Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к управлению регулятором давления наддува турбонагнетателя.
Уровень техники
В некоторых двигателях внутреннего сгорания используются устройства сжатия, такие как турбонагнетатель, для повышения плотности выходного крутящего момента / плотности выходной мощности двигателя. В одном примере турбонагнетатель может включать в себя компрессор и турбину, соединенные приводным валом, причем турбина связана с той стороной двигателя, где расположен выпускной коллектор, а компрессор соединен с той стороной двигателя, где расположен впускной коллектор. При этом приводимая в движение отработавшими газами турбина снабжает компрессор энергией для повышения давления (например, наддува, или давления наддува) во впускном коллекторе и увеличения потока поступающего в двигатель воздуха. Наддувом можно управлять, регулируя объем газа, достигающего турбины, например с помощью регулятора давления наддува. С клапаном регулятора давления наддува посредством механической тяги функционально может быть связан привод, приводимый в действие для позиционирования клапана регулятора давления наддува в любое из положений между полностью открытым и полностью закрытым (например, на седле клапана) положениями для достижения требуемого наддува, исходя из условий работы. Приводом может быть электрический привод, например, электромотор.
Электрические приводы регуляторов давления наддува разрабатывают так, чтобы они могли поместить клапан регулятора давления наддува в полностью закрытое положение, чтобы, когда потребуется, двигатель мог бы получить максимальный наддув. Так как на клапан регулятора давления наддува воздействует давление отработавших газов, нужно постоянно подавать на привод регулятора давления ток, который позволил бы обеспечить адекватную силу, противодействующую давлению отработавших газов и удержать клапан регулятора давления наддува в полностью закрытом положении. Ток, требующийся для удерживания клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении, будет изменяться в процессе работы за счет того, что будет изменяться давление отработавших газов, воздействующее на клапан регулятора давления наддува, и перепад давления на клапане.
В некоторых подходах, когда требуется поместить клапан регулятора давления наддува в полностью закрытое положение, на электрический привод регулятора давления наддува подают постоянный ток для удержания клапана регулятора давления наддува в этом положении. Постоянный ток является током, достаточным для удерживания клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении при воздействии на клапан регулятора давления наддува максимально возможного давления отработавших газов. Другими словами, постоянный ток выбирают, исходя из наихудших условий работы. При этом постоянный ток зачастую превышает тот ток, которого было бы вполне достаточно для удерживания полностью закрытого положения, так как мгновенное давление отработавших газов, воздействующее на клапан, часто бывает меньше максимально возможного давления отработавших газов.
Авторами настоящего изобретения были выявлены несколько проблем вышеуказанного подхода. Так как постоянный ток по своей величине часто превышает тот, который был бы достаточен для удерживания клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении, привод регулятора давления наддува потребляет избыточную мощность. Кроме того, использование избыточного тока для удерживания клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении создает избыточное усилие на клапане регулятора давления наддува и, возможно, других частях узла регулятора давления наддува (например, на механической тяге, соединяющей выходной конец привода регулятора давления наддува с клапаном), что, в свою очередь, создает в них высокое механическое напряжение. Кроме того, потребление избыточного тока приводит к избыточному нагреву привода регулятора давления наддува, в результате чего рабочая температура привода быстрее приближается к своему максимально допустимому значению.
Раскрытие изобретения
Один из подходов, по меньшей мере частично решающий вышеуказанные проблемы, включает в себя способ управления регулятором давления наддува, предусматривающий шаги, на которых, с помощью контроллера, определяют перепад давления на клапане регулятора давления наддува турбонагнетателя двигателя на основе давлений, измеренных датчиками давления, расположенными выше и ниже по потоку от турбины турбонагнетателя, соответственно. Кроме того, определяют ток удержания по флюктуациям перепада давления на клапане регулятора давления наддува и подают ток удержания на привод регулятора давления наддува, функционально связанный с клапаном регулятора давления наддува для удержания клапана регулятора давления наддува в требуемом положении.
В частном примере способа требуемым положением является полностью закрытое положение.
В другом частном примере способа перепад давления определяют по давлению на входе турбины и давлению на выходе турбины.
В еще одном частном примере способа определение тока удержания включает в себя шаги, на которых, с помощью контроллера, определяют частоту вращения двигателя, средний перепад давления на клапане регулятора давления наддува и пиковый перепад давления на клапане регулятора давления наддува; для первого диапазона частот вращения двигателя, придают среднему перепаду давления на клапане регулятора давления наддува больше веса, чем пиковому перепаду давления, а для второго диапазона частот вращения двигателя - придают пиковому перепаду давления больше веса, чем среднему перепаду давления, при том, что частоты вращения двигателя в первом диапазоне выше частот вращения двигателя во втором диапазоне.
В еще в одном частном примере способ также включает в себя шаг, на котором, с помощью контроллера, определяют частоту вращения двигателя и нагрузку на двигатель, причем тока удержания также определяют либо по частоте вращения двигателя, либо по нагрузке на двигатель, либо по тому и другому.
Таким образом, можно снизить избыточное потребление мощности приводом регулятора давления наддува, избыточное выделение тепла в приводе и избыточное механическое напряжение, прилагаемое к клапану регулятора давления наддува. То есть, указанными действиями достигается технический результат изобретения.
В еще одном частном примере способа требуемое положение является по меньшей мере частично открытым положением клапана регулятора давления наддува.
В еще одном частном примере способ также включает в себя шаги, на которых, с помощью контроллера, определяют частоту вращения двигателя; определяют средний ток удержания и пиковый ток удержания, подаваемые на клапан регулятора давления наддува за интервал времени; и причем определение тока удержания включает в себя придание все большего веса пиковому току удержания относительно среднего тока удержания по мере повышения частоты вращения двигателя, причем ток удержания также определяют по результатам взвешивания пикового тока удержания и среднего тока удержания.
В еще одном частном примере способа ток удержания подают на привод регулятора давления наддува, клапан регулятора давления наддува удерживают в требуемом положении, при этом способ также включает в себя шаги, на которых: обнаруживают отклонение клапана регулятора давления наддува от требуемого положения; и изменяют ток удержания, подаваемый на клапан регулятора давления наддува, по этому отклонению.
В еще одном частном примере способа ток удержания также определяют по средневзвешенному значению среднего перепада давления на клапане регулятора давления наддува и пикового перепада давления на клапане регулятора давления наддува, и способ также включает в себя регулирование соответствующих весов среднего и пикового перепадов давления по указанному отклонению.
В еще одном частном примере способа определение тока удержания включает в себя шаги, на которых, с помощью контроллера, определяют частоту вращения двигателя и нагрузку на двигатель, для первого диапазона частот вращения двигателя, выполняют периодическую осцилляцию тока удержания, подаваемого на привод регулятора давления наддува, в соответствии с периодической флюктуацией перепада давления; и для второго диапазона частот вращения двигателя, в котором частоты вращения двигателя выше частот вращения двигателя в первом диапазоне, подают неосциллирующий ток удержания на привод регулятора давления наддува, причем неосциллирующий ток удержания определяют по перепаду давления.
Другой из подходов, по меньшей мере, частично решающий вышеуказанные проблемы, включает в себя способ управления регулятором давления наддува, предусматривающий шаги, на которых, с помощью контроллера, определяют осциллирующий перепад давления на клапане регулятора давления наддува на основе разности выходных сигналов датчика давления на входе турбины турбонагнетателя и датчика давления на выходе турбины турбонагнетателя за интервал времени. Кроме того, регулируют величину и фазу осциллирующего тока удержания, подаваемого на привод регулятора давления наддува, функционально связанный с клапаном регулятора давления наддува, по осциллирующему перепаду давления на клапане регулятора давления наддува при удерживании клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении с помощью привода регулятора давления наддува.
В частном примере способ также включает в себя шаг, на котором в выборочных условиях работы подают с помощью контроллера неосциллирующий ток удержания на привод регулятора давления наддува.
Помимо способов предложена система управления регулятором давления наддува, содержащая контроллер, привод регулятора давления наддува, функционально связанный с клапаном регулятора давления наддува, и машиночитаемые инструкции, сохраненные в постоянной памяти, исполнение которых контроллером приводит к определению перепада давления на клапане регулятора давления наддува турбонагнетателя двигателя на основе разности выходных сигналов датчика давления на входе турбины турбонагнетателя и датчика давления на выходе турбины турбонагнетателя; определению тока удержания для подачи его на привод регулятора давления наддува по флюктуациям перепада давления на клапане регулятора давления наддува; и подаче тока удержания на привод регулятора давления наддува.
В частном примере системы машиночитаемые инструкции также содержат инструкции, исполнение которых контроллером приводит к определению требуемого положения клапана регулятора давления наддува; получению фактического положения клапана регулятора давления наддува от датчика положения регулятора давления наддува; и определению отклонения клапана регулятора давления наддува от требуемого положения на основе требуемого положения и фактического положения.
В другом частном примере системы машиночитаемые инструкции также содержат инструкции, исполнение которых контроллером приводит к коррекции токов удержания, определяемых впоследствии, на основе отклонения.
В еще одном частном примере системы машиночитаемые инструкции также содержат инструкции, исполнение которых контроллером приводит к определению частоты вращения двигателя; определению среднего перепада давления на клапане регулятора давления наддува и пикового перепада давления на клапане регулятора давления наддува за интервал времени на основе выходных сигналов датчика давления на входе турбины турбонагнетателя и датчика давления на выходе турбины турбонагнетателя за указанный интервал времени; и определению средневзвешенного значения среднего и пикового перепадов давления, в том числе к регулированию соответствующих весов среднего и пикового перепадов давления в средневзвешенном значении по частоте вращения двигателя, причем ток удержания также определяют по средневзвешенному значению.
