СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОЧИСТКИ ОБВОДНОГО РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА ТУРБОКОМПРЕССОРА Российский патент 2020 года по МПК F02B37/18 F02B77/04 F02D23/00 B08B5/00 

Раскрытое в настоящей заявке изобретение относится к способу и системе для очистки обводного регулирующего клапана турбокомпрессора.

Уровень техники

На Фигуре 1 изображен общеизвестный двигатель 10 внутреннего сгорания с турбокомпрессором 20 для повышения выходной мощности двигателя и сокращения выбросов загрязняющих веществ. Как правило, турбокомпрессор 20 содержит турбину 22, работающую на отработавших газах и приводящую в действие компрессор 24, установленный с ней на одном валу, при этом турбокомпрессор 20 зачастую содержит обводной клапан, известный как перепускной клапан 26, используемый для регулирования расхода отработавших газов в перепускном канале 28, проходящем параллельно турбине турбокомпрессора. Перепускной клапан 26 можно использовать для регулирования расхода отработавших газов через турбину 22, и, тем самым, располагаемой мощности для приведения в действие компрессора 24. Соответственно, наддув, создаваемый турбокомпрессором 20, можно регулировать в зависимости от положения перепускного клапана 26. Как правило, цель наддува, создаваемого турбокомпрессором 20, заключается в том, чтобы двигатель 10 работал с минимально возможным уровнем дросселирования с помощью дроссельной заслонки 12, снижая, тем самым, насосные потери.

Как показано на Фигуре 2, положением перепускного клапана 26 может управлять регулирующий клапан 30. Регулирующий клапан 30 связан по текучей среде с источниками первого и второго опорных давлений через первый и второй входы 32, 34 соответственно. Например, либо первый, либо второй из входов 32, 34 может гидравлически сообщаться с источником разрежения, например - с насосом с приводом от двигателя или вытяжным устройством, при этом другой из выходов 32, 34 может сообщаться с атмосферой. Регулирующий клапан 30 регулирует первое и второе опорное давление с помощью возвратно-поступательного золотника 36, выполненного с возможностью передавать первое или второе опорное давление на выход 38 регулирующего клапана. Таким образом, регулирующий клапан 30 вырабатывает пневмосигнал выходного давления, значение которого может находиться между значениями первого и второго опорных давлений, и который можно регулировать, изменяя рабочий цикл возвратно-поступательного золотника. Золотник 36 можно выборочно перемещать с помощью электромагнита, следовательно, регулирующий клапан 30 может содержать электромагнитный клапан, управляемый сигналами с широтно-импульсной модуляцией.

Сигнал выходного давления от регулирующего клапана по текучей среде направляется исполнительному механизму 40 перепускного клапана. Исполнительный механизм 40 перепускного клапана содержит диафрагму 41, за которой находится поршень 42, воздействующий на пружину 43. Шатун 44, прикрепленный к поршню 42, выполнен с возможностью изменять положение перепускного клапана 26 через тягу 45. Тяга 45 может содержать часть 46 с возможностью вращения относительно оси 46' для перемещения перепускного клапана 26 от соответствующего седла клапана или к нему. Измененное выходное давление из регулирующего клапана 30 воздействует на диафрагму 41 для выборочного перемещения поршня 42 относительно пружины 46 и, следовательно, открытия или закрытия перепускного клапана 26.

Воздух, всасываемый в систему из атмосферы, может быть загрязнен, например - маслом из двигателя, пылью или другими загрязняющими веществами. Кроме того, и особенно если источником разряжения выступает насос с приводом от двигателя, из источника разрежения в регулирующий клапан 30 могут попасть посторонние примеси, например - масло, вода или продукты сгорания. Поэтому, в определенных условиях, регулирующий клапан 30 может засориться в результате образования отложений, что приводит к потере функциональности регулирующего клапана. В результате, также может снизиться чувствительность перепускного клапана.

Изложение сущности изобретения

В соответствии с одним аспектом раскрытого в настоящей заявке изобретения, предложен способ очистки обводного регулирующего клапана турбокомпрессора, при этом обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью изменения положения обводного клапана и, следовательно, расхода потока в обход турбины и (или) компрессора турбокомпрессора двигателя, причем обводной регулирующий клапан связан по текучей среде с источником разрежения, связанным с двигателем, а также обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью выборочно подавать давление из источника разрежения для регулирования выходного давления обводного регулирующего клапана, при этом положение обводного клапана определяется выходным давлением обводного регулирующего клапана, причем способ содержит: определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана; определение того, упало ли давление источника разрежения ниже порогового; и увеличение расхода среды через обводной регулирующий клапан для его очистки.

Способ также может содержать определение того, ожидают ли снижение давления источника разрежения ниже порогового значения во время цикла очистки. Определение того, ожидают ли снижение давления источника разрежения ниже порогового, может содержать прогнозирование потребности в разрежении от источника разрежения.

