Область техники
Раскрытое в настоящей заявке изобретение относится к охлаждению привода регулятора давления в системе турбонаддува транспортного средства.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Турбокомпрессоры могут быть использованы в двигателях для повышения мощности двигателя по сравнению с безнаддувным двигателем того же рабочего объема. Может быть желательным сокращение пути прохождения потока между турбиной в составе турбокомпрессора и камерами сгорания за счет размещения турбины ближе к выпускным окнам цилиндров. Такое расположение снижает потери в потоке отработавших газов, тем самым способствуя повышению частоты вращения турбины. Повышенная частота вращения турбины увеличивает степень сжатия компрессором. В результате может быть повышена эффективная мощность двигателя.
Однако из-за близости турбины к камере сгорания турбина и соседние компоненты могут подвергаться воздействию повышенных температур. В некоторых двигателях температуры радиационных поверхностей выпускного коллектора и корпуса турбины могут превышать 900°С. В связи с этим, турбина и соседние компоненты, например, регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора могут подвергаться тепловому разрушению, сокращающему срок службы компонентов. Например, электроприводной регулятор давления турбокомпрессора (ЭПРДТК (EAWG)) из-за содержащихся в нем термочувствительных элементов управления может выходить из строя при высоких температурах. Например, характеристики привода регулятора давления турбокомпрессора и его электронной схемы могут значительно ухудшаться при повышенных температурах, что сказывается на управлении регулятором давления турбокомпрессора и эксплуатационных характеристиках двигателя.
Пример решения для охлаждения привода регулятора давления турбокомпрессора представлен Мэтьюсом (Matthews) в US 2014/0047832. Согласно этому решению на привод регулятора давления турбокомпрессора поступает охлаждающий воздух по каналу из области выше по потоку от компрессора всасываемого воздуха. Однако авторы изобретения, раскрытого в настоящей заявке, выявили потенциальную проблему, связанную с представленным Мэтьюсом примером решения. Например, расход всасываемого воздуха может быть недостаточным для охлаждения привода регулятора давления турбокомпрессора при определенных условиях работы двигателя. В условиях с наддувом существенная часть потока всасываемого воздуха может быть втянута в компрессор всасываемого воздуха для сжатия, в то время как в канал, ведущий к приводу регулятора давления турбокомпрессора, может поступить значительно меньшая часть всасываемого воздуха. В результате чего привод регулятора давления турбокомпрессора не сможет быть достаточно охлажден, что приведет к повышенной вероятности теплового разрушения.
Одно решение, как минимум частично адресующее вышеуказанную проблему, предусматривает приведенную в качестве примера систему для транспортного средства, содержащую вентилятор радиатора в передней части транспортного средства, двигатель, соединенный с выпускным каналом, турбину, расположенную в выпускном канале, обводной канал, соединенный по текучей среде с входом и выходом турбины, регулятор давления турбокомпрессора, расположенный в обводном канале, и привод регулятора давления турбокомпрессора, регулирующий положение регулятора давления турбокомпрессора, при этом на привод регулятора давления турбокомпрессора поступает поток воздуха по каналу охлаждения из области ниже по потоку от вентилятора радиатора. Таким образом, регулятор давления турбокомпрессора может быть охлажден при различных условиях работы двигателя с помощью воздуха, поступающего по каналу охлаждения от вентилятора радиатора.
Другой пример решения предусматривает способ для двигателя с наддувом в транспортном средстве, содержащий регулирование как скорости вентилятора радиатора, так и положения заслонок решетки радиатора транспортного средства, при превышении температуры на регуляторе давления турбокомпрессора пороговой температуры. Таким образом, вентилятор радиатора и заслонки решетки радиатора могут обеспечить охлаждение регулятора давления турбокомпрессора (и привода регулятора давления турбокомпрессора).
Например, двигатель с наддувом в составе транспортного средства может содержать компрессор всасываемого воздуха, управляемый работающей на отработавших газах турбиной. Регулятор давления турбокомпрессора может быть расположен в обводном канале, установленном параллельно работающей на отработавших газах турбине. Положение регулятора давления турбокомпрессора может быть отрегулировано с помощью привода регулятора давления турбокомпрессора в зависимости от необходимого расхода отработавших газов через работающую на отработавших газах турбину. На привод регулятора давления турбокомпрессора (и регулятор давления турбокомпрессора) может поступать охлаждающий воздух из передней части транспортного средства по каналу охлаждения. А именно, первый конец канала охлаждения может быть выполнен с возможностью приема потока воздуха из области ниже по потоку как от вентилятора радиатора, так и заслонок решетки радиатора, и передачи потока через второй конец канала охлаждения на привод регулятора давления турбокомпрессора (и регулятор давления турбокомпрессора). Кроме того, скорость вентилятора радиатора и положение заслонок решетки радиатора могут быть отрегулированы в зависимости от температуры регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора. Когда оцененная температура регулятора давления турбокомпрессора (и привода регулятора давления турбокомпрессора) превышает пороговую температуру, скорость вентилятора радиатора и/или положение заслонок решетки радиатора могут быть изменены для подачи потока охлаждающего воздуха по каналу охлаждения на регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора.
Таким образом, регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора могут быть охлаждены для снижения ухудшения характеристик компонентов. С помощью потока воздуха от вентилятора радиатора и заслонок решетки радиатора привод регулятора давления турбокомпрессора может быть охлажден, когда это необходимо. Кроме того, подача воздуха на привод регулятора давления турбокомпрессора может не зависеть от текущих условий работы двигателя. Вентилятор радиатора может быть включен в случае нагрева регулятора давления турбокомпрессора независимо от других параметров двигателя. Тепловая нагрузка на регулятор давления турбокомпрессора может быть снижена с помощью потока охлаждающего воздуха, который позволяет увеличить срок службы регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора. Поток воздуха от вентилятора радиатора и заслонок решетки радиатора также может охлаждать работающую на отработавших газах турбину, и выпускной коллектор. Таким образом, может сохраняться и/или быть продлен срок службы и техническое состояние этих компонентов. В целом, может быть снижено ухудшение характеристик компонентов и могут быть уменьшены затраты на техобслуживание.
Вышеуказанные преимущества, а также прочие преимущества и отличительные признаки раскрытого в настоящей заявке изобретения, станут очевидны из нижеследующего раздела «Подробное описание» при его отдельном рассмотрении либо во взаимосвязи с сопроводительными чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторым набором концепций, которые далее будут раскрыты в разделе «Подробное описание». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Подробное описание». Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен применениями, которые решают любые проблемы, обозначенные выше или в любой части раскрытия данного изобретения.
Краткое описание Фигур чертежа
На ФИГ. 1 схематически изображен пример системы транспортного средства согласно раскрытому в настоящей заявке изобретению.
На ФИГ. 2 представлено другое схематическое изображение примера системы транспортного средства, изображенного на ФИГ. 1, согласно раскрытому в настоящей заявке изобретению.
На ФИГ. 3 представлена упрощенная схема гибридно-электрического транспортного средства (ГЭТС (HEV)).
На ФИГ. 4 представлен пример способа регулирования положения заслонок решетки радиатора и скорости вентилятора радиатора в зависимости от температуры регулятора давления турбокомпрессора.
На ФИГ. 5 показан пример способа для выбора положения заслонок решетки радиатора в зависимости от скорости транспортного средства.
