Область техники
Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам для управления двигателем автомобиля в части регулировки температуры впускного воздуха, подаваемого в двигатель, за счет потока одного или более хладагентов с разной температурой, подаваемого в охладитель наддувочного воздуха.
Уровень техники/Сущность изобретения
Двигатели внутреннего сгорания, такие как дизельные двигатели с турбонагнетателями, содержат системы охлаждения для ограничения температуры различных компонентов двигателя. Известно, что двигатели внутреннего сгорания конструируются с внутренними охлаждающими каналами для циркуляции хладагента, чтобы отводить тепловую энергию от компонентов двигателя. Кроме того, двигатели внутреннего сгорания часто могут быть оснащены турбонагнетателями, чтобы повысить мощность за счет сжатия впускного воздуха, подаваемого в зону горения, до большей плотности. Такое сжатие приводит к нагреву воздуха, подаваемого в зону горения, и этот воздух затем может быть охлажден в охладителе наддувочного воздуха (или промежуточном охладителе) перед использованием, чтобы повысить объемную эффективность двигателя и снизить количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в отработавших газах.
Часто необходимо поддерживать температуру двигателя внутреннего сгорания и соответствующего впускного воздуха, подаваемого в зону горения, на разных уровнях в зависимости от работы двигателя, чтобы оптимизировать производительность двигателя. Следовательно, во многих двигателях внутреннего сгорания использован один хладагент, проходящий через множество охладителей и теплообменных устройств, чтобы изменить температуру хладагента и, в конечном счете, температуру двигателя, авторы настоящего изобретения выявили возможные недостатки подобных систем. Например, нагрев и/или охлаждение одного хладагента может быть недостаточно быстрым, чтобы соответствовать требуемой температуре впускного воздуха двигателя, когда меняется рабочий режим двигателя. В результате, производительность двигателя может быть снижена, а количество выбросов может быть увеличено в течение периода времени, необходимого для нагрева и/или охлаждения хладагента до требуемой температуры хладагента, которая создает требуемую температуру впускного воздуха, подаваемого в двигатель.
Например, вышеуказанный недостаток может быть устранен посредством способа, в котором используется подача смеси хладагентов, содержащей первый хладагент с первой температурой и второй хладагент со второй температурой, более низкой, чем первая температура, в охладитель наддувочного воздуха. Температура смеси хладагентов меняется посредством регулировки соотношения первого хладагента и второго хладагента в ответ на рабочие условия двигателя и температуру на выпуске охладителя наддувочного воздуха (ОНВ). Таким образом, температура впускного воздуха, подаваемого в двигатель, ниже по потоку относительно охладителя наддувочного воздуха, может быть отрегулирована в зависимости от различных рабочих условий двигателя, тем самым повышая эффективность двигателя.
Например, только первый хладагент с более высокой, первой температурой может быть использован во время первого режима, чтобы увеличить температуру одного или более из таких компонентов как двигатель, ОНВ и температуру впускного воздуха. Далее, только второй хладагент с более низкой, второй температурой может быть использован во время второго режима, чтобы уменьшить температуру одного или более из таких компонентов как двигатель, ОНВ и температуру впускного воздуха. Объединение первого (например, более горячего) хладагента и второго (например, более холодного) хладагента может быть использовано для увеличения или уменьшения температуры одного или более из таких компонентов как двигатель, ОНВ и температуры впускного воздуха двигателя на основе соотношения более горячего хладагента к более холодному хладагенту. Таким образом, температура ОНВ, температура двигателя и/или температура впускного воздуха может быть плавно изменена или резко изменена в зависимости от рабочих условий в одном из таких режимов как третий режим или первый/второй режим соответственно.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые дополнительно раскрыты в разделе «Осуществление изобретения». 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 ограничивают вариантами осуществления, устраняющими какие-либо вышеуказанные недостатки или недостатки в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 проиллюстрирован 4-цилиндровый двигатель с охладителем наддувочного воздуха, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с контуром высокотемпературного хладагента и контуром низкотемпературного хладагента.
На ФИГ. 2А проиллюстрирована блок-схема для определения наличия условий для первого режима, второго режима или третьего режима для подачи одного или обоих из таких хладагентов как высокотемпературный хладагент и низкотемпературный хладагент в ОНВ.
На ФИГ. 2В проиллюстрирована блок-схема для выполнения первого режима.
На ФИГ. 2С проиллюстрирована блок-схема для выполнения второго режима.
На ФИГ. 2D проиллюстрирована блок-схема для выполнения третьего режима.
На ФИГ. 3 проиллюстрирован график, на котором изображены регулировки, выполненные в ответ на нахождение в первом режиме, втором режиме или третьем режиме.
На ФИГ. 4 изображен график с примерными рабочими условиями двигателя и работой двигателя в ответ на получение ОНВ только высокотемпературного хладагента, низкотемпературного хладагента или смеси высокотемпературного хладагента с низкотемпературным хладагентом.
Осуществление изобретения
Следующее раскрытие относится к системам и способам для регулировки температуры впускного воздуха, подаваемого в двигатель, такой как система двигателя, изображенная на ФИГ. 1. Например, температура впускного воздуха может быть отрегулирована посредством подачи одного или более хладагентов с различной температурой в охладитель наддувочного воздуха (ОНВ), расположенный выше по потоку относительно двигателя, на основе одного или более рабочих условий двигателя. Например, первый хладагент поступает из контура хладагента более высокой температуры, при этом второй хладагент поступает из контура хладагента более низкой температуры, как показано на ФИГ. 1. На основе рабочих условий двигателя и состояния ОНВ автомобиль может переходить в первый, второй или третий режим охлаждения, как показано на ФИГ. 2А. В первом режиме только первый хладагент поступает из контура хладагента более высокой температуры в ОНВ, как показано на ФИГ. 2В. Во втором режиме только второй хладагент поступает в ОНВ, как показано на ФИГ. 2С. В третьем режиме смесь (например, соотношение) первого хладагента и второго хладагента поступает в ОНВ, как показано на ФИГ. 2D. Регулировки двигателя могут быть выполнены в ответ на возникновение первого, второго или третьего режима, как показано на ФИГ. 3. Примерная работа двигателя, сопровождающаяся соответствующими регулировками двигателя в зависимости от режима охлаждения (например, первый, второй или третий режим) показана на ФИГ. 4.
Что касается ФИГ. 1, двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, соединенный с турбонагнетателем 13, включающим в себя компрессор 14, приводимый в действие турбиной 16 системы 100 двигателя. В частности, свежий воздух подается по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 11 и поступает в компрессор 14. Компрессор 14 может представлять собой соответствующий компрессор впускного воздуха, такой, как компрессор нагнетателя с приводом от мотора или приводного вала. В системе 100 двигателя компрессор 14 изображен как компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 16 валом 19, турбина 16 приводится в действие расширяющимися отработавшими газами. В одном из вариантов осуществления изобретения компрессор 14 и турбину 16 могут объединять в турбонагнетателе с двойной улиткой. В другом варианте осуществления изобретения турбонагнетателем 13 может быть турбонагнетатель с изменяемой геометрией (ТИГ), при котором геометрию турбины активно меняют в функциональной зависимости от частоты вращения двигателя и других рабочих условий.
Как показано на ФИГ. 1, компрессор 14 соединен - через охладитель наддувочного воздуха (ОНВ) 18 - с дроссельной заслонкой 20. ОНВ 18 может быть, например, воздушно-водяным теплообменником. Дроссельная заслонка 20 соединена с впускным коллектором 22 двигателя. Из компрессора 14 горячий, сжатый наддувочный воздух поступает на впуск ОНВ 18, охлаждается при прохождении через ОНВ 18, проходит через дроссельную заслонку 20 во впускной коллектор 22. В ОНВ 18 может образовываться и накапливаться конденсат, когда температура окружающего воздуха уменьшается, или при влажной или дождливой погоде, когда наддувочный воздух охлажден до температуры ниже водной точки росы. Кроме того, конденсат может быть накоплен в нижней части ОНВ 18, и затем втянут в двигатель во время ускорения (или нажатии на педаль акселератора), увеличивая вероятность пропуска зажигания. Снижение образования конденсата в ОНВ подробно раскрыто далее.
В варианте осуществления изобретения, изображенном на ФИГ. 1, давление воздуха во впускном коллекторе 22 определено датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (ДВК), а давление наддува (например, наддув) определено датчиком 124 давления наддува. Датчик 124 давления наддува расположен между компрессором 14 и ОНВ 18. Датчик 24 ДВК расположен во впускном коллекторе 22 ниже по потоку относительно дроссельной заслонки 20. Компрессорный байпас 60 может быть присоединен последовательно между впуском и выпуском компрессора 14. Перепускной клапан 62 компрессора байпаса 60 компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открытия при выбранных рабочих условиях, чтобы сбрасывать избыток давления наддува. Например, перепускной клапан 62 компрессора может открываться в условиях снижения частоты вращения двигателя для устранения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 соединен с системой камер 31 сгорания рядом впускных клапанов (не показаны). Двигатель 10 может быть двигателем с искровым зажиганием. В других вариантах осуществления изобретения двигатель 10 может функционировать без свечи зажигания, т.е. быть дизельным двигателем. Камеры 31 сгорания включают в себя датчики 33 давления в цилиндре для отслеживания давления при различных тактах работы двигателя (например, впуск, сжатие, сгорание и выпуск), происходящих в камерах 31 сгорания. Камеры 31 сгорания в свою очередь соединены с выпускным коллектором 36 через ряд выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления изобретения показан единственный выпускной коллектор 36. В то же время в других вариантах осуществления изобретения выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации с множеством секций выпускного коллектора могут обеспечивать направление стока из разных камер сгорания в разные участки системы двигателя. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO) показан в соединении с выпускным коллектором 36 выше по потоку от турбины 16. В качестве альтернативы, датчик содержания кислорода в отработавших газах с двумя состояниями может заменять датчик 126 УДКОГ.
Как показано на ФИГ. 1, отработавшие газы из одной или более секций выпускного коллектора направлены в турбину 16 для приведения в действие компрессора 14. Когда требуется сниженный крутящий момент турбины (например, чтобы уменьшить частоту вращения компрессора и снизить наддув), некоторая часть отработавших газов может быть направлена через регулятор давления наддува 64 в обход турбины 16. Количество отработавших газов, которое может проходить через регулятор давления наддува 64, может быть определено положением клапана 66 регулятора давления наддува. Например, клапан 66 регулятора давления наддува в полностью открытом положении может пропускать максимальное количество отработавших газов в обход через регулятор 16 давления наддува, тем самым обеспечивая минимальный наддув. И наоборот, клапан 66 регулятора давления наддува в полностью закрытом положении не позволяет отработавшим газам проходить в обход через регулятор 16 давления наддува. Затем объединенный поток с турбины 16 и регулятора 64 давления наддува проходит через устройство 70 контроля выбросов. Обычно одно или несколько устройств 70 контроля выбросов может включать в себя один или несколько катализаторов очистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и соответствующего снижения концентрации одного или более веществ в потоке отработавших газов.