Если давление источника разрежения превышает и (или) ожидаемо может превысить пороговое значение, способ может отсрочить очистку обводного регулирующего клапана, например - на заданный период времени.

Кроме того или в другом варианте, способ может также содержать контроль давления источника разрежения, если давление источника разрежения превышает или ожидаемо может превысить пороговое значение. Способ также может содержать очистку обводного регулирующего клапана, когда давление источника разрежения перестанет превышать и (или) перестанут ожидать превышение им порогового значения.

Способ также может содержать определение того, находится ли требуемый крутящий момент двигателя ниже порогового значения. Если требуемый крутящий момент двигателя превышает пороговое значение, способ может отсрочить очистку обводного регулирующего клапана.

Способ может также содержать поддержание по существу постоянного выходного крутящего момента двигателя. Это может быть достигнуто, например, регулированием положения дроссельной заслонки двигателя для снижения или увеличения выходного крутящего момента двигателя.

Очистку обводного регулирующего клапана можно осуществлять во время замедления двигателя и (или) содержащего его транспортного средства, например, когда дроссельная заслонка двигателя закрыта, и (или) когда требуемый крутящий момент двигателя равен нулю или меньше его. В этом случае регулирование дроссельной заслонки для компенсации изменений уровня наддува может не понадобиться.

Обводной регулирующий клапан может содержать подвижный золотник, выполненный с возможностью выборочной передачи давления источника разрежения или опорного давления таким образом, чтобы рабочий цикл золотника определял выходное давление обводного регулирующего клапана.

Способ может также содержать регулирование рабочего цикла золотника для увеличения или уменьшения величины наддува, создаваемого турбокомпрессором. Рабочий цикл золотника можно регулировать таким образом, чтобы он составлял около 50%.

Обводной регулирующий клапан может содержать электронный вакуумный клапан-регулятор (ЭВКР), содержащий электромагнитную катушку, при этом напряженность создаваемого катушкой электромагнитного поля определяет выходное давление, создаваемое ЭВКР.

Способ также может содержать регулирование коэффициента заполнения управляющего сигнала с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), направляемого на электромагнитную катушку для увеличения или уменьшения величины наддува, создаваемого турбокомпрессором.

Способ также может содержать чередование рабочего цикла между низкими и высокими значениями при очистке обводного регулирующего клапана. Способ может также содержать настройку коэффициента заполнения сигнала ШИМ на значение не менее 80%, например - 85%, на заданный период. Способ может также содержать настройку коэффициента заполнения сигнала ШИМ на значение не более 20%, например - 15%, на заданный период.

Определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана, может содержать контроль показателей работы одного или нескольких из следующих устройств: обводного регулирующего клапана, обводного клапана, турбокомпрессора и двигателя, и определение того, находятся ли показатели их работы ниже заданных пороговых значений.

Кроме того или в другом варианте, определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана, может содержать определение продолжительности работы обводного регулирующего клапана после его предыдущей очистки.

Кроме того или еще в одном варианте, определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана, может содержать проверку на наличие внутри обводного регулирующего клапана отложений загрязнителей с помощью контрольно-измерительных приборов.

Источник разрежения может содержать вакуум-бачок. Контроль/прогнозирование давления источника разрежения может содержать контроль/прогнозирование давления вакуум-бачка. Источник разрежения также может содержать насос, вытяжное устройство, устройство Вентури и т.п.

В соответствии с еще одним аспектом раскрытого в настоящей заявке изобретения, предложена система для очистки обводного регулирующего клапана турбокомпрессора, при этом обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью изменения положения обводного клапана и, следовательно, расхода потока в обход турбины и (или) компрессора турбокомпрессора двигателя, причем обводной регулирующий клапан связан по текучей среде с источником разрежения, связанным с двигателем, а также обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью выборочно подавать давление из источника разрежения для регулирования выходного давления обводного регулирующего клапана, при этом положение обводного клапана определяется выходным давлением обводного регулирующего клапана, причем система содержит один или несколько контроллеров, выполненных с возможностью: определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана; определение того, упало ли давление источника разрежения ниже порогового; и увеличения расхода среды через обводной регулирующий клапан для его очистки.

Один или несколько контроллеров также могут быть выполнены с возможностью определение того, ожидают ли снижение давления источника разрежения ниже порогового значения во время цикла очистки.

Один или несколько контроллеров также могут быть выполнены с возможностью прогнозирования потребности в разрежении от источника разрежения.

Один или несколько контроллеров также могут быть выполнены с возможностью отсрочить очистку обводного регулирующего клапана, если давление источника разрежения превышает и (или) ожидаемо может превысить пороговое значение.

Кроме того или в другом варианте, один или несколько контроллеров также могут быть выполнены с возможностью контроля давления источника разрежения, если давление источника разрежения превышает или ожидаемо может превысить пороговое значение; а также очистки обводного регулирующего клапана, когда давление источника разрежения перестанет превышать пороговое значение и (или) перестанут ожидать превышение им порогового значения.