Вышеприведенные и другие преимущества, а также отличительные признаки настоящего раскрытия станут очевидными из нижеследующего раздела «Осуществление изобретения», будучи рассмотренного отдельно или в связи с сопроводительными чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут описаны подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана структурная схема двигателя с турбонаддувом, включающего в себя регулятор давления наддува.
На фиг. 2 показана примерная компоновка показанного на фиг. 1 регулятора давления наддува.
На фиг. 3 показана примерная система управления показанным на фиг. 1 регулятором давления наддува.
На фиг. 4А и фиг. 4В показана блок-схема, иллюстрирующая способ управления турбонагнетателем, связанным с регулятором давления наддува, скомпонованным согласно фиг. 2.
На фиг. 5 показана схема примерного ездового цикла транспортного средства.
Осуществление изобретения
Как описано выше, в некоторых двигателях внутреннего сгорания для увеличения потока воздуха в двигатель, чтобы тем самым увеличить выходной крутящий момент/мощность, могут использовать устройство сжатия, такое как турбокомпрессор. Давлением, подаваемым во впускной коллектор, которое здесь и далее называется «наддувом» или «давлением наддува», можно управлять, регулируя объем газа, достигающего турбины турбонагнетателя, например, с помощью регулятора давления наддува. Привод, такой как электрический привод (например, электромотор), может быть функционально соединен с клапаном регулятора давления наддува и приводиться в движение для позиционирования регулятора давления наддува в любое положение между полностью открытым и полностью закрытым положениями, что позволяет устанавливать требуемый наддув в зависимости от условий работы. Когда требуется максимальный наддув, привод может перевести клапан регулятора давления наддува в полностью закрытое положение, чтобы противостоять высоким давлениям отработавших газов, воздействующих на клапан регулятора давления наддува. Для того чтобы удерживать клапан регулятора давления наддува в полностью закрытом положении столь долго, сколько необходимо, этим давлениям отработавших газов необходимо противостоять постоянно, что требует приложения к этому клапану достаточного усилия, что требует постоянного потребления приводом достаточного тока. Ток, потребляемый приводом регулятора давления наддува в процессе удерживания указанной клапана в полностью закрытом положении (или в не полностью закрытом положении), здесь и далее называется «током удержания».
Давления отработавших газов, воздействующие на клапан регулятора давления наддува, в процессе работы двигателя обычно изменяются. В некоторых подходах, для удержания клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении, ток удержания, потребляемый приводом регулятора давления наддува для удерживания клапана в этом положении, выбирают для наихудшего случая - в частности, максимального давления отработавших газов, которое может воздействовать на клапан. При обеспечении удержания клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении, ток удержания для наихудшего случая часто превышает ток, который был бы достаточен для удерживания клапана в полностью закрытом положении. Такой избыточный ток удержания приводит к избыточному потреблению мощности приводом, избыточному механическому напряжению, прилагаемому к клапану регулятора давления наддува и, возможно, другим компонентам узла регулятора и к более быстрому нагреву привода до максимально допустимой температуры.
В связи с вышесказанным, обеспечиваются различные способы определения тока удержания по перепаду давления на клапане регулятора давления наддува. В одном примере способ управления регулятором давления наддува включает в себя определение тока удержания, посредством которого удерживают клапан регулятора давления наддува в нужном положении, при этом ток удержания определяют по перепаду давления на клапане регулятора давления наддува. На фиг. 1 показана структурная схема двигателя с турбонаддувом, включающего в себя регулятор давления наддува; на фиг. 2 показан пример компоновки показанного на фиг. 1 регулятора давления наддува; на фиг. 3 показан пример системы управления для управления показанным на фиг. 1 регулятором давления наддува; на фиг. 4А и 4В показана блок-схема способа управления турбонагнетателем, связанным с регулятором давления наддува в компоновке согласно фиг. 2; а на фиг. 5 показан примерная схема ездового цикла. Показанный на фиг. 1 двигатель также включает в себя контроллер, выполненный с возможностью выполнения способов, проиллюстрированных на фиг. 4А - фиг. 4В.
На фиг. 1 представлена структурная схема, показывающая пример двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 показан имеющим четыре цилиндра 30. Тем не менее, в соответствии с настоящим раскрытием, может быть использовано и другое количество цилиндров. Двигателем 10 могут управлять, по меньшей мере частично, посредством системы управления, включающей в себя контроллер 12, и посредством команды водителя 132 через устройство 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали (ПП), предназначенный для генерации сигнала ПП, пропорционального положению педали. Каждая камера сгорания (то есть цилиндр) 30 двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания с расположенным между ними поршнем (не показан). Поршни могут быть связаны с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 через промежуточную трансмиссионную систему (не показана) может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства. Кроме того, через маховик с коленчатым валом 40 может быть связан стартер, обеспечивающий запуск двигателя 10.
Камеры 30 сгорания могут получать впускной воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и могут выпускать газы горения через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные и выпускные клапаны (не показаны). В некоторых осуществлениях камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Топливные форсунки 50 показаны непосредственно связанными с камерой 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально ширине импульса сигнала впрыска топлива (ИВТ), принимаемого от контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 50 обеспечивает то, что называется прямым впрыском топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть установлена в боковой стороне камеры сгорания, или, например, в верхней части камеры сгорания. Топливо могут доставлять к топливной форсунке 50 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рейку. В некоторых вариантах осуществления камеры 30 сгорания альтернативно или дополнительно могут включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44 в конфигурации, которая обеспечивает то, что называется впрыском топлива во впускные каналы выше по потоку от каждой камеры 30 сгорания.
Впускной канал 42 может содержать дроссель 23, содержащий дроссельную заслонку 24. В данном частном примере контроллер 12 может изменять положение дроссельной заслонки 24 посредством сигналов, подаваемых на привод, входящий в состав дросселя. В одном примере привод может быть электрическим приводом (например, электромотором), в соответствии с конфигурацией, которую принято называть «электронным дроссельным управлением» (ЭДУ). Таким образом, дросселем 23 можно управлять, чтобы изменять поток впускного воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания среди различных цилиндров двигателя. Информация о положении дроссельной заслонки 24 может быть передана в контроллер 12 посредством сигнала положения дросселя (ПД). Впускной канал 42 может также содержать датчик 120 массового расхода воздуха (МРВ) и датчик 122 давления воздуха в коллекторе (ДВК) для передачи в контроллер 12 соответствующих сигналов МРВ и ДВК.
Выпускной канал 48 может принимать отработавшие газы от цилиндров 30. Датчик 128 отработавших газов показан связанным с выпускным каналом 48 выше по потоку от турбины 62 и устройства 78 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 128 может быть выбран из разнообразных пригодных датчиков для обеспечения индикации воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, таких как линейный кислородный датчик или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (ШКОГ), кислородный датчик с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (КОГ), датчик оксидов азота, углеводорода или оксида углерода. В альтернативном варианте датчик 128 может быть расположен ниже по потоку от турбины 62. Устройство 78 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТККН), уловитель оксидов азота, другие разнообразные устройства снижения токсичности отработавших газов или сочетание указанных устройств.
Температура отработавших газов может быть измерена одним или несколькими датчиками температуры (не показаны), размещенными в выпускном канале 48. Альтернативно температуру отработавших газов можно вывести из условий работы двигателя, таких как частота вращения двигателя, нагрузка на двигатель, воздушно-топливное отношение (ВТО), запаздывание зажигания и т.д.
Контроллер 12 на фиг. 1 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде чипа 106 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, может принимать разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать сигнал измеренного индуцированного массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показания температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, схематично показанного установленным в одном месте в двигателе; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; сигнал положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; сигнал ДВК от датчика 122, согласно приведенному рассмотрению. Сигнал частоты вращения двигателя в оборотах в минуту может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ, согласно приведенному рассмотрению. Сигнал ДВК давления в коллекторе от датчика давления в коллекторе может использоваться для получения информации о разрежении или давлении во впускном коллекторе 44. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеуказанных датчиков, например, датчик МРВ без датчика ДВК, и наоборот. В стехиометрическом режиме работы, датчик ДВК может выдавать информацию, указывающую на крутящий момент двигателя. Кроме того, этот датчик, кроме обнаруженной частоты вращения двигателя, может обеспечивать оценку заряда (включающего в себя воздух), всасываемого в цилиндр. В одном примере датчик 118, который также используется в качестве датчика частоты вращения двигателя, может выдавать заданное количество равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала 40. В некоторых примерах ПЗУ 106 среды хранения может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции, которые может исполнять процессор 102 для выполнения описываемых ниже способов, а также других вариантов, которые подразумеваются, но конкретно не перечисляются.
Кроме того, двигатель 10 может также включать в себя устройство сжатия, например, турбонагнетатель или механический нагнетатель, включающие в себя по меньшей мере компрессор 60, расположенный продольно во впуском канале 42. В случае турбонагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 62 через вал или посредством другого связующего компонента. Турбина 62 может быть расположена вдоль выпускного канала 48 и может сообщаться с протекающими через нее отработавшими газами. Могут быть предусмотрены различные компоновки приведения компрессора в действие. В случае механического нагнетателя компрессор 60 может быть приведен в действие по меньшей мере частично двигателем и/или электрической машиной, и может не включать в себя турбину. Таким образом, степень сжатия, обеспечиваемая одному или нескольким цилиндрам двигателя через турбонагнетатель или механический нагнетатель, может изменяться контроллером 12. В некоторых случаях турбина 62 может приводить в действие, например, электрический генератор 64, с целью подачи мощности на аккумуляторную батарею 66 посредством турбопривода 68. Мощность от аккумуляторной батареи 66 затем может быть использована для приведения в действие компрессора 60 от мотора 70. Также, во впускном канале 42 может быть установлен датчик 123 для подачи в контроллер 12 сигнала НАДДУВ.
Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя регулятор 26 давления наддува для отвода отработавших газов от турбины 62. В некоторых осуществлениях регулятор 26 давления наддува может быть многоступенчатым регулятором, например, двухступенчатым, в котором первая ступень выполнена с возможностью управления давлением наддува, а вторая ступень выполнена с возможностью увеличения теплового потока к устройству 78 снижения токсичности отработавших газов. Регулятор 26 давления наддува можно приводить в действие посредством привода 150, который может быть электрическим приводом, таким как электромотор, хотя пневматические приводы также предусматриваются. Впускной канал 42 может включать в себя перепускной клапан 27 компрессора, выполненный с возможностью направления впускного воздуха в обход компрессора 60. Регулятором 26 давления наддува и/или перепускным клапаном 27 компрессора, посредством приводов (например, привода 150), может управлять контроллер 12, который может открывать их, когда, например, требуется снизить давления наддува.
На фиг. 1 также показано наличие датчика 82 давления на входе турбины и датчика 84 давления на выходе турбины, которые выполнены с возможностью измерения давления отработавших газов соответственно выше по потоку от турбины 62 вблизи ее входа, и давления отработавших газов ниже по потоку от турбины 62 вблизи ее выхода. Датчики 82 и 84 давления турбины показаны подающими на контроллер 12 сигнал давления на входе турбины (ДТВх) и сигнал давления на выходе турбины (ДТВых) соответственно, которые могут быть совместно проанализированы для определения перепада давления на регуляторе 26 давления наддува - в частности, перепада давления на клапане регулятора давления наддува. Как описывается подробнее ниже, положениями регулятора 26 давления наддува можно управлять исходя из перепада давления, определенного по выходным сигналам датчиков 82 и 82 давления турбины, среди прочего включая ток удержания, подаваемый на привод 150 регулятора давления наддува при удерживании клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении. Тем не менее, следует понимать, что места расположения датчиков 82 и 84 давления турбины приведены в качестве неограничивающих примеров и могут быть изменены в пределах объема настоящего изобретения. Более того, в других осуществлениях датчики 82 и 84 давления турбины можно не устанавливать, и тогда перепад давления на клапане регулятора давления наддува могут определять другими подходящими методами (например, на основе одного или более из следующего: вышеописанные сигналы МРВ, ДВК и НАДДУВ и/или сигнал положения регулятора давления наддува от датчика положения регулятора 26 давления наддува, а также частота вращения двигателя по сигналу ПЗ).
Кроме того, впускной канал 42 может также включать в себя охладитель 80 наддувочного воздуха (ОНВ) (например, промежуточный охладитель), предназначенный для снижения температуры впускных газов, сжатых турбонаддувом или механическим наддувом. В некоторых осуществлениях охладитель 80 наддувочного воздуха может быть воздухо-воздушным теплообменником. В других осуществлениях охладитель 80 воздуха наддува может быть воздушно-жидкостным теплообменником. Хотя охладитель 80 воздуха наддува и показан находящимся ниже по потоку от дросселя 23, вместо того, в пределах объема настоящего изобретения он может быть расположен выше по потоку от дросселя 23.
Кроме того, в раскрываемых вариантах осуществления система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять заданную часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал 140 РОГ. Контроллер 12 посредством клапана 142 РОГ может изменять объем РОГ, подаваемых во впускной канал 42. Кроме того, в канале РОГ может быть установлен датчик РОГ (не показан), который может обеспечивать информацию об одной или более из следующих величин: давления, температуры и концентрации отработавших газов. Альтернативно, управление РОГ может осуществляться с помощью значения, рассчитываемого по сигналам датчиков МРВ (выше по потоку), ДВК (впускной коллектор), ТГК (температура газа в коллекторе) и датчика частоты вращения коленчатого вала. Кроме того, управление РОГ может выполняться по сигналам датчика содержания кислорода в отработавших газах и/или датчика содержания кислорода во впускном воздухе (впускной коллектор). В некоторых условиях систему РОГ могут использовать для регулирования температуры топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания. На фиг. 1 показана система РОГ высокого давления, в которой поток РОГ направляют из точки выше по потоку от турбины турбонагнетателя в точку ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя. В других осуществлениях двигатель дополнительно или альтернативно может включать в себя систему РОГ низкого давления, в которой поток РОГ направляют из точки ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в точку выше по потоку от компрессора турбонагнетателя.
На фиг. 2 в качестве примера приведена компоновка регулятора 200 давления наддува. Регулятор 200 давления наддува может быть регулятором 26 давления наддува, показанным на фиг. 1. Регулятор 200 давления наддува приводят в действие приводом 202, которым может привод 150, показанный на фиг 1. В данном примере привод 202 представляет собой электропривод, например, электромотор. В некоторых примерах привод 202, в частности, может быть поворотным приводом, имеющим элемент, подвергающийся вращательному движению, а результате чего изменяется положение привода. Выходной вал 201 привода 202 связан с механической тягой 204, в частности, с первым звеном 206 этой механической тяги. Как показано на иллюстрации, механическая тяга 204 является четырехзвенным механизмом, хотя возможны и другие механические тяги, например, линейная штанга. Механическая тяга 204 движется вокруг двух шарниров, включая первый шарнир 208, вокруг которого вращается первое звено 206, и второй шарнир 212, вокруг которого вращаются третье звено 214 и четвертое звено 216. Второе звено 210 с обоих своих концов может иметь, например, шарнирные соединения. Первое, второе, третье и четвертые звенья 206, 210, 214 и 216 обычно связывают друг с другом для формирования механической тяги 204 в виде непрерывного элемента. На конце, противоположном приводу 202, механическая тяга 204 на четвертым звене 216 связана с клапаном 218 регулятора давления наддува регулятора давления наддува, который можно устанавливать в полностью закрытое положение, в полностью открытое («ПО») положение или в любое другое положение между указанными двумя положениями относительно седла 220 клапана. Седло 220 клапана показано расположенным в части выпускного канала 222, которым, например, может быть выпускной канал 48 двигателя 10, показанного на фиг. 1. Изменяя положение клапана 218 регулятора давления наддува таким непрерывно изменяемым образом, можно управлять объемом отработавших газов, которые достигают турбины (например, показанной на фиг. 1 турбины 62) турбонагнетателя. Таким образом, в зависимости от требуемого наддува и других условий работы можно управлять давлением наддува, подаваемого в двигатель, например, изображенного на фиг. 1. В частности, положением клапана 218 регулятора 200 давления наддува можно управлять путем приведения в действие привода 202 и установкой его выходного вала 201, движения которого могут быть переданы выпускному клапану по механической тяге 204.
Видно, что регулятор 200 давления наддува также содержит датчик 224 положения, который может быть выполнен с возможностью измерения изменений углового положения выходного вала 201, чтобы тем самым оценивать положение клапана 218 регулятора давления наддува. В некоторых осуществлениях может использоваться кодовый датчик угла поворота, выполненный с возможностью измерения вращения вращающегося компонента в приводе 202, выдавая генерируемые при этом импульсы в показанный на фиг. 1 контроллер 12. Датчик 224 положения может быть адаптирован для вариантов осуществления, в которых вместо показанной на фиг. 2 конфигурации четырехзвенного механизма используют механическую тягу в виде линейной штанги. В любом случае, измерения датчиком 224 положения могут использоваться для определения положения клапана 218 регулятора давления наддува. В других осуществлениях, тем не менее, положение клапана регулятора давления наддува могут определять по программной модели, с использованием одного или более поступающих в контроллер 12 сигналов (например, НАДДУВ), описанных выше со ссылкой на фиг. 1.
Следует понимать, что регулятор 200 давления наддува и его разнообразные компоненты могут быть модифицированы в пределах объема настоящего раскрытия. Например, вместо датчика 224 или в дополнение к нему в состав привода 202 может быть включен датчик тока и/или датчик силы. Измерение тока может выполняться посредством датчика или зонда, а в других случаях ток могут рассчитывать по закону Ома (или другим закономерностям) как отношение напряжения на приводе (например, напряжения на клеммах) и сопротивления привода (например, сопротивления обмотки), если эти два значения известны, или если их можно измерить или вывести. Кроме того, согласно вышеописанному, для связывания привода 202 с клапаном 218 регулятора давления наддува можно использовать другие типы механических тяг, среди которых можно назвать, линейную штангу. Более того, с клапаном 218 регулятора давления наддува может быть связан смещающий элемент (не показан для перевода клапана регулятора давления наддува в положение по умолчанию, если привод 202 не приводит клапан регулятора давления наддува в движение.
Для позиционирования клапана 218 регулятора давления наддува в нужное положение, к нему прикладывают адекватную силу, для противодействия силам, воздействующим на клапан и возникающим в результате протекания отработавших газов через выпускной канал 222. Как показано на фиг. 2, отработавшие газы воздействуют на клапан 218 регулятора давления наддува в направлении, существенно и примерно совпадающим с направлением Е, в то время как привод 202 для противодействия силам отработавших газов и перевода клапана в нужное положение для обеспечения требуемого наддува, прилагает к клапану силы в направлении, существенно и примерно совпадающем с направлением F, существенно антипараллельным направлению Е. Когда требуется постоянный уровень наддува, желательно удерживать клапан 218 регулятора давления наддува в фиксированном положении или «подъем», что в данном контексте относится к расстоянию между верхней поверхностью седла 220 клапана и нижней поверхностью клапана регулятора давления наддува. В конкретном примере может требоваться максимальный наддув, и в этом случае клапан 218 регулятора давления наддува могут удерживать в полностью закрытом положении (например, в контакте с седлом 220 клапана). При существовании таких условий, когда сохранение фиксированного подъема клапана регулятора давления наддува требуется дольше, чем пороговая продолжительность, силы отработавших газов, воздействующие на клапан 218 регулятора давления наддува будут меняться в зависимости от работы от связанного с ним двигателя (например, двигателя 10, показанного на фиг. 1) - например, в результате цикличности работы двигателя и изменения частоты вращения двигателя и/или нагрузки на двигатель. В некоторых сценариях флюктуации силы отработавших газов, воздействующих на клапан 218 регулятора давления наддува, и флюктуации перепада давления на клапане регулятора давления наддува, могут быть по меньшей мере частично периодическими. Как описано выше, в некоторых подходах учитывают такую вариацию, подавая на привод регулятора давления наддува постоянный ток удержания, что позволяет генерировать удерживающую силу для удерживания клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении и противодействовать максимальной силе отработавших газов, которая может потенциально воздействовать на клапан регулятора давления наддува. Следовательно, этот ток удержания будет избыточным в течение по меньшей мере некоторых периодов работы двигателя, когда фактическая сила отработавших газов, воздействующая на клапан регулятора давления наддува, будет меньше потенциальной максимальной силы отработавших газов, что приведет к избыточному потреблению тока приводом клапана регулятора давления наддува, избыточному нагреву в приводе и избыточной силе, прикладываемой к клапану регулятора давления наддува, что может стать потенциальной причиной неисправности узла клапана регулятора давления наддува.