На ФИГ. 6 показан пример способа регулирования скорости вентилятора радиатора в зависимости от температуры регулятора давления турбокомпрессора.
На ФИГ. 7 показан пример способа определения того, включен ли вентилятор радиатора, в зависимости от скорости транспортного средства.
ФИГ. 8 представляет собой пример способа регулирования положения заслонок решетки радиатора и скорости вентилятора радиатора после глушения двигателя в транспортном средстве, не являющемся ГЭТС.
На ФИГ. 9 изображен пример способа регулирования положения заслонок решетки радиатора и скорости вентилятора радиатора после глушения двигателя в ГЭТС.
На ФИГ. 10 изображен пример регулирования положения заслонок решетки радиатора и скорости вентилятора радиатора в зависимости от температуры регулятора давления турбокомпрессора.
Подробное описание
Нижеследующее описание относится к способам и системам для охлаждения регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора в составе системы двигателя, входящей в систему транспортного средства, например, в системы транспортных средств, примеры которых представлены на ФИГ. 1-3. В частности, часть воздуха, направляемого вентилятором радиатора, расположенным в передней части транспортного средства, может быть подана по каналу охлаждения к регулятору давления турбокомпрессора и приводу регулятора давления турбокомпрессора. В одном примере указанная часть воздуха может поступить через заслонки решетки радиатора и далее быть направлена вентилятором радиатора в канал охлаждения. Как положение заслонок решетки радиатора, так и скорость вентилятора радиатора могут быть отрегулированы в зависимости от температуры на регуляторе давления турбокомпрессора (ФИГ. 4). Положение заслонок решетки радиатора (ФИГ. 5) может также зависеть от скорости транспортного средства. Когда условия работы транспортного средства не позволяют регулировать положение заслонок решетки радиатора, может быть изменена только скорость вентилятора радиатора (ФИГ. 6). Вентилятор радиатора может быть включен и использован в зависимости от скорости транспортного средства (ФИГ. 7), он может быть в дальнейшем отрегулирован в зависимости от температуры регулятора давления турбокомпрессора. Чтобы обеспечить достаточное охлаждение регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора после глушения двигателя, поток охлаждающего воздуха может быть направлен к регулятору давления турбокомпрессора и приводу регулятора давления турбокомпрессора с помощью регулирования положения заслонок решетки радиатора и скорости вентилятора радиатора (ФИГ. 8). Кроме того, регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора могут быть охлаждены после остановки двигателя в гибридном транспортном средстве с помощью регулирования скорости вентилятора радиатора и положения заслонок решетки радиатора (ФИГ. 9). Примеры регулирования положения заслонок решетки радиатора и скорости вентилятора радиатора представлены на ФИГ. 10.
ФИГ. 1 демонстрирует пример осуществления системы 100 двигателя в автомобильном транспортном средстве 102, показанном схематически. Система 100 двигателя может входить в состав транспортного средства, такого как дорожное транспортное средство помимо прочих видов транспортных средств. Хотя примеры осуществления системы 100 двигателя будут раскрыты применительно к транспортному средству, следует понимать, что могут быть использованы различные виды двигателей и силовых установок транспортных средств, включая пассажирские, грузовые и т.п.
На ФИГ. 1 также показана система 28 управления. Система 28 управления может быть выполнена с возможностью связи с различными компонентами системы 100 двигателя для реализации алгоритмов управления и действий, раскрытых в настоящей заявке. Например, как показано на ФИГ. 1, система 28 управления может содержать электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть выполнен в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Как показано, контроллер 12 может принимать сигналы от различных датчиков 30, которые могут содержать входные сигналы от водителя и/или датчиков (например, сигналы положения передаточного механизма, положения педали газа, температуры выпускного коллектора, воздушно-топливного отношения, скорости транспортного средства, частоты вращения двигателя, массового расхода воздуха через двигатель, давления наддува, температуры окружающей среды, влажности окружающей среды, температуры всасываемого воздуха и т.п.), датчиков системы охлаждения (например, температуры хладагента, скорости вентилятора радиатора, температуры в салоне, влажности окружающей среды и т.п.), датчиков охладителя наддувочного воздуха, числа оборотов насоса системы охлаждения и другие. Контроллер также может направлять разнообразные управляющие сигналы различным исполнительным механизмам 32 двигателя для регулирования работы двигателя в зависимости от сигналов, полученных от датчиков 30. Например, исполнительные механизмы 32 могут содержать привод 144 регулятора давления турбокомпрессора для регулирования положения регулятора 142 давления турбокомпрессора и другие исполнительные механизмы для регулирования положения дроссельной заслонки 20, регулирования работы и/или скорости вентилятора радиатора, регулирования расхода рециркуляции отработавших газов (РОГ (EGR)) путем изменения положения клапана РОГ (не показан), и тому подобное.
В представленном варианте осуществления двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, связанный с турбокомпрессором 13, содержащим компрессор 14 (также обозначаемый термином «компрессор 14 всасываемого воздуха»), управляемый турбиной 16 (также обозначаемой термином «работающая на отработавших газах турбина 16»). А именно, наружный воздух подается по заборному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 11 и направляется в компрессор 14. Компрессор может представлять собой любой подходящий компрессор всасываемого воздуха, например нагнетательный мотор-компрессор или компрессор наддува с приводом от вала. В системе 100 двигателя компрессор 14 показан в виде компрессора турбонагнетателя, механически связанного с турбиной 16 через вал 19 с возможностью вращения, при этом турбина 16 приводится в действие расширяющимися отработавшими газами двигателя. Таким образом, частота вращения ротора компрессора 14 может зависеть от частоты вращения ротора турбины 16. Поскольку поток через компрессор может нагревать сжимаемый воздух, ниже по потоку от компрессора 14 установлен охладитель 18 наддувочного воздуха (ОНВ (САС)) для охлаждения наддувочного воздуха до подачи на вход в двигатель. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут входить в состав турбокомпрессора с двойной улиткой. В другом варианте осуществления турбокомпрессор может представлять собой турбокомпрессор с изменяемой геометрией (ТИГ (VGT)), в котором геометрия турбины активно изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя и других условий работы.
Как показано на ФИГ. 1, компрессор 14 связан через ОНВ 18 с дроссельной заслонкой 20. ОНВ может, например, представлять собой воздушно-воздушный или воздушно-водяной теплообменник. Дроссельная заслонка 20 соединена с впускным коллектором 22 двигателя ниже по потоку от компрессора 14, но выше по потоку от ОНВ 18. В другом варианте дроссельная заслонка 20 может быть соединена с впускным коллектором 22 двигателя ниже по потоку от ОНВ 18. Для регулирования потока воздуха от компрессора 14 положение дроссельной заслонки 20 может быть изменено в зависимости от условий работы двигателя. Из компрессора заряд горячего сжатого воздуха поступает на вход ОНВ 18, охлаждается по мере прохождения через ОНВ 18 и затем поступает во впускной коллектор 22.