Источник разрежения также может содержать вакуум-бачок.

В соответствии с еще одним аспектом раскрытого в настоящей заявке изобретения, предложено программное обеспечение, которое, при исполнении его вычислительным устройством, обеспечивает реализацию вычислительным устройством способа согласно раскрытому выше аспекту настоящего изобретения.

В соответствии с еще одним аспектом раскрытого в настоящей заявке изобретения, предложено транспортное средство или двигатель, содержащий систему очистки обводного регулирующего клапана согласно раскрытому выше аспекту настоящего изобретения.

Краткое описание фигур чертежей

Для лучшего понимания раскрытого в настоящем описании изобретения и создания ясного представления о том, как оно может быть осуществлено, ниже приводятся ссылки на прилагаемые фигуры чертежей, изображающие, в качестве примеров следующее:

На Фигуре 1 схематически изображен ранее предложенный вариант компоновки двигателя и турбокомпрессора с перепускным клапаном;

На Фигуре 2 схематически изображен ранее предложенный узел перепускного клапана для управления положением перепускного клапана турбокомпрессора;

На Фигуре 3 схематически изображена компоновка двигателя и турбокомпрессора с перепускным клапаном согласно примеру, раскрытому в настоящей заявке;

На Фигуре 4а схематически изображен вакуумный клапан-регулятор в нейтральном положении;

На Фигуре 4b схематически изображен вакуумный клапан-регулятор в конфигурации, открытой для вакуумметрического давления;

На Фигуре 4с схематически изображен вакуумный клапан-регулятор в конфигурации, открытой для давления воздуха управления;

На Фигуре 5 представлен способ очистки регулирующего клапана согласно примеру, раскрытому в настоящем документе;

На Фигуре 6 изображена система для очистки регулирующего клапана согласно примеру, раскрытому в настоящем документе.

Осуществление изобретения

Как показано на Фигурах 3, 5 и 6, раскрытое здесь изобретение относится к способу и (или) системе для очистки регулирующего клапана 30, раскрытого выше со ссылкой на Фигуры 1 и 2. Как сказано выше, регулирующий клапан может регулировать положение перепускного клапана 26 через исполнительный механизм 40 перепускного клапана, при этом, для краткости, подробное описание их работы не включено в настоящий документ.

Как показано на Фигуре 3, двигатель 10, раскрытый выше со ссылкой на Фигуру 1, может быть связан с вакуумным насосом 14, который может быть механически соединен с выходным валом двигателя и может механически приводиться в действие двигателем. В другом варианте, вакуумный насос 14 может быть электроприводным, либо разрежение может создаваться другим источником разрежения, например - устройством Вентури, не требующим для работы подачи энергии непосредственно от двигателя. Источник вакуума, например - вакуумный насос 14, может служить источником разрежения для систем, связанных с транспортным средством, например - автомобилем, приводимым в движение двигателем 10. Для работы таких систем, например - системы усиления тормозов, может требоваться вакуумметрическое давление.

Вакуумный насос 14 также может использоваться для подачи первого опорного давления на регулирующий клапан 30. Система может содержать вакуум-бачок 16 для обеспечения возможности получения стабильного давления из источника разрежения 14. Несмотря на то, что в примере на Фигуре 3 вакуумный насос 14 показан связанным по текучей среде с вакуум-бачком 16, а вакуум-бачок 16 показан связанным по текучей среде с регулирующим клапаном 30, следует понимать, что также возможны и другие компоновки. Например, регулирующий клапан также может быть связан по текучей среде как с вакуум-бачком, так и с вакуум-насосом.

Как показано на Фигуре 5, способ 100 согласно раскрытому здесь изобретению содержит: первый шаг 120, на котором определяется, требует ли регулирующий клапан 30 очистки; второй шаг 140, на котором определяется, упало ли давление источника разрежения 14 ниже порогового значения; и третий шаг 160, на котором увеличивают расход среды через регулирующий клапан для его очистки.

Способ 100 может содержать необязательный шаг, на котором определяется то, находится ли крутящий момент двигателя ниже порогового значения. Данный шаг может выполняться между первым и вторым шагами 120, 140.

Способ может также содержать дополнительный необязательный шаг, на котором регулируют положение дроссельной заслонки 12 двигателя 10, и, следовательно, крутящий момент на выходном валу двигателя для компенсации изменения величины наддува, создаваемого турбокомпрессором 20. Данный шаг может происходить по существу в то же время, что и третий шаг 160.

Как показано на Фигуре 6, система 200 согласно раскрытому здесь изобретению содержит один или несколько контроллеров 200, содержащих первый модуль 220, выполненный с возможностью определять, требует ли регулирующий клапан 30 очистки; второй модуль 240, выполненный с возможностью определять то, находится ли давление источника разрежения ниже порогового значения; и третий модуль 260, выполненный с возможностью увеличивать расход среды через регулирующий клапан для очистки последнего.

