СИСТЕМА И СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ ВПРЫСКА ВОДЫ Российский патент 2019 года по МПК B01D53/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам для системы рециркуляции отработавших газов и системы впрыска воды двигателя.

Уровень техники/Сущность изобретения

Двигатели внутреннего сгорания могут включать в себя системы впрыска воды, которые впрыскивают воду из резервуара для хранения в множество мест, включая впускной коллектор, выше по потоку от цилиндров двигателя, или непосредственно в цилиндры двигателя. Впрыск воды во впускную систему двигателя может увеличить экономию топлива и производительность двигателя, а также снизить вредные выбросы двигателя. Когда воду впрыскивают во впускную систему двигателя или в цилиндры, тепло передается от всасываемого воздуха и/или компонентов двигателя к воде. Эта передача тепла приводит к испарению, что приводит к охлаждению. При впрыске воды во всасываемый воздух (например, во впускном коллекторе) снижается температура всасываемого воздуха и температура горения в цилиндрах двигателя. При охлаждении заряда воздуха может быть уменьшена тенденция к сбою в работе без обогащения воздушно-топливного соотношения горения. Это также может привести к увеличению коэффициента сжатия, улучшению времени зажигания и снижению температуры отработавших газов. В результате повышается эффективность использования топлива. Кроме того, повышение объемного коэффициента полезного действия может привести к увеличению крутящего момента. Кроме того, снижение температуры горения при впрыске воды может привести к сокращению выбросов оксидов азота, а более эффективная топливная смесь может привести к сокращению выбросов моноксида углерода и углеводородов. Как упоминалось выше, вода может храниться в транспортном средстве для того, чтобы по требованию обеспечивать воду для впрыска. Тем не менее, для удовлетворения требований двигателя, предъявляемых к впрыску воды, транспортное средство должно иметь достаточный запас воды. В одном примере, оператор транспортного средства может вручную заполнять резервуар хранения воды для впрыска воды. Тем не менее, в некоторых случаях вода для пополнения резервуара может быть недоступна, а повторное заполнение резервуара для оператора может быть нежелательным.

Другие подходы к пополнению резервуара для хранения воды включают в себя сбор воды (или конденсата) из других систем транспортного средства, находящихся на борту транспортного средства, такие, как сбор воды из отработавших газов, протекающих в системе рециркуляции отработавших газов (РОГ). Хотя отработавшие газы имеют большой процент осевшего водяного пара по отношению к другим системам транспортного средства, для эффективного извлечения воды из отработавших газов могут потребоваться дополнительные охладители и водоотделители. Например, подход, представленный Пайпер и Виндзором в US 9,145,850, включает в себя извлечение воды из второго охладителя системы РОГ и водоотделитель, расположенный на одной линии с первым охладителем в системе РОГ. Однако, авторы настоящего изобретения распознали потенциальные проблемы, связанные с подобными способами. В частности, направление всех отработавших газов из цилиндров двигателя через первый и второй охладители может привести к накоплению конденсата за пределами емкости резервуара для хранения воды и/или за пределами требуемого количества впрыска воды. Кроме того, поток отработавших газов во втором охладителе может быть холоднее, чем это требуется для впускного канала, и приводит к формированию конденсата в компрессоре в системе РОГ низкого давления.

В одном примере, раскрытые выше проблемы могут разрешаться способом, в соответствии с которым: извлекают конденсат из отработавших газов, протекающих через второй охладитель, причем второй охладитель расположен ниже по потоку от первого охладителя в канале, расположенном между выпускной системой и впускной системой двигателя, и хранят извлеченный конденсат, впрыскивают извлеченный конденсат во впускной коллектор, и регулируют одно или более из следующего: количество отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и количество хладагента, протекающего через второй охладитель, на основе количества хранящегося извлеченного конденсата. Таким образом, поток отработавших газов может быть направлен через второй охладитель в соответствии с количеством хранящегося конденсата, что снижает вероятность переполнения резервуара для хранения воды, где хранится извлеченный конденсат. Дополнительно, когда извлечение воды для заполнения резервуара для хранения воды не требуется, поток отработавших газов могут направлять только через первый охладитель, что повышает эффективность двигателя и сокращает температуру отработавших газов, попадающих во впускную систему. Кроме того, в одном примере, направление отработавших газов через второй охладитель может включать в себя выборочное направление потока отработавших газов от второго охладителя к каждому из следующего: впускная система выше по потоку от компрессора и впускная система ниже по потоку от компрессора, на основе первого условия работы. Например, отработавшие газы могут быть направлены выше по потоку или ниже по потоку от компрессора на основе одного или более условия работы двигателя и температуры отработавших газов, покидающих второй охладитель. В результате может снизиться изнашивание компрессора и к двигателю может быть обеспечена требуемая температура отработавших газов.

Следует понимать, что раскрытое выше изложение приводится в упрощенном виде в виде набора концепций, которые подробно раскрыты в детальном описании. Оно не предназначено для обозначения ключевых или основных особенностей заявленного предмета, объем и содержание которого определяется формулой изобретения, которая расположена после осуществления изобретения. Оно не предназначено для обозначения ключевых или основных особенностей заявленного предмета, объем и содержание которого определяется формулой изобретения, которая расположена после осуществления изобретения.

Краткое описание фигур чертежей

На Фиг. 1 показан схематический чертеж первого варианта осуществления системы сбора воды для системы двигателя, включающей в себя систему рециркуляции отработавших газов (РОГ) низкого давления.

На Фиг. 2 показан схематический чертеж второго варианта осуществления системы сбора воды для системы двигателя, включающей в себя систему РОГ высокого давления.

На Фиг. 3 показан схематический чертеж третьего варианта осуществления системы сбора воды отработавших газов для системы двигателя, включающей в себя системы РОГ высокого и низкого давления.

На Фиг. 4 показана блок-схема способа впрыска воды в двигатель на основе требования впрыска.

На Фиг. 5 показана блок-схема способа извлечения конденсата из отработавших газов и хранения извлеченного конденсата для впрыска воды в двигателе.

На Фиг. 6 показана блок-схема способа регулировки потока отработавших газов ко второму охладителю РОГ в системе сбора воды.

На Фиг. 7 показана блок-схема способа регулировки отработавших газов от второго охладителя РОГ в системе сбора воды к впускной системе или обратно к потоку отработавших газов.

На Фиг. 8 показана блок-схема способа направления потока отработавших газов от второго охладителя РОГ к местоположению, расположенному выше или ниже по потоку от компрессора.

На Фиг. 9 показан график, изображающий регулировки потока отработавших газов к и от второго охладителя в соответствии с уровнем жидкости в резервуаре для хранения воды и требуемым количеством впрыска воды, а также в соответствии с условиями работы двигателя.

Осуществление изобретения

Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для извлечения конденсата для впрыска воды в двигателе из отработавших газов двигателя. На Фиг. 1-3 показано схематичное изображение примерных систем транспортного средства, включающих в себя систему сбора воды, которая получает извлеченный конденсат от отработавших газов, и систему впрыска воды, которая впрыскивает собранную воду в двигатель. Системы сбора воды, показанные на Фиг. 1-3, содержат систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), включающую в себя второй охладитель, расположенный ниже по потоку от первого охладителя в канале, расположенном между выпускной системой и впускной системой двигателя. Вода для впрыска может извлекаться из второго охладителя (исключительно из одного или в комбинации с водоотделителем) и затем храниться в резервуаре для хранения воды системы сбора воды. Затем система впрыска воды может впрыскивать воду, хранящуюся в резервуаре для хранения воды, посредством одного или более инжекторов для воды, соединенных с двигателем. На Фиг. 1 показано извлечение воды из системы РОГ низкого давления. На Фиг. 2, в целом, изображена та же система транспортного средства, как на Фиг. 1, за исключением того, что там показана система РОГ высокого давления. На Фиг. 3 показан третий вариант осуществления системы транспортного средства, который, в целом, является той же системой, показанной на Фиг. 1 и 2. Однако, на Фиг. 3 изображена система РОГ с путями отработавших газов как высокого давления, так и низкого давления. Во время работы двигателя, извлечение водного конденсата может использоваться для восполнения запасов в резервуаре для хранения воды в системе впрыска воды для того, чтобы обеспечить воду для впрыска воды в двигатель. На Фиг. 4-8 показан пример способов извлечения конденсата из системы РОГ в двигателе посредством выборочного протекания отработавших газов через второй охладитель РОГ, в зависимости от различных условий работы. В частности, на Фиг. 4 показан способ определения того, следует ли впрыскивать воду в двигатель, на основе условий работы двигателя. На Фиг. 5 показан способ извлечения воды (например, конденсата или конденсированной воды) посредством регулировки потока отработавших газов через второй охладитель РОГ в соответствии с уровнем воды в резервуаре для хранения воды и условиями работы двигателя, включая количество впрыска воды, требуемое количество РОГ и требуемую температуру во впускной системе. Например, извлечение воды могут регулировать в ответ на низкий уровень воды в резервуаре для хранения воды или высокое желаемое (например, требуемое) количество впрыска воды в двигатель. В одном примере, количество отработавших газов, направляемых ко второму охладителю РОГ, могут увеличивать для увеличения количества собранной воды. В другом примере, количество хладагента, протекающего ко второму охладителю РОГ, может быть увеличено для увеличения количества сбора воды. В еще одном примере, могут быть увеличены как количество отработавших газов, направляемых к второму охладителю РОГ, так и количество хладагента, протекающего к второму охладителю РОГ, для увеличения сбора воды для впрыска воды. На Фиг. 6 показан способ направления потока отработавших газов от второго охладителя РОГ к впускной системе или выпускной системе двигателя на основе требуемого количества РОГ и требуемой температуры воздуха. На Фиг. 7 показан способ протекания части отработавших газов ко второму охладителю РОГ. На Фиг. 8 показан способ протекания отработавших газов от второго охладителя РОГ к впускной системе выше или ниже по потоку от компрессора. Наконец, на Фиг. 9 графически изображены регулировки потока отработавших газов к и от второго охладителя РОГ в соответствии с уровнем воды в резервуаре для хранения воды и требуемыми количеством температурой РОГ. Таким образом, параметры извлечения водного конденсата могут регулироваться на основе уровня воды в резервуаре для хранения воды и требований впрыска воды в двигатель. Дополнительно, поток отработавших газов от второго охладителя РОГ могут выборочно направлять в одно или несколько местоположений выше по потоку или ниже по потоку от компрессора во впускной системе или обратно к выпускной системе на основе условий работы двигателя. В результате, резервуар для хранения воды могут пополнять от конденсата, извлеченного из отработавших газов, для последующего использования в системе впрыска воды, в то же время поддерживая требуемую температуру потока газа к двигателю и сокращая изнашивание компрессора.