В отличие от вышесказанного, токи удержания и возникающие в результате их подачи силы, воздействующие на клапан 218 регулятора давления наддува, можно определить по условиям работы регулятора 200 давления наддува. В частности, токи удержания, подаваемые на привод 202 и потребляемые им, можно определить по перепаду давления на клапане 218 регулятора давления наддува. Перепад давления на клапане 218 регулятора давления наддува можно определить, например, по разности выходных сигналов датчика 82 давления на входе турбины и датчика 84 давления на выходе турбины (оба датчика показаны на фиг. 1), хотя в других вариантах осуществления перепад давления можно определить по одному или более из следующих сигналов: МРВ, ДВК и НАДДУВ, которые показаны на фиг. 1. То есть, клапан 218 регулятора давления наддува можно удерживать в полностью закрытом положении на седле 220 клапана за счет тока удержания и удерживающей силы, достаточной для противодействия текущей силе отработавших газов, воздействующей на клапан регулятора давления наддува. Ток удержания и удерживающую силу можно также динамически подстраивать, в частности, для соответствия флюктуациям силы отработавших газов, возникающим в результате работы двигателя с различными частотами вращения и нагрузками (например, ток удержания можно повышать при увеличении частоты вращения двигателя и/или нагрузки, для повышения давления отработавших газов). За счет этого можно снизить избыточную мощность, потребляемую приводом 202 и избыточную силу, воздействующую на клапан 218 регулятора давления наддува. Тем не менее, в некоторых подходах к току удержания, определенному по перепаду давления на клапане 218 регулятора давления наддува, можно добавлять небольшой запас (например, увеличение тока) для более гарантированного удержания клапана на седле 220 и подачи необходимого наддува.
В некоторых примерах подстройку тока удержания можно выполнять различными методами, в зависимости от частоты вращения двигателя (например, двигателя 10, показанного на фиг. 1). В первом диапазоне частот вращения двигателя, включая частоты от средних до высоких, частота флюктуаций перепада давления на клапане 218 регулятора давления наддува может быть значительно выше полосы частот механических колебаний регулятора 200 давления наддува. Соответственно, в этом диапазоне частот вращения двигателя, нарушения, вызываемые такими флюктуациями, не могут значительно повлиять на позиционирование клапана регулятора давления наддува. Раз так, то подстройку тока удержания в этом первом диапазоне частоты вращения двигателя можно выполнять по среднему значению перепада давления на клапане 218 регулятора давления наддува, что может быть отличным от подходов, в которых ток удержания подстраивают по пиковому значению перепада давления.
Подстройка тока удержания может быть иной для второго диапазона частот вращения двигателя, охватывающего низкие частоты вращения. В некоторых примерах второй диапазон частот вращения двигателя может полностью не попадать в первый диапазон частот, в этом случае частоты вращения двигателя первого диапазона могут быть больше частот вращения двигателя второго диапазона. В некоторых примерах эти два диапазона могут некоторым образом перекрывать друг друга. Во втором диапазоне частот вращения двигателя частота флюктуаций перепада давления на регуляторе давления наддува, может быть сравнимой с полосой частот механических колебаний регулятора 200 давления наддува. Вследствие этого, подстройка тока удержания во втором диапазоне частот вращения двигателя может предполагать один из двух подходов: в первом подходе ток удержания определяют так, чтобы к клапану была приложена сила, достаточная для противодействия текущей силе отработавших газов, воздействующих на клапан 218 регулятора давления наддува. Противодействующая сила может быть как можно более точно противоположной текущей силе действия отработавших газов. Кроме того, следует понимать, что частота, с которой определяют текущие силы отработавших газов и соответствующие противодействующие им силы, может подразумевать разнообразные подходящие значения, и могут быть выбраны по частоте измерения перепада давления и по динамике позиционирования клапана регулятора давления наддува. Во втором подходе подстройка тока удержания может включать в себя определение средневзвешенного перепада давления путем взвешивания среднего и пикового перепадов давления на клапане 218 регулятора давления наддува. Веса относительно среднего и пикового перепадов давления можно динамически регулировать в процессе работы по частоте вращения двигателя - например, в диапазоне низких частот (например, во втором диапазоне частот вращения двигателя) пиковый перепад давления может иметь больший вес, чем средний перепад давления, при том, что в диапазоне высоких частот вращения двигателя средний перепад давления может иметь больший вес, чем пиковый перепад давления. При этом в некоторых примерах неосциллирующие токи удержания могут выбирать даже тогда, когда частота флюктуаций перепада давления сравнима с полосой частот механических колебаний регулятора давления наддува. Следует понимать, что в некоторых примерах переход между такими взвешиваниями может быть дискретным, а в других - непрерывным (например, по мере повышения частоты вращения двигателя, линейно все больше увеличивают вес среднего перепада давления относительно веса пикового перепада давления). Более того, веса могут регулировать управлением по обратной связи, что подробнее будет описано ниже.
В некоторых примерах токи удержания могут определять по следующему отношению: Iholding=K(RPM)*Ipeak(RPM, ΔР)+(1-K)*Iavg(RPM, ΔР), где: Iholding - ток удержания, K - константа, Ipeak - пиковый ток удержания на подходящем интервале времени; a Iavg - средний ток удержания на интервале времени. Это отношение позволяет определять токи удержания путем взвешивания пикового и среднего токов удержания в зависимости от частоты вращения двигателя и перепада давления на клапане 218 регулятора давления наддува, при том, что по мере повышения частоты вращения двигателя, пиковому току удержания придают все больший вес относительно веса среднего тока удержания.
В некоторых примерах цикличность работы двигателя может привести к тому, что флюктуация перепада давления на клапане 218 регулятора давления наддува будет по меньшей мере частично периодической. Таким образом, в этом примере подстройку тока удержания можно выполнять, накладывая одну или более периодических функций на сигналы управления регулятора давления наддува, генерируемые для удерживания клапана регулятора давления наддува и подаваемые на привод 202, вызывая соответствующую периодическую вариацию тока удержания, подаваемого на привод. В некоторых примерах периодические функции могут быть по меньшей мере частично синусоидальными и могут иметь разнообразные параметры (например, амплитуду, частоту, фазу и т.д.), которые могут быть динамически подстроены под флюктуации перепада давления, - например, период периодической функции может быть приравнен к измеренному или выведенному периоду флюктуации перепада давления. При выборе фазы могут учитывать динамику потока отработавших газов и регулятора давления наддува, в частности, задержка между определением перепада давления и определением и применением тока удержания. В некоторых примерах выбор фазы (и/или других параметров периодической функции) может включать в себя поиск фаз в справочной таблице (например, поиском в такой таблице по частоте флюктуации перепада давления). Таким образом, осциллирующие токи удержания могут быть выбраны по задержке и скорости реакции регулятора 200 давления наддува и по частоте флюктуации перепада давления на клапане 218 регулятора давления наддува; в некоторых сценариях осциллирующие токи могут не выбирать, если скорость реакции регулятора давления наддува не сравнима с частотой флюктуации перепада давления, а в других сценариях, осциллирующие токи могут не выбирать, даже если скорость реакции регулятора давления наддува сравнима с частотой флюктуации перепада давления. Алгоритмы, используемые для адаптивного определения тока удержания так, как это было описано выше, также могут включать в себя управление по обратной связи. В частности, положение клапана 218 регулятора давления наддува (информация о котором получена, например, от датчика 224), может быть подана обратно от датчика 224 положения в модуль обратной связи, в котором положение, полученное по обратной связи, и полностью закрытое положения сравнивают друг с другом для определения отклонений от полностью закрытого положения. Обнаруженные отклонения затем могут подавать в модуль упреждающего управления для определения одного или более параметров (например, тока, который нужно подать на привод 202), которые задают позиционирование клапана 218 регулятора давления наддува таким образом, чтобы можно было уменьшить последующее отклонение. В качестве неограничивающего примера, отклонения, подаваемые в модуль упреждающего управления, могут быть использованы для обновления справочных таблиц, к которым обращается модуль упреждающего управления, выдающий один или несколько параметров. Альтернативно или дополнительно модуль обратной связи может анализировать отклонения для корректировки одного или более параметров, выдаваемых модулем упреждающего управления после их определения в модуле упреждающего управления, что, в некоторых случаях, может включать в себя выдачу поправок на суммирующий блок, который получает один или более параметров, что позволяет изменить один или несколько параметров путем коррекции. На фиг. 3 показан пример системы управления, в которой могут быть осуществлены описываемые здесь упреждающее управление и управление по обратной связи.
Для вариантов осуществления изобретения, в которых в процессе подстройки тока удержания используют одну или несколько периодических функций, по передаваемым по обратной связи отклонениям можно отрегулировать один или несколько параметров (например, амплитуду, частоту, фазу, и т.д.) периодических функций. За счет этого можно обеспечить поддержание полностью закрытого положения клапана и быстро корректировать нежелательные отклонения (например, открывание) клапана.
