турбины может содержать на шаге 306 направление первой части отработавших газов из первого трубопровода отработавших газов через трубопровод обхода турбины и на шаге 308 направление второй части отработавших газов из первого трубопровода отработавших газов во впускное отверстие турбины.

На шаге 310 способ содержит направление отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов в турбину. После шага 310 способ переходит к шагу 316. Если установлено, что температура устройства снижения токсичности отработавших газов меньше порогового значения температуры («да» на шаге 302), то способ переходит к шагу 312. На шаге 312 способ содержит управление клапаном обхода турбины таким образом, чтобы большая часть отработавших газов из первого трубопровода отработавших газов имела возможность проходить через трубопровод обхода турбины. Указанным образом возможно направление отработавших газов в обход турбины с целью быстрого разогрева расположенного ниже по потоку устройства снижения токсичности отработавших газов. Затем на шаге 314 способ содержит направление отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов в турбину. Указанным образом возможно приведение турбины в действие отработавшим газом при одновременном направлении другой части отработавших газов в обход турбины для разогрева устройства снижения токсичности отработавших газов.

На шаге 316 проверяется, запрошена ли рециркуляция отработавших газов (РОГ). Если РОГ не запрошена («нет» на шаге 316), то способ переходит к шагу 320. На шаге 320 способ содержит корректировку калибровочных параметров двигателя на основании заданных параметров обхода турбины. Конкретно, калибровочные параметры двигателя могут корректироваться с целью увеличения эффективности двигателя. Указанным образом становится возможной компенсация изменения параметров наддува с целью улучшения качества работы двигателя. Указанными калибровочными параметрами двигателя могут быть частота впрыска топлива, момент впрыска топлива (к примеру, момент/ частота впрыска топлива в поздней фазе), давление в топливной линии, положение клапана РОГ, момент/ частота впрыска присадки для снижения токсичности отработавших газов и т.д.). Например, может снижаться частота впрыска топлива в поздней фазе.

Если же рециркуляция отработавших газов запрошена («да» на шаге 316), то способ переходит к шагу 318. На шаге 318 способ содержит управление клапаном РОГ таким образом, чтобы создать возможность прохождения отработавших газов из выпускного коллектора, гидравлически отделенного от первого трубопровода отработавших газов, во впускную систему. Указанным образом для реализации РОГ отработавшие газы могут отбираться из другого потока отработавших газов, при этом другая часть отработавших газов направляется в обход турбины для создания возможности быстрого разогрева устройства снижения токсичности отработавших газов. После шага 318 способ переходит к шагу 320.

В других предлагаемых в качестве примера способах возможно дополнительное управление клапаном обхода турбины с целью восстановления фильтра твердых частиц. Например, если установлена необходимость восстановления фильтра твердых частиц, то клапан обхода турбины может открываться с целью увеличения температуры отработавших газов, подаваемых в каталитический нейтрализатор и в фильтр твердых частиц. В таком примере поздняя фаза сгорания может быть сокращена (к примеру, полностью запрещена).

В следующих абзацах дополнительно раскрывается предмет настоящего изобретения. В соответствии с одним аспектом предлагается способ эксплуатации системы двигателя. Указанный способ содержит шаги, на которых в первом состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины; и во втором состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины.

В этом аспекте способ может дополнительно содержать шаг, на котором во втором эксплуатационном состоянии направляют часть отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины.

В этом аспекте способ может дополнительно содержать шаг, на котором в первом состоянии обеспечивают наддув в двигателе посредством компрессора, соединенного с указанной турбиной.

В этом аспекте способ может дополнительно содержать шаг, на котором в первом состоянии направляют отработавшие газы в соединенный со впускной системой трубопровод рециркуляции отработавших газов (РОГ) выше по потоку от первого трубопровода отработавших газов.

В этом аспекте первым состоянием может быть состояние, в котором каталитический нейтрализатор, расположенный ниже по потоку от трубопровода обхода турбины, находится при температуре ниже порогового значения температуры, а вторым состоянием может быть состояние, в котором указанный каталитический нейтрализатор находится при температуре выше порогового значения температуры.

В этом аспекте способ может дополнительно содержать шаг, на котором в первом состоянии уменьшают позднюю фазу сгорания, в которой топливо впрыскивают в цилиндр двигателя во втором временном интервале, следующим за первым временным интервалом.

В этом аспекте трубопровод обхода турбины может быть пространственно отделен от корпуса турбины.

В этом аспекте способ может дополнительно содержать шаг, на котором в первом эксплуатационном состоянии направляют отработавшие газы из трубопровода обхода турбины в устройство снижения токсичности отработавших газов.