Переходя к изображениям, на Фиг. 1 схематично показан вариант осуществления системы 172 сбора воды из отработавших газов и системы 100 двигателя в транспортном средстве 102. В изображенном варианте осуществления, двигатель 10 является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, включающим в себя компрессор 14, приводимый в действие турбиной 16. В частности, свежий воздух поступает по впускному каналу 142 в двигатель 10 через воздухоочиститель 11 и протекает к компрессору 14. Компрессор может быть подходящим компрессором всасываемого воздуха, таким, как компрессор нагнетателя с механическим приводом или с приводом от ведущего вала. В системе 100 двигателя компрессор показан в качестве компрессора турбонагнетателя, механически соединенного с турбиной 16 посредством вала 19, причем турбина 16 приводится в действие расширением отработавших газов двигателя. В одном варианте осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в рамках турбонагнетателя с двойной улиткой. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может являться турбонагнетателем с изменяемой геометрией (ТИГ), в котором геометрия турбины активно изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя и других условий работы.

Как показано на Фиг. 1, компрессор 14 соединен через охладитель 18 заряда воздуха (ОНВ) с дроссельным клапаном 20 (например, впускным дросселем). Например, ОНВ может являться теплообменником типа воздух-воздух или воздух-хладагент. Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 20 двигателя. Из компрессора 14 горячий сжатый заряд воздух попадает на вход в ОНВ 18, охлаждается по мере прохождения через ОНВ и затем выходит через дроссельный клапан 20 к впускному коллектору 22. В варианте осуществления, изображенном на Фиг. 1, давление заряда воздуха в пределах впускного коллектора измеряется датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (ДВК), а давление наддува измеряется датчиком 124 давления наддува. Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть последовательно присоединен между входом и выходом компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открытия при выбранных условиях работы для уменьшения избыточного давления наддува. Например, перепускной клапан компрессора могут открывать во время условий уменьшения частоты вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.

Впускной коллектор 22 соединен последовательно с камерами сгорания или цилиндрами 180 через ряд впускных клапанов (не показаны). Как показано на Фиг. 1, впускной коллектор 22 расположен выше по потоку от всех камер сгорания 180 двигателя 10. Для определения температуры впускного воздуха в соответствующих местоположениях во впускном канале могут быть включены дополнительные датчики, такие, как датчик 23 температуры воздуха в коллекторе (ТВК) и датчик 125 температуры заряда воздуха (ТЗВ). В некоторых примерах, датчики ТВК и ТЗВ могут быть термистрами и выходные данные термистров могут использовать для определение температуры всасываемого воздуха в канале 142. Датчик 23 ТВК может быть расположен между дросселем 20 и впускными клапанами камер 180 сгорания. Датчик 125 ТЗВ может быть расположен выше по потоку от ОНВ 18, как показано в альтернативных вариантах осуществления, однако, датчик 125 ТЗВ может быть расположен выше по потоку от компрессора 14. Температура воздуха может быть дополнительно использована в сочетании с температурой хладагента двигателя для расчета, например, количества топлива, поставляемого двигателя.

Камеры сгорания дополнительно соединены с выпускным коллектором 136 посредством ряда выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления показан один выпускной коллектор 136. Однако, в других вариантах осуществления выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора, могут позволить направлять стоки от различных камер сгорания к различным местам в системе двигателя. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ) показан соединенным с выпускным коллектором 136 выше по потоку от турбины 16. Альтернативно, датчик 126 содержания кислорода в отработавших газов УДКОГ может быть заменен датчиком с двумя состояниями.

Как показано на Фиг. 1, отработавшие газы от одной или нескольких секций выпускного коллектора направляются к турбине 16 для работы турбины. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, то некоторые отработавшие газы могут быть направлены вместо этого через перепускную заслонку (не показана), пропуская турбину. Комбинированный поток от турбины и перепускной заслонки затем протекает через устройство 70 снижения токсичности. В целом, одно или более устройство 70 снижения токсичности может включать в себя один или более нейтралитических катализаторов дополнительной обработки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов, чтобы тем самым сократить количество одной или более субстанций в потоке отработавших газов. В одном пример, устройство 70 снижения токсичности может включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН).

Все или часть обработанных отработавших газов из устройства 70 снижения токсичности могут быть выпущены в атмосферу через выпускной трубопровод 35. Однако, в зависимости от условий работы, некоторые отработавшие газы могут отводить вместо этого через систему 140 рециркуляции отработавших газов (РОГ), которая включает в себя канал 150 РОГ, первый охладитель 50 РОГ, второй охладитель 51 РОГ, который соединен с системой 172 сбора воды, и множество клапанов и каналов для направления потока РОГ ко входу в компрессор 14 или выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности. Некоторые отработавшие газы из выпускного трубопровода 35 могут быть отведены к каналу 150 РОГ, через первый охладитель 50 РОГ ко входу компрессора 14 через один или более из следующего: клапан 153 РОГ и канал 155, и/или второй охладитель 51 РОГ, клапан 152 РОГ и канал 154. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью получения отработавших газов, отводимых (например, отобранных) из области ниже по потоку от турбины 16. В одном примере, клапан 153 РОГ может быть открыт для получения контролируемого количества отработавших газов, охлажденных посредством первого охладителя 50 РОГ, ко входу компрессора для требуемого сгорания и контроля снижения выбросов. В другом примере, клапан 152 РОГ может быть открыт для того, чтобы получения контролируемого количества отработавших газов, охлажденных посредством первого охладителя 50 РОГ и второго охладителя 51 РОГ системы 172 сбора воды, ко входу компрессора. В то же время воду (в форме жидкого конденсата) могут извлекать из отработавших газов, когда те протекают через второй охладитель 51 РОГ. Таким образом, система 100 двигателя выполнена с возможностью обеспечения внешней РОГ низкого давления (НД) и опционального извлечения конденсата (например, водяного конденсата) для использования в системе 60 впрыска воды. В альтернативном варианте осуществления, вместо того, чтобы соединять канал 150 РОГ выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности, его могут соединить ниже по потоку от устройства снижения токсичности, как показано альтернативным каналом 151 РОГ. Таким образом, отработавшие газы могут обрабатывать с помощью устройства 70 снижения токсичности перед рециркуляцией через канал 151 РОГ и канал 150 РОГ к впускному каналу.

Камеры 180 сгорания накрыты головкой 182 цилиндров и соединены с топливными инжекторами 179 (на Фиг. 1 показан только один топливный инжектор, но каждая камера сгорания включает в себя присоединенный топливный инжектор). Топливо может доставляться к топливному инжектору 179 посредством топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. Кроме того, камера 180 сгорания всасывает воду и/или водяной пар, которые могут впрыскиваться во впускную систему двигателя посредством топливного инжектора 33. Как показано на Фиг. 1, водный инжектор 33 расположен во впускном коллекторе 22 ниже по потоку от дросселя 20 и выше по потоку от всех камер 180 сгорания (например, цилиндров) двигателя 10. В другом варианте осуществления водный инжектор 33 может быть расположен ниже по потоку от дросселя 20, в одном или более тракте (например, портах; не показаны), ведущем к одной камере 180 сгорания или одной или более камерам 180 сгорания для непосредственного впрыска воды. В другом варианте осуществления, система впрыска воды может включать в себя множество водных инжекторов, расположенных в одном или более из этих мест. Например, в одном варианте осуществления двигатель может включать в себя каждый из водных инжекторов, расположенных во впускном коллекторе 22, причем водные инжекторы расположены в каждом тракте и водные инжекторы расположены в каждой камере сгорания. Вода может доставляться к водному инжектору 33 посредством системы 60 впрыска воды.

Система 60 впрыска воды включает в себя бак (или резервуар) 63, водяную помпу 62 и канал 69 заполнения воды. Дополнительно, система 60 впрыска воды соединена с системой 172 сбора воды, которая извлекает воду (например, в форме жидкого конденсата) из отработавших газов, как раскрыто ниже. Вода, хранящаяся в резервуаре 63 для хранения воды, доставляется к водному инжектору 33 через водный канал 61. В другом варианте осуществления воду, хранящаяся в резервуаре 63 для хранения воды, могут доставлять ко множеству водных инжекторов, соединенных с впускной системой, как описывалось ранее. В вариантах осуществления, которые включают в себя множественные инжекторы, водный канал 61 может включать в себя один или более из клапанов и водных каналов (не показаны) для выбора между различными водными инжекторами или одной или более водяной помпой, каждая из которых соединена с каналом водного инжектора для одного или более инжекторов. Водяной помпой 62 может управлять контроллер 12 для обеспечения воды к водному инжектору 33 через канал 61.

Резервуар 63 для хранения воды может включать в себя датчик 65 уровня воды, датчик 66 качества воды и датчик 67 температуры воды, которые могут передавать информацию контроллеру 12. Например, в условиях замерзания, датчик 67 температуры может определять то, заморожена ли или доступна вода в резервуаре 63 для впрыска. В некоторых вариантах осуществления, канал хладагента двигателя может термически соединяться (не показано) с резервуаром 63 для размораживания замороженной воды. Датчик 66 качества воды может определять, если пригодна ли вода в резервуаре 63 для хранения воды для впрыска. В качестве примера, датчик 66 качества воды может быть датчиком проводимости. В некоторых вариантах осуществления резервуар 63 для хранения воды может дополнительно включать в себя дренаж (не показан) для выкачки воды низкого качества из резервуара для хранения воды. Уровень воды, хранящейся в резервуаре 63 для хранения воды, определяемый датчиком 65 уровня воды, может быть сообщен оператору транспортного средства и/или использоваться для регулировки работы двигателя. Например, для сообщения уровня воды могут использоваться водоуказатель или индикатор на приборной панели транспортного средства (не показано). В другом примере, уровень воды в резервуаре 63 для хранения воды может использоваться для определения необходимости пополнения резервуара. В изображенном варианте осуществления резервуар 63 может пополняться системой 172 сбора через канал 76 пополнения резервуара для воды и/или пополняться вручную (посредством оператора транспортного средства) через канал 69 пополнения воды. Канал 69 ручного пополнения воды может быть соединен по текучей среде с фильтром 68, который может убирать небольшие осадки, содержащиеся в воде, что могут потенциально повредить компоненты двигателя.