В некоторых примерах обнаруженное отклонение от полностью закрытого положения может быть использовано в качестве указания на неисправность управления регулятора давления наддува, например, отклонение можно интерпретировать как ухудшение работы привода 202 (например, привод обеспечивает меньший крутящий момент, чем ожидается для данного тока) и/или неисправности определения давления (например, когда возникла неисправность одного или обоих из датчиков 82 и 84). В качестве неограничивающего примера, приложение к клапану 218 регулятора давления наддува противодействующей силы, которая была определена достаточной для противодействия текущей силе отработавших газов и удержания клапана регулятора давления наддува на седле 220 клапана, в результате чего не произошло устойчивого контакта с седлом клапана, может быть интерпретировано как неисправность управления регулятором давления наддува. В некоторых осуществлениях обнаружение такой неисправности может быть передано оператору транспортного средства посредством, например, одной или нескольких индикаторов приборной доски. Дополнительно или альтернативно, по факту обнаружения неисправности могут быть установлены один или несколько диагностических кодов. Как было описано выше, применение весов к средним и пиковым перепадам давления может быть отрегулировано в ответ на обнаружение неисправности; например, обнаружение неисправности может быть интерпретировано как указание на то, что или среднему или пиковому перепаду должен быть присвоен больший вес относительно другого.
Хотя описание выше велось для полностью закрытых положений, следует понимать, что в некоторых примерах, определение тока удержания по текущему перепаду давления и флюктуации в перепаде давления может быть выполнено тогда, когда требуется удерживать клапан 218 регулятора давления наддува в не полностью закрытом положении. В других примерах позиционирование клапана 218 регулятора давления наддува может быть адаптировано под динамику перепада давления - то есть, клапаном регулятора давления наддува можно управлять в соответствии с этой динамикой в движении (например, в результате изменения требуемого наддува), что может быть применено альтернативно или дополнительно для одного или обоих из следующего: определения тока удержания при полностью закрытом положении и определения тока удержания при не полностью закрытом положении. В этом примере ток, подаваемый на привод 202 с целью осуществления движения клапана 218 регулятора давления наддува, может быть изменен в соответствии с флюктуацией перепада давления на клапане. В некоторых сценариях такое изменение может быть выполнено наложением одной или нескольких периодических функций на сигналы управления регулятором давления наддува, подаваемые на привод 202, причем свойства функций (например, амплитуду, частоту, фазу и т.д.) определяют в соответствии с флюктуацией перепада давления, как описано выше. В любом случае, когда удерживание клапана в не полностью закрытых положениях и позиционирование клапана в движении адаптируют в зависимости от флюктуации перепада давления, эта адаптация может учитывать различия эффектов, оказываемых силами отработавших газов, когда клапан 218 регулятора давления наддува позиционирован в частично (или полностью) открытом положении по сравнению с полностью закрытым положением; например, адаптация может учитывать дифракцию волн давления, возникающих при втекании потока отработавших газов в проем выпускного канала 222 при частичном (или полном) открытии клапана.
На фиг. 3 в качестве примера изображена система 300 управления регулятором давления наддува. Согласно фиг. 2 система 300 управления может применяться для работы с регулятором 200 давления наддува, например, и может быть выполнена с возможностью удерживания клапана 218 регулятора давления наддува в полностью закрытом положении (например, в контакте с седлом 220 клапана посредством промежуточных компонентов, таких как привод 202), причем ток удержания определяют по перепаду давления на клапане регулятора давления наддува и флюктуациям этого перепада давления. В некоторых примерах система 300 управления может определять токи удержания по перепаду давления на клапане регулятора давления наддува для не полностью закрытых положений (например, для по меньшей мере частично открытых подъемов) и/или может подстраивать позиционирование клапана к перепаду давления на клапане регулятора давления наддува при движении.
Система 300 управления, прежде всего, включает в себя блок управления двигателем (БУД) 302, такой как показанный на фиг. 1 контроллер 12. БУД 302 принимает разнообразные сигналы от разнообразных датчиков и функционально выполнен с возможностью приведения в действие (например, электрически) разнообразных компонентов. В частности, БУД 302 от системы 304 турбонагнетателя получает индикацию перепада (обозначаемого как «ΔР») давления на клапане регулятора давления наддува, который может быть определен по разности парных показаний (например, сигналов ДТВх, ДТВых) датчика 82 давления на входе турбины и датчика 84 давления на выходе турбины, например, тех, что показаны на фиг. 1. Перепад давления может быть подан в БУД 302 в виде одиночного сигнала, в то время как в других вариантах осуществления в БУД для определения перепада давления могут быть направлены пары измеренных или оцененных значений давления на входе и выходе турбины. Система 304 турбонагнетателя может далее отправить индикацию фактического давления наддува (обозначенного «ФНАДДУВ»), подаваемого во впускной коллектор (или в другое место), на БУД 302, причем этот сигнал может быть сигналом «НАДДУВ», показанным на фиг. 1 и измеренным, например, посредством датчика 123.
Вдобавок к описанным выше сигналам, БУД 302 может принимать и другие сигналы, включающие в себя, помимо прочего, индикацию частоты вращения двигателя (обозначенную как «ЧАСТОТА»), которая может быть основана на сигналах ПЗ, обеспечиваемых показанным на фиг. 1 датчиком 118, а также индикацию требуемого наддува (обозначенную как «ТНАДДУВ»), которая частично может основываться на показанном на фиг. 1 сигнале ПП, обеспечиваемым, например, датчиком 134 положения педали. ТНАДДУВ, ФНАДДУВ. ΔР и ЧАСТОТА среди других потенциальных параметров (например, индикации нагрузки на двигатель) от блока БУД 302 могут быть поданы на модуль 306 упреждающего управления, выполненный с возможностью определения одного или нескольких параметров, определяющих позиционирование клапана регулятора давления наддува. Один или несколько параметров могут включать в себя ток удержания, который могут подавать на привод 307, который, получив ток удержания, удерживает клапан регулятора давления наддува в полностью закрытом положении. Когда модуль 306 упреждающего управления получает сигнал ΔР, токи удержания могут быть динамически подстроены под текущий перепад давления на клапане регулятора давления наддува, текущую частоту вращения двигателя и/или нагрузку на двигатель, и/или флюктуации перепада давления, что снизит излишнее энергопотребление приводом 307 регулятора давления наддува и излишнее теплообразование в нем, как и избыточное механическое напряжение, воздействующее на регулятор давления наддува. В некоторых примерах модуль 306 упреждающего управления может к определенному току удержания добавить запас для гарантирования контакта клапана с седлом.
Модуль 306 упреждающего управления до того, как определить ток удержания, может определить один или более параметров, включающих, среди прочего, требуемое положение клапана регулятора давления наддува (например, полностью закрытое положение), требуемое положение привода регулятора давления наддува (например, угловую ориентацию) для достижения требуемого положения клапана регулятора давления наддува, а также требуемую силу (или крутящий момент) приведения регулятора давления наддува в действие, которые могут определять собой ток удержания. Определение одного или нескольких этих параметров может включать в себя привязку одного или нескольких параметров к рабочему циклу регулятора давления наддува с использованием одной или нескольких справочных таблиц или других подходящих для этой цели структур данных. Рабочий цикл затем может быть сгенерирован в модуле 306 упреждающего управления или где-либо еще, и отослан на привод 307 регулятора давления наддува для достижения одного или нескольких параметров. Сигнал управления регулятором давления наддува (УРДН) может реализовывать рабочий цикл посредством, например, широтно-импульсной модуляции.
Хотя это и не показано, БУД 302 также может послать на модуль 306 упреждающего управления индикацию текущего местоположения концевого стопора (например, седла 220 клапана) клапана регулятора давления наддува, так как это местоположение, соответствующее полностью закрытому положению клапана, в процессе работы двигателя может меняться, за счет, например, термической деформации, возникающей из-за того, что на клапан и узел регулятора давления наддува воздействуют поток горячих отработавших газов и механическое напряжение, возникающие в результате приведения действие регулятора давления наддува и воздействия потока отработавших газов. Местоположение концевого стопора можно обновлять в процессе работы двигателя с различными пригодными интервалами, основываясь на известных закономерностях, численно определяющих изменение местоположения концевого стопора в зависимости от разнообразных параметров (например, температуры, расхода отработавших газов и т.д.), и/или на фактических измерениях местоположения концевого стопора.
Как описано выше, перепад давления на клапане регулятора давления наддува давления может флюктуировать по меньшей мере частично с некоторой периодичностью из-за цикличности работы двигателя. Клапан может быть приведен в действие в соответствии с такими периодическими флюктуациями, которые могут быть численно определены путем измерения перепада давления так, так это было описано выше, и/или которые могут быть основаны на заранее известном знании работы двигателя (например, автономной оценке флюктуации давления отработавших газов в качестве функции разнообразных параметров работы двигателя). Приведение в действие клапана регулятора давления наддува в соответствии с периодической флюктуацией перепада давления может включать в себя наложение одной или нескольких периодических функций на УРДН, что может быть выполнено путем регулирования рабочего цикла. Как было описано выше, в некоторых примерах одна или несколько периодических функций могут быть по меньшей мере частично синусоидальными и могут иметь разнообразные параметры (например, амплитуду, частоту, фазу и т.д.), которые могут быть динамически подстроены под флюктуации перепада давления. При выборе фазы могут учитывать динамику потока отработавших газов и регулятора давления наддува и, в частности, задержку между определением перепада давления и определением и приложением тока удержания. В некоторых примерах выбор фазы (и/или других параметров периодической функции) может включать в себя поиск фаз по справочной таблице (например, с использованием в качестве входных данных для справочной таблицы частоты флюктуации перепада давления).