В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 1, давление заряда воздуха во впускном коллекторе считывается с помощью датчика 24 давления воздуха в коллекторе (ДВК (MAP)), а давление наддува считывается с помощью датчика 124 давления наддува. Обводной клапан компрессора (не показан) может быть последовательно соединен между входом и выходом компрессора 14. Обводной клапан компрессора может представлять собой нормально закрытый клапан с возможностью открытия в выбранных условиях работы для сброса чрезмерного давления наддува. Например, обводной клапан компрессора может быть открыт в условиях, когда частота вращения двигателя снижается, во избежание помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 соединен по текучей среде с несколькими камерами 31 сгорания (также именуемыми «цилиндры 31») посредством нескольких впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания, в свою очередь, соединены с выпускным коллектором 36 через несколько выпускных клапанов (не показаны). В представленном варианте осуществления показан одинарный выпускной коллектор 36. Однако в других вариантах осуществления выпускной коллектор может содержать несколько секций выпускного коллектора. Конфигурации с несколькими секциями выпускного коллектора могут способствовать тому, что отработавшие газы из разных камер сгорания будут направлены в различные зоны системы двигателя. Универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (УДКОГ (UEGO)) показан соединенным с выпускным коллектором 36 выше по потоку от турбины 16. В качестве альтернативы вместо УДКОГ 126 может быть использован двухрежимный датчик кислорода в отработавших газах.
Как показано на ФИГ. 1, отработавшие газы из выпускного коллектора 36 направляют в турбину 16 для приведения ее в действие. Турбина 16 может быть соединена с выпускным каналом 35. Когда необходимо снизить крутящий момент турбины, часть отработавших газов может быть направлена через регулятор 142 давления турбокомпрессора в обход турбины. А именно, регулятор 142 давления турбокомпрессора может быть установлен в обводном канале 180 турбины между входом и выходом работающей на отработавших газах турбины 16. Как показано на ФИГ. 1, обводной канал 180 турбины соединен по текучей среде с входом турбины 16 (также обозначаемым термином «вход 182 турбины») и выходом турбины 16 (также обозначаемым термином «выход 184 турбины»). Иначе говоря, вход обводного канала турбины соединен с выпускным каналом 35 выше по потоку от турбины 16, а выход обводного канала турбины связан с выпускным каналом 35 ниже по потоку от турбины 16. Следовательно, обводной канал 180 турбины соединен по текучей среде с входом 182 турбины и выходом 184 турбины. С помощью изменения положение регулятора 142 давления турбокомпрессора может контролироваться величина наддува, создаваемого работающей на отработавших газах турбиной. В некоторых вариантах осуществления регулятор 142 давления турбокомпрессора может представлять собой многоступенчатый регулятор давления турбокомпрессора, например, двухступенчатый регулятор давления турбокомпрессора с первой ступенью с возможностью регулирования давления наддува и второй ступенью с возможностью увеличения теплового потока на устройство 70 снижения токсичности отработавших газов.
В представленном варианте осуществления регулятор 142 давления турбокомпрессора может содержать клапан регулятора давления турбокомпрессора, при этом клапан регулятора давления турбокомпрессора может управляться с помощью связанного с ним привода 144 регулятора давления турбокомпрессора. Клапан регулятора давления турбокомпрессора может регулироваться в зависимости от условий работы для достижения необходимого наддува. В одном примере привод 144 регулятора давления турбокомпрессора может содержать электромагнит и/или мотор для изменения положения регулятора давления турбокомпрессора, привод регулятора давления турбокомпрессора выполнен с возможностью направления сигналов контроллеру, например, контроллеру 12, и/или получения сигналов обратной связи от него. В одном примере регулятор 142 давления турбокомпрессора может представлять собой электроприводной регулятор давления турбокомпрессора (ЭПРДТК (EAWG)). Привод 144 регулятора давления турбокомпрессора может передавать движущую силу через передаточный механизм (например, цилиндрическую тягу) на клапан регулятора давления турбокомпрессора, который может переходить из полностью закрытого в полностью открытое положение, а также принимать любое положение между ними. Таким образом, привод 144 регулятора давления турбокомпрессора преобразует электрические сигналы управления от контроллера 12 в механическое действие. Следовательно, привод 144 регулятора давления турбокомпрессора приводится в действие для изменения положения регулятора давления турбокомпрессора, регулируя, таким образом, количество отработавших газов, поступающих в турбину 16 для достижения необходимого наддува.
Положение клапана регулятора давления турбокомпрессора может регулироваться непрерывно и может отслеживаться с помощью датчика положения (не показан), выполненного с возможностью направления сигналов контроллеру двигателя, например, контроллеру 12. А именно, в одном примере контроллер 12 может передавать сигналы на открытие или закрытие регулятора 142 давления турбокомпрессора в зависимости от условий работы двигателя (например, частоты вращения двигателя и/или нагрузки двигателя).
Привод 144 регулятора давления турбокомпрессора и регулятор 142 давления турбокомпрессора могут подвергаться воздействию сверхвысоких температур, приводящих к ухудшению их характеристик, из-за своей близости к отработавшим газам и контакта с ними. В связи с этим, регулятор давления турбокомпрессора и относящийся к нему привод регулятора давления турбокомпрессора могут нуждаться в охлаждении.
Как будет раскрыто ниже, канал 146 охлаждения может передавать поток охлаждающего воздуха из зоны ниже по потоку как от вентилятора 92 радиатора, так и заслонок 114 решетки радиатора, на привод 144 регулятора давления турбокомпрессора для снижения температуры регулятора давления турбокомпрессора. Температура регулятора 142 давления турбокомпрессора может быть оценена контроллером 12, исходя из одного или нескольких условий работы двигателя, например, нагрузки и/или частоты вращения двигателя, температуры окружающей среды, температуры отработавших газов и т.п. В качестве альтернативы температура на регуляторе давления турбокомпрессора может быть рассчитана с помощью математических моделей, полученных из вышеуказанных рабочих условий. В другом примере контроллер 12 может определять температуру регулятора давления турбокомпрессора по одному или нескольким результатам измерений с помощью датчика температуры (не показан), расположенного в непосредственной близости от выпускного коллектора или в нем. В еще одном примере температура регулятора давления турбокомпрессора может быть определена с помощью датчика температуры (не показан), соединенного в непосредственной близости с регулятором 142 давления турбокомпрессора и/или привода 144 регулятора давления турбокомпрессора для замера температуры регулятора давления турбокомпрессора.
Следует отметить, что температура регулятора давления турбокомпрессора может включать в себя температуру регулятора 142 давления турбокомпрессора, а также температуру привода 144 регулятора давления турбокомпрессора. Температура регулятора давления турбокомпрессора может быть по существу равна температуре привода регулятора давления турбокомпрессора. Поэтому температура регулятора давления турбокомпрессора (или температура регулятора давления турбокомпрессора) может быть равноценно использована в качестве температуры привода регулятора давления турбокомпрессора или температуры на регуляторе давления турбокомпрессора.
Отработавшие газы из турбины 16 и отработавшие газы, направленные в обход турбины 16 через регулятор 142 давления турбокомпрессора, затем проходят через устройство 70 снижения токсичности отработавших газов. Как правило, одно или несколько устройств 70 снижения токсичности отработавших газов могут содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов для очистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и, тем самым, снижения количества одного или нескольких веществ в отработавших газах.