Как раскрыто ранее, система 172 сбора воды может быть соединена с системой РОГ для сбора воды из отработавших газов, протекающих через систему РОГ. Система 172 сбора воды включает в себя второй охладитель 51 РОГ, расположенный ниже по потоку от первого охладителя 51 РОГ в канале 150 РОГ, канал 76 пополнения резервуара воды, резервуар 63 для хранения воды и опционально включает в себя сепаратор 52 (например, в одном примере, циклонный сепаратор). Циклонный сепаратор 52 может быть соединен с выходом из второго охладителя 51 РОГ и разделять воду, осевшую в отработавших газах. Конденсированную воду, отделенную от отработавших газов циклонным сепаратором 52, доставляют в резервуар 63 для хранения воды через канал 76 пополнения резервуара, а охлажденные отработавшие газы направляются к впускной системе или обратно к потоку отработавших газов, как раскрыто ниже со ссылкой на Фиг. 6-7. В другом варианте осуществления, выход из второго охладителя 51 РОГ может быть соединен с каналом 76 пополнения резервуара воды. В другом варианте осуществления, второй охладитель 51 РОГ и циклонный сепаратор 52 могут быть объединены в один элемент (например, второй охладитель 51 РОГ может включать в себя циклонный сепаратор). Как раскрывается ниже, хладагент может протекать через внутренние охлаждающие трубки второго охладителя 51 РОГ, пока отработавшие газы протекают вокруг наружной части охлаждающих трубок. В результате тепло передается от более теплых отработавших газов к более холодному хладагенту в предела второго охладителя 51 РОГ. В связи с охлаждением отработавших газов во втором охладителе 51 РОГ, отработавшие газы, покидающие второй охладитель РОГ, могут содержать конденсат. Конденсат, извлеченный из отработавших газов во втором охладителе 51 РОГ и/или циклонном сепараторе 52, может храниться в резервуаре 63 для хранения воды посредством канала 76 пополнения. В одном примере, поток РОГ через второй охладитель 51 РОГ может быть направлен ко входу компрессора 14 посредством клапана 152 и канала 154. В другом примере, охлажденные отработавшие газы из второго охладителя 51 РОГ могут быть направлены обратно к выпускной системе (например, к каналу 35) посредством клапана 156 и канала 158. Контроллер 12 может регулировать извлечение воды посредством системы 172 извлечения воды в ответ на данные от множества датчиков, таких, как датчик 65 уровня воды, как раскрыто ниже со ссылкой на Фиг. 4. Например, если уровень воды меньше нижнего порога, могут запрашивать пополнение резервуара, и извлечение воды из отработавших газов через систему 172 сбора воды могут увеличивать. В другом примере, уровень воды может быть выше верхнего порога и извлечение воды из отработавших газов могут уменьшать для того, чтобы предотвратить превышение количеством собранной воды вместимости резервуара 63 для хранения воды.

Дополнительно, система 172 сбора воды термически соединена с системой 120 охлаждения. Система 120 охлаждения может включать в себя радиатор 130 в качестве теплообменника. Более теплый хладагент (который может быть водой или другим возможным хладагентом) попадает в радиатор 130, где тепло передают от хладагента к радиатору. Затем охлажденный хладагент покидает радиатор 130 и протекает к компонентам двигателя через охлаждающий контур 131. (Пунктирные линии представляют собой поток хладагента в контуре, а стрелки указывают направление потока хладагента). Хладагент в пределах контура 131 могут циркулировать к головке 182 цилиндров двигателя и/или первому охладителю 50 РОГ посредством канала 132. Опционально, величину открытия клапана 133, расположенного в канале 132, могут регулировать для регулировки количества хладагента, протекающего через канал 132 ко второму охладителю 51 РОГ. Например, клапан 133 может быть полностью открытым, или величину открытия клапана 133 могут увеличивать с помощью привода контроллером 12 для увеличения количества хладагента, протекающего ко второму охладителю 51 РОГ. В некоторых вариантах осуществления клапан 133 может быть трехходовым клапаном, расположенном в месте соединения контура 131 и канала 132. Таким образом, как раскрыто ниже со ссылкой на Фиг. 4, поток хладагента ко второму охладителю РОГ в системе сборе воды могут регулировать в ответ на запрос извлечения воды из отработавших газов. В изображенном варианте осуществления показан один радиатор с двумя каналами хладагента. Однако, в некоторых вариантах осуществления система хладагента может быть двухцикловой системой хладагента, которая переносит хладагент к компонентам двигателя посредством раздельных контуров хладагента, каждый из которых включает в себя радиатор.

На Фиг. 1 дополнительно показана система 28 управления. Система 28 управления может быть взаимосвязана с различными компонентами системы 100 двигателя для исполнения алгоритмов управления и действий, раскрытых в настоящем документе. Например, как показано на Фиг. 1, система 28 управления может включать в себя электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, включающим в себя микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронный носитель информации для исполняемых программ и значений калибровки, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимую память и шину данных. Как изображено, контроллер 12 может получать данные вводы от множества датчиков 30, которые могут включать в себя входные данные от пользователя и/или датчиков (таких, как положения передачи трансмиссии, ввод педали газа (например, положение педали), ввод тормоза, выбор положения трансмиссии, скорости транспортного средства, частоты вращения двигателя, массового расхода воздуха через двигатель, давления наддува, окружающей температуры, окружающей влажности, температуры всасываемого воздуха, частоты вращения вентилятора, температуры салона автомобиля, влажности окружающей среды, и так далее), датчики ОНВ 18 (такие, как температуры воздуха на входе ОНВ, датчик ТЗВ 125 и давления, температуры воздуха на выходе из ОНВ, датчик ТЗВ 23, давления, и т.д) и другие. Кроме того, контроллер 12 может сообщаться с различными исполнительными механизмами 32, которые могут включать в себя исполнительные механизмы двигателя (например, топливные инжекторы, электронно управляемые дроссельная заслонка всасываемого воздуха, свечи зажигания, водные инжекторы и т.д.) В некоторых примерах носитель информации может быть запрограммирован машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции, выполняемые процессором для исполнения способов, раскрытых ниже, точно так же, как и других вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечислены.

Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков с Фиг. 1 и приводит в действие различные исполнительные механизмы с Фиг. 1 для регулировки работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, хранящихся в памяти контроллера. Например, извлечение конденсата из отработавших газов может включать в себя протекание хладагента и отработавших газов к и через второй охладитель 51 РОГ и сбор конденсата в пределах охлажденных отработавших газов посредством второго охладителя 51 РОГ и/или сепаратора 52. Кроме того, регулировка количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель 51 РОГ и, следовательно, регулировка количества воды, извлеченной из отработавших газов (посредством охладителя 51 РОГ и/или сепаратора 52), может включать в себя регулировку исполнительного механизма клапана 152 РОГ, клапана 153 и/или клапана 156 для регулировки величины открытия соответствующего клапана (клапанов) и регулировки количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель 51 РОГ. В другом примере, регулировка количества хладагента, протекающего к и через второй охладитель 51 РОГ, может включать в себя регулировку положения (и величины открытия) клапана 133 для увеличения или уменьшения количества хладагента, протекающего через второй охладитель 51 РОГ. В частности, увеличение потока хладагента через второй охладитель 51 РОГ может уменьшить температуру отработавших газов, проходящих через второй охладитель 51 РОГ, и увеличить количество конденсата в отработавших газах, тем самым увеличивая количество доступной для извлечения из отработавших газов воды. Аналогично, увеличение потока отработавших газов через второй охладитель 51 РОГ может также увеличить количество конденсата, доступного для извлечения в резервуар для хранения воды.

На Фиг. 2 показано схематичное изображение системы 202 транспортного средства. Система 202 транспортного средства, показанная на Фиг. 2, имеет схожие элементы с системой 102 транспортного средства, показанной на Фиг. 1. Поэтому, элементы на Фиг. 2, как и элементы на Фиг. 1, были обозначены одними и теми же ссылочными номерами, и описаниями схожих элементов и, в целях краткости, ниже повторно не раскрываются.

На Фиг. 2 показан второй вариант осуществления системы 272 сбора воды, соединенной с системой 240 РОГ высокого давления и системой 220 хладагента в системе 202 транспортного средства. В частности, некоторые отработавшие газы, проходящие через канал 35, могут быть отведены к каналу 250 РОГ, соединенному с каналом 35 выше по потоку от турбины 16, и через первый охладитель 50 РОГ. В зависимости от требований извлечения воды (например, на основе уровня воды в резервуаре для хранения воды и/или требуемого количества впрыскиваемой воды), отработавшие газы от первого охладителя 50 РОГ могут направлять к впускному каналу 142, ниже по потоку от компрессора 14, посредством клапана 253 РОГ и канала 255 и/или через систему 272 сбора воды, клапан 252 и канал 254. В одном примере, как раскрыто ниже со ссылкой на Фиг. 4, отработавшие газы из первого охладителя 50 РОГ могут направлять к впускному каналу 142, ниже по потоку от компрессора, через канал 255 в ответ на условие, когда не требуется извлечение воды (или требуется сокращенное извлечение воды). В другом примере, когда требуется извлечение воды, отработавшие газы из первого охладителя 50 РОГ могут направлять через второй охладитель 51 РОГ и циклонный сепаратор 51 для извлечения конденсата из отработавших газов до протекания отработавших газов в место во впускном канале 142 ниже по потоку от компрессора 14 посредством клапана 252 и канала 254. Кроме того, в зависимости от количества и температуры отработавших газов, требуемых во впускном коллекторе (например, на основе требуемого соотношения потока РОГ и требуемой температуры во впускной системе или заряда воздуха), часть или все охлажденные отработавшие газы, покидающие второй охладитель 51 РОГ, могут быть направлены обратно к потоку отработавших газов и каналу 35 посредством клапана 256 и канала 258. Таким образом, система 200 двигателя выполнена с возможностью обеспечения РОГ высокого давления и опционального извлечения конденсата из охлажденных отработавших газов в системе 240 РОГ для впрыска воды в двигатель посредством системы 60 впрыска воды. Дополнительно, система 272 сбора воды, показанная на Фиг. 2, может быть соединена с системой 220 хладагента. Аналогично системе 120 хладагента с Фиг. 1, система 220 хладагента может включать в себя радиатор 230. Охлаждающий контур 231 может пропускать хладагент от радиатора 230 к головке 182 цилиндров двигателя и первому охладителю РОГ, пока второй канал 232 охладителя могут использовать для направления потока хладагента ко второму охладителю 51 РОГ посредством клапана 233.