Как описано выше, подстройка тока удержания может варьироваться в зависимости от частоты вращения двигателя, информация о которой содержится в сигнале ЧАСТОТА; для первого диапазона частот вращения двигателя, включающего частоты вращения двигателя от средних до высоких, ток удержания можно определять по среднему перепаду давления (рассчитанному для соответствующего интервала времени), а для второго диапазона частот, включающего низкие частоты вращения двигателя, ток удержания можно определять по взвешенному среднему перепаду давления и взвешенному пиковому перепаду давления, причем в этом диапазоне частот вращения двигателя пиковому перепаду давления придают больший вес, чем среднему перепаду давления. В некоторых примерах как для первого, так и для второго диапазонов частот вращения двигателя могут выбирать неосциллирующие токи удержания.
Система 300 управления также включает в себя модуль 308 обратной связи, выполненный с возможностью обнаружения отклонений позиции клапана регулятора давления наддува от полностью закрытого положения, чтобы такие отклонения можно было корректировать и удерживать клапан регулятора давления наддува в полностью закрытом положении. Модуль 308 обратной связи может также обеспечивать индикацию неисправности в ответ на обнаружение отклонений положения клапана регулятора давления наддува от полностью закрытого положения вышеописанными методами, и при этом модуль обратной связи может передавать индикации отклонений на БУД 302. Показано, что модуль 308 обратной связи принимает индикацию требуемого положения (ТПОЛ) клапана регулятора давления наддува от БУД 302 и индикацию фактического положения (ФПОЛ) клапана регулятора давления наддува от привода 307 регулятора давления наддува, что, в частности, может быть обеспечено показанным на фиг. 2 датчиком 224 положения. Модуль 308 обратной связи может определять разность между требуемым и фактическим положениями клапана регулятора давления наддува (ΔПОЛ) и передавать эту разность в модуль 306 упреждающего управления, чтобы впоследствии по этой разности можно было бы скорректировать определенные требуемые положения клапана регулятора давления наддува. В частности, появление разности может привести к регулированию одного или нескольких параметров, которые определяют посредством блока 306 упреждающего управления, например, тока удержания. В этом примере ток удержания может быть изменен по отклонению клапана регулятора давления наддува от требуемого положения. Кроме того, наличие разности может привести к регулировке одной или нескольких структур данных (например, справочных таблиц), используемых параметрами (например, амплитудой, частотой, фазой и т.д.) модуля 306 упреждающего управления, если используется одна или более периодическая функция, и/или весов среднего и пикового перепадов давления, описанных выше. Модуль 308 обратной связи может также передать индикацию отклонения положения клапана регулятора давления наддува на суммирующий блок 310, который также получает выходные сигналы от модуля 306 упреждающего управления. В иллюстрируемом примере модуль 306 упреждающего управления выдает ток удержания (обозначаемый «I») на суммирующий блок 310, в то время как модуль 308 обратной связи выдает разность тока удержания «обозначаемую ΔI» на суммирующий блок таким образом, что ток удержания может быть скорректирован по разности тока удержания. Скорректированный ток удержания (обозначаемый Iкорр) затем может быть выдан из суммирующего блока 310 на привод 307 регулятора давления наддува, чтобы можно было удерживать клапан регулятора давления наддува в полностью закрытом положении.
Следует понимать, что тип выходного сигнала, подаваемого на суммирующий блок 310 от модуля 308 обратной связи, может зависеть от типа выходного сигнала, подаваемого на суммирующий блок от модуля 306 упреждающего управления, то есть, два типа могут соответствовать друг другу, чтобы могла быть выполнена коррекция выходного сигнала от модуля упреждающего управления на суммирующем блоке. Для вариантов осуществления, в которых модуль 308 обратной связи на выходе выдает разность тока удержания, модуль обратной связи может использовать справочную таблицу для перевода разности между фактическим и требуемым положениями клапана регулятора давления наддува в разность тока удержания, например. Кроме того, на привод 307 регулятора давления наддува, альтернативно или дополнительно к току удержания могут подавать и другие параметры, например, силу удержания. В целом, те параметры, которые показаны получаемыми и передаваемыми модулями системы 300 управления, могут быть изменены в пределах объема настоящего изобретения. Кроме того, некоторые элементы системы управления 300 можно не использовать в определенных выборочных условиях работы, например, модуль 308 обратной связи можно не применять, когда не требуется удержание клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении.
На фиг. 4А и 4В показана блок-схема, иллюстрирующая способ 400 управления турбонагнетателем посредством регулятора давления наддува. Способ 400 можно хранить в виде машиночитаемых инструкций, исполняемых контроллером двигателя (например, контроллером 12, показанным на фиг. 1, БУД 302, показанным на фиг. 3) и реализуемых посредством показанной на фиг. 3 системы 300 управления для управления, например, показанным на фиг 2 регулятором давления наддува. В одном примере способ управления турбонагнетателем посредством регулятора давления наддува может включать в себя определение требуемого давления наддува и фактического давления наддува. Можно выполнить регулировку регулятора давления наддува по разности между требуемым давлением наддува и фактическим давлением наддува, а также по другим описываемым ниже параметрам.
На этапе 402 способ включает в себя определение требуемого наддува по запросу водителя и условиям работы двигателя. Оцениваемые условия могут напрямую быть измерены датчиками, такими как, например, датчики 112, 118, 120, 122, 123 и 134, и/или условия могут оценивать по другим условиям работы двигателя. Оцениваемые условия могут включать в себя температуру хладагента двигателя, температуру масла двигателя, массовый расход воздуха (МРВ), давление воздуха в коллекторе (ДВК), наддув (например, давление НАДДУВ от датчика 123), частоту вращения двигателя, частоту холостых оборотов, барометрическое давление, запрошенный водителем крутящий момент (например, по выходному сигналу датчика 134 положения педали), температуру воздуха, скорость движения транспортного средства и т.д.
Затем, на этапе 404, способ включает в себя определение фактического давления наддува. Фактический наддув могут напрямую измерять датчиком, таким как датчик 123. Данные измерений могут быть посланы в контроллер 12 в виде сигнала НАДДУВ и сохранены в машиночитаемой среде хранения (например, ПЗУ 106, ОЗУ 108 и/или КАМ 110 контроллера 12, показанного на фиг. 1). В альтернативном варианте осуществления фактическое давление наддува может быть оценено по другим параметрам работы, например, по ДВК и ЧВД (или ЧАСТОТА).
Затем, на этапе 406 способа, определяют атмосферное давление. Например, атмосферное давление можно измерить датчиком ДВК при запуске двигателя и/или оценить по условиям работы двигателя, включая МРВ, ДВК, положение дросселя и т.д. Данные измерения могут быть отосланы в контроллер двигателя и сохранены в машиночитаемой среде хранения. В альтернативном осуществлении изобретения, атмосферное давление может быть оценено по другим параметрам работы.
Затем, на этапе 408 способа, определяют разность между требуемым и фактическим наддувом. Разность может определить, например, контроллер двигателя. В некоторых примерах разность может быть определена вычитанием требуемого наддува из фактического наддува.
Затем, на этапе 410 способа определяют подъем клапана регулятора давления наддува для того, чтобы уменьшить найденную на этапе 408 разность между фактическим и требуемым наддувом. В некоторых примерах разность между фактическим и требуемым наддувом вместе с информацией о текущем подъеме (например, измеренным датчиком 224 положения по фиг. 2) клапана регулятора давления наддува подают на соответствующий механизм управления, выполненный с возможностью определения подъема клапана регулятора давления наддува, с целью уменьшения этой разности. Например, подъем клапана регулятора давления наддува может быть использован в качестве исходной информации о динамике регулятора давления наддува. В некоторых приводах контроллер регулятора давления наддува определяет рабочий цикл по разности между требуемым и фактическим положениями регулятора давления наддува. Сигнал управления регулятором давления наддува (УРДН) может включать в себя широтно-импульсную модуляцию рабочего цикла регулятора давления наддува для регулирования регулятора давления наддува. Подъем клапана регулятора давления наддува может быть достигнут алгоритмом упреждающего управления, алгоритмом управления по обратной связи, и/или другими алгоритмами управления, например.
Учесть задержки привода регулятора давления наддува может компенсирующий член. Компенсирующий член дополнительно может включать в себя регулировки по перемещению сдвоенных независимых кулачков, которое может оказывать влияние на давление наддува. Например, когда впускной кулачок перемещают так, что давление наддува возрастает относительно атмосферного давления, величина компенсирующего члена может быть уменьшена. Аналогичным образом, когда впускной кулачок перемещают так, что давление наддува падает относительно атмосферного давления, величина компенсирующего члена может быть увеличена.
Затем, на этапе 412 способа, для достижения подъема клапана регулятора давления наддува, найденного на этапе 410, определяют требуемое положение привода. Требуемое положение привода может быть подано в качестве входной информации в разнообразные соответствующие управляющие механизмы, включая описанные выше. В некоторых осуществлениях альтернативно могут определять требуемую ориентацию привода, например, угловую ориентацию вращающегося компонента в приводе.
На фиг. 4В продолжается рассмотрение способа, в котором на этапе 414 определяют требуемый ток привода для достижения требуемого подъема клапана регулятора давления наддува. Требуемый ток привода можно определить по разности между текущим положением привода и требуемым положением привода, а также по силам отработавших газов, воздействующих на клапан регулятора давления наддува.
Затем, на этапе 416 способа, требуемый ток привода подают на привод регулятора давления наддува с целью достижения приводом требуемого положения. Пригодный для этой цели механизм преобразования напряжение-ток может преобразовать генерируемое контроллером двигателя напряжение, чтобы выработать ток.
Затем, на этапе 418 способа, определяют, соответствует ли положение привода требуемому положению привода. Здесь измеренное положение привода может быть сравнено с требуемым положением привода. В некоторых примерах, если требуемое положение клапана регулятора давления наддува является полностью закрытым положением, может быть получено (например, от контроллера двигателя) положение привода, соответствующее текущему полностью закрытому положению клапана регулятора давления наддува с целью компенсации изменения местоположения концевого стопора клапана регулятора давления наддува, которому соответствует полностью закрытое положение, причем это изменение местоположения возникает из-за термической деформации и/или механических напряжений, как это было описано выше. Если положение привода не является требуемым положением привода (НЕТ), тогда способ возвращается на этап 414. Если положение привода является требуемым положением привода (ДА), то способ переходит на этап 420.