Автомобильное транспортное средство 102 также содержит систему 104 охлаждения, прокачивающую хладагент через двигатель 10 для поглощения сбросного тепла и подающую нагретый хладагент на радиатор 80 и/или сердцевину 90 обогревателя по трубопроводам 82 и 84 хладагента соответственно. В частности, на ФИГ. 1 показана система 104 охлаждения, соединенная с двигателем 10, и циркулирующий хладагент двигателя от двигателя 10 к радиатору 80 через водяной насос 86 с приводом от двигателя и обратно к двигателю 10 по трубопроводу 82 хладагента. Водяной насос 86 с приводом от двигателя может быть соединен с двигателем через передний привод 88 вспомогательных агрегатов (ППВА (FEAD)) с возможностью приведения во вращение пропорционально частоте вращения двигателя посредством ремня, цепи и т.п. В частности, водяной насос 86 с приводом от двигателя прокачивает хладагент через каналы в блоке цилиндров двигателя, головке цилиндров и т.п. для поглощения тепла двигателя, затем передаваемого через радиатор 80 наружу. В примере, где водяной насос 86 с приводом от двигателя является центробежным, создаваемое им давление (и, соответственно, подача) может быть пропорционально частоте вращения коленчатого вала, которая в примере на ФИГ. 1 прямо пропорциональна частоте вращения двигателя. В другом примере может быть использован электроприводной насос с возможностью регулирования независимо от частоты вращения двигателя. Температура хладагента (например, температура хладагента двигателя (ТХД (ЕСТ)) может регулироваться с помощью термостатического клапана 38, расположенного в трубопроводе 82 охлаждения, который может удерживаться закрытым до достижения хладагентом пороговой температуры. Дополнительно или в качестве альтернативы трубопровод 82 охлаждения может содержать датчик температуры (не показан) для измерения ТХД с возможностью отправки сигналов обратной связи контроллеру, например, контроллеру 12.
Система 100 двигателя может также содержать вентилятор 92 радиатора для содействия в подаче воздуха и увеличения расхода охлаждающего воздуха через подкапотные компоненты. Вентилятор 92 радиатора, соединенный с радиатором 80, может использоваться, когда автомобильное транспортное средство 102 движется, и двигатель 10 работает, для обеспечения содействия в подаче охлаждающего воздуха через радиатор 80. Вентилятор 92 радиатора выполнен с возможностью включения и работы (например, вращения), когда автомобильное транспортное средство 102 движется на низких скоростях (например, ниже пороговой скорости). При движении транспортного средства с высокими скоростями вентилятор 92 радиатора может быть отключен в связи с наличием достаточного количества воздуха, проходящего через радиатор под действием скоростного напора, для охлаждения подкапотных компонентов.
Вентилятор 92 радиатора может втягивать охлаждающий воздух в подкапотное пространство (не показано) через отверстие в передней части автомобильного транспортного средства 102, например, через решетку 112 радиатора. В одном примере вентилятор 92 радиатора может быть использован для пропуска охлаждающего воздуха через радиатор 80 и/или для направления потока охлаждающего воздуха в ОНВ 18, систему 104 охлаждения двигателя или другие компоненты системы двигателя, например, турбокомпрессор, впускной коллектор, и/или регулятор давления турбокомпрессора.
В одном примере вентилятор 92 радиатора может представлять собой вентилятор радиатора с приводом от электродвигателя. Например, вращение (и скорость) вентилятора радиатора может управляться с помощью подачи электроэнергии от генератора переменного тока и аккумулятора системы. В другом примере работу вентилятора радиатора может обеспечивать электромотор с регулируемой частотой вращения, соединенный с вентилятором радиатора. В этом случае контроллер 12 может направлять команды на включение и/или изменение скорости (например, частоты вращения) вентилятора 92 радиатора в зависимости от различных условий работы двигателя. В других вариантах осуществления вентилятор 92 радиатора может быть механически соединен с двигателем 10 через муфту (не показана), а управление вентилятором радиатора может предусматривать передачу механической энергии вращения от двигателя через муфту. Следует отметить, что, независимо от того, имеет ли вентилятор 92 радиатора электропривод или привод через муфту, вентилятор 92 радиатора может быть выключен и остановлен, когда в его работе нет необходимости. В качестве альтернативы вентилятор 92 радиатора может быть соединен с системой привода вспомогательных агрегатов двигателя и может управляться коленчатым валом двигателя. Вентилятор 92 радиатора невозможно отключить (например, остановить), когда его приводит в действие коленчатый вал двигателя.
Будучи включенным, вентилятор 92 радиатора способен работать с различными скоростями. Например, вентилятор 92 радиатора может предусматривать настройку как пониженной скорости, так и повышенной (например, более быстрой) скорости так, что все лопасти вентилятора радиатора могут крутиться или вращаться совместно на пониженной или повышенной скорости соответственно. Вентилятор радиатора также может быть отключен, а его вращение остановлено, когда дополнительная подача воздуха нежелательна. В других вариантах осуществления вентилятор 92 радиатора может быть односкоростным. Следует понимать, что, хотя на ФИГ. 1 показан единственный вентилятор 92 радиатора, другие примеры транспортных средств могут содержать дополнительные вентиляторы радиатора (например, вентиляторы радиатора, соединенные с радиатором).
Скорость и/или направление вращения вентилятора радиатора может управляться контроллером 12 в зависимости от одного или нескольких условий работы двигателя и/или показаний как минимум одного датчика, например, датчика ТХД (не показан). Скорость вентилятора радиатора может также зависеть от превышения пороговой температуры на регуляторе 142 давления турбокомпрессора (и температуры на приводе регулятора давления турбокомпрессора), как раскрыто ниже касательно ФИГ. 4-9.
Автомобильное транспортное средство 102 также предусматривает систему 110 решетки радиатора, включающую в себя заслонки 114 решетки радиатора и решетку 112 радиатора, образующую проходное отверстие (например, проход в решетке радиатора, проход в решетке бампера и т.п. ) для приема потока 116 наружного воздуха через переднюю часть транспортного средства или отсек подкапотного пространства, занятый двигателем. Положение заслонок 114 решетки радиатора может быть избирательно изменено для регулирования величины потока 116 наружного воздуха через решетку 112 радиатора. Указанный поток 116 наружного воздуха может быть использован в радиаторе 80, вентиляторе 92 радиатора и других компонентах для поддержания двигателя и/или трансмиссии в охлажденном состоянии. Например, поток 116 наружного воздуха может проходить через радиатор 80 для обеспечения дополнительного охлаждения хладагента, проходящего через двигатель и его компоненты, например, выпускной коллектор и/или корпус турбокомпрессора.
Заслонки 114 решетки радиатора выполнены с возможностью перемещения между полностью открытым и полностью закрытым положениями (например, с помощью мотора) и удержания в одном из этих или в нескольких промежуточных положениях. Иначе говоря, степень открытия заслонок 114 решетки радиатора может быть увеличена или уменьшена. А именно, положение заслонок решетки радиатора может быть изменено для увеличения или уменьшения степени открытия заслонок решетки радиатора. Положение заслонок 114 решетки радиатора может быть изменено для управления величиной потока 116 наружного воздуха, поступающего в отсек двигателя (также именуемый «отсек подкапотного пространства, занятый двигателем») или полость. В одном примере регулирование положения заслонок 114 решетки радиатора предусматривает изменение размера просвета, образованного заслонками, зависящее от степени наклона заслонок 114 решетки радиатора. Степень наклона заслонок 114 решетки радиатора может быть оценена по сигналу обратной связи от датчика положения заслонок решетки радиатора (не показан).