На Фиг. 3 показано схематичное изображение системы 300 двигателя в системе 302 транспортного средства. Система 302 транспортного средства, показанная на Фиг. 3, имеет схожие с системой 102 транспортного средства, показанной на Фиг. 1, элементы. Поэтому, элементы на Фиг. 3, как и на элементы на Фиг. 1, были обозначены одними и теми же ссылочными номерами, и описаниями схожих элементов и, в целях краткости, ниже повторно не раскрываются.

На Фиг. 3 показан третий вариант осуществления системы 372 сбора воды, соединенной с системой 320 хладагента и системой 340 РОГ, как с каналами высокого давления, так и с каналами низкого давления, в системе 302 транспортного средства. Отработавшие газы в рамках этой гибридной системы РОГ высокого давления и низкого давления могут быть отведены (например, извлечены) из места выше по потоку или ниже по потоку от турбины 16. Отработавшие газы от места выше по потоку от турбины 16 могут направлять через первый охладитель 50 РОГ через канал 351 посредством открытия (или увеличения открытия) клапана 349. Альтернативно, отработавшие газы могут высасываться из канала 35 ниже по потоку от турбины 16 посредством открытия (или увеличения открытия) клапана 348 к каналу 350. Затем отработавшие газы направляют через первый охладитель 50 РОГ к одному или более мест выше по потоку или ниже по потоку от компрессора 14 на основе требований извлечения воды, как раскрыто ниже со ссылкой на Фиг. 4, и условий работы двигателя, как раскрыто ниже со ссылкой на Фиг. 7. В ответ на запрос извлечения воды из отработавших газов контроллер 12 может направлять поток отработавших газов из первого охладителя 50 РОГ ко второму охладителю 51 РОГ и циклонному сепаратору 52 системы 372 сбора воды. В одном примере, РОГ из системы 372 сбора воды могут направлять выше по потоку от компрессора 14 через канал 354 посредством открытия клапана 352. В другом примере, РОГ могут направлять ниже по потоку от компрессора 14 через канал 359 посредством открытия клапана 357. Альтернативно, отработавшие газы из первого охладитель 50 РОГ могут отводить к впускной системе через клапан 353 и канал 355 без прохода через систему 372 сбора воды. В другом примере, РОГ могут направлять через систему 372 сбора воды и обратно к потоку отработавших газов в канале 35 через канал 358 посредством открытия клапана 356. В другом варианте осуществления клапаны 348 и 349 и клапаны 352 и 357 могут заменяться трехходовым клапаном для управления потоком отработавших газов через каналы РОГ. Таким образом, контроллер может выборочно направлять поток отработавших газов от второго охладителя 51 РОГ к впускной системе выше по потоку или ниже по потоку от компрессора 14 посредством регулировки величины открытия клапанов ниже по потоку от второго охладителя 51 РОГ.

Таким образом, системы с Фиг. 1-3 представляют пример систем, которые могут использовать для извлечения воды (например, конденсата) из охлажденных отработавших газов через систему РОГ и хранения извлеченной воды для впрыска в двигатель из системы впрыска воды. Использование системы впрыска воды может быть ограничено количеством воды, хранящейся в резервуаре или баке для хранения. Таким образом, посредством включения второго охладителя РОГ (ниже по потоку от первого охладителя РОГ в системе РОГ) и сепаратора для извлечения воды, осевшей в отработавших газах, как показано на Фиг. 1-3, система сбора воды может поставлять воды для системы впрыска воды. Извлечение воды для системы сбора воды могут регулировать в соответствии с одним или более из следующего: уровень воды в резервуаре, требования впрыска воды и различные условия работы двигателя, как показано в способах, представленных на Фиг. 5 и 6 и раскрытых ниже. Дополнительно, поток отработавших газов, покидающих второй охладитель РОГ, могут выборочно направлять к впускной системе или выпускной системе на основе требуемых условий РОГ, как показано в способах, представленных на Фиг. 5-8. В некоторых примерах, как показано на Фиг. 3, двигатели могут включать в себя как системы РОГ низкого давления, так и высокого давления. В зависимости от условий работы двигателя, включая условие помпажа компрессора, может оказаться целесообразным направить потом отработавших газов к впускному каналу, выше по потоку от компрессора, а не ниже по потоку, как показано в способе, представленном на Фиг. 8.

Переходим к Фиг. 4, на которой изображен пример способа 400 для впрыска воды в двигатель. Инструкции для исполнения способа 400 и остальных способов, включенных в настоящий документ, могут исполняться контроллером (таким, как контроллер 12, показанный на Фиг. 1, 2 или 3) на основе инструкций, хранящихся в памяти контроллера и в связи с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, таких, как датчиков, раскрытых выше со ссылками на Фиг. 1, 2 или 3. Контроллер может приводить в действие исполнительные механизмы двигателя системы двигателя для регулировки работы двигателя, согласно способам, раскрытым ниже. В одном примере, вода может впрыскиваться посредством одного или более инжектора воды, путем использования воды, хранящейся в резервуаре для хранения воды системы впрыска воды (такой, как резервуар 63 для хранения воды системы 60 впрыска воды, показанной на Фиг. 1, 2 или 3).

Способ 400 начинается на шаге 402 с оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя давление воздуха в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное соотношение (ВТО), момент зажигания, количество или время впрыска топлива, объем рециркуляции отработавших газов (РОГ), массовый расход воздуха (МРВ), температура заряда в коллекторе (ТЗК), частоту вращения двигателя и/или нагрузку, уровень детонации в двигателе и т.д. Далее, на шаге 404, способ включает в себя определение, был ли запрошен впрыск воды. Одном примере, впрыск воды могут запрашивать в ответ на то, что температура коллектора больше, чем пороговый уровень. Дополнительно, впрыск воды могут запрашивать, когда достигается порог частоты вращения двигателя или нагрузки. В другом примере впрыск воды могут запрашивать на основе того, что уровень сбоя двигателя выше порогового. Кроме того, впрыск воды могут запрашивать в ответ на то, что температура отработавших газов выше пороговой температурой, причем пороговая температура - это температура, выше которой может происходить изнашивание компонентов двигателя ниже по потоку от цилиндров. В дополнение, воду могут впрыскивать, когда предположительное октановое число используемого топлива ниже порога.

Если впрыск воды не был запрошен, на шаге 406 работа двигателя продолжается без впрыска воды. Альтернативно, если впрыск воды был запрошен, на шаге 408 способ продолжается для оценки и/или измерения доступности воды для впрыска. Доступность воды для впрыска могут определять на основе выходных данных от множества датчиков, таких как датчик уровня воды и/или датчик температуры воды, расположенный в резервуаре для хранения воды системы сбора воды двигателя (такой, как датчик 65 уровня воды и датчик 67 температуры, показанные на Фиг. 1-3). Например, вода в резервуаре для хранения воды может быть недоступна для впрыска в условиях замерзания (например, когда температура воды в резервуаре ниже порогового уровня, где пороговый уровень - это уровень, при котором температура находится или близка к температуре замерзания). В другом примере, уровень воды в резервуаре для хранения воды может быть ниже порогового уровня, который основан на количестве воды, требуемой для процедуры впрыска или периода циклов впрыска. В ответ на то, что уровень воды в резервуаре для хранения воды ниже порогового уровня, может быть указано пополнение резервуара. Если вода недоступна для впрыска, на шаге 412 способ продолжается для регулировки параметров работы двигателя для сбора воды. Это может включать в себя сбор воды из систем транспортного средства, таких, как система РОГ, как раскрыто ниже со ссылкой на Фиг. 5-7. На шаге 412 способ может дополнительно включать в себя хранения собранной воды в резервуаре для хранения воды. В одном варианте осуществления, дополнительно, контроллер может отправлять уведомление оператору транспортного средства для ручного наполнения резервуара. Однако, если вода доступна для впрыска, на шаге 414 способ продолжается для впрыска воды (хранящейся в резервуаре для хранения воды) на основе запроса впрыска воды. Впрыск воды может включать в себя приведение в действие, посредством контроллера, одного или более инжектора воды (такого, как инжектор 33 воды, показанный на Фиг. 1-3) двигателя для впрыска воды, хранящейся в резервуаре для хранения воды во впускном коллекторе (или другое место во впускной системе двигателя и/или в цилиндрах двигателя). Впрыск воды может включать в себя впрыск запрошенного количества воды в течение длительности или в качестве одного или более импульсов.

На Фиг. 5 показан пример способа извлечения воды (например, в форме конденсата) из выпускной системы двигателя. Извлечение конденсата из отработавших газов может включать в себя извлечение воды при помощи системы сбора воды, такой, как системы 172, 272 и 372 сбора воды, показанные на Фиг. 1-3.

Способ 500 начинается на шаге 502 с оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя давление воздуха в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное соотношение (ВТО), момент зажигания, количество или время впрыска топлива, объем рециркуляции отработавших газов (РОГ), температуру отработавших газов, частоту вращения двигателя и/или нагрузку, и т.д. Затем, на шаге 504, способ продолжается и включает в себя определение уровня воды в резервуаре для хранения воды, требуемого количества впрыска воды, требуемой величины потока или расхода рециркуляции отработавших газов (РОГ) и требуемой температуры всасываемого воздуха. Определение уровня воды в резервуаре для хранения воды может основываться на выходных данных от датчиков, таких, как датчик уровня воды в резервуаре, расположенный в резервуаре для хранения воды системы впрыска воды двигателя (такой, как датчик 65 уровня воды, показанный на Фиг. 1). Кроме того, требуемое количество впрыска воды может основываться на обратных данных от множества датчиков, которые обеспечивают информацию о различных параметрах работы двигателя. Эти параметры могут включать в себя частоту вращения двигателя и нагрузку, момент зажигания, окружающие условия (например, окружающую температура и влажность), количество впрыскиваемого топлива и/или историю детонации (на основе обратных данных от датчиков детонации, соединенных с или рядом цилиндрами двигателя, не показаны). В одном примере, количество впрыска воды могут увеличивать, когда увеличивается нагрузка двигателя.