На этапе 420 способа, по перепаду давления на клапане регулятора давления наддува определяют ток удержания, которым, путем подачи его на привод регулятора давления наддува, можно удерживать привод в требуемом положении. Определение тока удержания можно выполнять, например, посредством модуля 306 упреждающего управления, показанного на фиг. 3. Удерживание привода в требуемом положении посредством тока удержания, в свою очередь, позволяет удерживать в требуемом положении (например, в положении, найденном на этапе 410) клапан регулятора давления наддува. Как говорилось выше, в некоторых примерах перепад давления на клапане регулятора давления наддува может быть определен по разности выходных сигналов датчика давления на входе турбины и датчика давления на выходе турбины. Определение тока удержания на этапе 420 может включать в себя, на этапе 422, определение противодействующей силы, которая может быть приложена к клапану регулятора давления наддува для противодействия силе отработавших газов, воздействующих на клапан регулятора давления наддува. Противодействующая сила может быть как можно более противоположной текущей силе отработавших газов. Определение тока удержания на этапе 420 может включать в себя, на этапе 424, придание среднему перепаду давления веса большего, чем пиковому перепаду давления для первого диапазона частот вращения двигателя, включающего в себя частоты от средних до высоких. Определение тока удержания на этапе 420 может также включать в себя, на этапе 426, придание пиковому перепаду давления веса большего, чем среднему перепаду давления для второго диапазона частоты вращения двигателя, включающего в себя низкие частоты. Средние и пиковые перепады давления могут быть определены на любом подходящем интервале времени, который может быть выбран, например, по динамике регулятора давления наддува и динамике отработавших газов, и/или по разнообразным другим условиям работы двигателя. Следует понимать, что регулировки весов среднего и пикового перепада давления могут быть дискретными в одних вариантах осуществления, и непрерывными - в других. Кроме того, при некоторых частотах вращения двигателя, один из весов среднего и пикового перепада давления может быть равным нулю.
В некоторых примерах противодействующие силы на этапе 422 могут быть определены для второго диапазона более низких частот вращения двигателя на частоте, примерно соответствующей частоте флюктуаций перепада давления, так как полоса частот механических колебаний узла регулятора давления сравнима с частотой флюктуаций перепада давления. В этом диапазоне частот вращения частота флюктуаций тока удержания может приблизительно соответствовать частоте флюктуаций перепада давления, что облегчает подстройку тока удержания. Другие параметры тока удержания могут быть отрегулированы в ответ на флюктуацию перепада давления так, что в некоторых примерах величину и фазу осциллирующего тока удержания, когда регулятор давления наддува удерживают в полностью закрытом положении, подстраивают по осциллирующему перепаду давления на клапане регулятора давления наддува. В некоторых примерах величину и фазу осциллирующего тока срабатывания могут подстраивать по осциллирующему перепаду давления на клапане регулятора давления наддува, когда регулятор давления наддува удерживают в не полностью закрытом положении. От управления регулятором давления таким методом, тем не менее, можно воздержаться в первом диапазоне частот вращения двигателя, так как частота флюктуаций перепада давления может превысить полосу частот механических колебаний регулятора давления наддува. При этом в этом диапазоне частот вращения противодействующие силы и токи удержания могут больше соответствовать линейным функциям, основанным на предпочтительно большем весе пикового перепада давления. В некоторых примерах определение противодействующей силы и тока удержания может включать в себя некоторую периодическую вариацию в первом диапазоне частот вращения и/или в диапазоне между первым и вторым диапазонами частот вращения, хотя в других примерах такое определение может не включать в себя периодическую вариацию. В других примерах неосциллирующие токи удержания могут быть выбраны как для первого, так и для второго диапазонов частот вращения двигателя.
Затем, на этапе 428 способа, найденный на этапе 420 ток удержания подают на привод регулятора давления наддува для того, чтобы сохранять требуемое положение клапана регулятора давления наддува.
Затем, на этапе 430 способа, к найденному на этапе 420 току удержания опционально можно добавить запас, если требуется полностью закрытое положение клапана регулятора давления наддува. Добавление запаса тока может поспособствовать лучшему прижиманию клапана регулятора давления наддува к своему седлу.
Затем, на этапе 432 способа, определяют, обнаружено ли отклонение клапана регулятора давления наддува от полностью закрытого положения, если требуемым положением клапана было полностью закрытое положение. Отклонение от полностью закрытого положения можно обнаружить, контролируя сигнал от показанного на фиг. 2 датчика 224 положения, например. Если определяют, что было обнаружено (ДА) отклонение от полностью закрытого положения, способ переходит на этап 434. Если определяют, что отклонение от полностью закрытого положения не было обнаружено (НЕТ), то способ переходит на этап 438.
На этапе 434 способа выдают индикацию неисправности управления регулятором давления наддува. Как было описано выше, отклонение клапана регулятора давления наддува от полностью закрытого положения может служить указанием на неисправность позиционирования клапана регулятора давления наддува и/или неисправность измерения/восприятия перепада давления. Индикация неисправности может включать в себя, например, передачу оператору транспортного средства этой индикации посредством одной или нескольких индикаторов приборной доски и/или установку диагностического кода.
Затем, на этапе 436 способа, отклонение клапана регулятора давления наддува от полностью закрытого положения подают в контур обратной связи. Как было описано выше, отклонение может быть передано обратно на механизм, выполненный с возможностью определения тока удержания, - например, как показано на фиг. 3, отклонение может быть определено в модуле 308 обратной связи путем сравнения требуемого и фактического положений клапана регулятора давления наддува (или, альтернативно - соответствующих положений привода), и подано в модуль 306 упреждающего управления, который может использовать это отклонение в последующей генерации токов удержания (и, возможно, других параметров). Это может включать в себя обновление одной или нескольких структур данных (например, справочных таблиц) и/или периодических функций, как было описано выше. Альтернативно или дополнительно отклонение может быть подано в суммирующий блок (например, блок 310, показанный на фиг. 3), получающий выходной сигнал от механизма определения тока удержания (например, модуля 306 упреждающего управления) с целью корректировки этого выходного сигнала от механизма определения тока удержания. После этапа 436 выполнение способа завершается.
Таким образом, согласно показанному и описанному выше, за счет определения токов удержания клапана регулятора давления наддува по перепаду давления на указанном клапане можно снизить теплообразование и избыточное механическое напряжение, создаваемые приводом на клапане регулятора давления наддува и, возможно, на других компонентах регулятора давления наддува. В некоторых примерах ток удержания может быть использован для удерживания клапана регулятора давления наддува на его седле. Альтернативно или дополнительно токи удержания могут быть определены для частичных или полных подъемов клапана при его открытии. Кроме того, перемещение клапана регулятора давления наддува может быть подстроено под флюктуации перепада давления. Следует понимать, что в пределах объема изобретения, в показанные на фиг. 1 - фиг. 3 системы и в способ 400 могут быть внесены разнообразные изменения. Например, могут быть изменены параметры, оцениваемые системой 300 управления по фиг. 3 и способом 400. Кроме того, по меньшей мере некоторые из раскрытых здесь подходов могут быть применены для неэлектрических регуляторов давления наддува; например, позиционирование клапана регулятора давления наддува в пневматическом регуляторе давления наддува может быть подстроено под частоту вращения двигателя и, в частности, под весовую регулировку среднего и пикового перепада давления в соответствии с конкретной частотой вращения двигателя.
На фиг. 5 приведена схема 500 примерного ездового цикла транспортного средства. График 502 схемы 500 представляет собой график изменения частоты вращения двигателя, которая, на первом интервале t1 находится во втором диапазоне, соответствующем более низким частотам вращения двигателя. На первом интервале t1 показанный графиком 504 перепад давления на клапане регулятора давления наддува флюктуирует периодическим образом в соответствии со срабатыванием зажигания в цилиндрах двигателя, причем эти флюктуации совершаются в относительно небольшом диапазоне давлений. Ток удержания, найденный описанными выше методами и предназначенный, путем подачи его на привод регулятора давления наддува, удерживать клапан регулятора давления наддува в полностью закрытом положении, соответственно изменяется аналогичным периодическим образом так, что ток удержания подстраивается под перепад давления во втором диапазоне частоты вращения двигателя, как показано на графике 506. На фиг. 5 также показан возможный альтернативный выбор неосциллирующего тока удержания, показанного штрих-пунктирной линией, во втором диапазоне частоты вращения двигателя. На всем протяжении ездового цикла клапан регулятора давления наддува остается в полностью закрытом (ПЗ) положении, которое на фиг. 5 отмечено как «ПЗ» на графике 508. Затем, в момент, отмеченный как 510, частота вращения двигателя переходит в первый диапазон, в котором частоты вращения двигателя относительно выше частот вращения во втором диапазоне, и остается в этом диапазоне до окончания ездового цикла на интервале t2 времени. Токи удержания в этом примере определяют по средневзвешенному значению среднего и пикового перепадов давления. Как показано на графике 504 пунктирной линией, на всем протяжении интервала t1, средний перепад давления имеет больший вес, чем пиковый перепад давления, в то время как на всем протяжении интервала t2 пиковый перепад давления имеет больший вес, чем средний перепад давления. В данном примере переход между взвешиваниями относительно плавный, хотя в других примерах он может быть более дискретным. Как видно по графику 506, найденный ток удержания изменяется при переходе во второй диапазон частоты вращения двигателя; в переходной области между t1 и t2, обозначенной как 510, найденный ток удержания переходит от соответствующего своей периодичностью флюктуациям перепада давления и становится неосциллирующим, предпочтительно определяемым пиковым перепадом давления, так как во втором диапазоне частоты вращения двигателя частота флюктуации перепада давления превышает полосу частоты механических колебаний приведения в действие регулятора давления наддува. В этой переходной области повышаются как давление отработавших газов, так и ток удержания. В то время как в этой переходной области находимое значение тока удержания по меньшей мере частично осциллирует с некоторым периодом, в других примерах переход от периодически изменяющегося к неосциллирующему значению может быть более дискретным. Альтернативно ток удержания может быть неосциллирующим в переходной области. Кроме того, хотя это и не показано, в некоторых вариантах осуществления токи удержания могут демонстрировать некоторую периодичность и/или непериодичность во втором диапазоне частот вращения. Как видно на первом интервале времени, за счет динамики потока отработавших газов и регулятора давления наддува, наблюдается разность фаз между флюктуациями перепада давления и найденным током удержания. Следует понимать, что схема 500 ездового цикла и показанные на ней графики приведены исключительно в качестве примеров и не должны считаться ограничивающими.