Система 200 может содержать необязательный модуль, выполненный с возможностью определять то, находится ли крутящий момент двигателя ниже порогового значения.

Система 200 может также содержать дополнительный необязательный модуль, выполненный с возможностью регулировать положение дроссельной заслонки 12 двигателя 10, и, следовательно, крутящий момент на выходном валу двигателя для компенсации изменения величины наддува, создаваемого турбокомпрессором 20.

При любом упоминании в тексте настоящего документа, давление рассматривается относительно совершенного вакуума. Следовательно, когда говорится, что давление источника разрежения «выше» порогового значения, имеется в виду, что абсолютное давление источника разрежения выше абсолютного порогового давления и наоборот. Соответственно, следует понимать, что, когда давление источника разрежения «понижено», подразумевается, что в качестве источника разрежения он функционирует лучше, и наоборот.

Регулирующий клапан 30 может содержать первый вход 32 для первого опорного давления и второй вход 34 для второго опорного давления. Золотник 36, или иной компонент клапана, может перемещаться, например - возвратно-поступательно, внутри регулирующего клапана так, чтобы поочередно блокировать первый и второй входы 32, 34. Так регулирующий клапан 30 может регулировать первое и второе опорные давления, чтобы выходное давление регулирующего клапана могло равняться одному из них или составлять значение между первым и вторым опорным давлением. Как сказано выше, первое опорное давление может соответствовать давлению источника разрежения. Второе опорное давление может быть атмосферным давлением.

При совершении золотником возвратно-поступательных движений может присутствовать эффективный поток среды из второго входа 34 в первый вход 32 или наоборот. Следует понимать, что в слишком низком или слишком высоком рабочем цикле эффективный поток будет ограничен, так как либо первый, либо второй вход будет по большей части блокирован в таком рабочем цикле. Напротив, когда рабочие циклы далеки от этих предельных значений, эффективный поток будет увеличен, так как первый и второй входы не будут блокированы на такое долгое время. Следовательно, изменяя рабочий цикл золотника, расход среды через регулирующий клапан можно увеличить. При увеличении расхода среды через регулирующий клапан, она может принести с собой любые загрязнители, которые могут отложиться в регулирующем клапане, в связи с чем потребуется его очистка.

Следует понимать, что рабочий цикл золотника можно регулировать (уменьшая или увеличивая его) так, чтобы его относительная величина составляла около 50%, при которой эффективный поток через регулирующий клапан может быть максимальным. Рабочий цикл - это отношение времени, в течение которого золотник находится на одной стороне регулирующего клапана, ко времени одного перемещения золотника. Соответственно, рабочий цикл с 50%-ным отношением может соответствовать рабочему циклу, при котором золотник блокирует первый и второй входы регулирующего клапана с одинаковой продолжительностью.

Как раскрыто выше, когда первый и второй входы 32, 34 соединены один - с источником 14 разрежения, а другой - открыт для атмосферного давления, регулирование рабочего цикла регулирующего клапана 30 и увеличение эффективного потока через регулирующий клапан приводит к тому, что исполнительный механизм перепускного клапана быстро продувается с последующим сбросом через регулирующий клапан. Таким образом можно удалить любые накопленные загрязнения из системы регулирования перепускного клапана в источник 14 разрежения.

В другом варианте осуществления, показанном на Фигурах с 4а по 4 с, регулирующий клапан 30 может содержать электронный вакуумный клапан-регулятор (ЭВКР) 50. ЭВКР 50 может принимать подаваемое вакуумметрическое давление через вакуумный вход 52. Воздух под опорным давлением, например - атмосферный воздух, может подаваться через ввод опорного воздуха 54. Управляющим давлением для перепускного клапана может быть выходное давление, подаваемое через выход 64 клапана-регулятора. ЭВКР 50 может содержать плунжер 56, который может опираться на упругий элемент, например - диафрагму 58. Диафрагма 58 может быть выполнена с возможностью смещать плунжер 56 вниз в упор к гофрированной мембране 62. Сила, действующая на плунжер 56, может быть сочетанием силы, прикладываемой диафрагмой 58, и силы, возникающей из-за разности между управляющим выходным давлением на выходе 64 и опорным давлением воздуха из входа 54, т.е. разности давлений на плунжере 56. Первый конец гофрированной мембраны 62 может выборочно упираться в вакуумный вход 52, например - для того, чтобы выборочно блокировать вакуумный вход 52. Второй конец гофрированной мембраны 62 может быть функционально связан с электромагнитной катушкой 60. Катушка может получать управляющий сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), в зависимости от коэффициента заполнения которого изменяется напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой, и, следовательно, сила, с которой первый конец гофрированной мембраны воздействует на вакуумный вход 52.

В нейтральном положении, изображенном на Фигуре 4а, контактная поверхность 56а плунжера может опираться на гофрированную мембрану 62, блокируя поток воздуха опорного давления из входа 54 на выход 64. Гофрированная мембрана может, в свою очередь, быть расположена напротив вакуумного входа 52, блокируя поток воздуха через клапан в источник 14 разрежения. Следовательно, давление на выходе 64 клапана-регулятора может быть по существу постоянным.