Далее, на шаге 506, способ включает в себя определение того, ниже ли уровень воды в резервуаре для хранения воды нижнего порогового уровня, причем нижний пороговый уровень основан на количестве требуемой воды (например, запрошенной) для запрошенной процедуры впрыска или периода циклов впрыска. Если уровень воды ниже нижнего порогового уровня, на шаге 508 способ продолжается для увеличения потока отработавших газов и/или потока хладагента через второй охладитель РОГ, расположенный в канале РОГ системы РОГ. Как показано на Фиг. 1, 2 и 3, второй охладитель может быть вторым охладителем РОГ (например, второй охладитель 51 РОГ, показанный на Фиг. 1-3), расположенным в канале РОГ двигателя, причем второй охладитель расположен ниже по потоку в канале РОГ от первого охладителя (например, первый охладитель 50 РОГ, показанный на Фиг. 1-3). Увеличение одного или более из потока отработавших газов или хладагента через второй охладитель РОГ может увеличить количество или объем извлечения воды из отработавших газов, проходящих через второй охладитель РОГ и/или сепаратор жидкости (такой, как сепаратор 52, показанный на Фиг. 1) в системе сбора воды. В качестве примера, увеличение извлечения воды может включать в себя увеличение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель РОГ и/или увеличение величины потока хладагента, протекающего через второй охладитель РОГ, согласно способу, раскрытому ниже со ссылкой на Фиг. 6. В одном примере, контроллер может увеличивать количество отработавших газов, протекающих через второй охладитель РОГ, посредством направления потока отработавших газов через второй охладитель РОГ посредством увеличения величины открытия клапана, расположенного ниже по потоку от второго охладителя РОГ (такого, как клапан 152 с Фиг. 1). Дополнительно, контроллер может увеличивать количество отработавших газов, протекающих через второй охладитель РОГ, посредством направления потока отработавших газов через второй охладитель РОГ посредством увеличения закрытия клапана, расположенного в канале выше по потоку от второго охладителя РОГ и ниже по потоку от первого охладителя РОГ (такого, как клапан 153 с Фиг. 1). В другом примере, контроллер может увеличивать количество или объем хладагента, протекающего через второй охладитель РОГ, посредством увеличения количества открытия (например, открытие) клапана, расположенного в канале хладагента, ко второму охладителю РОГ (такие, как клапан 133 и канал 132 хладагента с Фиг. 1). В альтернативном варианте осуществления, контроллер может приводить в действие помпу хладагента, контролирующую поток хладагента ко второму охладителю РОГ, для того, чтобы увеличить поток хладагента ко второму охладителю РОГ.

Альтернативно, на шаге 506, если уровень воды не ниже нижнего порогового уровня, способ продолжается на шаге 516 для определения того, больше ли уровень воды нижнего порогового уровня, и меньше ли верхнего порогового уровня. Как было раскрыто ранее со ссылкой на способ с шагом 506, нижний порог резервуара для хранения воды может основываться на количестве воды, необходимой для впрыска воды в двигатель. Верхний порог резервуара для хранения воды может основываться на вместимости резервуара для хранения воды. Таким образом, верхний порог может основываться на уровне, выше которого резервуар для хранения воды может достигнуть максимального уровня воды и/или быть переполненным. Если уровень воды больше, чем нижний пороговый уровень, но меньше, чем верхний пороговый уровень, (т.е, уровень воды больше, чем верхний порог), способ продолжается на шаге 514 для уменьшения отработавших газов и/или количества потока хладагента, протекающего через второй охладитель РОГ. Посредством уменьшения потока РОГ и/или потока хладагента через второй охладитель РОГ, уменьшается извлечение воды из отработавших газов в ответ на то, что уровень воды в резервуаре для хранения воды выше верхнего порога. Это может включать в себя уменьшение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель РОГ, и/или уменьшение величины потока хладагента ко второму охладителю РОГ согласно способу, раскрытому со ссылкой на Фиг. 7. В одном примере, уменьшение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель РОГ, может включать в себя направление потока отработавших газов через канал, присоединенный между впускным каналом и каналом РОГ, в месте ниже по потоку от первого охладителя РОГ и выше по потоку от второго охладителя РОГ (таким, как канал 155 с Фиг. 1), посредством открытия или увеличения открытия (например, посредством частичного открытия) клапана, расположенного в пределах этого канала (такого, как клапан 153 с Фиг. 1). Дополнительно, контроллер может закрывать или частично закрывать клапана в канале РОГ ниже по потоку от второго охладителя РОГ (такой, как клапан 152 в канале 154 с Фиг. 1), чтобы сократить поток отработавших газов ко второму охладителю. В другом примере, на шаге 514 контроллер может дополнительно или альтернативно уменьшать величину потока хладагента ко второму охладителю РОГ.

Однако, если уровень воды находится между верхним и нижним пороговыми уровнями, способ продолжается на шаге 512 для определения того, выше ли текущее или запрашиваемое количество впрыска воды в выше порогового количества впрыска воды. Пороговое количество впрыска воды может основываться на текущем уровне воды резервуара для хранения воды, для того, чтобы требуемое количество впрыска воды выше этого порога могло привести к истощению воды в резервуаре для хранения воды. Если впрыск воды выше порогового количества впрыска воды, тогда способ продолжается на шаге 508 для увеличения потоков РОГ и/или хладагента ко второму охладителю. Таким образом, извлечение воды из газов РОГ увеличивается, как более подробно раскрыто ниже со ссылкой на Фиг. 6. Это может включать в себя одно или более из следующего: увеличение величины потока РОГ и/или потока хладагента ко второму охладителю РОГ. И наоборот, если впрыск воды ниже порога на шаге 512, способ продолжается на шаге 514 для уменьшения количества потоков отработавших газов и/или хладагента ко второму охладителю РОГ, тем самым уменьшая извлечение воды, как раскрыто ниже, согласно способу, со ссылкой на Фиг. 7.

На Фиг. 6 показан способ 600 для увеличения извлечения конденсата из отработавших газов, протекающих через второй охладитель РОГ, в системе сбора воды. В одном примере, способ 600 продолжается со способа на шаге 508 с Фиг. 5 в ответ на определение того, что уровень воды в резервуаре для хранения воды ниже, чем нижний порог. В другом примере, способ 500 продолжается со способа на шаге 512 в ответ на определение того, что уровень воды находится между верхним и нижним порогами, и впрыск воды выше порога. В ответ на оба этих примера, контроллер увеличивает величину потока или расход отработавших газов, протекающих через второй охладитель РОГ. Следует отметить, что контроллер может регулировать поток хладагента ко второму охладителю РОГ в то же время регулируя поток отработавших газов через второй охладитель РОГ, как раскрыто выше со ссылкой на способ 500. Способ 600, изображенный на Фиг. 6, показывает регулировки потока отработавших газов через второй охладитель РОГ на основе требуемой величины потока рециркуляции отработавших газов (РОГ) к впускному каналу (посредством направления каналом РОГ отработавших газов из выпускного канала к впускному каналу) и требуемой температуре всасываемого воздуха.

Способ 600 начинается на шаге 602 с оценивания того, выше ли требуемое количество РОГ порогового потока РОГ, и ниже ли требуемая температура всасываемого воздуха (например, температура всасываемого воздуха к двигателю) пороговой температуры. Требуемое количество и температура РОГ к впускному каналу могут основываться на одном или более из следующего: воздушно-топливное отношение горения, температура всасываемого воздуха, требования к выбросам, количество впрыска воды в двигатель, условие помпажа компрессора, частота вращения и/или нагрузка двигателя, и т.д. Если определено, что требуемое количество РОГ выше порогового потока РОГ, и требуемая температура всасываемого воздуха ниже пороговой температуры, на шаге 604 способ включает в себя шаг, на котором направляют все отработавшие газы через оба охладителя РОГ и все охлажденные отработавшие газы к впускному каналу. Кроме того, способ на шаге 604 включает в себя протекание всех охлажденных отработавших газов от второго охладителя к впускной системе. В одном примере, где представлена система РОГ низкого давления, это может включать в себя протекание отработавших газов из второго охладителя РОГ к впускному каналу, выше по потоку от компрессора, посредством открытия клапана, расположенного в канале между вторым охладителем РОГ и впускным каналом (таким, как клапан 152 в канале 154 с Фиг. 1). Дополнительно, контроллер может закрывать клапаны (или приводить к маленькому количеству открытия) в каналах, соединяющих второй охладитель РОГ с выпускным каналом (такие, как клапан 156 в канале 158 с Фиг. 1). В другом примере, где представлена система РОГ высокого давления, отработавшие газы из второго охладителя могут направлять к впускному каналу, ниже по потоку от компрессора, посредством открытия клапана, расположенного в канале ниже по потоку от второго охладителя РОГ и выше по потоку от впускного канала (такой, как клапан 252 в канале 254 с Фиг. 2).

Однако, если на шаге 602 требуемый РОГ не выше порогового потока РОГ и требуемая температура всасываемого воздуха не ниже пороговой температуры, способ продолжается на шаге 606. На шаге 606 способ включает в себя определение, если требуемый РОГ меньше, чем пороговый поток РОГ, и требуемая температура больше, чем пороговая температура. Если это так, на шаге 608 способ включает в себя направление всех отработавших газов через оба охладителя РОГ и всех охлажденных отработавших газов обратно к отработавшим газам. Например, это может включать в себя увеличение количества открытия клапана, расположенного в канале ниже по потоку от впускного канала и выше по потоку от отработавших газов (такого, как клапан 256 в канале 258 с Фиг. 2), чтобы направить поток отработавших газов от второго охладителя РОГ обратно к потоку отработавших газов.