Все или часть обработанных отработавших газов могут выделяться из устройства 70 контроля токсичности в атмосферу через выхлопной тракт 35. Выпускной тракт содержит датчики 128 и 129. Датчик 128 может быть датчиком содержания сажи, а датчик 129 может быть датчиком температуры отработавших газов. Специалисты в данной области техники должны понимать, что датчики 128 и 129 могут быть любыми подходящими датчиками (например, датчик состава отработавших газов, датчик оксидов азота (NOx) и т.д.). В зависимости от рабочих условий часть отработавших газов может быть направлена в канал 51 РОГ через охладитель 50 РОГ и клапан 52 РОГ на впуск компрессора 14. Кроме того, часть отработавших газов может быть направлена в обход охладителя 50 РОГ через перепускной клапан 54 охладителя РОГ, расположенный на перепускной линии 53 РОГ. Перепускной клапан 54 охладителя РОГ может быть открыт (например, полностью открыт или, по меньшей мере, открыт частично), чтобы позволить, по меньшей мере, части отработавших газов проходить через перепускную линию 53 РОГ. Отработавшие газы, проходящие через перепускную линию 53 РОГ, не попадают в охладитель 50 РОГ. Поэтому отработавшие газы в перепускной линии 53 РОГ горячее, чем отработавшие газы, проходящие через охладитель 50 РОГ. Перепускной клапан 54 охладителя РОГ может быть отрегулирован контролером 12 на основе нагрузки двигателя, температуры во впускном коллекторе и/или других подходящих условий.
Таким образом, компрессор выполнен с возможностью приема отработавших газов, отводимых из точки ниже по потоку относительно турбины 16 и выше по потоку относительно устройства 70 контроля токсичности. Клапан 52 РОГ может быть открыт для впуска контролируемого количества охлажденных отработавших газов в компрессор 14 для осуществления требуемого сгорания и контроля токсичности. Таким образом, система 100 двигателя адаптирована для обеспечения внешней РОГ низкого давления (НД). Вращение компрессора 14, в дополнение к относительно длинной проточной части НД РОГ в системе 100 двигателя, обеспечивает превосходную однородность отработавших газов для нагнетания впускного воздуха. В других случаях система 100 двигателя может быть оснащена системой РОГ высокого давления (ВД), которая перехватывает РОГ выше по потоку относительно турбины 16 и подает РОГ после дросселя 20. В некоторых вариантах осуществления система 100 двигателя может быть оснащена как системой РОГ НД, так и системой РОГ ВД.
Система 100 двигателя дополнительно включает в себя первый охлаждающий контур 104, в котором циркулирует первый хладагент через двигатель 10 внутреннего сгорания. Первый хладагент в первом охлаждающем контуре 104 в данном случае может также быть назван более горячим хладагентом, т.е. более горячим хладагентом по сравнению с более холодным, вторым хладагентом, циркулирующим во втором охлаждающем контуре 102, в соответствии с более подробным раскрытием далее. Например, первый хладагент, проходящий через контур 104 первого хладагента, имеет более высокую температуру, чем второй хладагент, циркулирующий во контуре 102 второго хладагента. Стрелки на контуре первого хладагента указывают направление потока первого хладагента. Первый охлаждающий контур 104 в данном случае может также быть назван контуром первого хладагента. Контур 104 первого хладагента содержит трубопровод 82 первого хладагента и трубопровод 84 второго хладагента. Регулирующий клапан 38 хладагента двигателя, радиатор 80, впускной клапан 150 ОНВ и насос 88 первого хладагента соединены с возможностью гидравлического сообщения с трубопроводом 82 первого хладагента. Двигатель 10, выпускной клапан 152 ОНВ и сердцевина 90 нагревателя соединены с возможностью гидравлического сообщения с трубопроводом 84 второго хладагента. Клапан 86 первого хладагента соединен с возможностью гидравлического сообщения с трубопроводом 84 второго хладагента. Клапан 38 хладагента двигателя может регулировать расход обмена охладителем между трубопроводом 82 первого хладагента и трубопроводом 84 второго хладагента.
Радиатор 80 расположен ниже по потоку относительно клапана 38 хладагента двигателя. Радиатор 80 способен охлаждать первый хладагент через ряд теплообменных поверхностей, соединенных с возможностью гидравлического сообщения с воздухом скоростного напора. Клапан 38 хладагента двигателя, известный как термостат, регулирует температуру первого хладагента посредством направления первого хладагента в радиатор 80 в первом положении (например, открытое положение). Клапан 38 хладагента двигателя может дополнительно направлять первый хладагент в насос 88 хладагента во втором положении (например, закрытое положение). Воздух скоростного напора может дополнительно проходить через сердцевину 90 нагревателя и поступать в салон автомобиля для обогрева салона.
Когда клапан 38 хладагента двигателя, по меньшей мере, частично открыт, насос 88 может принудительно подавать хладагент из трубопровода 84 второго хладагента в трубопровод 82 первого хладагента и в двигатель 10. Более горячий хладагент, выходящий из двигателя 10, поступает в трубопровод 84 второго хладагента, а клапан 86 первого хладагента использован для регулировки расхода хладагента, поступающего в сердцевину 90 нагревателя. Первый хладагент, проходящий через сердцевину 90 нагревателя, перенаправлен в насос 88 хладагента перед перекачиванием в двигатель 10. Первый хладагент, проходящий через контур 84 второго хладагента, может поступать или в первый радиатор 80, и/или в водяной насос 88 в зависимости от положения клапана 38. Кроме того, первый хладагент поступает во впускной клапан 150 ОНВ.
Клапан 86 первого хладагента может функционировать на основе температуры первого хладагента, определенной датчиком температуры и требуемым обогревом салона. Регулирующий клапан 38 двигателя может пропускать большую часть первого хладагента в первый радиатор 80 по сравнению с водяным насосом 88, если температура первого хладагента выше, чем пороговое значение температуры (например, 110°С). Например, первый хладагент может непрерывно поступать из двигателя 10 в водяной насос 88 без прохождения через какие-либо компоненты, расположенные по трубопроводу 82 первого хладагента, когда температура первого хладагента ниже, чем пороговое значение температуры.
В других случаях первый хладагент, выходящий из первого радиатора 80 на трубопроводе 82 первого хладагента, проходит через трубопровод 84 второго хладагента (например, в двигатель 10 и, возможно, в сердцевину 90 нагревателя или ОНВ 18) перед возвратом в первый радиатор 80. Прохождение первого хладагента через впускной клапан 150 ОНВ раскрыто далее более подробно. В других вариантах осуществления первый хладагент из контура 104 первого хладагента может быть отведен из другого места из контура 104 первого хладагента в ОНВ 18 (например, на выпуске водяного насоса 88).
Система 100 двигателя дополнительно содержит контур 102 второго хладагента, в котором циркулирует второй хладагент. Контур 102 второго хладагента - это контур хладагента более низкой температуры по сравнению с контуром 104 первого хладагента. Контур 102 второго хладагента содержит второй радиатор 110, регулирующий клапан 112 второго хладагента, насос 114 второго хладагента и охладитель 116, расположенный на трубопроводе 111 второго хладагента. Трубопровод 111 второго хладагента также соединен с возможностью гидравлического сообщения с впускным клапаном 150 ОНВ. Второй радиатор 110 - это двухпроходной радиатор (например, второй хладагент проходит через второй радиатор 110 дважды перед поступлением на регулирующий клапан 112 второго хладагента). Второй радиатор 110 охлаждает второй хладагент таким же способом, как и первый радиатор 80, но при этом регулирующий клапан 112 второго хладагента или второй термостат установлен на более низкое пороговое значение температуры (например, 95°С). Например, температура второго хладагента может быть 50°С, при этом температура первого хладагента - 90°С. Второй хладагент в данном случае может также быть назван более холодным хладагентом (например, более холодным по сравнению с первым хладагентом).
В соответствии с изображением, контур 102 второго хладагента не соединен с возможностью гидравлического сообщения с двигателем 10. Контур 102 второго хладагента соединен с возможностью гидравлического сообщения с охладителем 116 и трактом 154 хладагента ОНВ, ведущим в ОНВ 18. Охладитель 116 может быть охладителем топлива, охладителем трансмиссионного масла и/или конденсатором кондиционера воздуха. В одном из вариантов осуществления изобретения охладитель 116 может также быть охладителем РОГ (например, охладитель 50 РОГ). Охладитель 116 расположен ниже по потоку относительно регулирующего клапана 112 второго хладагента и насоса 114 второго хладагента. Второй хладагент и первый хладагент не смешиваются, пока оба из низ направлены через регулирующий клапан 150 ОНВ, в тракт 154 хладагента ОНВ и в ОНВ 18. Другими словами, выше по потоку относительно регулирующего клапана 150 ОНВ не происходит смешивания первого хладагента со вторым хладагентом.
В одном из вариантов осуществления изобретения первый хладагент не может быть смешан со вторым хладагентом. Первый хладагент и второй хладагент могут поступать в разные части ОНВ 18, таким образом, что контур 102 первого хладагента соединен с возможностью гидравлического сообщения с ОНВ 18 через первый контур хладагента ОНВ. Второй контур 104 хладагента соединен с возможностью гидравлического сообщения с ОНВ 18 через второй контур хладагента ОНВ отдельно от первого контура хладагента ОНВ. Таким образом, первый хладагент и второй хладагент могут поступать в разные части ОНВ 18 без смешивания друг с другом и охлаждать различные части ОНВ.
Второй хладагент может также поступать в ОНВ 18 через впускной клапан 150 ОНВ. Впускной клапан 150 ОНВ - это трехходовой клапан. Таким образом, второй хладагент может поступать в ОНВ 18, когда регулирующий клапан 112 второго хладагента и часть впускного клапана 150 ОНВ, соответствующая второму хладагенту, по меньшей мере, частично открыты.
Впускной клапан 150 ОНВ может разрешить прохождение одного или более из первого хладагента и второго хладагента проходить в ОНВ 18. Впускной клапан ОНВ 150 может обеспечить варьирование долей первого и второго хладагента, проходящих через ОНВ 18, таким образом, чтобы соотношение первого хладагента ко второму хладагенту, подаваемым в ОНВ 18, могло бы быть отрегулировано на основе рабочих условий двигателя.
Например, в первом режиме впускной клапан 150 ОНВ может пропускать только первый хладагент (т.е. более горячий хладагент) в ОНВ 18. Например, в первом режиме впускной клапан 150 ОНВ может пропускать только первый хладагент (т.е. более горячий хладагент) в ОНВ 18. В третьем режиме впускной клапан 150 ОНВ может пропускать смесь первого хладагента и второго хладагента, смешанных с определенным соотношением первого хладагента к второму хладагенту, в ОНВ 18, чтобы впускной воздух, выходящий из ОНВ и поступающий в цилиндры двигателя, мог достичь требуемой температуры на выпуске ОНВ. Соотношение может быть основано на требуемой температуре на выпуске ОНВ (например, требуемая температура впускного воздуха, подаваемого в двигатель, также называемая требуемой температурой во впускном коллекторе). Поскольку требуемая температура на выпуске ОНВ увеличивается, соотношение возрастает (например, увеличенный расход первого хладагента и уменьшенный расход второго хладагента). Первый и второй хладагент смешиваются в контуре 154 хладагента ОНВ перед поступлением в ОНВ 18. Таким образом, температура смеси хладагентов может быть основана на соотношении первого хладагента ко второму хладагенту, поступающими в контур 154 хладагента ОНВ.
В некоторых вариантах осуществления температура смеси хладагентов может быть измерена датчиком температуры, расположенным в контуре 154 хладагента ОНВ. В других вариантах осуществления температура смеси хладагентов может быть получена на основе соотношения между первым и вторым хладагентом.
Выпускной клапан 152 ОНВ соединен с возможностью гидравлического сообщения как с контуром 104 первого хладагента, так и с контуром 102 второго хладагента через выпускной трубопровод 156 хладагента. Положение выпускного клапана 152 ОНВ по существу равно положению впускного клапана 150 ОНВ. Например, если впускной клапан 150 ОНВ открыт только для второго хладагента, то выпускной клапан 152 ОНВ может пропускать хладагент из ОНВ 18 только в контур 102 второго хладагента, без возможности подачи в контур 104 первого хладагента. Кроме того, если впускной клапан 150 ОНВ позволяет смешивать в некотором соотношении первый хладагент со вторым хладагентом, то выпускной клапан 152 ОНВ пропускает по существу равные части каждого хладагента обратно в их соответствующие контуры.