Величина открытия заслонок 114 решетки радиатора может быть выражена в процентах. Например, величина открытия заслонок может представлять собой процентную долю открытия от 0 до 100%, где 0% означает, что заслонки полностью закрыты, а 100% - что заслонки полностью открыты. При этом, когда заслонки решетки радиатора находятся на полпути между открытым и закрытым положениями, заслонки решетки радиатора могут быть открыты на 50%. Например, заслонки 114 решетки радиатора могут быть установлены в полностью закрытое положение (например, степень открытия заслонок решетки составит 0%) и по существу блокировать прохождение потока 116 наружного воздуха через решетку 112 радиатора, либо могут быть установлены в полностью открытое положение (например, степень открытия заслонок решетки составит 100%) и по существу неограниченно пропускать поток 116 наружного воздуха через решетку 112 радиатора. Кроме того, заслонки 114 решетки радиатора могут быть установлены в любое промежуточное положение между полностью закрытым и полностью открытым (соответствующее какой-либо степени открытия заслонок решетки от 0% до 100%). Так с помощью изменения положения заслонок решетки может быть отрегулирован фронтальный поток воздуха к двигателю (например, поток 116 наружного воздуха).
Тогда как данный пример относится к управлению заслонками решетки радиатора, для переменного ограничения потока воздуха в отсек двигателя может также быть использован ряд других устройств, например, крыло или накладка с изменяемой геометрией с возможностью установки под различными углами, включая промежуточные положения между положениями с максимальным и минимальным углом.
Когда заслонки 114 решетки радиатора полностью закрыты, может возникнуть недостаток наружного воздуха и набегающего воздуха для циркуляции вентилятором 92 радиатора. И наоборот, когда заслонки 114 решетки радиатора полностью (или даже частично) открыты, поток 116 наружного воздуха и набегающий воздух (когда автомобильное транспортное средство движется) могут служить для вытеснения горячего воздуха из отсека двигателя, тем самым снижая температуру окружающей среды в отсеке двигателя. Кроме того, обеспечивается подача дополнительного наружного воздуха для нагнетания в подкапотное пространство и циркуляции там вентилятором 92 радиатора. По существу увеличение степени открытия заслонок 114 решетки радиатора приводит к увеличению потока 116 наружного воздуха, а уменьшение степени открытия заслонок 114 решетки радиатора приводит к сокращению потока 116 наружного воздуха.
Степень открытия заслонок решетки радиатора может быть изменена в зависимости от различных условий работы, например частоты вращения и нагрузки двигателя, а также температуры двигателя. Степень открытия заслонок решетки радиатора также может зависеть от скорости транспортного средства для повышения эффективности расходования топлива, эксплуатационных показателей двигателя, либо и того, и другого. В одном примере при полностью закрытых заслонках 114 решетки радиатора за счет придания обтекаемости передней части транспортного средства может быть улучшена аэродинамика автомобильного транспортного средства 102, поэтому при определенных условиях полное закрытие заслонок решетки радиатора может повысить эффективность расходования топлива. Кроме того, степень открытия заслонок решетки радиатора может быть изменена в зависимости от температуры регулятора давления турбокомпрессора.
Заслонки 114 решетки радиатора может приводить в действие мотор (не показан). Мотор может быть функционально соединен с контроллером 12. Например, контроллер 12 может быть соединен с возможностью связи с системой 110 решетки радиатора, и может содержать в своей памяти команды для изменения (т.е. увеличения и/или уменьшения) степени открытия заслонок 114 решетки радиатора. Указанные команды могут зависеть от одной или нескольких температур на регуляторе давления турбокомпрессора и/или приводе регулятора давления турбокомпрессора, а также сигналов обратной связи от одного или нескольких датчиков температуры, таких как датчик ТХД и датчики выпускного коллектора (не показаны). В зависимости от условий работы двигателя, контроллер 12 может дать команду мотору увеличить или уменьшить степень открытия заслонок 114 решетки радиатора. Например, контроллер 12 может дать команду мотору увеличить степень открытия заслонок 114 решетки радиатора до 100% с 50%, когда возникнет необходимость в увеличении потока наружного воздуха.
Как сказано выше, регулятор 142 давления турбокомпрессора и привод 144 регулятора давления турбокомпрессора могут подвергаться воздействию высокой температуры из-за своего расположения в непосредственной близости от турбины турбокомпрессора, в которую поступают горячие отработавшие газы. Например, температура регулятора давления турбокомпрессора может достичь высокого значения, при котором, например, характеристики привода регулятора давления турбокомпрессора, содержащего термочувствительные элементы управления, могут ухудшиться. Также могут ухудшиться характеристики и других компонентов регулятора давления турбокомпрессора. В связи с этим, чтобы обеспечить охлаждение регулятора 142 давления турбокомпрессора, в том числе привода 144 регулятора давления турбокомпрессора, можно установить канал 146 охлаждения для направления части 118 воздуха из зоны ниже по потоку от вентилятора 92 радиатора на регулятор 142 давления турбокомпрессора, привод 144 регулятора давления турбокомпрессора и прочие связанные с ними компоненты. А именно, вентилятор 92 радиатора может рассеивать поток 116 наружного воздуха, поступающий через решетку 112 радиатора, после чего часть 118 воздуха из потока 116 наружного воздуха может быть направлена в канал 146 охлаждения. В другом примере часть 118 воздуха может содержать часть потока 116 наружного воздуха, поступившую через решетку 112 (например, первая часть воздуха) и часть наружного воздуха, находящегося в отсеке двигателя (например, вторая часть воздуха). Иначе говоря, часть 118 воздуха может содержать как воздух из потока наружного воздуха (например, первая часть воздуха), так и воздух из подкапотного пространства (например, вторая часть воздуха).
Канал 146 охлаждения может быть выполнен с возможностью захвата части воздуха (например, части 118 воздуха) от вентилятора 92 радиатора и направления указанной части воздуха на привод 144 регулятора давления турбокомпрессора и, тем самым, на регулятор 142 давления турбокомпрессора для охлаждения. Также часть 118 воздуха, направляемая по каналу 146 охлаждения, может обеспечить охлаждение корпуса выпускного коллектора и турбокомпрессора.
Следует отметить, что канал 146 охлаждения может представлять собой пассивный тракт, не требующий каких-либо электронных или иных средств управления. В других примерах в канале 146 охлаждения может быть установлен клапан для пропуска или блокирования потока части 118 воздуха через указанный канал. Могут быть использованы и другие варианты конфигурации канала охлаждения без отступления от объема раскрываемого в настоящей заявке изобретения.
Канал 146 охлаждения может содержать первый конец 152, расположенный в непосредственной близости от вентилятора 92 радиатора и непосредственно ниже по потоку от него, и второй конец 154, расположенный в непосредственной близости от, как минимум, одной поверхности регулятора 142 давления турбокомпрессора, в том числе привода 144 регулятора давления турбокомпрессора. А именно, первый конец 152 может быть расположен ниже по потоку от вентилятора 92 радиатора и заслонок 114 решетки радиатора. В одном примере второй конец 154 может быть расположен над горизонтальной плоскостью регулятора давления турбокомпрессора (и привода регулятора давления турбокомпрессора) так, что часть 118 воздуха, выходящая из канала 146 охлаждения, направляется вниз или по направлению к какой-либо области в нижней части транспортного средства, как будет показано далее на ФИГ. 2. В другом примере второй конец 154 располагают в той же горизонтальной плоскости, что и регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора. В качестве альтернативы второй конец 154 располагают под горизонтальной плоскостью регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора так, чтобы часть 118 воздуха, выходящая из канала 146 охлаждения, направлялась вверх по направлению к какой-либо области в верхней по вертикали части транспортного средства.