В целом, определение тока удержания в некоторых примерах может включать в себя, в диапазоне низких частот вращения двигателя, периодическую осцилляцию тока удержания в соответствии с периодической флюктуацией перепада давления, а в диапазоне более высоких частот вращения двигателя может включать в себя выбор неосциллирующего тока по значению перепада давления. Тем не менее, в других примерах неосциллирующий ток может быть выбран для диапазона более низких частот вращения двигателя.
Отметим, 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 постоянном запоминающем устройстве. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько 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 изображать код, программируемый в постоянном запоминающем устройстве машиночитаемой компьютерной среды хранения в системе управления двигателем.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что 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-мя оппозитными 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.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| КОРРЕКЦИЯ ПОЛОЖЕНИЯ КЛАПАНА ПЕРЕПУСКНОЙ ЗАСЛОНКИ ДЛЯ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ | 2014 |
|
RU2665090C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2682300C2 |
| Способ (варианты) и система вывода отработавших газов | 2016 |
|
RU2719118C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАДДУВА | 2016 |
|
RU2696155C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ НАДДУВА В ДВИГАТЕЛЕ И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ | 2017 |
|
RU2673028C2 |
| ОЦЕНИВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА | 2015 |
|
RU2679366C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАДДУВОМ | 2016 |
|
RU2689656C1 |
| Способ (варианты) и система для управления наддувом | 2016 |
|
RU2718389C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ, СОДЕРЖАЩИМ ТУРБОКОМПРЕССОР, И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2012 |
|
RU2574784C2 |
| СПОСОБ РАБОТЫ РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2679363C2 |
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к управлению регулятором давления наддува турбонагнетателя. Способ управления регулятором (26) давления наддува включает в себя шаги, на которых: с помощью контроллера (12) определяют перепад давления на клапане регулятора (26) давления наддува турбонагнетателя двигателя на основе давлений, измеренных датчиками (82, 84) давления, расположенными выше и ниже по потоку от турбины (62) турбонагнетателя соответственно. Определяют ток удержания по флюктуациям перепада давления на клапане регулятора (26) давления наддува. Подают ток удержания на привод (150) регулятора (26) давления наддува, функционально связанный с клапаном регулятора (26) давления наддува для удержания клапана регулятора (26) давления наддува в требуемом положении. Также раскрыты система управления регулятором давления наддува и вариант способа управления регулятором давления наддува. Технический результат заключается в снижении потребления мощности приводом регулятора наддува и снижении выделения тепла в приводе. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Способ управления регулятором давления наддува, включающий в себя шаги, на которых:
с помощью контроллера,
определяют перепад давления на клапане регулятора давления наддува турбонагнетателя двигателя на основе давлений, измеренных датчиками давления, расположенными выше и ниже по потоку от турбины турбонагнетателя, соответственно;
определяют ток удержания по флюктуациям перепада давления на клапане регулятора давления наддува; и
подают ток удержания на привод регулятора давления наддува, функционально связанный с клапаном регулятора давления наддува для удержания клапана регулятора давления наддува в требуемом положении.
2. Способ по п. 1, в котором требуемое положение является полностью закрытым положением.
3. Способ по п. 1, в котором определение тока удержания включает в себя шаги, на которых:
с помощью контроллера,
определяют частоту вращения двигателя, средний перепад давления на клапане регулятора давления наддува и пиковый перепад давления на клапане регулятора давления наддува;
для первого диапазона частот вращения двигателя, придают среднему перепаду давления на клапане регулятора давления наддува больше веса, чем пиковому перепаду давления на клапане регулятора давления наддува; и
для второго диапазона частот вращения двигателя, придают пиковому перепаду давления больше веса, чем среднему перепаду давления, при этом частоты вращения двигателя в первом диапазоне выше частот вращения двигателя во втором диапазоне.
4. Способ по п. 1, в котором требуемое положение является по меньшей мере частично открытым положением клапана регулятора давления наддува.
5. Способ по п. 1, также включающий в себя шаг, на котором:
с помощью контроллера,
определяют частоту вращения двигателя и нагрузку на двигатель,
причем тока удержания также определяют по частоте вращения двигателя,
либо по нагрузке на двигатель, либо по тому и другому.
6. Способ по п. 1, также включающий в себя шаги, на которых:
с помощью контроллера,
определяют частоту вращения двигателя;
определяют средний ток удержания и пиковый ток удержания, подаваемые на клапан регулятора давления наддува за интервал времени; и
причем определение тока удержания включает в себя придание все большего веса пиковому току удержания относительно среднего тока удержания по мере повышения частоты вращения двигателя,
причем ток удержания также определяют по результатам взвешивания пикового тока удержания и среднего тока удержания.
7. Способ по п. 1, в котором ток удержания подают на привод регулятора давления наддува, клапан регулятора давления наддува удерживают в требуемом положении, при этом способ также включает в себя шаги, на которых:
обнаруживают отклонение клапана регулятора давления наддува от требуемого положения; и
изменяют ток удержания, подаваемый на клапан регулятора давления наддува, по этому отклонению.
8. Способ по п. 7, в котором ток удержания также определяют по средневзвешенному значению среднего перепада давления на клапане регулятора давления наддува и пикового перепада давления на клапане регулятора давления наддува, и способ также включает в себя регулирование соответствующих весов среднего и пикового перепадов давления по указанному отклонению.
9. Способ по п. 1, в котором определение тока удержания включает в себя шаги, на которых:
с помощью контроллера,
определяют частоту вращения двигателя и нагрузку на двигатель,
для первого диапазона частот вращения двигателя, выполняют периодическую осцилляцию тока удержания, подаваемого на привод регулятора давления наддува, в соответствии с периодической флюктуацией перепада давления; и
для второго диапазона частот вращения двигателя, в котором частоты вращения двигателя выше частот вращения двигателя в первом диапазоне, подают неосциллирующий ток удержания на привод регулятора давления наддува, причем неосциллирующий ток удержания определяют по перепаду давления.
10. Система управления регулятором давления наддува, содержащая:
контроллер;
привод регулятора давления наддува, функционально связанный с клапаном регулятора давления наддува; и
машиночитаемые инструкции, сохраненные в постоянной памяти, исполнение которых контроллером приводит к:
определению перепада давления на клапане регулятора давления наддува турбонагнетателя двигателя на основе разности выходных сигналов датчика давления на входе турбины турбонагнетателя и датчика давления на выходе турбины турбонагнетателя;
определению тока удержания для подачи его на привод регулятора давления наддува по флюктуациям перепада давления на клапане регулятора давления наддува; и
подаче тока удержания на привод регулятора давления наддува.
11. Система по п. 10, в которой машиночитаемые инструкции также содержат инструкции, исполнение которых контроллером приводит к:
определению требуемого положения клапана регулятора давления наддува; получению фактического положения клапана регулятора давления наддува от датчика положения регулятора давления наддува; и
определению отклонения клапана регулятора давления наддува от требуемого положения на основе требуемого положения и фактического положения.
12. Система по п. 11, в которой машиночитаемые инструкции также содержат инструкции, исполнение которых контроллером приводит к коррекции токов удержания, определяемых впоследствии, на основе отклонения.
13. Система по п. 10, в которой машиночитаемые инструкции также содержат инструкции, исполнение которых контроллером приводит к:
определению частоты вращения двигателя,
определению среднего перепада давления на клапане регулятора давления наддува и пикового перепада давления на клапане регулятора давления наддува за интервал времени на основе выходных сигналов датчика давления на входе турбины турбонагнетателя и датчика давления на выходе турбины турбонагнетателя за указанный интервал времени; и
определению средневзвешенного значения среднего и пикового перепадов давления, в том числе к регулированию соответствующих весов среднего и пикового перепадов давления в средневзвешенном значении по частоте вращения двигателя,
причем ток удержания также определяют по средневзвешенному значению.
14. Способ управления регулятором давления наддува, включающий в себя шаги, на которых:
с помощью контроллера,
определяют осциллирующий перепад давления на клапане регулятора давления наддува на основе разности выходных сигналов датчика давления на входе турбины турбонагнетателя и датчика давления на выходе турбины турбонагнетателя за интервал времени; и
регулируют величину и фазу осциллирующего тока удержания, подаваемого на привод регулятора давления наддува, функционально связанный с клапаном регулятора давления наддува, по осциллирующему перепаду давления на клапане регулятора давления наддува при удерживании клапана регулятора давления наддува в полностью закрытом положении с помощью привода регулятора давления наддува.
15. Способ по п. 14, также включающий в себя шаг, на котором в выборочных условиях работы подают с помощью контроллера неосциллирующий ток удержания на привод регулятора давления наддува.
| US 2008066723 A1, 20.03.2008 | |||
| US 2011314807 A1, 29.12.2011 | |||
| СИСТЕМА ТУРБОНАДДУВА ТЕПЛОВОЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2010 |
|
RU2449139C1 |