Хладагент, выходящий из ОНВ 18, проходит через выпускной тракт 156 ОНВ перед достижением выпускного клапана 152 ОНВ. В зависимости от относительного количества хладагента, который поступил в ОНВ 18 по существу такое же относительное количество хладагента вышло из ОНВ 18. Другими словами, контур 104 первого хладагента получает некоторое количество первого хладагента из ОНВ 18 по существу равное количеству первого хладагента, поступившего в ОНВ через контур 104 первого хладагента. Аналогично, контур 102 второго хладагента получает некоторое количество второго хладагента из ОНВ 18 по существу равное количеству второго хладагента, поступившего в ОНВ через контур 102 второго хладагента. Хладагент, проходящий через выпускной клапан 152 ОНВ в контур 104 первого хладагента, проходит через первый канал 160 в трубопровод 84 второго хладагента контура 104 первого хладагента. Хладагент, проходящий через выпускной клапан 152 ОНВ в контур 102 второго хладагента, проходит через второй канал 158 в трубопровод 111 второго хладагента, ниже по потоку относительно охладителя 116.
Например, контролер 12 может переместить впускной клапана 150 ОНВ в первое положение, чтобы позволить только первому хладагенту из контура 104 первого хладагента проходить в ОНВ 18 при первых рабочих условиях двигателя (например, холодный пуск). При вторых рабочих условиях двигателя (например, нагрузка двигателя превышает верхнее пороговое значение), контролер 12 может переместить впускной клапан 150 ОНВ во второе положение, чтобы позволить только второму хладагенту из контура 102 второго хладагента проходить в ОНВ 18. При третьих рабочих условиях двигателя (например, нагрузка двигателя ниже верхнего порогового значения), контролер 12 может переместить впускной клапан 150 ОНВ в третье положение, чтобы позволить как первому, так и второму хладагенту проходить в ОНВ 18. Третье положение впускного клапана ОНВ может быть переменным положением, таким образом, чтобы обеспечить возможность регулирования соотношения первого хладагента ко второму хладагенту с возможностью выбора из множества возможных соотношений между соотношением, при котором только первый хладагент поступает в ОНВ, и соотношением, при котором только второй хладагент поступает в ОНВ.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, в качестве дополнения или альтернативы, контролер 12 может устанавливать впускной клапан 150 ОНВ в первое положение на основе температуры во впускном коллекторе ниже, чем нижнее пороговое значение температуры (например, 50°С), во второе положение на основе температуры во впускном коллекторе выше, чем верхнее пороговое значение температуры (например, 90°С), или в третье положение на основе температуры во впускном коллекторе между нижним пороговым значением и верхним пороговым значением. Таким образом, контуры 102 и 104 хладагента могут быть использованы для регулировки температуры во впускном коллекторе.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, в качестве дополнения или альтернативы, контролер 12 может перемещать впускной клапан 150 ОНВ в первое положение на основе давления в цилиндре ниже, чем нижнее пороговое значение давления в цилиндре, во второе положение на основе давления в цилиндре, превышающего верхнее пороговое значение давления в цилиндре, или в третье положение на основе давления в цилиндре между нижним пороговым значением давления в цилиндре и верхним пороговым значением давления в цилиндре. Нижнее пороговое значение давления в цилиндре и верхнее пороговое значение давления в цилиндре зависят от такта цикла сгорания в двигателе. Например, нижнее пороговое значение давления в цилиндре для такта впуска может быть равным 10 PSI, при этом нижнее пороговое значение давления в цилиндре для такта сжатия может быть равным 75 PSI. Таким образом, контуры 102 и 104 хладагента могут быть использованы для регулировки давления в цилиндре на основе внутрицилиндровых измерений давления, осуществляемых датчиками 33 давления в цилиндрах. В другом варианте осуществления изобретения, в качестве дополнения или альтернативы, контроле 12 может переместить впускной клапан 150 ОНВ в первое положение на основе расхода воздуха, сниженного до уровня ниже порогового значения расхода воздуха. I
На ФИГ. 1 далее иллюстрирует управляющую систему 28. Управляющая система 28 может быть соединена с возможностью связи с разными компонентами системы 100 двигателя для осуществления операций и действий по управлению, раскрытых в настоящем документе. Например, как показано на ФИГ. 1, управляющая система 28 может включать в себя электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть выполнен в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Как показано, контроллер 12 может получать информацию от множества датчиков 30, которые могут включать в себя устройства ввода информации пользователем и датчики (например, положении зубчатого колеса коробки передач, информацию педали газа, информацию о тормозе, положении переключателя коробки передач, скорости транспортного средства, частоте вращения двигателя, массовом расходе воздуха в двигателе, давлении наддува, внешней температуре, влажности внешней среды, температуре воздуха на входе, скорости вращения вентилятора и т.д.), датчики охлаждающей системы (например, данные о температуре хладагента, скорости вращения вентилятора, температуры пассажирского салона, влажности внешней среды и т.д.), датчики ОНВ 18 (например, данные о температуре и давлении воздуха на входе в ОНВ, температуре и давлении воздуха на выпуске из ОНВ и т.д.) и др.
Далее, контроллер 12 может иметь связь с разными исполнительными механизмами 32, к которым могут относиться исполнительные механизмы двигателя (например, топливные форсунки, дроссельная заслонка приточного воздуха с электронным управлением, свечи зажигания и т.д.), исполнительные механизмы системы охлаждения (например, клапаны подачи воздуха и/или дозирования воздуха в системе управления климатом салона автомобиля и т.д.) и др. В некоторых примерах запоминающее устройство может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые процессором 102 для осуществления способов, раскрытых ниже, а также других вариантов, предусмотренных, но конкретно не перечисленных.
Как указано в данном случае, количество отработавшего тепла, переданного хладагенту от двигателя, может варьироваться в зависимости от рабочих условий, тем самым влияя на величину тепла, передаваемого воздушным потокам. Например, когда выходной крутящий момент или расход топлива снижен, количество образующегося отработавшего тепла может быть пропорционально уменьшено.
Контроллер 12 принимает сигналы от разных датчиков, ФИГ. 1, и использует разные приводы, ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и команд, заложенных в память контроллера. Например, контролер 12 может приводить в действие впускной клапан 150 ОНВ и выпускной клапан 152 ОНВ в зависимости от одного или более из таких условий как температура на выпуске ОНВ, уровень конденсата ОНВ, температура двигателя и требуемая температура воздуха во впускном коллекторе.
Что касается ФИГ. 2A-D, изображен способ 200 для регулировки подачи более горячего хладагента, более холодного хладагента или смеси более горячего хладагента с более холодным хладагентом в ОНВ на основе работы двигателя. Хотя на ФИГ. 2А и показан способ для определения, хладагент с какой температурой или смесь хладагентов должна быть подана в ОНВ, на ФИГ. 2B-D показаны способы для регулировки работы двигателя на основе подачи хладагента с выбранной температурой. Инструкции по осуществлению способа 200 могут выполняться контроллером (например, контроллером 12) на основании инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и в сочетании с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше в соответствии с ФИГ. 1. Контроллер может задействовать приводы двигателя системы двигателя для регулировки работы двигателя в соответствии со способами, раскрытыми ниже.
Например, способ 200 может быть использован для подачи смеси хладагентов, содержащей первый хладагент с первой температурой и второй хладагент со второй температурой, в ОНВ. Температура смеси может быть отрегулирована посредством регулировки соотношения первого хладагента ко второму хладагенту в ответ на одно или более рабочих условий двигателя и температуру на выпуске ОНВ. В данном случае первый хладагент может быть назван более горячим хладагентом, а второй хладагент в данном случае может быть назван более холодным хладагентом, поскольку температура первого хладагента превышает температуру второго хладагента.
Первый, второй и третий режимы - это различные режимы охлаждения ОНВ, в которых на основе двигателя через него проходят хладагенты с различной температурой и с различным соотношением. В первом режиме только первый хладагент с более высокой температурой поступает в ОНВ без подачи в ОНВ второго хладагента с более низкой температурой. Во втором режиме только второй хладагент с более низкой температурой поступает в ОНВ без подачи в ОНВ первого хладагента с более высокой температурой. В третьем режиме смесь первого хладагента с более высокой температурой со вторым хладагентом с более низкой температурой подается в ОНВ. Состав смеси может быть основан на рабочих условиях двигателя. Далее, хладагент с первой температурой и хладагент со второй температурой гидравлически разобщены выше по потоку относительно ОНВ. Например, как показано на ФИГ. 1, первый и второй хладагент циркулируют по разным гидравлически разобщенным охлаждающим контурам двигателя. Другими словами, смешивание первого хладагента со вторым хладагентом не происходит выше по потоку относительно впускного клапана ОНВ (например, впускного клапана 150 ОНВ), используемого для регулировки потоков хладагентов, поступающих в ОНВ.
Способ 200 начинается на шаге 202 для определения, расчета и/или измерения текущих рабочих параметров двигателя. Рабочие параметры двигателя могут включать в себя, без ограничения, частоту вращения двигателя, степень разрежения в коллекторе, температуру катализатора, наддув, температуру на выпуске ОНВ, уровень конденсата в ОНВ, момент зажигания, момент впрыска топлива и давление впрыска, содержание твердых частиц на выходе и воздушно-топливное отношение. Например, уровень конденсата в ОНВ может быть количеством жидкого конденсата, скопившегося в ОНВ, и может быть основан на одном или более из таких параметров как температура на впуске и выпуске ОНВ, давление на впуске и выпуске ОНВ, влажность окружающей среды, температура окружающей среды, расход РОГ, воздушно-топливное отношение и/или барометрическое давление.
На шаге 204 способ 200 включает в себя отслеживание условий первого режима. Условия первого режима включают в себя следующее: низкая нагрузка 206, каталитический нейтрализатор не достиг температуры инициирования 208 каталитических реакций, поддержание 210 тепла. Низкая нагрузка может быть основана на нагрузке двигателя ниже, чем нижнее пороговое значение нагрузки. Состояние каталитического нейтрализатора, в котором он не достиг температуры инициирования каталитических реакций может быть определено как состояние, в котором каталитический преобразователь, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН) или другой каталитический нейтрализатор отработавших газов, используемый как часть устройства контроля токсичности системы двигателя, не достиг температуры активации. Поддержание тепла может быть определено как поддержание температуры различных компонентов двигателя в пределах требуемого рабочего диапазона. В соответствии со способом 200 может быть подан только первый хладагент в ответ на нагрузку двигателя ниже, чем пороговое значение нагрузки, состояние каталитического нейтрализатора, в котором он не достиг температуры инициирования каталитических реакций, температуру двигателя ниже порогового значения температуры, температуру на выпуске ОНВ ниже, чем пороговое значение температуры на выпуске ОНВ (например, пороговое значение температуры на выпуске ОНВ может указывать или приводить к увеличенному образованию конденсата) и увеличение образования конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше порогового уровня (например, увеличение до уровня конденсата, который может привести к пропуску зажигания или неустойчивому горению, если весь конденсат сразу унесен в двигатель).
На шаге 212 способ 200 включает в себя определение, удовлетворено ли одно или более из условий первого режима на шаге 204. Если удовлетворено одно или более из условий на шаге 204, то способ 200 переходит к шагу 222 на ФИГ. 2В, который рассмотрен ниже со ссылкой на ФИГ. 2В.