За счет размещения первого конца 152 непосредственно ниже по потоку от вентилятора 92 радиатора, часть воздуха (т.е. часть 118 воздуха), нагнетаемого вентилятором радиатора, может быть перенаправлена по каналу 146 охлаждения на регулятор 142 давления турбокомпрессора со скоростью и давлением, достаточными для охлаждения регулятора 142 давления турбокомпрессора и привода 144 регулятора давления турбокомпрессора.
Таким образом, канал 146 охлаждения может принимать поток воздуха с высокой скоростью и/или повышенным давлением из области, расположенной в непосредственной близости от вентилятора радиатора и ниже по потоку от него, до того, как поток воздуха, созданный вентилятором радиатора, сможет рассеяться по другим областям подкапотного пространства и утратить скорость и давление. В одном примере скорость части 118 воздуха может составлять 3 метра в секунду. В другом примере скорость части 118 воздуха, передаваемой по каналу 146 охлаждения, может составлять 9 метров в секунду. Размер и форма канала 146 охлаждения могут быть выбраны такими, чтобы подавался достаточный поток воздуха к приводу 144 регулятора давления турбокомпрессора, обеспечивающий его достаточное охлаждение. Под достаточным охлаждением можно понимать температуру регулятора давления турбокомпрессора номинально ниже пороговой температуры. В другом примере под достаточным охлаждением можно понимать температуру регулятора давления турбокомпрессора значительно ниже пороговой.
В раскрытом варианте осуществления канал 146 охлаждения выполнен с возможностью прохода через крышку 150 двигателя. Канал 146 охлаждения также может быть соединен (например, механически) с рамой автомобильного транспортного средства 102. Дополнительные данные о компоновке канала охлаждения будут раскрыты ниже со ссылкой на ФИГ. 2.
Для дополнительного усиления охлаждения регулятора 142 давления турбокомпрессора и привода 144 регулятора давления турбокомпрессора по каналу 146 охлаждения скорость вентилятора 92 радиатора может быть отрегулирована (например, увеличена). А именно, скорость вентилятора радиатора может быть отрегулирована в зависимости от оцененной температуры регулятора давления турбокомпрессора. Контроллер 12 может оценить температуру на регуляторе 142 давления турбокомпрессора (и, следовательно, на приводе 144 регулятора давления турбокомпрессора) по одному или нескольким условиям работы двигателя и/или результатам измерений от, как минимум, одного датчика температуры. Например, температура привода регулятора давления турбокомпрессора может быть оценена, основываясь на температуре хладагента двигателя, температуре масла двигателя, температуре отработавших газов, модели температуры металла фланца выпускного коллектора, скорости транспортного средства и температуре окружающей среды.
Скорость вентилятора 92 радиатора может быть отрегулирована для увеличения расхода воздуха через канал 146 охлаждения в случае превышения пороговой температуры регулятора давления турбокомпрессора. В одном примере пороговая температура может составлять 150°С. В другом примере пороговая температура может составлять 180°С. Таким образом, в одном примере, если по результатам оценки температура регулятора давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру, скорость вентилятора 92 радиатора может быть увеличена для ускорения потока воздуха по каналу 146 охлаждения и обеспечения охлаждения привода 144 регулятора давления турбокомпрессора (и регулятора 142 давления турбокомпрессора).
Кроме того, чтобы ускорить охлаждение регулятора 142 давления турбокомпрессора, может быть изменено положение заслонок 114 решетки радиатора для пропуска дополнительного потока наружного воздуха в отсек двигателя, а именно посредством увеличения степени открытия заслонок решетки радиатора. В одном примере заслонки 114 решетки радиатора могут быть открыты (из закрытого положения) для увеличения потока 116 наружного воздуха в подкапотное пространство. Если скорость набегающего воздуха (например, потока воздуха через заслонки решетки радиатора) повышена, часть 118 воздуха может быть втянута из потока воздуха через заслонки решетки радиатора в канал 146 охлаждения. Так увеличение степени открытия заслонок 114 решетки радиатора может обеспечить подачу достаточного потока наружного воздуха для охлаждения двигателя и/или компонентов двигателя.
Если скорость набегающего воздуха недостаточна, может быть включен вентилятор 92 радиатора (если он не был включен до этого) для увеличения потока воздуха в отсек двигателя и в канал 146 охлаждения. В качестве альтернативы, если вентилятор 92 радиатора уже включен (т.е. получает питание) и вращается, скорость вращения вентилятора 92 радиатора может быть увеличена для ускорения охлаждения двигателя, привода регулятора давления турбокомпрессора и/или компонентов двигателя. Так скорость (а также ввод в действие) вентилятора 92 радиатора может быть отрегулирована с учетом положения заслонок 114 решетки радиатора для дополнительного увеличения подачи воздуха на регулятор давления турбокомпрессора и другие компоненты двигателя. В качестве альтернативы в транспортном средстве с вентилятором радиатора, управляемым коленчатым валом двигателя, двигатель транспортного средства может поддерживаться в рабочем состоянии (например, включенным) дополнительно 1-2 минуты для подачи потока воздуха на регулятор давления турбокомпрессора, привод регулятора давления турбокомпрессора и/или компоненты двигателя, пока температура на регуляторе давления турбокомпрессора и приводе регулятора давления турбокомпрессора не будет ниже пороговой температуры. Также может быть направлен сигнал водителю транспортного средства 102 о том, что может происходить охлаждение регулятора давления турбокомпрессора. Соответственно, часть увеличенного потока 116 наружного воздуха, т.е. часть 118 воздуха, может пассивно поступать в канал 146 охлаждения (когда вентилятор радиатора выключен) или может нагнетаться вентилятором 92 радиатора по каналу 146 охлаждения для охлаждения регулятора 142 давления турбокомпрессора так, что температура на регуляторе давления турбокомпрессора упадет ниже пороговой температуры.
Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью изменять положение заслонок решетки радиатора для открытия или закрытия решетки, соответственно увеличивая или уменьшая поступление наружного воздуха в двигатель. Кроме того, контроллер 12 может включать вентилятор радиатора и/или регулировать его скорость для дополнительного увеличения подачи воздуха на компоненты двигателя. Изменение скорости вентилятора радиатора, положения заслонок решетки радиатора, или и того, и другого, может обеспечить быстрое и эффективное охлаждение регулятора 142 давления турбокомпрессора, в том числе привода 144 регулятора давления турбокомпрессора.
Более того, изменение положения заслонок решетки радиатора и скорости вентилятора радиатора может способствовать охлаждению и других компонентов двигателя, например, корпуса турбокомпрессора и выпускного коллектора. Таким образом, приведенная в качестве примера система 100 двигателя, представленная на ФИГ. 1, может поддерживать целостность и долговечность регулятора давления турбокомпрессора, в том числе привода регулятора давления турбокомпрессора, а также турбокомпрессора и выпускного коллектора.
На ФИГ. 2 схематически представлен вид сбоку автомобильного транспортного средства 102, изображенного на ФИГ. 1. В связи с этим, компоненты, ранее раскрытые на ФИГ. 1, имеют аналогичные номера позиций на ФИГ. 2, и повторно не раскрываются. На ФИГ. 2 схематически изображен пример расположения канала 146 охлаждения в автомобильном транспортном средстве 102 относительно заслонок 114 решетки радиатора, вентилятора 92 радиатора, двигателя 10 и связанного с ним потока 116 наружного воздуха. Вентилятор 92 радиатора содержит несколько лопастей 202 и показан установленным внутри корпуса 204. В раскрытом на ФИГ. 2 примере показан вентилятор 92 радиатора, содержащий 4 лопасти. Однако в других примерах вентилятор радиатора может содержать другое количество лопастей 202 без отступления от объема раскрываемого в настоящей заявке изобретения.