Если требуемое количество РОГ и впускная температура не являются условием на шаге 602 или 606, тогда способ продолжается на шаге 610, на котором весь поток отработавших газов (из выпускного канала) направляют как через первый охладитель РОГ, так и через второй охладитель РОГ. Затем, способ на шаге 610 дополнительно включает в себя направление первой порции охлажденных отработавших газов (из выхода второго охладителя РОГ) к впускному каналу, и оставшуюся вторую порцию охлажденных отработавших газов (из выхода второго охладителя РОГ) обратно в выпускную систему (например, в выпускной канал). Эти порции могут определять в ответ на требуемое количество РОГ и требуемую температуру всасываемого воздуха. Например, первая порция увеличивается, когда увеличивается требуемое количество РОГ и/или требуемая температура всасываемого воздуха. И наоборот, контроллер может уменьшать первую порцию, когда уменьшается требуемое количество РОГ и/или требуемая температура всасываемого воздуха. Контроллер может частично открывать клапан, расположенный в канале между вторым охладителем и впускной системой (такой, как клапан 152 в канале 154 с Фиг. 1), чтобы направить первую порцию охлажденных отработавших газов к впускной системе. Дополнительно, контроллер может направлять вторую порцию охлажденных отработавших газов, покидающих второй охладитель РОГ, обратно к выпускному каналу посредством открытия клапана, расположенного в канале, присоединенном между каналом РОГ, ниже по потоку от второго охладителя РОГ, и выпускным каналом (такой, как клапан 156 в канале 158 с Фиг. 1). Опционально, на шаге 610 способ может включать в себя регулировку потока хладагента. В одном примере, где требуемое количество РОГ и требуемая температура всасываемого воздуха выше порога, контроллер может уменьшать хладагент ко второму охладителю и направлять относительно большую первую порцию отработавших газов к впускной системе и вторую порцию к выпускной системе. Таким образом, поток отработавших газов от второго охладителя РОГ могут выборочно направлять к впускной системе и/или выпускной системе на основе требуемого количества РОГ и температуры всасываемого воздуха, пока поток хладагента в пределах второго охладителя РОГ могут опционально регулировать для регулировки температуры отработавших газов, покидающих второй охладитель РОГ.

На Фиг. 7 изображен способ 700 для уменьшения извлечения воды из отработавших газов посредством уменьшения потока через второй охладитель. Способ 700 продолжается со способа на шаге 514 с Фиг. 5. В одном примере, извлечение воды уменьшают в ответ на то, что уровень воды в резервуаре для хранения воды системы впрыска воды больше, чем верхний пороговый уровень. В другом примере, извлечение воды из отработавших газов уменьшают в ответ на определение того, что уровень воды в резервуаре для хранения воды находится между верхним и нижним пороговыми уровнями, а впрыск воды ниже порогового количества или расхода впрыска.

Способ начинается на шаге 702 с протекания первой порции отработавших газов как через первый охладитель РОГ, так и через второй охладитель РОГ, и протекания второй порции только через первый охладитель РОГ. Соответствующие количества первой и второй порций могут основываться на уровне воды в резервуаре для хранения воды и требуемом количестве впрыска воды в двигатель. Например, первая порция, которую направляют через оба охладителя, увеличивается, когда уменьшается уровень воды в резервуаре для хранения и увеличивается требуемый уровень впрыска воды. Поток отработавших газов могут выборочно направлять как через первый охладитель РОГ, так и через второй охладитель РОГ, и только через первый охладитель РОГ посредством регулировки клапанов выше по потоку или ниже по потоку от второго охладителя. В одном примере, когда соответствующую большую первую порцию РОГ направляют через оба охладителя, могут открывать клапан в канале, который расположен ниже по потоку от второго охладителя РОГ и выше по потоку от впускной системы (такой, как клапан 152 с Фиг. 1), или выпускной системы (такой, как клапан 156 с Фиг. 1). Дополнительно, клапан в канале, расположенном между первым охладителем и впускной системой (такой, как клапан 153 с Фиг. 1), могут частично открывать для того, чтобы направить поток меньшей второй порции РОГ только через первый охладитель РОГ.

На шаге 704 способ включает в себя определение того, выше ли требуемое количество РОГ порога, и ниже ли требуемая температура всасываемого воздуха порога. Если это так, способ продолжается на шаге 706 для направления всей первой порции к впускному каналу. Если требуемое количество РОГ не больше, чем порог, и требуемая температура всасываемого воздуха не меньше, чем порог, способ продолжается на шаге 708 для определения того, ниже ли требуемое количество РОГ порога, и выше ли требуемая температура всасываемого воздуха порога. Если это так, тогда на шаге 710 способ включает в себя направление всего потока первой порции отработавших газов обратно к потоку отработавших газов. Если требуемое количество РОГ и температура всасываемого воздуха различаются по сравнению с ситуациями на шагах 704 и 708, тогда на шаге 712 способ включает в себя направление некоторой части первой порции к впускной системе и остальной части - к потоку отработавших газов. Эти соответствующие количества РОГ, направляемые к впускной системе или выпускной системе, могут основываться на требуемом количестве и температуре отработавших газов.

На Фиг. 8 изображен способ 800 для направления потока РОГ из второго охладителя к впускной системе выше по потоку или ниже по потоку от компрессора в гибридной системе РОГ НД/ВД (такой, как пример системы, раскрытый выше со ссылкой на Фиг. 3). Способ 800 начинается на шаге 802 с определения (посредством оценивания или измерения) температуры отработавших газов, покидающих второй охладитель. Затем, на шаге 804 способ включает в себя определение того, выше ли температура РОГ порога, где порог является температурой, ниже которой в компрессоре образуется конденсат. Если температура РОГ выше порога, способ продолжается на шаге 808 для направления отработавших газов к впускной системе выше по потоку от компрессора. Одном примере, контроллер может направлять поток РОГ к впускной системе выше по потоку от компрессора посредством открытия клапана, расположенного в канале между вторым охладителем РОГ и впускной системой выше по потоку от компрессора (такой, как клапан 352 в канале 354 с Фиг. 3). Контроллер может дополнительно закрывать клапан, расположенный в канале между вторым охладителем и впускной системой ниже по потоку от компрессора (такой, как клапан 357 в канале 359 с Фиг. 3). Однако, если температура РОГ не выше порога, способ продолжается на шаге 806 для определения того, включает ли в себя работа двигателя помпаж компрессора. Например, контроллер может определять, находится ли компрессор в данный момент в состоянии помпажа или ожидается ли помпаж компрессора, на основе разности давлений на компрессоре и расхода воздуха через компрессор. Если происходит условие помпажа компрессора, способ продолжается на шаге 808, на котором отработавшие газы могут направлять к впускной системе выше по потоку от компрессора. В одном примере, контроллер может направлять РОГ к впускной системе выше по потоку от компрессора посредством открытия клапана, расположенного в канале ниже по потоку от второго охладителя РОГ и выше по потоку от впускного канала и компрессора (такого, как клапан 352 в канале 354 с Фиг. 3). Если условие помпажа компрессора не присутствует, способ продолжается на шаге 810 для направления потока РОГ ниже по потоку от компрессора во впускной канал. В одном примере, контроллер может направлять поток РОГ ниже по потоку от компрессора во впускном канале посредством открытия клапана, расположенного в канале между вторым охладителем РОГ и впускным каналом ниже по потоку от компрессора (такого, как клапан 357 в канале 359 с Фиг. 3). Направление потока РОГ из второго охладителя РОГ к впускной системе ниже по потоку от компрессора может дополнительно включать в себя закрытие контроллером клапана, расположенного в канале между вторым охладителем РОГ и впускной системой выше по потоку от компрессора (такого, как клапан 352 в канале 354 с Фиг. 3).

На Фиг. 9 график 900 изображает регулировки потока отработавших газов к и из второго охладителя РОГ в системе сбора воды (такого, как охладитель 51 РОГ и системы 172, 272 и 372 сбора воды, показанные на Фиг. 1-3) в ответ на работу системы впрыска воды и различные условия работы двигателя. Параметры работы, изображенные на графике 900, включают в себя уровень воды в резервуаре для хранения воды на графике 902, количество впрыска воды на графике 904, поток отработавших газов к второму охладителю РОГ на графике 906, поток хладагента к второму охладителю РОГ на графике 908, поток РОГ из второго охладителя РОГ к впускному каналу на графике 910, требуемый объем РОГ на графике 912 и требуемую температуру всасываемого воздуха на графике 914. Для каждого параметра работы изображено время вдоль горизонтальной оси, а значения каждого соответствующего параметра работы изображены вдоль вертикальной оси.

До момента времени t1, уровень воды (график 902) в резервуаре для хранения воды системы впрыска воды уменьшают, для того, чтобы в момент времени t1 уровень воды был меньше нижнего порога. Уровень воды в резервуаре для хранения воды могут указывать посредством датчика уровня воды (такого, как датчик 65 уровня воды, показанный на Фиг. 1-3). В ответ на то, что уровень воды меньше нижнего порога, в момент времени t1 контроллер увеличивает извлечение воды из отработавших газов. Извлечение воды из отработавших газов увеличивают посредством увеличения потока РОГ (график 906) и увеличения потока хладагента (график 908) к второму охладителю РОГ. Дополнительно в момент времени t1, контроллер направляет РОГ, покидающий второй охладитель РОГ, к впускной системе на основе того, что требуемое количество РОГ больше порога, и требуемая температура всасываемого воздуха ниже порога, как было раскрыто ранее со ссылками на Фиг. 6 и 7. Уровень воды в резервуаре для хранения воды увеличивается между моментами времени t1 и t2 в ответ на увеличение потока РОГ и потока хладагента ко второму охладителю. В результате, в момент времени t2 уровень воды находится между нижним и верхним порогами. В этот момент времени количество впрыска воды (график 904) в двигатель находится ниже порога. В ответ на эти условия, контроллер уменьшает порцию отработавших газов из первого охладителя РОГ, которые затем направляют через второй охладитель РОГ (график 906). В изображенном примере, контроллер не меняет поток хладагента ко второму охладителю РОГ (график 908). Однако, в другом примере, контроллер может уменьшать количество потока хладагента ко второму охладителю РОГ либо в одиночку, либо одновременно с уменьшением потока РОГ. Дополнительно в момент времени t2, требуемое количество РОГ (график 912) выше порога и требуемая температура всасываемого воздуха (график 914) ниже порога. Поскольку требуемое количество РОГ выше порога, и требуемая температура всасываемого воздуха ниже порога, порцию охлажденных отработавших газов, покидающих второй охладитель РОГ, направляют к впускной системе (график 910).