Например, первый режим может быть инициирован при холодном пуске, когда нагрузка двигателя ниже, чем пороговое значение нагрузки, и каталитический нейтрализатор не достиг температуры инициирования каталитических реакций. В первом режиме в ОНВ (например, такой как ОНВ 18, показанный на ФИГ. 1) подается только более горячий хладагент (например, хладагент с первой температурой) из контура высокотемпературного хладагента (например, контур 104 первого хладагента, показанный на ФИГ. 1), а не более холодный хладагент. Таким образом, температура на выпуске ОНВ и, следовательно, температура впускного воздуха, подаваемого в двигатель, может возрастать быстрее, чтобы снизить количество выбросов и достичь требуемой температуры воздуха двигателя (например, приближающейся к 90°С).
Если на шаге 204 не удовлетворено ни одно из условий, то способ 200 переходит к шагу 214 для отслеживания условий второго режима, который включает в себя следующее: высокая нагрузка двигателя, как показано на шаге 216, и детонация двигателя, как показано на шаге 217. Нагрузка двигателя является высокой, если нагрузка двигателя превышает верхнее пороговое значение нагрузки.
На шаге 218 способ определяет, удовлетворены ли условия 216 второго режима. Если условий 216 второго режима удовлетворены, то способ 200 переходит к шагу 238 на ФИГ. 2С, который рассмотрен со ссылкой на ФИГ. 2С.
Например, второй режим может быть инициирован, когда нагрузка двигателя - это высокая нагрузка. Когда нагрузка двигателя - это высокая нагрузка, температура двигателя может быть выше, чем пороговое значение температуры двигателя, или температура на выпуске ОНВ может быть слишком высокой. Пороговое значение температуры двигателя может быть основано на одном или более из таких критериев как долговечность компонентов двигателя и количество выбросов. Поэтому температура двигателя, превышающая пороговое значение температуры двигателя, ухудшает устойчивость компонентов двигателя, и, в то же время, приводит к увеличенному количеству выбросов. Таким образом, во втором режиме в ОНВ подается только более холодных хладагент из контура низкотемпературного хладагента, чтобы снизить температуру двигателя при повышенных нагрузках.
Если не удовлетворены условия второго режима, то способ 200 переходит к шагу 220 для инициирования третьего режима. Инициирование третьего режима включает в себя подачу смеси более горячего хладагента с более холодным хладагентом в ОНВ, которая будет рассмотрена далее со ссылкой на ФИГ. 2D.
Что касается ФИГ. 2В, изображено продолжение способа 200, включающего в себя работу в первом режиме. В первом рабочем режиме в ОНВ подается только более горячий хладагент, но не подается более холодный хладагент. Таким образом, температура хладагента, поступающего в ОНВ и проходящего через ОНВ, может быть увеличена за счет подачи только первого хладагента без подачи второго хладагента в ОНВ в ответ на текущие рабочие условия двигателя, определенные на шаге 204.
В частности, на шаге 222 способ 200 содержит подачу более горячего хладагента из контура высокотемпературного хладагента (например, контур 104 первого хладагента на ФИГ. 1) в ОНВ, при этом в ОНВ не подается более холодный хладагент из контура низкотемпературного хладагента (например, контур 102 второго хладагента на ФИГ. 1). Более горячий хладагент из высокотемпературного контура имеет более высокую температуру, чем более холодный хладагент из низкотемпературного контура. Например, более горячий хладагент может иметь температуру, приблизительно равную 90°С, в то время как более холодный хладагент может иметь температуру приблизительно равную 50°С. Способ на шаге 222 может включать в себя установку - посредством контролера - впускного клапана ОНВ (например, впускной клапан 150 ОНВ на ФИГ. 1) в первое положение, открывающее контур высокотемпературного хладагента и закрывающее контур низкотемпературного хладагента, таким образом, чтобы только более горячий хладагент из высокотемпературного контура мог бы проходить через впускной клапан ОНВ на впуск хладагента ОНВ.
На шаге 224 способ 200 включает в себя регулировку работы двигателя в ответ на поступление более горячего хладагента в ОНВ. Далее, температура впускного воздуха увеличивается в ответ на подачу в ОНВ только более горячего хладагента. В результате, количество твердых частиц на выходе может также возрасти. Для того чтобы избежать увеличения количества твердых частиц и/или для содействия в увеличении температуры двигателя регулировки могут включать в себя одну или более из таких регулировок как увеличение давление 226 первичного впрыска, запаздывание начала впрыска 228 (НВ) и увеличение наддува 230. Давление 226 первичного впрыска - это давление топлива, впрыскиваемого во время основного впрыска для такта сгорания цикла двигателя. НВ по существу равно моменту впрыска. Вышеуказанные регулировки помогают в дальнейшем увеличении температуры двигателя, таким образом, что выбросы могут быть снижены, и каталитический нейтрализатор может достичь температуры инициирования каталитических реакций. В качестве дополнения или альтернативы, способ 200 может дополнительно обходить охладитель РОГ и подавать более горячий поток РОК во впускной коллектор, чтобы дополнительно содействовать увеличению температуры двигателя.
Например, в качестве дополнения или альтернативы, первый режим может быть инициирован в ответ на уровень конденсата в ОНВ, превышающий пороговый уровень конденсата. Пороговый уровень конденсата может быть основан на вероятности детонации двигателя или пропуска зажигания, вызванного попаданием воды. Регулировки, когда инициирован первый режим в ответ на уровень конденсата в ОНВ, превышающий пороговый уровень конденсата, могут включать в себя снижение наддува, увеличение давления впрыска и запаздывание НВ. Наддув снижен, чтобы уменьшить давление ОНВ для дополнительного ограничения образования конденсата в ОНВ и для уменьшения количества конденсата, уносимого в двигатель.
В другом примере, в качестве дополнения или альтернативы, первый режим может быть инициирован в ответ на одно или более из таких условий как снижение нагрузки двигателя, снижение температуры на выпуске ОНВ ниже требуемой температуры на выпуске, снижение температуры воздуха во впускном коллекторе (например, температуры воздуха во впускном коллекторе, измеренной выше по потоку относительно цилиндров двигателя) ниже порогового значения температуры воздуха во впускном коллекторе, запаздывание фазы сгорания с выходом за пределы целевого момента (например, сжатие происходит позже, чем номинальное сжатие), снижение температуры двигателя, снижение температуры в системе дополнительной очистки отработавших газов и увеличение образования конденсата в ОНВ. Пороговое значение температуры во впускном коллекторе может быть основано на температуре, при которой увеличивается образование конденсата. В качестве дополнения или альтернативы, пороговое значение температуры во впускном коллекторе может быть основано на нижнем пороговом значении температуры, которое приводит к неустойчивому горению.
На шаге 232 способ 200 включает в себя определение, удовлетворены ли условия 204 первого режима. Если условия первого режима все еще выполняются, то способ 200 может перейти к шагу 234, чтобы продолжить работу в первом режиме.
Если условия первого режима более не выполняются, то способ 200 переходит к шагу 236 для завершения первого режима и перехода в третий режим, который будет более подробно рассмотрен ниже со ссылкой на ФИГ. 2D.
Например, в качестве дополнения или альтернативы, способ 200 может переходить во второй режим при завершении первого режима. В таком примере способ 200 может переключить впускной клапан ОНВ (например, впускной клапан 150 ОНВ) во второе положение, чтобы пропускать в ОНВ только поток более холодного хладагента. Таким образом, ОНВ может перейти от получения более горячего хладагента к получению более холодного хладагента без получения смеси хладагентов при переходе из первого режима во второй режим.
Что касается ФИГ. 2С, продолжение способа 200 изображено с переходом во второй режим и регулировкой работы двигателя на основе второго режима. Второй рабочий режим включает в себя подачу в ОНВ более холодного хладагента, а не более горячего хладагента. Таким образом, температура хладагента, проходящего через ОНВ, снижается и, в свою очередь, температура на выпуске ОНВ и температура впускного воздуха, поступающего в двигатель, также снижается. Второй рабочий режим инициирован в ответ на удовлетворение условий на шаге 214. Второй рабочий режим может также быть инициирован на основе детонации двигателя и температуры двигателя, превышающей верхнее пороговое значение температуры двигателя.
На шаге 238 способ 200 инициирует второй режим посредством более холодного хладагента из контура низкотемпературного хладагента в ОНВ без подачи в ОНВ более горячего хладагента из контура высокотемпературного хладагента. Таким образом, температура наддувочного воздуха, проходящего через ОНВ, может быть уменьшена. Способ на шаге 238 может включать в себя в себя установку - посредством контролера - впускного клапана ОНВ (например, впускной клапан 150 ОНВ на ФИГ. 1) во второе положение, в котором открыт контур низкотемпературного хладагента и закрыт контур высокотемпературного хладагента, таким образом, что только более холодный хладагент из контура низкотемпературного хладагента может проходить через впускной клапан ОНВ и на впуск хладагента ОНВ.
На шаге 240 способ 200 включает в себя регулировку работы двигателя в ответ на переход во второй режим. В качестве дополнения или альтернативы, второй режим может быть инициирован в ответ на одно или более из таких условий как увеличение нагрузки двигателя, увеличение температуры на выпуске ОНВ выше требуемой температуры на выпуске, увеличение температуры во впускном коллекторе выше требуемой температуры во впускном коллекторе, увеличение температуры двигателя, увеличение температуры в системе дополнительной очистки отработавших газов, снижение расхода впускного воздуха или количества впускного воздуха, подаваемого в двигатель, ниже порогового значения и уменьшение образования конденсата в ОНВ.
Посредством подачи более холодного хладагента в ОНВ, температура впускного воздуха снижается, что приводит к снижению выбросов углеводородов и повышению устойчивости работы двигателя. Таким образом, регулировки могут включать в себя, без ограничения, одну или более из таких регулировок как уменьшение наддува на шаге 242, опережение НВ на шаге 244 и уменьшение давления впрыска на шаге 246 в связи с возросшей устойчивости работы двигателя. В качестве дополнения или альтернативы, перепускной клапан охладителя РОГ может быть полностью закрыт, чтобы направить все отработавшие газы в трубопроводе РОГ в охладитель РОГ, чтобы дополнительно содействовать снижению температуры впускного воздуха. В других случаях клапан РОГ может быть полностью закрыт, чтобы перекрыть поток РОГ во впускной коллектор. Вышеуказанные регулировки могут содействовать оптимизации производительности двигателя и новой, более низкой температуре впускного воздуха. Например, двигатель может войти во второй режим в ответ на температуру двигателя, превышающую пороговое значение температуры двигателя. Для поддержания устойчивости компонентов двигателя с одновременным снижением выбросов двигатель переходит во второй режим. Во втором режиме снижается температура на выпуске ОНВ, что, в свою очередь, приводит к снижению температуры двигателя.
На шаге 248 способ определяет, удовлетворены ли все еще условия 216 для второго режима или нет. Если условия второго режима все еще выполняются, то способ 200 может перейти к шагу 250, чтобы продолжить работу во втором режиме.
Если условия второго режима более не выполняются, то способ 200 переходит к шагу 252 для завершения второго режима и перехода в третий режим, который будет более подробно рассмотрен ниже со ссылкой на ФИГ. 2D.
Например, в качестве дополнения или альтернативы, способ 200 может переходить в первый режим при завершении второго режима. В таком примере способ 200 может переключить впускной клапан ОНВ в первое положение, чтобы пропускать в ОНВ только поток более горячего хладагента. Таким образом, ОНВ может перейти от получения более холодного хладагента к получению более горячего хладагента без получения смеси горячего хладагента с холодным хладагентом при переходе из второго режима в первый режим.
Что касается ФИГ. 2D, на ней изображено продолжение способа 200 для инициирования и работы в третьем режиме.