Как показано на Фигуре 4b, при снижении коэффициента заполнения, применяемого к катушке 60, сила, воздействующая на плунжер, может превысить силу, с которой гофрированная мембрана 62 воздействует на вакуумный вход 52. В результате, гофрированная мембрана может сжаться и перестать блокировать вакуумный вход 52. В связи с этим, давление в регулирующем клапане может понижаться источником 14 разрежения до тех пор, пока разность давлений на плунжере 56 не сбалансирует изменение силы, создаваемой катушкой 60 через гофрированную мембрану 62. После того, как сила будет сбалансирована, клапан может вернуться в нейтральное положение, изображенное на Фигуре 4а, а давление, создаваемое клапаном на выходе 64, может снизиться.

Как показано на Фигуре 4 с, если коэффициент заполнения, применяемый к катушке 60, увеличивается, баланс сил, действующих на плунжер 56 может быть достаточным для перемещения контактной поверхности 56а плунжера от гофрированной мембраны (например - если давление на выходе 64 становится слишком низким) для создания зазора, в который может течь воздух опорного давления из входа 54. В связи с этим, давление в ЭВКР может быть повышенным до тех пор, пока разность давлений на плунжере 56 не сбалансирует другие силы, действующие на плунжер. После того, как сила будет сбалансирована, регулирующий клапан может вернуться в нейтральное положение, изображенное на Фигуре 4а, а давление, создаваемое клапаном на выходе 64, может повыситься.

Очистка ЭВКР 50 может осуществляться путем стимулирования потока через ЭВКР, например - путем попеременного изменения рабочего цикла от низких до высоких значений для попеременного перехода между режимами, изображенными на Фигурах 4b и 4с. В качестве примера, изначально рабочий цикл может удерживаться на низком значении, например - ниже 20%, в частности 15%, в течение некоторого времени, а затем - на высоком значении, например - выше 80%, в частности 85%, в течение некоторого времени. Данный процесс можно повторять заданное количество раз.

Если величина наддува, создаваемого турбокомпрессором, повышается из-за изменения рабочего цикла регулирующего клапана во время цикла очистки, можно изменить положение дроссельной заслонки двигателя для снижения выходного крутящего момента. По окончании очистки, рабочий цикл регулирующего клапана можно отрегулировать для уменьшения величины наддува, создаваемого турбокомпрессором, а положение дроссельной заслонки двигателя изменить таким образом, чтобы увеличить выходной крутящий момент. Во время этого процесса можно поддерживать выходной крутящий момент двигателя на по существу постоянном уровне, например - регулируя положение дроссельной заслонки таким образом, чтобы водитель не заметил разницы в работе транспортного средства.

Наоборот, если величина наддува, создаваемого турбокомпрессором, уменьшается из-за изменения рабочего цикла регулирующего клапан во время цикла очистки, можно изменить положение дроссельной заслонки двигателя для увеличения выходного крутящего момента. По окончании очистки, рабочий цикл регулирующего клапана можно отрегулировать для повышения величины наддува, создаваемого турбокомпрессором, а положение дроссельной заслонки двигателя изменить таким образом, чтобы уменьшить выходной крутящий момент. В этом случае, во время этого процессе также можно поддерживать выходной крутящий момент двигателя на по существу постоянном уровне, например - регулируя положение дроссельной заслонки таким образом, чтобы водитель не заметил разницы в работе транспортного средства.

Если регулирующий клапан содержит ЭВКР 50, а рабочий цикл регулирующего клапана изменяется поочередно, положение дроссельной заслонки двигателя можно соответствующим образом регулировать для поддержания выходного крутящего момента двигателя.

Величину наддува, создаваемого турбокомпрессором (то есть положение перепускного клапана), можно вернуть на уровень, на котором она находилась до регулирования, например - когда будет установлено, что регулирующий клапан очищен, либо по окончании заданной продолжительности очистки.

Положение дроссельной заслонки может регулировать регулятор дроссельной заслонки, например - блок управления силовым агрегатом (БУСА). Регулятор дроссельной заслонки может регулировать ее положение для поддержания постоянного крутящего момента на выходном валу двигателя в период, когда изменяется рабочий цикл золотника (и, следовательно, величина наддува турбокомпрессором). Регулятор дроссельной заслонки может обращаться к хранящейся в памяти таблице соответствия для определения необходимой степени регулирования дроссельной заслонки для компенсации изменений величины наддува, создаваемого турбокомпрессором. Данные, содержащиеся в таблице соответствия, могут быть получены на основании известных характеристик турбокомпрессора и двигателя. В другом варианте или дополнительно, может использоваться датчик для определения крутящего момента на выходном валу двигателя, а регулятор может регулировать положение дроссельной заслонки, например - в контуре с обратной связью.