Как было раскрыто выше, положение заслонок 114 решетки радиатора может быть отрегулировано для изменения величины потока 116 наружного воздуха. В одном примере заслонки 114 решетки радиатора могут входить в состав системы двойной регулируемой решетки радиатора, содержащей две группы из одной или нескольких заслонок 114 решетки радиатора, выполненных с возможностью регулирования величины потока воздуха, поступающего через решетку 112 радиатора (не показана на ФИГ. 2). В другом примере заслонки 114 решетки радиатора могут входить в состав системы регулируемой решетки радиатора, содержащей только одну группу из одной или нескольких заслонок 114 решетки радиатора. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изменение положения заслонок 114 решетки радиатора может координировать контроллер, например, контроллер 12 на ФИГ. 1. В других вариантах осуществления заслонки решетки радиатора могут быть распределены по группам, и контроллер может регулировать открытие/закрытие каждой области независимо от другой. В других вариантах осуществления заслонки 114 решетки радиатора могут представлять собой систему пассивных заслонок решетки радиатора, в которой положение заслонок решетки радиатора не подлежит регулированию и остается неизменным. Следовательно, поток 116 наружного воздуха может проходить через указанные пассивные заслонки решетки радиатора в течение всего цикла езды.
Крышка 150 двигателя предусматривает проход 160 для канала 146 охлаждения, при этом крышка 150 двигателя имеет входное отверстие 162 для канала охлаждения на одной стороне и выходное отверстие 164 для канала охлаждения на другой стороне, через которые проходит канал охлаждения. В одном примере канал 146 охлаждения может быть прочно и неподвижно закреплен в проходе 160 так, что первый конец 152 и второй конец 154 находятся на существенном расстоянии от входного отверстия 162 для канала охлаждения и выходного отверстия 164 для канала охлаждения соответственно. Крышка 150 двигателя может быть расположена вертикально против силы тяжести над двигателем 10 и/или сверху от него, когда автомобильное транспортное средство 102 находится на плоской поверхности.
Канал 146 охлаждения может быть выполнен в виде полого цилиндра с только двумя отверстиями (например, первым отверстием на первом конце 152 и вторым отверстием на втором конце 154). Канал 146 охлаждения может быть сформирован в виде сплошного тела, например, трубки или рукава, так, что поток воздуха может входить в него на первом конце 152 и выходить через второй конец 154. А именно, поток воздуха по каналу 146 охлаждения может двигаться по существу в одном направлении: от первого конца 152 ко второму концу 154 канала 146 охлаждения. Иначе говоря, как показано на ФИГ. 2, канал 146 охлаждения выполнен с возможностью забирать часть 118 воздуха из зоны, расположенной в близости к лопастям 202 вентилятора 92 радиатора и непосредственно ниже по потоку от них, и направлять часть 118 воздуха на регулятор 142 давления турбокомпрессора с приводом 144 регулятора давления турбокомпрессора. В частности, часть 118 воздуха забирают ниже по потоку от заслонок 114 решетки радиатора и лопастей 202 вентилятора 92 радиатора.
Как показано на ФИГ. 2, первый конец 152 канала 146 охлаждения направлен в сторону передней части 106 кузова автомобильного транспортного средства 102, а второй конец 154 канала 146 охлаждения расположен вблизи регулятора 142 давления турбокомпрессора (содержащего привод 144 регулятора давления турбокомпрессора) и вблизи корпуса турбины 16. Точнее, первый конец 152 канала 146 охлаждения расположен в непосредственно близости от лопастей вентилятора 92 радиатора и ниже по потоку от них. В дополнение к этому второй конец 154 канала 146 охлаждения расположен вблизи регулятора 142 давления турбокомпрессора так, что значительная часть потока воздуха из канала 146 охлаждения может огибать регулятор 142 давления турбокомпрессора и/или проходить над ним. Часть воздуха (например, часть 118 воздуха), огибающая регулятор давления турбокомпрессора и/или проходящая над ним отводит тепло от регулятора давления турбокомпрессора и рассеивает его в окружающий воздух.
В одном примере площадь поперечного сечения первого конца 152 канала 146 охлаждения может быть больше площади поперечного сечения второго конца 154. Такое уменьшение площади поперечного сечения и путь потока воздуха по каналу 146 охлаждения приводит к увеличению как скорости, так и давления части 118 воздуха, когда часть 118 воздуха попадает на регулятор 142 давления турбокомпрессора через второй конец 154 канала 146 охлаждения. В другом примере площадь поперечного сечения первого конца 152 канала 146 охлаждения может равняться площади поперечного сечения второго конца 154. Кроме того, площадь поперечного сечения всего канала 146 охлаждения может по существу быть равной площади поперечного сечения на первом конце 152 и на втором конце 154. В других вариантах осуществления площадь поперечного сечения канала 146 охлаждения может меняться на его протяжении без отступления от объема раскрываемого в настоящей заявке изобретения. Кроме того, в одном примере канал 146 охлаждения может быть круглого сечения. В другом варианте поперечное сечение канала 146 охлаждения может быть овальным. Также возможны другие формы поперечного сечения канала 146 охлаждения.
Следует понимать, что канал 146 охлаждения не может содержать дополнительных отверстий на протяжении канала 146 охлаждения кроме вышеуказанных первого конца 152 и второго конца 154. Кроме того, между первым концом 152 канала 146 охлаждения и вентилятором 92 радиатора не должен находиться никакой элемент или компонент (компоненты) транспортного средства, являющийся помехой. Схожим образом, никакой элемент или компонент (компоненты) транспортного средства не должен препятствовать потоку части 118 воздуха или прерывать его, когда часть 118 воздуха выходит из канала 146 охлаждения на втором конце 154 и охлаждает регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора. Иначе говоря, канал 146 охлаждения обеспечивает непосредственную и беспрепятственную связь по текучей среде между частью 118 воздуха, нагнетаемой вентилятором радиатора в первый конец 152, и частью 118 воздуха, выходящей из второго конца 154 к регулятору 142 давления турбокомпрессора. Кроме того, существенное количество части 118 воздуха, поступающее в первый конец 152 канала 146 охлаждения, может пройти по всей длине канала 146 охлаждения и выйти к регулятору 142 давления турбокомпрессора на втором конце 154. Точнее, канал 146 охлаждения может представлять собой полый трубопровод для передачи части 118 воздуха из зоны ниже по потоку от вентилятора 92 радиатора и заслонок 114 решетки радиатора к регулятору 142 давления турбокомпрессора. Например, канал 146 охлаждения может представлять собой полый цилиндрический трубопровод.
Канал 146 охлаждения может быть сформирован в виде цельной конструкции из долговечного материала. Примеры таких материалов могут включать в себя металлы, сплавы, теплостойкие пластмассы и т.п. Для изготовления канала 146 охлаждения могут быть использованы различные известные из уровня техники способы, включая мундштучное формование, прокатку, литье под давлением и т.п., и/или такие способы соединения как сварка, склеивание и т.п.