На шаге 254 способ 200 включает в себя инициирование третьего режима посредством подачи соотношения (например, смеси) более горячего хладагента из контура высокотемпературного хладагента и более холодного хладагента из контура низкотемпературного хладагента. Соотношение может быть основано на сочетании одного или более требуемых параметров, таких как рабочая температура двигателя, температура на выпуске ОНВ и уровень конденсата ОНВ. Способ на шаге 254 может включать в себя установку - посредством контролера - впускного клапана ОНВ (например, впускного клапана 150 ОНВ на ФИГ. 1) в третье положение, открывающее как контур высокотемпературного хладагента, так и контур низкотемпературного хладагента, таким образом, чтобы смесь более горячего хладагента из высокотемпературного контура с более холодным хладагентом из низкотемпературного контура могла бы проходить через впускной клапан ОНВ на впуск хладагента ОНВ. Более горячий хладагент смешивается с более холодным хладагентом на впуске ОНВ.
Соотношение (например, более горячий хладагент / более холодный хладагент) может охватывать температурный диапазон между температурой более горячего хладагента и температурой более холодного хладагента. Например, температура может варьироваться между 50°С и 90°С. Увеличение температуры смеси включает в себя увеличение доли более горячего хладагента относительно более холодного хладагента. Это может быть осуществлено в ответ на одну или более из таких ситуаций как снижение нагрузки двигателя, снижение температуры на выпуске ОНВ ниже требуемого значения температуры на выпуске ОНВ, снижение температуры двигателя ниже, чем требуемое значение температуры двигателя, и увеличение образования конденсата в ОНВ. Снижение температуры смеси включает в себя уменьшение доли более горячего хладагента относительно более холодного хладагента. Это может быть осуществлено в ответ на одну или более из таких ситуаций как увеличение нагрузки двигателя, увеличение температуры на выпуске ОНВ выше требуемого значения температуры на выпуске ОНВ, увеличение температуры двигателя выше, чем требуемое значение температуры двигателя, и уменьшение образования конденсата в ОНВ.
На шаге 256 способ 200 смешивает более горячий хладагент с более холодным хладагентом выше по потоку относительно ОНВ. Более горячий хладагент и более холодный хладагент смешиваются на впуске хладагента ОНВ, чтобы обеспечить однородность температуры хладагента, поступающего в ОНВ. Например, более горячий хладагент и более холодный хладагент могут быть смешаны в тракте 154 хладагента ОНВ перед тем как достичь ОНВ 18.
На шаге 258 способ 200 включает в себя регулировку работы двигателя на основе предыдущей работы двигателя (например, если предыдущей работой двигателя была работа в первом режиме или во втором режиме). Для перехода двигателя из первого режима в третий режим регулировки могут включать в себя уменьшение и/или поддержание наддува, опережение НВ, увеличение количества топлива дополнительного впрыска и уменьшение давления впрыска, чтобы содействовать охлаждению двигателя и/или снижению температуры ОНВ. Наддув может быть уменьшен, когда поток смеси хладагентов содержит большее количество более холодного хладагента и меньшее количество более горячего хладагента. Когда происходит переход из первого режима в третий режим, температура ОНВ снижается. Далее, перепускной клапан РОГ переключен из более открытого положения в менее открытое положение или из менее открытого положения в более открытое положение на основе перехода из первого режима или второго режима в третий режим соответственно.
Для перехода двигателя из второго режима в третий режим регулировки могут включать в себя увеличение наддува, запаздывание НВ, увеличение количества топлива дополнительного впрыска и увеличение давления впрыска, чтобы содействовать нагреву двигателя и/или увеличению температуры ОНВ. Когда происходит переход из второго режима в третий режим, температура ОНВ увеличивается. На шаге 260 способ 200 включает в себя регулировку соотношения более горячего хладагента к более холодному хладагенту на основе рабочих условий двигателя. Соотношение может быть отрегулировано на основе одного или более из таких параметров как требуемая температура двигателя, нагрузка двигателя, количество твердых частиц на выходе, температура на выпуске ОНВ и конденсатная нагрузка ОНВ. Например, во время работы в третьем режиме температура двигателя может возрастать и, в результате, может возрасти количество выбрасываемых твердых частиц. Чтобы уменьшить количество твердых частиц на выходе, соотношение может быть отрегулировано таким образом, чтобы больший объем более холодного хладагента относительно объема более горячего хладагента поступал бы в ОНВ, чтобы уменьшить температуру впускного воздуха и снизить количество твердых частиц на выходе.
Например, двигатель работает в третьем режиме с соотношением 0,8:0,2 (например, 80% более горячего хладагента и 20% более холодного хладагента), требуемая температура двигателя снижена и, в результате, соотношение может быть снижено соответственно (например, 60%:40%). Таким образом, двигатель остается в третьем режиме, но при этом соотношение изменено, чтобы адаптироваться к изменениям работы двигателя и полученным значениям температуры компонентов двигателя посредством смешивания более горячего хладагента с более холодным хладагентом.
Во втором примере двигатель работает с высокой нагрузкой, с сильным наддувом и с соотношением 10%:90%, вероятность увеличения уровня конденсата в ОНВ возрастает в связи с увеличенным давлением в ОНВ (которое снижает температуру точки росы воды). Чтобы снизить вероятность образования конденсата в ОНВ, соотношение может быть изменено таким образом, чтобы расход более горячего хладагента в ОНВ был бы увеличен, при этом расход более холодного хладагента в ОНВ был бы снижен (например, 30%:70%). Однако, избыточное количество более холодного хладагента все еще поступает в ОНВ, чтобы поддерживать требуемую температуру двигателя при высокой нагрузке и в то же время также снижать количество твердых частиц на выходе.
На шаге 262 способ 200 включает в себя определение, удовлетворены ли все еще условия для третьего режима или нет. Условия для третьего режима могут быть удовлетворены, если не выполнены условия для первого режима или для второго режима. Прочие условия для третьего режима могут включать в себя требуемую температуру двигателя, превышающую нижнее пороговое значение температуры двигателя, но не превышающую верхнее пороговое значение температуры двигателя. Нижнее пороговое значение температуры двигателя может быть температурой двигателя, достигаемой посредством подачи только более холодного хладагента в ОНВ. И наоборот, верхнее пороговое значение температуры двигателя может быть температурой двигателя, достигаемой посредством подачи только более горячего хладагента в ОНВ. Таким образом, значение температуры между нижним пороговым значением температуры и верхним пороговым значением температуры может быть достигнуто посредством соотношения более горячего к более холодному хладагенту.
В качестве дополнения или альтернативы, условия третьего режима могут дополнительно включать в себя нагрузку двигателя между первым пороговым значением нагрузки и вторым пороговым значением нагрузки, уровень конденсата в ОНВ ниже порогового уровня конденсата, уровень детонации двигателя ниже порогового уровня детонации двигателя и достижение каталитическим нейтрализатором температуры инициирования каталитических реакций. Первое пороговое значение нагрузки может быть основано на низкой нагрузке двигателя, а второе пороговое значение нагрузки может быть основано на высокой нагрузке двигателя. Пороговый уровень конденсата может быть основан на уровне конденсата в ОНВ, который может привести к неустойчивому горению, если произойдет унос всего конденсата в двигатель.
Если условия для третьего режима все еще удовлетворены, то способ 200 может перейти к шагу 264, чтобы продолжить работу в третьем режиме. Способ 200 продолжает отслеживать условия третьего режима до тех, пока они не перестанут выполняться. Если условия для третьего режима более не удовлетворены, то способ 200 может перейти к шагу 266, чтобы завершить третий режим и инициировать или первый режим, или второй режим в зависимости от того, условия для какого из этих режимов удовлетворены. Что касается ФИГ. 3, на графике 300 изображены регулировки, выполненные на основе работы в первом режиме, втором режиме или третьем режиме, на котором три режима представляют собой температурные режимы хладагента ОНВ, раскрытые выше со ссылкой на ФИГ. 2A-D. Линия 302 представляет собой количество топлива дополнительного впрыска, линия 304 представляет собой давление первичного впрыска, линия 306 представляет собой наддув, и линия 308 представляет собой начало впрыска (НВ). Пунктирные линии 310 и 312 представляют собой нижнее пороговое значение и верхнее пороговое значение температуры двигателя соответственно. Вертикальная ось представляет собой возрастающую степень изменения или опережение момента впрыска, значение увеличивается в направлении от нижней стороны фигуры к верхней стороне фигуры. Горизонтальная ось представляет собой соответствующий режим и соответствующий диапазон режима на основе температуры хладагента (например, диапазон температуры хладагента, поступающего в ОНВ), при этом температура хладагента возрастает в направлении с левой стороны фигуры к правой стороне фигуры. Как указано ниже, температура хладагента, показанная на горизонтальной оси - это измеренная или расчетная температура хладагента, поступающего в ОНВ, ниже по потоку относительно клапана, который регулирует соотношение более горячего хладагента к более холодному хладагенту, поступающим в ОНВ (например, ниже по потоку относительно впускного клапана 150 ОНВ, показанного на ФИГ. 1).
Во время работы в первом режиме только более горячий хладагент поступает в ОНВ, чтобы увеличить температуру одного или более из таких элементов как ОНВ и впускной воздух, поступающий в двигатель. Регулировки, осуществляемые в первом режиме, могут включать в себя одну или более из таких регулировок как увеличение количества топлива дополнительного впрыска, увеличение давления первичного впрыска, увеличение наддува и запаздывание НВ. Например, количество топлива дополнительного впрыска может быть увеличено до верхнего порогового уровня, давление первичного впрыска может быть увеличено до верхнего порогового уровня, наддув может быть увеличен до верхнего порогового уровня, и может быть осуществлено запаздывание НВ на верхнюю пороговую величину в попытке содействия увеличению температуры двигателя, температуры ОНВ и/или температуры в системе дополнительной очистки отработавших газов вместе с уменьшением количества твердых частиц на выходе в связи с увеличенной температурой впускного воздуха, как указано выше.
В соответствии с изображением, когда работа происходит во втором режиме (например, подача только более холодного хладагента в ОНВ), регулировки могут включать в себя одну или более из таких регулировок как снижение количества топлива дополнительного впрыска, снижение давления первичного впрыска, снижение наддува и опережение НВ. Дополнительный впрыск может быть осуществлен после первичного впрыска в течение цикла двигателя. Например, первичный впрыск может быть осуществлен во время такта впуска, при этом дополнительный впрыск может быть осуществлен во время такта сжатия. Например, количество топлива дополнительного впрыска может быть снижено до нижнего порогового уровня или по существу до нуля, давление первичного впрыска может быть снижено до нижнего порогового уровня, давление наддува может быть снижено до нижнего порогового уровня, и НВ может быть осуществлено с опережением на верхнюю пороговую величину. Таким образом, регулировки содействуют потоку более холодного хладагента в снижении температуры одного или более из таких компонентов как двигатель и ОНВ, а также в снижении выбросов углеводородов за счет увеличения устойчивости горения, как указано выше.
Во время работы в третьем режиме в ОНВ поступает как более горячий хладагент, так и более холодный хладагент. Количество топлива дополнительного впрыска увеличено по сравнению со вторым режимом, но уменьшено по сравнению с первым режимом. Давление первичного впрыска увеличено по сравнению со вторым режимом, но уменьшено по сравнению с первым режимом. Наддув увеличен по сравнению со вторым режимом, но уменьшен или равен наддуву первого режима. НВ осуществлено с запаздыванием по сравнению со вторым режимом, но с опережением по сравнению с первым режимом. Как указано выше, температура хладагента, подаваемого в ОНВ в третьем режиме, основана на соотношении более горячего хладагента к более холодному хладагенту, подаваемым в ОНВ. Таким образом, поскольку соотношение более горячего хладагента к более холодному хладагенту возрастает, температура хладагента в третьем режиме увеличивается. В третьем режиме, в ответ на увеличение температуры хладагента, наддув продолжает увеличиваться. Таким образом, регулировки наддува в третьем режиме зависят от соотношения более горячего хладагента к более холодному хладагенту и, таким образом, зависят от температуры хладагента, поступающего в ОНВ.