В этом аспекте первый и второй трубопроводы отработавших газов могут быть пространственно разделены.

В соответствии с еще одним аспектом предлагается система двигателя. Указанная система двигателя содержит первый трубопровод отработавших газов, выполненный с возможностью принимать отработавшие газы из двигателя; второй трубопровод отработавших газов, отделенный от первого трубопровода отработавших газов, выполненный с возможностью принимать отработавшие газы из двигателя; турбину, содержащую первое впускное отверстие турбины, соединенное с первым трубопроводом отработавших газов, и второе впускное отверстие турбины, соединенное со вторым трубопроводом отработавших газов; трубопровод обхода турбины, соединенный со вторым трубопроводом отработавших газов выше по потоку от второго впускного отверстия турбины и с трубопроводом отработавших газов выше по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов и ниже по потоку от выходного отверстия турбины; клапан обхода турбины, соединенный с указанным трубопроводом обхода турбины; и систему управления, выполненную с возможностью управления клапаном обхода турбины в первом эксплуатационном состоянии с целью пропуска отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины и направления отработавших газов из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины, и, во втором эксплуатационном состоянии, с целью направления отработавших газов из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направления отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины.

В этом аспекте система управления может быть дополнительно выполнена с возможностью, в первом эксплуатационном состоянии, направления отработавших газов в соединенный со впускной системой трубопровод рециркуляции отработавших газов (РОГ) выше по потоку от первого трубопровода отработавших газов.

В этом аспекте двигатель может содержать первую группу цилиндров, выполненную с возможностью направления отработавших газов в первый трубопровод отработавших газов, и вторую группу цилиндров, выполненную с возможностью направления отработавших газов во второй трубопровод отработавших газов.

В этом аспекте указанным устройством снижения токсичности отработавших газов может быть каталитический нейтрализатор.

В этом аспекте система двигателя может дополнительно содержать второй трубопровод обхода турбины, соединенный с первым трубопроводом отработавших газов выше по потоку от первого впускного отверстия турбины и с трубопроводом отработавших газов выше по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов и ниже по потоку от выходного отверстия турбины, и второй клапан обхода турбины, соединенный со вторым трубопроводом обхода турбины.

В этом аспекте система управления может быть дополнительно выполнена с возможностью, в первом эксплуатационном состоянии, уменьшения поздней фазы сгорания, в которой топливо впрыскивают в цилиндр двигателя во втором временном интервале, следующим за первым временным интервалом.

В этом аспекте первым эксплуатационным состоянием может быть состояние, в котором устройство снижения токсичности отработавших газов находится при температуре ниже порогового значения температуры, а вторым эксплуатационным состоянием является состояние, в котором устройство снижения токсичности отработавших газов находится при температуре выше порогового значения температуры.

В этом аспекте трубопровод обхода турбины может быть пространственно отделен от корпуса турбины.

В соответствии с еще одним аспектом предлагается способ эксплуатации системы двигателя. Указанный способ содержит шаги, на которых в первом эксплуатационном состоянии направляют отработавшие газы через первый трубопровод отработавших газов в первое впускное отверстие турбины, направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины, и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины; и во втором эксплуатационном состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины, направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины и блокируют поток отработавших газов через трубопровод обхода турбины.

В этом аспекте первую часть отработавших газов, направляемая из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины, и вторую часть отработавших газов, направляемая из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины, могут регулировать на основании температуры устройства снижения токсичности отработавших газов и потребности в наддуве двигателя.

В этом аспекте способ может дополнительно содержать шаг, на котором в первом эксплуатационном состоянии направляют отработавшие газы в соединенный со впускной системой трубопровод рециркуляции отработавших газов (РОГ) выше по потоку от первого трубопровода отработавших газов.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти и могут быть выполнены системой управления, содержащей контроллер в сочетании с разнообразными датчиками, исполнительными устройствами и другими аппаратными средствами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, например, стратегию с управлением от событий, от прерываний, многозадачную, многопотоковую и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях могут опускаться. Аналогично, представленный здесь порядок обработки служит для удобства пояснения и описания и не обязательно требуется для получения отличительных признаков и преимуществ описанных здесь примерных вариантов осуществления изобретения. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций может выполняться многократно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, а описанные действия выполняются путем исполнения команд в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем документе конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что приведенные конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, поскольку возможны их многочисленные разновидности. Например, вышеприведенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, со схемой с четырьмя оппозитными цилиндрами и к двигателям других типов. В качестве еще одного примера, в дополнение к способам контроля уровня хладагента, выполняемым в состоянии, когда двигатель работает и сжигает топливо, и/или основывающимся на информации, полученной в указанном состоянии, например, на измеренной температуре хладагента двигателя, на данных о детонации и/или на их комбинации, может использоваться контроль уровня хладагента после выключения двигателя. Кроме того, указанный профиль температуры хладагента может содержать значения температуры хладагента, измеренные во множестве моментов времени измерения, определяемых на основании ожидаемого экспоненциального приближения температуры хладагента к температуре окружающей среды. Предмет настоящего изобретения содержит все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