Во время очистки регулирующего клапана, расход воздуха через регулирующий клапан в источник 14 разрежения может быть максимальным. В связи с этим, мощность, необходимая источнику 14 разрежения для поддержания уровня подаваемого разрежения, может возрасти по сравнению с периодом работы регулирующего клапана 30 в нормальном режиме. В нормальном режиме работы перепускного клапана, вакуум-бачок 16 может смягчить влияние этого явления на другие системы транспортного средства. Однако во время цикла очистки, когда рабочий цикл регулирующего клапана изменяют так, чтобы увеличить расход воздуха через регулирующий клапан, нагрузка на источник 14 разрежения в связи с необходимостью поддержания вакуумметрического давления в вакуум-бачке 16, и, соответственно, в регулирующем клапане 30, может быть значительной. В данной ситуации, чтобы избежать ее воздействия на другие системы, для которых необходим источник 14 разрежения, или воздействия таких систем на нее, прежде, чем начать цикл очистки, система 200 может определить, находится ли вакуумметрическое давление ниже порогового значения.

Очистку регулирующего клапана можно осуществлять в подходящий момент цикла езды. Например, в случае необходимости или предполагаемой необходимости высокого крутящего момента двигателя и высоких уровней наддува от турбокомпрессора, может оказаться нецелесообразным уменьшать наддув для очистки регулирующего клапана. Напротив, если будет установлено, что двигатель находится в части цикла езды с низким крутящим моментом, целесообразно провести очистку регулирующего клапана, например - увеличив наддув и дросселируя двигатель. Также может быть целесообразным проводить очистку регулирующего клапана во время замедления транспортного средства. В последнем случае, дроссельная заслонка может быть полностью закрыта, а (или) требуемый крутящий момент двигателя может быть нулевым или отрицательным. Кроме того, подача разрежения может оставаться ниже пороговой. При очистке регулирующего клапана в этих условиях, может отсутствовать необходимость регулирования положения дроссельной заслонки, как раскрыто выше, для компенсации изменения создаваемого наддува.

Контролер может определять, является ли тот или иной момент подходящим для очистки регулирующего клапана. Контроллер может принимать такое решение в зависимости от предполагаемого маршрута транспортного средства и известных данных о потенциальной потребности в крутящем моменте на протяжении этого маршрута. Если будет установлена потенциальная необходимость очистки регулирующего клапана, фактическая очистка может быть отложена до тех пор, пока контроллер не установит, что наступил подходящий для проведения очистки момент цикла езды.

Учитывая потребность в крутящем моменте двигателя, благоприятно, когда первое и (или) второе опорное давление регулирующего клапана подается источником 14 разрежения, установленным на двигателе. При необходимости создания двигателем высокого механического крутящего момента, устройство Вентури, например - сверхмощное вытяжное устройство, может работать в условиях уменьшенной разности давлений, а эффективность приведения двигателем в движение механического или электрического вакуумного насоса может снизиться. В связи с этим, может возникнуть проблема снижения вакуумметрического давления, доступного для других систем, если очистка осуществляется во время, когда двигатель должен создавать высокий крутящий момент.

Если давление источника разрежения превышает пороговое значение, очистка регулирующего клапана может оказаться неэффективной. Попытка выполнить очистку регулирующего клапана при высоком давлении источника разрежения может помешать ему вернуться к значению ниже порогового; кроме того, это может привести к еще большему росту давления источника разрежения. Это может отрицательно сказаться на работе других систем, которым необходимо вакуумметрическое давление из источника разрежения, например - системы усиления тормозов.

Если давление источника разрежения превышает пороговое, контроллер может отсрочить очистку регулирующего клапана до возврата давления источника разрежения к значению ниже порогового. Также может быть целесообразным проанализировать вероятность превышения давлением источника разрежения порогового значения во время планируемого цикла очистки. Контроллер может проанализировать возможную нагрузку на источник разрежения со стороны других систем транспортного средства, чтобы определить вероятность превышения давлением источника разрежения порогового значения во время цикла очистки. В этом случае, контроллер также может отсрочить цикл очистки до тех пор, пока не появятся основания ожидать, что давление источника разрежения останется ниже порогового в течение всего цикла очистки.

Если контроллер откладывает цикл очистки, контроллер может продолжить контролировать давление источника разрежения и нагрузку на него со стороны других систем транспортного средства до наступления подходящего для очистки регулирующего клапана момента.

Чтобы установить, требует ли регулирующий клапан очистки, можно контролировать показатели работы одного или нескольких из следующих устройств: регулирующего клапана, обводного клапана, турбокомпрессора и двигателя. Например, если такие показатели ниже заданных пороговых значений, может быть установлено, что регулирующий клапан требует очистки.

В другом варианте или дополнительно, очистку регулирующего клапана можно проводить через определенные периоды времени. Соответственно, можно рассчитывать и сохранять значения продолжительности работы регулирующего клапана со времени предыдущей очистки.