В другом примере давление впрыска и количество топлива дополнительного впрыска увеличены в ответ на увеличение температуры хладагента. Таким образом, регулировки давления впрыска и количества топлива дополнительного впрыска в третьем режиме зависят от соотношения более горячего хладагента к более холодному хладагенту. В другом примере НВ осуществлено с запаздыванием (например, задержка НВ), поскольку температура хладагента увеличена в третьем режиме. Таким образом, регулировки НВ в третьем режиме зависят от соотношения более горячего хладагента к более холодному хладагенту.
При переходе из первого режима во второй режим, количество топлива дополнительного впрыска снижено, давление первичного впрыска снижено, наддув снижен, и НВ осуществлено с опережением. Наддув снижен в зависимости от температуры хладагента, поступающего в ОНВ (например, ниже по потоку относительно впускного клапана 150 ОНВ, показанного на ФИГ. 1). Например, наддув все больше снижается по мере снижения температуры хладагента, поступающего в ОНВ. И наоборот, при переходе из первого режима во второй режим, количество топлива дополнительного впрыска увеличено, давление первичного впрыска увеличено, наддув увеличен, и НВ осуществлено с запаздыванием.
В соответствии с изображением, третий режим использован, когда требуемая температура двигателя находится между нижним пороговым значением температуры двигателя и верхним пороговым значением температуры двигателя. В качестве дополнения или альтернативы, другие условия могут быть приняты в качестве управляющих условий для работы двигателя в третьем режиме. Например, третий режим может быть инициирован на основе уровня конденсата ОНВ, количества твердых частиц на выходе или других подходящих условий, рассмотренных выше, с учетом способа 200 на ФИГ. 2A-D. Для требуемой температуры двигателя ниже, чем нижнее пороговое значение температуры двигателя, использован второй режим. Для требуемой температуры двигателя выше, чем верхнее пороговое значение температуры двигателя, использован первый режим. Нижнее пороговое значение температуры двигателя может быть изменено на основе нагрузки двигателя. Например, по мере увеличения нагрузки двигателя нижнее пороговое значение температуры двигателя может также быть увеличено. И наоборот, верхнее пороговое значение температуры двигателя может быть уменьшено по мере увеличения нагрузки двигателя.
При переходе из третьего режима в первый режим количество топлива дополнительного впрыска увеличено, давление впрыска увеличено, наддув или увеличен, или оставлен без изменения, и НВ осуществлено с запаздыванием. Наддув может быть увеличен или оставлен по существу неизменным при переходе из третьего режима в первый режим, независимо от температуры хладагента. В соответствии с изображением, когда температура хладагента в третьем режиме приближается к первому режиму, наддув остается по существу неизменным. Таким образом, регулировка наддува может быть независимой от температуры хладагента при работе в первом режиме (в отличие от третьего режима, в котором регулировка наддува зависима от температуры хладагента).
Что касается ФИГ. 4, на ней изображена рабочая последовательность 400, иллюстрирующая примерные регулировки двигателя, испытывающего различные степени нагрузки. Линия 402 представляет собой поток высокотемпературного хладагента (например, более горячий хладагент) из контура высокотемпературного хладагента в ОНВ, линия 404 представляет собой поток низкотемпературного хладагента (например, более холодный хладагент) из контура низкотемпературного хладагента в ОНВ, линия 406 представляет собой температуру двигателя, пунктирная линия 407 представляет собой требуемую температуру двигателя, линия 408 представляет собой нагрузку двигателя, пунктирная линия 409 представляет собой номинальный наддув, линия 410 представляет собой скорректированный наддув, линия 412 представляет собой начало впрыска (НВ), пунктирная линия 413 представляет собой номинальной давление первичного впрыска, линия 414 представляет собой скорректированное давление первичного впрыска, линия 416 представляет собой соотношение более горячего хладагента к более холодному хладагенту, пунктирная линия 417 представляет собой равную смесь более горячего хладагента с более холодным хладагентом (например, 50% более горячего хладагента и 50% более холодного хладагента). Когда пунктирная линия 407 более не видна, следует понимать, что ее значения равны значениям линии 406. Значение, равное нулю, на вертикальной оси указывает на то, что хладагент указанного типа не поступает в ОНВ. Горизонтальные оси каждого графика представляют время и время возрастает от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры.
Номинальный наддув может быть определен как наддув, происходящий в двигателе без регулировки температуры хладагента, как указано в данном случае, например, через контур с двумя хладагентами, как указано выше. Скорректированный наддув, таким образом, может быть раскрыт как регулировка номинального наддува в системе, содержащей компрессор, обеспечивающий наддув, и способность регулировки потока хладагента, поступающего в ОНВ (например, система 100 на ФИГ. 1). Номинальное давление первичного впрыска может быть определено как впрыск, происходящий в двигателе, без использования контура с двумя хладагентами, как указано выше. Скорректированное давление впрыска, следовательно, может быть раскрыто как регулировка номинального давления первичного впрыска в системе, содержащей топливную форсунку и контур с двумя хладагентами (например, система 100 на ФИГ. 1).
Перед t1 нагрузка двигателя и температура двигателя находятся на относительно низком уровне, как показано линиями 406 и 408 соответственно. Температура двигателя ниже, чем требуемая температура двигателя, как показано пунктирной линией 407. В соответствии с вышеуказанным раскрытием требуемая температура двигателя может быть основана на нагрузке двигателя и выбросах твердых частиц. В результате, двигатель переходит в первый режим (например, режим разогрева) с подачей только более горячего хладагента в ОНВ, без подачи более холодного хладагента в ОНВ, как показано линиями 402 и 404 соответственно. В результате, соотношение составляет 1:0 (например, соотношение более горячего хладагента к более холодному хладагенту), означающее, что только более горячий хладагент поступает в ОНВ, как показано линией 416. Для содействия увеличению температуры двигателя до требуемой температуры двигателя и для компенсации увеличения выброса твердых частиц в связи со сгоранием впускного воздуха более высокой температуры, наддув и давление впрыска находятся на относительно низком уровне, как показано линиями 410 и 414. Однако значения наддува и давления впрыска превышают номинальное значение наддува и номинальное давление впрыска соответственно, как показано линиями 409 и 413, чтобы увеличить температуру двигателя, как указано выше. В соответствии с изображением, номинальный наддув и номинальное давление впрыска изменены в соответствии с изменением нагрузки двигателя. Например, номинальный наддув и номинальное давление впрыска возрастают по мере увеличения нагрузки двигателя. НВ осуществлен с запаздыванием, чтобы дополнительно ускорить увеличение температуры двигателя, чтобы позволить температуре достичь требуемого значения температуры двигателя.
Например, в случае с холодным пуском двигателя нагрузка двигателя и температура двигателя относительно низкие. Чтобы быстро увеличить температуру двигателя, только более горячий хладагент поступает в ОНВ выше по потоку относительно двигателя. Таким образом, воздух, подаваемый в двигатель из ОНВ, может быть воздухом с более высокой температурой в отличие от ситуации, когда в ОНВ была бы подана смесь более горячего хладагента с более холодным хладагентом или когда в ОНВ поступал бы только более холодный хладагент. Посредством увеличения наддува и давления первичного впрыска относительно номинального наддува и давления впрыска соответственно, скорость увеличения температуры двигателя повышается, чтобы быстрее достичь требуемой температуры двигателя и уменьшить количество выбросов твердых частиц в условиях холодного пуска.
В момент t1, в ответ на ситуацию, когда температура двигателя все еще не достигла требуемой температуры двигателя, только более горячий хладагент поступает в ОНВ, без подачи более холодного хладагента в ОНВ. Кроме того, в момент t1 нагрузка двигателя начинает увеличиваться. Наддув и давление первичного впрыска продолжают слегка увеличиваться и превышают номинальный наддув и номинальное давление впрыска соответственно, поскольку температура двигателя приближается к требуемой температуре двигателя. НВ остается относительно постоянным. Соотношение поддерживается на уровне 1:0.
После t1 и до t2 продолжается подача только более горячего хладагента в ОНВ и, таким образом, сохраняется соотношение, равное 1:0, при этом более холодный хладагент не поступает в ОНВ. Температура двигателя продолжает приближаться к требуемой температуре двигателя, и разность между двумя значениями температуры начинает сокращаться. Нагрузка двигателя продолжает возрастать. По мере того как температура двигателя приближается к требуемой температуре двигателя, наддув и давление первичного впрыска продолжают увеличиваться и превышают номинальный наддув и номинальное давление впрыска соответственно. Происходит незначительное опережение НВ (например, меньшее запаздывание).
В момент t2 температура двигателя по существу равна требуемой температуре двигателя. В результате, более холодный хладагент начинает поступать в ОНВ. Расход более горячего хладагента, поступающего в ОНВ, снижается пропорционально увеличению расхода более холодного хладагента, поступающего в ОНВ. Например, во время t2 контролер может переместить клапан (такой как впускной клапан 150 ОНВ, показанный на ФИГ. 1) в положение, открывающее поток как более горячего хладагента, так и более холодного хладагента в ОНВ и через трубки охлаждения ОНВ. Нагрузка двигателя продолжает возрастать. Наддув и давление впрыска продолжают увеличиваться в связи с возрастанием нагрузки двигателя, но темп увеличения снижается в связи с тем, что температура двигателя равна требуемой температуре двигателя. Номинальный наддув и номинальное давление первичного впрыска увеличиваются в соответствии с увеличением нагрузки двигателя. НВ продолжает оставаться с меньшим запаздыванием в ответ на поступление более горячего хладагента и более холодного хладагента в ОНВ. Таким образом, температура двигателя может быть сохранена на уровне, близком уровню требуемой температуры двигателя. Соотношение превышает равное соотношение (например, 0,5:0,5), указывая на то, что большее количество более горячего хладагента поступает в ОНВ по сравнению с количеством более холодного хладагента, как показано пунктирной линией 417. В соответствии с изображением расход более холодного хладагента пропорционален нагрузке двигателя, при этом расход более горячего хладагента обратно пропорционален нагрузке двигателя.
После t2 и до t3 нагрузка двигателя продолжает возрастать. В связи с увеличением нагрузки двигателя температура двигателя, скорее всего, также будет возрастать и превысит требуемую температуру двигателя. Поэтому контролер уменьшает соотношение (например, снижает расход более горячего хладагента и увеличивает расход более холодного хладагента, подаваемого в ОНВ, посредством изменения положения клапана хладагента выше по потоку относительно ОНВ) в ответ на увеличение нагрузки двигателя. Таким образом, температура двигателя остается по существу равной требуемой температуре двигателя, несмотря на увеличение нагрузки двигателя. Далее, впускной воздух, поступающий в двигатель, холоднее, чем он был бы, если бы в автомобиле в ОНВ поступал бы только хладагент с более высокой температурой. Соотношение превышает равное соотношение (например, большее количество более горячего хладагента по сравнению с количеством более холодного хладагента, поступающего в ОНВ). Номинальный наддув и номинальное давление впрыска приближаются к скорректированному наддуву и скорректированному давлению впрыска соответственно, чтобы содействовать поддержанию температуры двигателя на уровне приблизительно равном требуемой температуре двигателя по мере увеличения нагрузки двигателя. Другими словами, скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска увеличиваются со скоростью меньшей, чем скорость увеличения номинального наддува и номинального давления впрыска относительно нагрузки двигателя. НВ продолжает оставаться с большим опережением, чтобы дополнительно снижать температуру двигателя, поскольку в противном случае НВ приводило бы к увеличению температуры в связи с увеличением нагрузки двигателя.