Нижеследующие пункты формулы изобретения, в частности, указывают определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы может быть упомянут некоторый элемент или «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать такие пункты как указывающие на содержание одного или более таких элементов, не требующие и не исключающие содержания двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления наддувом в системе двигателя заключается в том, что в первом состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины. Во втором состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины. В первом состоянии направляют отработавшие газы в соединенный с впускной системой трубопровод рециркуляции отработавших газов (РОГ), расположенный выше по потоку от первого трубопровода отработавших газов. Раскрыт вариант способа управления наддувом в системе двигателя. Технический результат заключается в ускорении достижения требуемой рабочей температуры устройства снижения токсичности отработавших газов. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления наддувом в системе двигателя, содержащий следующие шаги:

в первом состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины и

во втором состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины и в первом состоянии направляют отработавшие газы в соединенный с впускной системой трубопровод рециркуляции отработавших газов (РОГ), расположенный выше по потоку от первого трубопровода отработавших газов.

2. Способ по п. 1, в котором дополнительно во втором состоянии направляют часть отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины.

3. Способ по п. 2, в котором дополнительно в первом состоянии обеспечивают наддув в двигателе посредством компрессора, соединенного с указанной турбиной.

4. Способ по п. 1, в котором первым состоянием является состояние, в котором каталитический нейтрализатор, расположенный ниже по потоку от трубопровода обхода турбины, находится при температуре ниже порогового значения температуры, а вторым состоянием является состояние, в котором указанный каталитический нейтрализатор находится при температуре выше порогового значения температуры.

5. Способ по п. 1, в котором дополнительно в первом состоянии уменьшают позднюю фазу сгорания, в которой топливо впрыскивают в цилиндр двигателя во втором временном интервале, следующим за первым временным интервалом.

6. Способ по п. 1, в котором трубопровод обхода турбины пространственно отделен от корпуса турбины.

7. Способ по п. 1, в котором дополнительно в первом состоянии направляют отработавшие газы из трубопровода обхода турбины в устройство снижения токсичности отработавших газов.

8. Способ по п. 1, в котором первый и второй трубопроводы отработавших газов пространственно разделены.

9. Способ управления наддувом в системе двигателя, содержащий следующие шаги:

в первом состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины и

во втором состоянии направляют отработавшие газы из первого трубопровода отработавших газов в первое впускное отверстие турбины и направляют отработавшие газы из второго трубопровода отработавших газов во второе впускное отверстие турбины и в первом состоянии уменьшают позднюю фазу сгорания, в которой топливо впрыскивают в цилиндр двигателя во втором временном интервале, следующим за первым временным интервалом.

10. Способ по п. 9, в котором дополнительно во втором состоянии направляют часть отработавших газов из второго трубопровода отработавших газов в трубопровод обхода турбины.

11. Способ по п. 10, в котором дополнительно в первом состоянии обеспечивают наддув в двигателе посредством компрессора, соединенного с указанной турбиной.

12. Способ по п. 9, в котором дополнительно в первом состоянии направляют отработавшие газы в соединенный с впускной системой трубопровод рециркуляции отработавших газов (РОГ), расположенный выше по потоку от первого трубопровода отработавших газов.

13. Способ по п. 9, в котором первым состоянием является состояние, в котором каталитический нейтрализатор, расположенный ниже по потоку от трубопровода обхода турбины, находится при температуре ниже порогового значения температуры, а вторым состоянием является состояние, в котором указанный каталитический нейтрализатор находится при температуре выше порогового значения температуры.

14. Способ по п. 9, в котором трубопровод обхода турбины пространственно отделен от корпуса турбины.

15. Способ по п. 9, в котором дополнительно в первом состоянии направляют отработавшие газы из трубопровода обхода турбины в устройство снижения токсичности отработавших газов.

16. Способ по п. 9, в котором первый и второй трубопроводы отработавших газов пространственно разделены.