В момент времени t3, уровень воды (график 902) все еще выше нижнего порога и ниже нижнего порога, аналогично условиям в момент времени t2. Однако, в момент времени t3, количество впрыска воды (график 904) из системы впрыска воды выше порога. В ответ на это, в момент времени t3 контроллер увеличивает РОГ и поток хладагента ко второму охладителю РОГ. Кроме того, в ответ на то, что требуемое количество РОГ выше порога, и требуемая температура всасываемого воздуха выше порога, контроллер направляет первую порцию отработавших газов из второго охладителя РОГ к впускной системе (график 910). Вторую порцию РОГ из второго охладителя направляют обратно к выпускной системе.

Между моментами времени t3 и t4 уровень воды в резервуаре для хранения воды увеличивается выше верхнего порога. В результате, в момент времени t4 контроллер уменьшает поток первой порции РОГ как к первому, так и ко второму охладителю РОГ (график 906). Дополнительно, контроллер уменьшает величину потока хладагента ко второму охладителю (график 908). Затем, в момент времени t4, контроллер направляет всю первую порцию охлажденных отработавших газов из второго охладителя обратно к выпускной системе, а не к впускной системе (график 910), в ответ на то, что требуемое количество отработавших газов ниже порога (график 912) и требуемая температура всасываемого воздуха выше порога (график 914).

В момент времени t5 уровень воды находится между верхним и нижним порогами и количество впрыска воды (график 904) ниже порога. В ответ на эти условия контроллер продолжает направлять первую порцию отработавших газов как через первый, так и через второй охладитель, и уменьшает оба РОГ (график 906) и поток хладагента ко второму охладителю (график 908). Поскольку требуемое количество РОГ во впускной системе выше порога (график 912) и требуемая температура всасываемого воздуха ниже порога (график 914), всю первую порцию охлажденных отработавших газов из второго охладителя направляют к впускной системе (график 910).

Между моментами времени t5 и t6 количество впрыска воды (график 904) увеличилось выше порога и уровень воды (график 902) уменьшился ниже нижнего порога. В момент времени t6 контроллер увеличивает извлечение воды из отработавших газов в ответ на эти условия посредством увеличения РОГ (график 906) и потока хладагента (график 908) ко второму охладителю. Кроме того, в момент времени t6, в ответ на то, что требуемое количество отработавших газов (график 912) и требуемая температура всасываемого воздуха (график 914) выше соответствующих порогов, контроллер направляет порцию охлажденных отработавших газов из второго охладителя к впускной системе (график 910), а оставшиеся - обратно к выпускной системе.

Таким образом, поток отработавших газов и хладагента через второй охладитель РОГ системы сбора воды, где второй охладитель РОГ расположен ниже по потоку от первого охладителя РОГ в системе РОГ, могут регулировать для извлечения конденсата для впрыска воды в двигатель. Дополнительно, поток отработавших газов из второго охладителя РОГ к впускной системе и/или выпускной системе двигателя могут регулировать на основе условий работы двигателя. В некоторых вариантах осуществления, регулировка потока охлажденных отработавших газов из второго охладителя может включать в себя выборочное направление охлажденных отработавших газов из второго охладителя РОГ к впускному каналу, либо выше по потоку или ниже по потоку от компрессора. Контроллер может регулировать извлечение воды и поток отработавших газов на основе впрыска воды (например, требуемого количества впрыска воды) и параметров работы двигателя. В результате, при необходимости воду для впрыска воды могут собирать посредством работы двигателя и могут сокращать вероятность отсутствия воды для впрыска воды. Кроме того, таким образом, извлечение воды из системы РОГ может снизить нагрузку на оператора транспортного средства в виде восполнения резервуара для хранения воды. Кроме того, посредством регулировки потоков отработавших газов и/или хладагента через второй охладитель РОГ, могут поддерживать требуемую температуру всасываемого воздуха и величину потока РОГ, в то же время извлекая требуемое количество воды для впрыска воды. Таким образом, может быть увеличена эффективность двигателя. Технический эффект регулировки потока отработавших газов к и из второго охладителя системы сбора воды заключается в обеспечение воды для впрыска воды в двигатель, в то же время поддерживая требуемый расход РОГ и температуру всасываемого воздуха.

В одном варианте осуществления, способ включает в себя протекание отработавших газов через второй охладитель, причем второй охладитель расположен ниже по потоку от первого охладителя в канале, расположенном между выпускной системой и впускной системой двигателя; и выборочно направляют поток отработавших газов из второго охладителя к каждому из следующего: впускная система выше по потоку от компрессора и впускная система ниже по потоку от компрессора, на основе первого условия работы. В первом примере способа, способ дополнительно содержит регулировку потока отработавших газов через второй охладитель на основе второго условия работы и извлечение конденсата из отработавших газов, протекающих через второй охладитель. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя шаг, на котором извлечение конденсата включает в себя разделение конденсата, содержащегося в отработавших газах, покидающих второй охладитель, протекание извлеченного конденсата в резервуар системы впрыска воды, и протекание отработавших газов к впускной системе выше по потоку или ниже по потоку от компрессора. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя хранение извлеченного конденсата в резервуаре и впрыск хранящегося конденсата во впускной коллектор выше по потоку от цилиндров двигателя. Четвертый пример способа включает в себя один или более из первого по третий примеры и дополнительно включает в себя то, что второе условие работы включает в себя одно или более из количества хранящегося извлеченного конденсата и требуемого количества впрыска воды во впускной коллектор. Пятый пример способа опционально включает в себя примеры с первого по четвертый и дополнительно включает в себя то, что регулировка потока отработавших газов через второй охладитель включает в себя приведение в действие одного или более из клапанов для увеличения потока отработавших газов через второй охладитель в ответ на то, что количество хранящегося извлеченного конденсата опустилось ниже порогового уровня. Шестой пример способа опционально включает в себя примеры с первого по пятый и дополнительно включает в себя то, что первое условие работы включает в себя одно или более из оцениваемой температуры отработавших газов, покидающих второй охладитель, и условия помпажа компрессора. Седьмой пример способа опционально включает в себя примеры с первого по шестой и дополнительно включает в себя то, что выборочное направление потока отработавших газов от второго охладителя включает в себя направление потока отработавших газов к впускной системе, выше по потоку от компрессора, а не ниже по потоку от компрессора, в ответ на одно или более из следующего: рассчитанная температуры отработавших газов, выходящих из второго охладителя, больше, чем первый порог, и указание на помпаж компрессора у компрессора. Восьмой пример способа опционально включает в себя с первого по седьмой примеры и дополнительно включает в себя то, что выборочное направление потока отработавших газов от второго охладителя включает в себя направление потока отработавших газов к впускной системе, ниже по потоку от компрессора, а не выше по потоку от компрессора, в ответ на то, что рассчитанная температура отработавших газов, выходящих из второго охладителя, ниже первого порога, где первый порог является температурой, ниже которой в компрессоре образуется конденсат.

В качестве другого варианта осуществления, способ содержит извлечение конденсата из отработавших газов, протекающих через второй охладитель, причем второй охладитель расположен ниже по потоку от первого охладителя в канале, расположенном между выпускной системой и впускной системой двигателя, и хранение извлеченного конденсата, впрыскивание извлеченного конденсата во впускной коллектор, и регулировку одного или более из следующего: количество отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и количество хладагента, протекающего через второй охладитель, на основе количества хранящегося извлеченного конденсата. В первом примере способа, способ дополнительно включает в себя то, что регулировка одного или более из количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и количества хладагента, протекающего через второй охладитель, включает в себя одно или более из следующего: увеличение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и увеличение количества хладагента, протекающего через второй охладитель, в ответ на то, что количество хранящегося конденсата ниже, чем первый пороговый уровень. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя то, что регулировка одного или более из количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и количества хладагента, протекающего через второй охладитель, включает в себя одно или более из следующего: увеличение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель и увеличение количества хладагента, протекающего через второй охладитель, в ответ на каждое из следующего: количество хранящегося конденсата выше, чем первый пороговый уровень, и ниже второго порогового уровня, причем второй пороговый уровень больше, чем первый пороговый уровень, и требуемое количество впрыска воды во впускном коллекторе больше первого порогового количества впрыска воды. Третий пример способа опционально включает в себя одно или более из первого и второго примеров и дополнительно включает в себя то, что регулировка одного или более из количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и количества хладагента, протекающего через второй охладитель, включает в себя одно или более из следующего: уменьшение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и уменьшение количества хладагента, протекающего через второй охладитель, в ответ на то, что количество хранящегося конденсата больше, чем второй пороговый уровень. Четвертый пример способа опционально включает в себя примеры с первого по третий и дополнительно включает в себя то, что регулировка одного или более из количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и количества хладагента, протекающего через второй охладитель, включает в себя одно или более из следующего: уменьшение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и уменьшение количества хладагента, протекающего через второй охладитель, в ответ на каждое из следующего: количество хранящегося конденсата выше первого порогового уровня и ниже второго порогового уровня, и требуемое количество впрыска воды ниже, чем первое пороговое количество впрыска воды. Пятый пример способа опционально включает в себя примеры с первого по четвертый и дополнительно включает в себя регулировку потока отработавших газов из второго охладителя к впускной системе на основе требуемой величины потока рециркуляции отработавших газов (РОГ) из выпускной системы к впускной системе и требуемую температуру всасываемого воздуха. Шестой пример способа опционально включает в себя примеры с первого по пятый и дополнительно включает в себя то, что регулировка потока отработавших газов из второго охладителя к впускной системе включает в себя отвод первой порции отработавших газов из второго охладителя к выпускной системе, ниже по потоку от канала, расположенного между выпускной системой и впускной системой, и протекание оставшейся, второй порции отработавших газов, из второго охладителя к впускной системе. Седьмой пример способа опционально включает в себя примеры с первого по шестой и дополнительно включает в себя то, что первую порцию увеличивают, а вторую порцию уменьшают при увеличении требуемой температуры всасываемого воздуха и уменьшении требуемого потока РОГ.