В момент t3 нагрузка двигателя продолжает возрастать. Температура двигателя остается по существу равной требуемой температуре двигателя в связи с уменьшением соотношения. В результате, расход более холодного хладагента, поступающего в ОНВ, увеличивается, и расход более горячего хладагента, поступающего в ОНВ, уменьшается в связи с увеличением нагрузки двигателя. В качестве дополнения или альтернативы, чтобы дополнительно поддерживать температуру двигателя в ответ на увеличение нагрузки двигателя, номинальный наддув и номинальное давление впрыска продолжают приближаться к скорректированному наддуву и скорректированному давлению впрыска соответственно. НВ продолжает оставаться с большим опережением. Соотношение остается более высоким, чем равное соотношение (например, большее количество более горячего хладагента по сравнению с количеством более холодного хладагента, поступающего в ОНВ).
После t3 и до t4, поскольку нагрузка двигателя продолжает увеличиваться и приближает к относительно высокой нагрузке двигателя, расход более холодного хладагента, поступающего в ОНВ, продолжает соответственно увеличиваться, чтобы поддерживать температуру двигателя на уровне приблизительно равном требуемой температуре двигателя. В результате, соотношение уменьшается и становится меньше, чем равное соотношение (например, большее количество более холодного хладагента по сравнению с количеством более горячего хладагента, поступающего в ОНВ). Скорректированный наддув снижается до уровня ниже номинального наддува, НВ осуществлен с большим опережением, и скорректированное давление впрыска снижается до уровня ниже номинального давления впрыска, чтобы содействовать охлаждению двигателя и поддерживать температуру двигателя по существу равной требуемой температуре двигателя, когда нагрузка двигателя продолжает возрастать. Другими словами, скорректированный наддув может быть ниже, чем был бы номинальный наддув при прочих условиях без вышеуказанных регулировок хладагента. Аналогично, скорректированный первичный впрыск может быть меньше, чем был бы номинальный первичный впрыск при прочих условиях без вышеуказанных регулировок хладагента.
В момент t4 нагрузка двигателя продолжает возрастать, при этом температура двигателя остается по существу равной требуемой температуре двигателя в связи с уменьшением соотношения до приблизительно 0:1. Для дальнейшего поддержания температуры двигателя по существу равной требуемой температуре двигателя, скорректированный наддув и давление впрыска продолжают увеличиваться вместе с увеличением нагрузки двигателя, но остаются ниже номинального наддува и номинального давления впрыска соответственно, при этом НВ осуществляется с большим опережением.
После t4 и до t5 нагрузка двигателя относительно высокая. В ответ, двигатель переходит во второй режим, и выполняется подача только более холодного хладагента в ОНВ, при этом в ОНВ не поступает более горячий хладагент. В результате, соотношение становится по существу равным 0:1. Температура двигателя остается по существу равной требуемой температуре двигателя в результате перехода двигателя во второй режим. Например, температура двигателя может быть выше, чем требуемая температура двигателя, когда нагрузка двигателя относительно высокая, и когда как более горячий хладагент, так и более холодный хладагент поступают в ОНВ. Скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска относительное высокие, как и номинальный наддув и номинальное давление впрыска, но скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска ниже, чем номинальный наддув и номинальное давление впрыска соответственно. НВ осуществлено с опережением в связи с тем, что температура впускного воздуха относительно низкая. Как указано выше, когда температура впускного воздуха снижена во втором режиме, количество углеводородов на выходе может возрасти. Чтобы предотвратить увеличение выбросов углеводородов во втором режиме, наддув уменьшен, давление впрыска уменьшено, и НВ осуществлено с опережением.
В момент t5 нагрузка двигателя остается относительно высокой. Соотношение по существу равно 0:1. Таким образом, только более холодный хладагент поступает в ОНВ, без поступления в ОНВ более горячего хладагента. Температура двигателя по существу равна требуемой температуре двигателя. Скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска остаются ниже номинального наддува и номинального давления впрыска соответственно, при этом НВ осуществлено с опережением, чтобы дополнительно поддерживать температуру двигателя и снижать количество выбросов углеводородов.
После t5 и до t6 нагрузка двигателя остается относительно высокой. Соотношение по существу равно 0:1, поэтому только более холодный хладагент поступает в ОНВ (например, расход более холодного хладагента относительно высокий, при этом более горячий хладагент не поступает в ОНВ). В результате, температура двигателя по существу остается равной требуемой температуре двигателя. Скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска остаются ниже, чем номинальный наддув и номинальное давление впрыска соответственно, при этом НВ осуществлено с опережением, чтобы дополнительно поддерживать температуру двигателя и снижать количество выбросов углеводородов, в соответствии с вышеуказанным раскрытием.
В момент t6 нагрузка двигателя начинает снижаться. В результате, температура двигателя по существу может оставаться равной требуемой температуре двигателя с меньшим охлаждением. В результате, более горячий хладагент начинает поступать в ОНВ вместе с более холодным хладагентом (например, двигатель переходит в третий режим). Соотношение начинает увеличиваться в сторону равного соотношения, хотя оно и остается ниже равного соотношения (например, более горячий хладагент начинает поступать в ОНВ вместе с более холодным хладагентом, но более холодный хладагент составляет большую часть от общего потока хладагента, поступающего в ОНВ). Скорректированный наддув, скорректированное давление впрыска, номинальный наддув и номинальное давление впрыска начинают уменьшаться. Скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска остаются ниже номинального наддува и номинального давления впрыска соответственно, при этом НВ осуществлено с опережением, чтобы снизить количество выбросов углеводородов в связи с тем, что в ОНВ подается большее количество более холодного хладагента.
После t6 и до t7 нагрузка двигателя продолжает снижаться до относительно низкого значения нагрузки. Соотношение превышает равное соотношение (например, расход более горячего хладагента, подаваемого в ОНВ, превышает расход более холодного хладагента, подаваемого в ОНВ). Расход более горячего хладагента, поступающего в ОНВ, увеличивается, при этом расход более холодного хладагента, поступающего в ОНВ, снижается в ответ на снижение нагрузки двигателя. В результате, температура двигателя по существу остается равной требуемой температуре двигателя. Скорректированный наддув, скорректированное давление впрыска, номинальный наддув и номинальное давление впрыска продолжает уменьшаться. Скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска становится больше, чем номинальный наддув и номинальное давление впрыска соответственно, НВ начинает происходить с немного большим запаздыванием в ответ на увеличивающийся расход более горячего хладагента, поступающего в ОНВ, и результирующей увеличенной температурой впускного воздуха.
В момент t7 нагрузка двигателя продолжает снижаться до относительно низкого значения нагрузки двигателя. Расход более горячего хладагента, поступающего в ОНВ, продолжает увеличиваться, при этом расход более холодного хладагента, поступающего в ОНВ, продолжает, соответственно, снижаться в ответ на снижение нагрузки двигателя. Соотношение продолжает увеличиваться в сторону соотношения 1:0 и превышает равное соотношение. Скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска продолжают снижаться и остаются выше, чем номинальный наддув и номинальное давление впрыска соответственно, НВ осуществлено с большим запаздыванием и, в результате, температура двигателя по существу остается равной требуемой температуре двигателя.
После t7 нагрузка двигателя продолжает снижаться. В результате, расход более горячего хладагента, поступающего в ОНВ, увеличивается, при этом расход более холодного хладагента, поступающего в ОНВ, соответственно снижается. Соотношение приближается к соотношению, равному 1:0. Скорректированный наддув и скорректированное давление впрыска продолжают снижаться и остаются выше, чем номинальный наддув и номинальное давление впрыска соответственно, НВ осуществлено с большим запаздыванием и, в результате, температура двигателя по существу остается равной требуемой температуре двигателя.
Как показано на ФИГ. 4, корректировки соотношения более горячего хладагента к более холодному хладагенту, поступающему в ОНВ, осуществлены в зависимости от текущей температуры двигателя и требуемой температуры двигателя. В качестве дополнения или альтернативы, соотношение может быть также скорректировано на основе других рабочих параметров двигателя, таких как образование конденсата в ОНВ, количество выбрасываемых твердых частиц и других параметров, указанных выше. Например, когда уровень конденсата в ОНВ снижается, соотношение может быть изменено таким образом, что расход более горячего хладагента увеличивается, при этом расход более холодного хладагента уменьшается, чтобы снизить образование конденсата в ОНВ.
Таким образом, ОНВ может быть охлажден посредством первого хладагента с более высокой, первой температурой, второго хладагента с более низкой, второй температурой, при этом первая температура выше, чем вторая температура, или смеси первого хладагента со вторым хладагентом, чтобы достичь уровня температуры между температурой первого хладагента и второго хладагента. Таким образом, автомобиль может работать в первом режиме (например, с подачей в ОНВ только хладагента с более высокой температурой), втором режиме (например, с подачей в ОНВ только хладагента с более низкой температурой) или третьем режиме (например, с подачей в ОНВ смеси хладагента с более высокой температурой и хладагента с более низкой температурой). Посредством регулировки потока хладагента, поступающего в ОНВ, между этими тремя режимами температура впускного воздуха, подаваемого в двигатель, может быть отрегулирована с более высокой точностью. В результате, температура двигателя может быть отрегулирована быстрее и точнее на основе рабочих условий двигателя, тем самым повышая эффективность работы двигателя. Кроме того, такая регулировка температуры хладагента, подаваемого в ОНВ, может обеспечить контроль образования конденсата в ОНВ до требуемого уровня, тем самым снижая вероятность пропуска зажигания и/или неустойчивых событий сгорания. Технический результат, достигнутый посредством подачи двух хладагентов в ОНВ, один из который - хладагент с более высокой температурой, а другой - хладагент с более низкой температурой, состоит в том, чтобы увеличить эффективность двигателя и снизить количество выбросов при изменении рабочих условий двигателя (например, увеличение/уменьшение нагрузки, конденсат в ОНВ и др.). Таким образом, требуемая температура двигателя и/или температура на выпуске ОНВ может быть достигнута быстрее и с большей точностью посредством подачи смеси, образованной двумя хладагентами с разными значениями температуры. Далее, технический результат, достигнутый посредством регулировки рабочих параметров двигателя в ответ на регулировку соотношения хладагента с более высокой температурой к хладагенту с более низкой температурой, подаваемому в ОНВ, состоит в снижении количества выбросов твердых частиц и/или компенсации изменений углеводородных выбросов в связи с изменением температуры впускного воздуха. Таким образом, количество выбросов твердых частиц может быть уменьшено, при этом эффективность двигателя может быть дополнительно увеличена.
Следует отметить, что содержащиеся в настоящей заявке примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера и комбинации различных датчиков, приводов и других аппаратных средств двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п.Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных особенностей и преимуществ, раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Более того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память среды хранения машиночитаемых данных компьютера в управляющей системе двигателя, в которой раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего раскрытия изобретения включает в себя все новые и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и не очевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего раскрытия изобретения.