Еще в одном варианте, определение необходимости очистки регулирующего клапана может содержать определение продолжительности нахождения значений выходного давления регулирующего клапана, положения обводного клапана или рабочего цикла выше верхнего порогового значения и (или) ниже нижнего порогового значения. Соответственно, когда такая продолжительность достигнет заданного порога, может быть установлено, что регулирующий клапан требует очистки. Например, если регулирующий клапан содержит клапан с возвратно-поступательным золотником, можно рассчитывать продолжительность работы регулирующего клапана с рабочим циклом золотника более 80% и (или) менее 20%, а когда эта продолжительность достигнет заданного порога, может быть установлено, что регулирующий клапан требует очистки. Чем дольше регулирующий клапан работает в увеличенном или сокращенном цикле, тем больше вероятность образования отложений загрязнителей, так как расход через регулирующий клапан уменьшился. Таким образом, расчет и сохранение значений продолжительности работы при крайних значениях цикла могут стать полезным средством определения необходимости очистки регулирующего клапана.

Используя раскрытый выше путь определения необходимости очистки регулирующего клапана, может быть интегрирована функция, зависящая от переменной, например - давления на выходе регулирующего клапана, рабочего цикла золотника и (или) положения обводного клапана, по времени, а результат интегрирования может быть сравнен с заданным пороговым значением для принятия решения о необходимости очистки. Функция может представлять собой абсолютную разницу между переменной и значением переменной, при котором накопление загрязнений в регулирующем клапане является минимальным. Например, если регулирующий клапан содержит клапан с возвратно-поступательным золотником, абсолютная разница между рабочим циклом золотника D (выраженным в %) и 50%-ным рабочим циклом может быть интегрирована по времени и сравнена с пороговым значением Т. Как указано выше, при 50%-ном рабочем цикле может происходить максимальный расход через регулирующий клапан и, следовательно, самый чистый режим работы. Интегрируя значения рабочих циклов, сильно отличающихся от данного оптимального значения, можно измерить степень загрязнения регулирующего клапана. Когда результат интегрирования превысит пороговое значение Т, можно провести чистку регулирующего клапана. Иначе говоря, очистка регулирующего клапана может быть произведена, когда будет выполнено следующее выражение:

Интегрирование может осуществлять контроллер, например - бортовой компьютер, а результат интегрирования может храниться в памяти. Следует понимать, что интегрирование может выполняться для периода после предыдущей очистки регулирующего клапана, то есть, после очистки регулирующего клапана полученное значение интегрирование можно обнулить. Рабочий цикл может быть удобной переменной для интегрирования, так как у компьютера будет уже определенное, т.е. легко доступное, желаемое значение рабочего цикла золотника. Однако, вместо него можно измерять значения выходного давления регулирующего клапана и (или) положение обводного клапана и интегрировать их способом, сходным с раскрытым выше, т.е. интегрировать значение абсолютной разницы между значением переменной и оптимальным значением (например - значение переменной, при котором накапливание загрязнений в регулирующем клапане является минимальным).

Следует понимать, что даже если будет определено, что регулирующий клапан требует очистки, фактически регулирующий клапан может не требовать очистки. Очистка регулирующего клапана может быть профилактической, например - во избежание ухудшения показателей работы регулирующего клапана, которое, в противном случае, могло бы произойти. В другом варианте или в качестве дополнительных средств определение того, нуждается ли регулирующий клапан в очистке, могут быть установлены один или несколько датчиков для обнаружения отложений загрязнителей в регулирующем клапане, при этом очистка регулирующего клапана может проводиться при обнаружении датчиком таких отложений.

Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение, раскрытое в качестве примера и со ссылкой на один или несколько вариантов осуществления, не ограничивается раскрытыми примерами осуществления, а также то, что модифицированные варианты его осуществления могут быть разработаны без отступления от объема настоящего изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ очистки обводного регулирующего клапана (26) турбокомпрессора (20). Обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью изменения положения обводного клапана и расхода потока в обход турбины (22) и/или компрессора (24) турбокомпрессора двигателя. Обводной регулирующий клапан связан по текучей среде с источником (14) разрежения, связанным с двигателем. Обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью выборочно подавать давление из источника разрежения для регулирования выходного давления обводного регулирующего клапана. Положение обводного клапана определяют выходным давлением обводного регулирующего клапана. Способ содержит определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана. Определение того, упало ли давление источника разрежения ниже порогового значения. Увеличение расхода среды через обводной регулирующий клапан для его очистки. Раскрыты система для очистки обводного регулирующего клапана турбокомпрессора и двигатель. Технический результат заключается в повышении надежности работы обводного регулирующего клапана турбокомпрессора. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ очистки обводного регулирующего клапана турбокомпрессора, при этом обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью изменения положения обводного клапана и, следовательно, расхода потока в обход турбины и/или компрессора турбокомпрессора двигателя,