В другом варианте осуществления система включает в себя впускную систему, содержащую впускной коллектор, расположенный выше по потоку от цилиндров двигателя; канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), расположенный между впускной системой и выпускной системой двигателя, причем канал РОГ включает в себя первый охладитель РОГ и второй охладитель РОГ, расположенный ниже по потоку от первого охладителя РОГ; перепускной канал, соединенный с каналом РОГ, между первым и вторым охладителями РОГ, и с впускной системой; и контроллер, включающий в себя долговременную память с инструкциями для: во время первого условия, протекания отработавших газов к впускной системе через первый охладитель РОГ и второй охладитель РОГ; во время второго условия, протекания первой порции отработавших газов к впускной системе через первый охладитель РОГ и второй охладитель РОГ, в то же время оставшаяся вторая порция отработавших газов протекает к впускной системе только через первый охладитель и перепускной канал; и во время первого и второго условий, извлечения конденсата из потока отработавших газов во втором охладителе РОГ. В первом примере системы, система дополнительно содержит циклонный сепаратор, соединенный с выходом второго охладителя РОГ и резервуаром для хранения воды; и водный инжектор, соединенный с впускным коллектором и соединенный по текучей среде с резервуаром для хранения воды посредством канала для текучей среды. Второй пример системы опционально включает в себя первый пример и дополнительно включает в себя шаг, на котором первая порция основывается на уровне жидкости в резервуаре для хранения воды.

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 инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, включающей в себя контроллер в комбинации с различными датчиками, приводами и другим оборудованием двигателя. Раскрытые в настоящем документе алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. В этом случае проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же порядок обработки необязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь примеров вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически представлять запрограммированный в долговременную память машиночитаемого хранилища информации в системе управления двигателем код, где раскрытые действия могут исполняться выполнением инструкций в системе, включающей в себя различные компоненты двигателя в комбинации с электронным контроллером.

Следует отметить, что конкретные конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящем документе, являются примерами и конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мяоппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают в себя один или более указанных элементов, не требуя, и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки 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 исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Предложены способы и системы для обеспечения протекания отработавших газов через второй охладитель, расположенный ниже по потоку от первого охладителя и выше по потоку от впускной системы в канале рециркуляции отработавших газов, и извлечения конденсата для впрыска воды из конденсата в охлажденные отработавшие газы, покидающие второй охладитель. В одном примере, способ может включать в себя регулирование количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, на основе количества воды, хранящейся в резервуаре для воды в системе впрыска воды, и условий работы двигателя. Кроме того, способ может включать в себя выборочное протекание отработавших газов из второго охладителя к местоположению выше по потоку или ниже по потоку от компрессора в ответ на условия работы двигателя. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ эксплуатации двигателя, в котором: направляют поток отработавших газов через второй охладитель посредством первого клапана, соединенного с контроллером, во время второго условия работы, при котором уровень воды в резервуаре ниже порогового значения, причем второй охладитель расположен ниже по потоку от первого охладителя в канале, расположенном между выпускной системой и впускной системой двигателя; и выборочно направляют поток отработавших газов от второго охладителя к каждому из следующего: к впускной системе выше по потоку от компрессора, и к впускной системе ниже по потоку от компрессора, на основе первого условия работы, посредством второго клапана и третьего клапана, соединенных с контроллером, причем первое условие работы включает в себя одно или более из оцениваемой температуры отработавших газов, покидающих второй охладитель, и условия помпажа компрессора.

2. Способ по п. 1, в котором дополнительно регулируют поток отработавших газов через второй охладитель посредством первого клапана во время второго условия работы, и посредством второго охладителя извлекают конденсат из отработавших газов, протекающих через второй охладитель, посредством контроллера.

3. Способ по п. 2, в котором извлечение конденсата включает в себя отделение конденсата, содержащегося в отработавших газах, выходящих из второго охладителя, протекание извлеченного конденсата в резервуар системы впрыска воды, и протекание отработавших газов к впускной системе посредством второго клапана во время первого условия работы.

4. Способ по п. 2, в котором дополнительно хранят извлеченный конденсат в резервуаре и впрыскивают хранящийся конденсат во впускной коллектор выше по потоку от цилиндров двигателя, посредством контроллера.

5. Способ по п. 4, в котором второе условие работы включает в себя уровень хранящегося извлеченного конденсата, определяемый датчиком уровня воды, и/или требуемое количество впрыска воды во впускной коллектор.

6. Способ по п. 5, в котором регулирование потока отработавших газов через второй охладитель включает в себя приведение в действие одного или более клапанов посредством контроллера для увеличения потока отработавших газов через второй охладитель в ответ на то, что уровень хранящегося извлеченного конденсата, определяемый контроллером, опустился ниже порогового уровня.

7. Способ по п. 1, в котором выборочное направление потока отработавших газов от второго охладителя включает в себя направление потока отработавших газов к впускной системе выше по потоку от компрессора, а не ниже по потоку от компрессора, посредством контроллера и второго клапана, в ответ на превышение рассчитанной температурой отработавших газов, выходящих из второго охладителя, первого порогового значения и/или индикацию помпажа компрессора, определяемые посредством контроллера.

8. Способ по п. 1, в котором выборочное направление потока отработавших газов от второго охладителя включает в себя направление потока отработавших газов к впускной системе ниже по потоку от компрессора, а не выше по потоку от компрессора, посредством контроллера и третьего клапана, в ответ на то, что рассчитанная температура отработавших газов, выходящих из второго охладителя, ниже первого порогового значения, что определено посредством контроллера, причем первое пороговое значение представляет собой температуру, ниже которой в компрессоре образуется конденсат.

9. Способ эксплуатации транспортного средства, в котором: извлекают конденсат из отработавших газов, протекающих через второй охладитель, в то время как двигатель работает посредством первого клапана, соединенного с контроллером, причем второй охладитель расположен ниже по потоку от первого охладителя в канале, расположенном между выпускной

системой и впускной системой двигателя, и хранят извлеченный конденсат; впрыскивают извлеченный конденсат во впускной коллектор посредством инжектора, соединенного с контроллером; и регулируют количество отработавших газов, протекающих через второй охладитель, посредством первого клапана, соединенного с контроллером, и/или количество

хладагента, протекающего через второй охладитель, посредством второго клапана, соединенного с контроллером, на основе уровня хранящегося извлеченного конденсата, определяемого посредством датчика уровня воды.

10. Способ по п. 9, в котором регулирование количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и/или количества хладагента, протекающего через второй охладитель, включает в себя увеличение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, посредством первого клапана, соединенного с контроллером, и/или увеличение количества хладагента, протекающего через второй охладитель, посредством второго клапана, соединенного с контроллером, в ответ на то, что количество хранящегося конденсата опустилось ниже первого порогового уровня, что определено посредством контроллера.

11. Способ по п. 10, в котором регулирование количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и/или количества хладагента, протекающего через второй охладитель, включает в себя увеличение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, посредством первого клапана, соединенного с контроллером, и/или увеличение количества хладагента, протекающего через второй охладитель, посредством второго клапана,

соединенного с контроллером, в ответ на каждое из следующего: уровень хранящегося конденсата выше первого порогового уровня, но ниже второго порогового уровня, что определено посредством контроллера; второй пороговый уровень превышает первый пороговый уровень; и требуемое количество впрыска воды во впускной коллектор больше первого порогового количества впрыска воды.

12. Способ по п. 11, в котором регулирование количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и/или количества хладагента, протекающего через второй охладитель, включает в себя уменьшение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, посредством первого клапана, соединенного с контроллером, и/или уменьшение количества хладагента, протекающего через второй охладитель, посредством второго клапана,

соединенного с контроллером, в ответ на то, что уровень хранящегося конденсата превышает второй пороговый уровень, что определено посредством контроллера.

13. Способ по п. 11, в котором регулирование количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, и/или количества хладагента, протекающего через второй охладитель, включает в себя уменьшение количества отработавших газов, протекающих через второй охладитель, посредством первого клапана, соединенного с контроллером, и/или уменьшение количества хладагента, протекающего через второй охладитель, посредством второго клапана,

соединенного с контроллером, в ответ на каждое из следующего: уровень хранящегося конденсата больше первого порогового уровня, но ниже второго порогового уровня; и требуемое количество впрыска воды ниже, чем первое пороговое количество впрыска воды, что определено посредством контроллера.

14. Способ по п. 9, в котором дополнительно регулируют поток отработавших газов от второго охладителя к впускной системе посредством третьего клапана, соединенного с контроллером, на основе требуемой величины потока рециркуляции отработавших газов (РОГ) от выпускной системы к впускной системе и требуемой температуры всасываемого воздуха, что определено посредством контроллера.

15. Способ по п. 14, в котором регулирование потока отработавших газов от второго охладителя к впускной системе посредством третьего клапана, соединенного с контроллером, включает в себя отведение первой порции отработавших газов от второго охладителя к выпускной системе посредством четвертого клапана, соединенного с контроллером, ниже по потоку от канала, расположенного между выпускной системой и впускной системой, и протекание оставшейся, второй порции отработавших газов от второго охладителя к впускной системе посредством третьего клапана, соединенного с контроллером.

16. Способ по п. 15, в котором при увеличении требуемой температуры всасываемого воздуха и уменьшении требуемого потока РОГ увеличивают первую порцию и уменьшают вторую порцию.

17. Система для двигателя, содержащая: впускную систему, содержащую впускной коллектор, расположенный выше по потоку от цилиндров двигателя; канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), расположенный между впускной системой и выпускной системой двигателя, причем канал РОГ содержит первый охладитель РОГ и второй охладитель РОГ, расположенный ниже по потоку от первого охладителя РОГ, причем канал РОГ также содержит первый клапан; перепускной канал, соединенный с каналом РОГ, между первым и вторым охладителями РОГ, и с впускной системой, причем перепускной канал содержит второй клапан; циклонный сепаратор, соединенный с выходом второго охладителя РОГ и резервуаром для хранения воды;

водный инжектор, соединенный с впускным коллектором и соединенный по текучей среде с резервуаром для хранения воды посредством канала для текучей среды; и контроллер, соединенный с первым клапаном и вторым клапаном и содержащий долговременную память с инструкциями для: протекания отработавших газов к впускной системе через первый охладитель РОГ и второй охладитель РОГ посредством первого клапана; протекания первой порции отработавших газов к впускной системе через первый охладитель РОГ и второй охладитель РОГ с протеканием оставшейся, второй порции отработавших газов к впускной системе только через первый охладитель, второй клапан и перепускной канал; и извлечения конденсата из потока отработавших газов посредством второго охладителя РОГ.

18. Система по п. 17, в которой первая порция основана на уровне жидкости в резервуаре для воды, определяемом посредством датчика уровня воды.