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ для двигателя (10) заключается в том, что подают смесь хладагентов, содержащую первый хладагент с первой температурой и второй хладагент со второй температурой, более низкой, чем первая температура, в охладитель (18) наддувочного воздуха. Регулируют температуру смеси посредством регулировки соотношения первого хладагента ко второму хладагенту в ответ на рабочее условие двигателя (10) и температуру на выпуске охладителя (18) наддувочного воздуха. В ответ на регулировку температуры смеси посредством регулировки соотношения первого хладагента ко второму хладагенту регулируют один или более из рабочих параметров двигателя (10) на основе отрегулированного соотношения первого хладагента ко второму хладагенту. Регулировка одного или более рабочих параметров двигателя включает в себя увеличение соотношения первого хладагента ко второму хладагенту, в то время как по меньшей мере часть как первого хладагента, так и второго хладагента поступает в охладитель (18) наддувочного воздуха. В ответ на увеличение соотношения первого хладагента ко второму хладагенту, в то время как по меньшей мере часть как первого хладагента, так и второго хладагента поступает в охладитель (18) наддувочного воздуха, увеличивают давление впрыска топлива, впрыскиваемого в двигатель, увеличивают наддув, увеличивают количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, и смещают в сторону запаздывания момент впрыска. Раскрыты вариант способа для двигателя и система для двигателя. Технический результат заключается в уменьшении периода времени, необходимого для нагрева или охлаждения хладагента до требуемой температуры. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ для двигателя, содержащий шаги, на которых:
подают смесь хладагентов, содержащую первый хладагент с первой температурой и второй хладагент со второй температурой, более низкой, чем первая температура, в охладитель наддувочного воздуха и регулируют температуру смеси посредством регулировки соотношения первого хладагента ко второму хладагенту в ответ на рабочее условие двигателя и температуру на выпуске охладителя наддувочного воздуха; и в ответ на регулировку температуры смеси посредством регулировки соотношения первого хладагента ко второму хладагенту, регулируют один или более из рабочих параметров двигателя на основе отрегулированного соотношения первого хладагента ко второму хладагенту, причем регулировка одного или более рабочих параметров двигателя включает в себя увеличение соотношения первого хладагента ко второму хладагенту, в то время как по меньшей мере часть как первого хладагента, так и второго хладагента поступает в охладитель наддувочного воздуха, и в ответ на увеличение соотношения первого хладагента ко второму хладагенту, в то время как по меньшей мере часть как первого хладагента, так и второго хладагента поступает в охладитель наддувочного воздуха, увеличивают давление впрыска топлива, впрыскиваемого в двигатель, увеличивают наддув, увеличивают количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, и смещают в сторону запаздывания момент впрыска.
2. Способ по п. 1, в котором регулировка температуры смеси включает в себя шаг, на котором увеличивают соотношение первого хладагента ко второму хладагенту в ответ на одно или более из таких условий, как снижение нагрузки двигателя, снижение температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха ниже требуемой температуры на выпуске, снижение температуры во впускном коллекторе ниже порогового значения температуры во впускном коллекторе, запаздывание фазы сгорания с выходом за пределы целевого момента, снижение температуры двигателя, снижение температуры в системе дополнительной очистки отработавших газов и увеличение образования конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
3. Способ по п. 1, в котором регулировка температуры смеси включает в себя шаг, на котором уменьшают соотношение первого хладагента ко второму хладагенту в ответ на одно или более из таких условий, как уменьшение нагрузки двигателя, увеличение температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха выше требуемой температуры на выпуске, увеличение температуры во впускном коллекторе выше порогового значения температуры во впускном коллекторе, увеличение температуры двигателя, увеличение температуры в системе дополнительной очистки отработавших газов и уменьшение образования конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
4. Способ по п. 1, в котором регулировка температуры смеси включает в себя шаг, на котором регулируют соотношение первого хладагента ко второму хладагенту таким образом, чтобы только первый хладагент, а не второй хладагент поступал в охладитель наддувочного воздуха в ответ на одно или более из таких условий, как: нагрузка двигателя ниже порогового значения нагрузки, каталитический нейтрализатор отработавших газов не достиг температуры инициирования каталитических реакций, температура двигателя ниже порогового значения температуры, температура во впускном коллекторе упала ниже порогового значения температуры во впускном коллекторе, запаздывание фазы сгорания с выходом за пределы порогового момента, образование конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата.
5. Способ по п. 1, в котором регулировка температуры смеси включает в себя шаг, на котором регулируют соотношение первого хладагента ко второму хладагенту таким образом, чтобы только второй хладагент, а не первый хладагент поступал в охладитель наддувочного воздуха в ответ на одно или более из таких условий, как: нагрузка двигателя превышает пороговое значение нагрузки, расход впускного воздуха или количество впускного воздуха, поступающего в двигатель, упал (упало) ниже порогового значения, детонация двигателя.
6. Способ по п. 1, в котором дополнительно регулируют соотношение первого хладагента ко второму хладагенту таким образом, чтобы только первый хладагент поступал в охладитель наддувочного воздуха, причем в ответ на регулировку соотношения первого хладагента ко второму хладагенту таким образом, чтобы только первый хладагент поступал в охладитель наддувочного воздуха, регулировка одного или более рабочих параметров двигателя включает в себя один или более из следующих шагов: увеличивают давление впрыска топлива, впрыскиваемого в двигатель, смещают в сторону запаздывания момент впрыска, увеличивают количество топлива дополнительного впрыска, направляют по меньшей мере часть рециркулирующих отработавших газов (РОГ) в обход охладителя РОГ и увеличивают наддув.
7. Способ по п. 1, в котором дополнительно регулируют соотношение первого хладагента ко второму хладагенту таким образом, чтобы только второй хладагент поступал в охладитель наддувочного воздуха, причем в ответ на регулировку соотношения первого хладагента ко второму хладагенту таким образом, чтобы только второй хладагент поступал в охладитель наддувочного воздуха, регулировка одного или более рабочих параметров двигателя включает в себя один или более из следующих шагов: уменьшают наддув, смещают в сторону опережения момент впрыска, уменьшают количество топлива дополнительного впрыска, подают все отработавшие газы в канале РОГ через охладитель РОГ и уменьшают давление впрыска топлива, впрыскиваемого в двигатель.
8. Способ по п. 1, в котором охладитель наддувочного воздуха расположен во впускном канале двигателя ниже по потоку относительно компрессора и выше по потоку относительно впускного коллектора двигателя, причем первый хладагент - это хладагент из первого охлаждающего контура, а второй хладагент - это хладагент из второго охлаждающего контура, гидравлически отделенного от первого охлаждающего контура.
9. Способ для двигателя, содержащий шаги, на которых:
эксплуатируют двигатель в первом рабочем режиме, причем первый рабочий режим включает в себя подачу хладагента с первой температурой, а не хладагента со второй температурой в охладитель наддувочного воздуха (ОНВ), причем хладагент со второй температурой холоднее хладагента с первой температурой; переводят двигатель из эксплуатации в первом рабочем режиме в эксплуатацию в третьем рабочем режиме, причем смесь хладагента с первой температурой и хладагента со второй температурой подают в ОНВ в третьем рабочем режиме; и смещают в сторону опережения начало впрыска (НВ) в ответ на перевод двигателя из эксплуатации в первом рабочем режиме в эксплуатацию в третьем рабочем режиме.
10. Способ по п. 9, в котором первый рабочий режим включает в себя одно или более из таких условий, как: нагрузка двигателя ниже первого порогового значения нагрузки, каталитический нейтрализатор отработавших газов не достиг температуры инициирования каталитических реакций при запуске двигателя, температура во впускном коллекторе падает ниже порогового значения температуры во впускном коллекторе, запаздывание фазы сгорания с выходом за пределы целевого момента, температура двигателя ниже нижнего первого порогового значения температуры и уровень конденсата в ОНВ возрастает выше порогового уровня конденсата.
11. Способ по п. 10, в котором дополнительно эксплуатируют двигатель во втором рабочем режиме, переводят двигатель из эксплуатации двигателя во втором рабочем режиме в эксплуатацию двигателя в третьем рабочем режиме и смещают в сторону запаздывания НВ в ответ на перевод двигателя из эксплуатации во втором рабочем режиме в эксплуатацию в третьем рабочем режиме, причем эксплуатация двигателя во втором рабочем режиме включает в себя подачу хладагента со второй температурой, а не хладагента с первой температурой в ОНВ во втором рабочем режиме, причем двигатель эксплуатируют во втором рабочем режиме во время одного или более из таких условий, как: нагрузка двигателя выше второго порогового значения нагрузки, детонация двигателя, расход впускного воздуха, подаваемого в двигатель, падает ниже порогового значения, и температура двигателя превышает верхнее второе пороговое значение температуры.
12. Способ по п. 11, в котором третий рабочий режим включает в себя такие условия, как: нагрузка двигателя находится между первым пороговым значением нагрузки и вторым пороговым значением нагрузки, температура двигателя находится между первым пороговым значением температуры и вторым пороговым значением температуры, температура во впускном коллекторе по существу равна пороговому значению температуры во впускном коллекторе, фаза сгорания по существу равна целевому моменту, расход впускного воздуха по существу равен пороговому значению, уровень конденсата в ОНВ ниже порогового уровня конденсата, уровень детонации двигателя ниже порогового уровня детонации, и каталитический нейтрализатор отработавших газов достиг температуры инициирования каталитических реакций.
13. Способ по п. 9, в котором дополнительно, в ответ на подачу хладагента с первой температурой, а не хладагента со второй температурой в ОНВ в первом рабочем режиме, регулируют наддув независимо от температуры хладагента ОНВ, регулируют количество топлива дополнительно впрыска в функциональной зависимости от температуры хладагента ОНВ, регулируют давление первичного впрыска топлива, впрыскиваемого в двигатель, в функциональной зависимости от температуры хладагента ОНВ и регулируют момент впрыска в функциональной зависимости от температуры хладагента ОНВ.
14. Способ по п. 9, в котором дополнительно, в ответ на подачу хладагента со второй температурой, а не хладагента с первой температурой в ОНВ во втором рабочем режиме, регулируют наддув, количество топлива дополнительного впрыска, давление первичного впрыска топлива, впрыскиваемого в двигатель, в функциональной зависимости от температуры хладагента.
15. Способ по п. 9, в котором дополнительно, в ответ на подачу смеси в ОНВ в третьем рабочем режиме, увеличивают один или более из таких параметров, как: наддув, количество топлива дополнительного впрыска, давление первичного впрыска топлива и величина запаздывания момента впрыска, при этом температура хладагента, поступающего в ОНВ, возрастает.
16. Система для двигателя, содержащая:
первый охлаждающий контур, в котором циркулирует первый хладагент;
второй охлаждающий контур, в котором циркулирует второй хладагент, при этом температура первого хладагента превышает температуру второго хладагента;
охладитель наддувочного воздуха, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с первым охлаждающим контуром и вторым охлаждающим контуром через клапан хладагента; и
контроллер с машиночитаемыми инструкциями для:
избирательной регулировки клапана хладагента в любое из таких положений, как: первое положение для подачи только первого хладагента в охладитель наддувочного воздуха, второе положение для подачи только второго хладагента в охладитель наддувочного воздуха, и третье положение для подачи смеси первого и второго хладагентов в охладитель наддувочного воздуха на основе рабочих условий двигателя, причем контроллер содержит дополнительные машиночитаемые инструкции для смещения в сторону опережения начала впрыска (НВ) в ответ на перевод клапана хладагента из первого положения в третье положение.
17. Система по п. 16, в которой контроллер дополнительно содержит машиночитаемые инструкции для дополнительной регулировки рабочих параметров двигателя на основе предыдущей работы двигателя.
18. Система по п. 17, в которой контроллер дополнительно содержит машиночитаемые инструкции для дополнительной регулировки рабочих параметров двигателя на основе температуры хладагента, проходящего через охладитель наддувочного воздуха, причем температура хладагента, проходящего через охладитель наддувочного воздуха, основана на положении клапана хладагента и соотношении первого хладагента ко второму хладагенту, проходящих через охладитель наддувочного воздуха.
| Колосоуборка | 1923 |
|
SU2009A1 |
| RU 2013148090 A, 10.05.2015 | |||
| СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2010 |
|
RU2541362C2 |
| ЕДИНАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ | 2006 |
|
RU2414608C2 |
| Станок для изготовления деревянных ниточных катушек из цилиндрических, снабженных осевым отверстием, заготовок | 1923 |
|
SU2008A1 |
| Способ приготовления мыла | 1923 |
|
SU2004A1 |