причем обводной регулирующий клапан связан по текучей среде с источником разрежения, связанным с двигателем, при этом обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью выборочно подавать давление из источника разрежения для регулирования выходного давления обводного регулирующего клапана, при этом положение обводного клапана определяют выходным давлением обводного регулирующего клапана,

причем способ содержит:

определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана;

определение того, упало ли давление источника разрежения ниже порогового значения; и

увеличение расхода среды через обводной регулирующий клапан для его очистки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ также содержит: определение того, ожидают ли снижение давления источника разрежения ниже порогового значения во время цикла очистки.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что определение того, ожидают ли снижение давления источника разрежения ниже порогового значения, содержит прогнозирование потребности в разрежении от источника разрежения.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что способ также содержит:

отсрочку очистки обводного регулирующего клапана, если давление источника разрежения превышает и/или ожидаемо может превысить пороговое значение.

5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что способ также содержит: контроль давления источника разрежения, если давление источника разрежения превышает или ожидаемо может превысить пороговое значение; и

очистку обводного регулирующего клапана, когда давление источника разрежения перестанет превышать пороговое значение и/или перестанут ожидать превышение им порогового значения.

6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что способ также содержит: определение того, находится ли требуемый крутящий момент двигателя ниже порогового значения.

7. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что способ также содержит: отсрочку очистки обводного регулирующего клапана, если требуемый крутящий момент двигателя превышает пороговое значение.

8. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что способ также содержит: поддержание по существу постоянного выходного крутящего момента двигателя.

9. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что способ также содержит: регулирование положения дроссельной заслонки двигателя для снижения или увеличения выходного крутящего момента двигателя.

10. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что обводной регулирующий клапан содержит электронный вакуумный клапан-регулятор (ЭВКР), содержащий электромагнитную катушку, причем напряженность создаваемого катушкой электромагнитного поля определяет выходное давление, обеспечиваемое ЭВКР.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что способ также содержит:

регулирование коэффициента заполнения управляющего сигнала с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), направляемого на электромагнитную катушку для увеличения или уменьшения величины наддува, создаваемого турбокомпрессором.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что способ также содержит:

настройку коэффициента заполнения сигнала ШИМ на значение не менее 80% на заданный период; и

настройку коэффициента заполнения сигнала ШИМ на значение не более 20% на заданный период.

13. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана, содержит:

контроль показателей работы одного или нескольких из следующих устройств: обводного регулирующего клапана, обводного клапана, турбокомпрессора и двигателя, и определение того, находятся ли показатели их работы ниже заданных пороговых значений.

14. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана, содержит:

определение продолжительности работы обводного регулирующего клапана после его предыдущей очистки.

15. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что определение того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана, содержит:

проверку на наличие внутри обводного регулирующего клапана отложений загрязнителей с помощью контрольно-измерительных приборов.

16. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что источник разрежения содержит вакуум-бачок.

17. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что очистку обводного регулирующего клапана осуществляют во время замедления двигателя и/или содержащего его транспортного средства.

18. Система для очистки обводного регулирующего клапана турбокомпрессора, при этом обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью изменения положения обводного клапана и, следовательно, расхода потока в обход турбины и/или компрессора турбокомпрессора двигателя,

отличающаяся тем, что обводной регулирующий клапан связан по текучей среде с источником разрежения, связанным с двигателем, при этом обводной регулирующий клапан выполнен с возможностью выборочно подавать давление из источника разрежения для регулирования выходного давления обводного регулирующего клапана, при этом положение обводного клапана определено на основе выходного давления обводного регулирующего клапана,

причем система содержит один или несколько контроллеров, выполненных с возможностью:

определения того, нужна ли очистка обводного регулирующего клапана;

определения того, упало ли давление источника разрежения ниже порогового значения; и

увеличения расхода среды через обводной регулирующий клапан для его очистки.

19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что один или несколько контроллеров также выполнены с возможностью:

определения того, ожидают ли снижение давления источника разрежения ниже порогового значения во время цикла очистки.

20. Система по п. 19, отличающаяся тем, что один или несколько контроллеров также выполнены с возможностью прогнозирования потребности в разрежении от источника разрежения.

21. Система по любому из пп. 18-20, отличающаяся тем, что один или несколько контроллеров также выполнены с возможностью:

отсрочить очистку обводного регулирующего клапана, если давление источника разрежения превышает и/или ожидаемо может превысить пороговое значение.

22. Система по любому из пп. 18-20, отличающаяся тем, что один или несколько контроллеров также выполнены с возможностью:

контроля давления источника разрежения, если давление источника разрежения превышает или ожидаемо может превысить пороговое значение; и

очистки обводного регулирующего клапана, когда давление источника разрежения перестанет превышать пороговое значение и/или перестанут ожидать превышение им порогового значения.

23. Система по любому из пп. 18-20, отличающаяся тем, что источник разрежения содержит вакуум-бачок.

24. Двигатель, содержащий систему для очистки обводного регулирующего клапана турбокомпрессора по любому из пп. 18-23.