Как сказано выше касательно ФИГ. 1, канал 146 охлаждения может проходить через крышку 150 двигателя 10. Крышка 150 двигателя может быть соединена (например, механически) с головкой блока цилиндров двигателя 10. Крышка 150 двигателя может быть размещена сверху по вертикали от головки блока цилиндров двигателя 10. Кроме того, в одном примере канал 146 охлаждения может быть встроен в крышку 150 двигателя так, что канал 146 охлаждения в крышке 150 двигателя может походить на одно или несколько не имеющих к нему отношения образований или тел, например, человеческие вены, если смотреть сверху. В еще одном примере канал 146 охлаждения, встроенный в крышку 150 двигателя, может увеличить толщину крышки двигателя (например, толщину по всей ширине, высоте и/или длине крышки двигателя) для улучшения внешнего вида указанной крышки и/или обеспечения изоляции двигателя, что тем самым снижает проникновение шума от работы двигателя в кабину водителя. Крышка 150 двигателя содержит проход 160 для встраивания канала 146 охлаждения таким образом, чтобы часть канала охлаждения могла быть прочно и неподвижно установлена в проходе 160. Таким образом, указанная часть канала 146 охлаждения может быть заключена внутрь крышки 150 двигателя, а именно через проход 160 в крышке 150 двигателя. Проход 160 предусматривает входное отверстие 162 и выходное отверстие 164 для ввода канала 146 охлаждения. А именно, часть канала 146 охлаждения, заключенная внутри крышки 150 двигателя, может размещаться между входным отверстием 162 и выходным отверстием 164 прохода 160. В дополнение к этому, оставшаяся часть (например, часть канала охлаждения за вычетом той, что расположена внутри прохода 160 в крышке 150 двигателя) канала 146 охлаждения может находиться за пределами крышки 150 двигателя. Входное отверстие 162 и выходное отверстие 164 прохода 160 могут быть расположены друг напротив друга. Таким образом, часть канала 146 охлаждения может быть прочно и неподвижно установлена внутри прохода 160 так, чтобы первый конец 152 и второй конец 154 канала 146 охлаждения находились на существенном расстоянии от входного отверстия 162 и выходного отверстия 164 прохода 160 соответственно. Крышка 150 двигателя может быть расположена вертикально против силы тяжести над двигателем 10 и/или сверху от него, когда автомобильное транспортное средство 102 находится на плоской поверхности.
Канал 146 охлаждения может быть надежно закреплен в автомобильном транспортном средстве 102 с помощью нескольких крепежных кронштейнов (не показаны), прикрепленных в нескольких подходящих местах в транспортном средстве. А именно, на наружной стенке 166 канала 146 охлаждения могут быть размещены крепежные кронштейны (не показаны) с промежутками по всей длине канала охлаждения и в непосредственной близости или посередине от входного отверстия 162 для канала охлаждения и выходного отверстия 164 для канала охлаждения. Крепежные кронштейны могут соединить каркас кузова транспортного средства и канал охлаждения с помощью различных крепежных изделий, например, гаек, болтов, винтов и т.п. (не показаны). Канал 146 охлаждения может быть надежно закреплен к каркасу кузова автомобильного транспортного средства 102 с помощью нескольких крепежных кронштейнов (не показаны), прикрепленных в нескольких подходящих местах на каркасе кузова транспортного средства. А именно, канал 146 охлаждения может быть закреплен с помощью нескольких крепежных кронштейнов, расположенных с промежутками по длине канала охлаждения. В одном примере один или несколько крепежных кронштейнов могут быть присоединены к каналу 146 охлаждения рядом с входным отверстием 162 и выходным отверстием 164 прохода 160. В примере транспортного средства с несущим кузовом крепежные кронштейны могут соединять канал 146 охлаждения с кузовом транспортного средства.
Таким образом, предложена система для транспортного средства, содержащая: вентилятор радиатора в передней части транспортного средства, двигатель, соединенный с выпускным каналом, турбину, расположенную в выпускном канале, обводной канал, соединенный по текучей среде с входом и выходом турбины, регулятор давления турбокомпрессора, расположенный в обводном канале, и привод регулятора давления турбокомпрессора, регулирующий положение регулятора давления турбокомпрессора, при этом на привод регулятора давления турбокомпрессора по каналу охлаждения поступает поток воздуха из области ниже по потоку от вентилятора радиатора.
На ФИГ. 3 представлен пример силовой установки 300 транспортного средства. Силовая установка 300 транспортного средства содержит сжигающий топливо двигатель 310 и мотор 320. Силовая установка 300 транспортного средства может быть схожа с силовой установкой 100 автомобильного транспортного средства или являться той же силовой установкой. Двигатель 310 может быть тем же, что и двигатель 10 на ФИГ. 1 и 2. В качестве неограничивающего примера, двигатель 310 представляет собой двигатель внутреннего сгорания, а мотор 320 представляет собой электромотор. Мотор 320 может быть выполнен с возможностью использовать или потреблять энергию из источника, не являющегося двигателем 310. Например, двигатель 310 может потреблять жидкое топливо (например, бензин) для выработки эффективной мощности, а мотор 320 может потреблять электроэнергию для выработки мощности мотора. Следовательно, транспортное средство с силовой установкой 300 может обозначаться термином «гибридно-электрическое транспортное средство» ((ГЭТС) HEV) (в настоящем описании также именуемое «гибридное транспортное средство»).
Силовая установка 300 транспортного средства может быть выполнена с возможностью функционирования в различных режимах в зависимости от условий, в которых ей приходится работать. Некоторые из этих режимов могут позволить поддержание двигателя 310 в заглушенном (т.е. отключенном) состоянии, в котором сжигание топлива в двигателе прекращено. Например, при некоторых отдельных условиях работы мотор 320 может приводить транспортное средство в движение посредством ведущего колеса 330, как показано стрелкой 322, пока двигатель 310 выключен.
При других условиях работы двигатель 310 может быть выключен (как раскрыто выше), пока мотор 320 может работать для зарядки аккумулятора 350. Например, мотор 320 может быть выполнен с возможностью приема крутящего момента от ведущего колеса 330, как показано стрелкой 322, и преобразования кинетической энергии транспортного средства в электрическую для накапливания в аккумуляторе 350, как показано стрелкой 324. Данная операция может носить название «рекуперативное торможение транспортного средства». Таким образом, в некоторых вариантах осуществления мотор 320 может осуществлять функцию генератора. Однако в других вариантах осуществления крутящий момент от ведущего колеса 330 вместо него может принимать генератор 360, при этом генератор может преобразовать кинетическую энергию транспортного средства в электроэнергию для накопления в аккумуляторе 350, как показано стрелкой 362.
В других условиях работы двигатель 310 может функционировать за счет сжигания топлива, полученного из топливной системы 340, как показано стрелкой 342. Например, двигатель 310 может функционировать для приведения транспортного средства в движение посредством ведущего колеса 330, как показано стрелкой 312, в то время как мотор 320 отключен. В других условиях работы для приведения транспортного средства в движение посредством ведущего колеса 330 может работать как двигатель 310, так и мотор 320, как показано стрелками 312 и 322 соответственно. Схема, в которой двигатель и мотор могут выборочно приводить транспортное средство в движение, может обозначаться термином «параллельная схема силовой установки транспортного средства». Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления мотор 320 может приводить транспортное средство в движение через первую пару ведущих колес, а двигатель 310 - через вторую пару ведущих колес.
В других вариантах осуществления схема силовой установки 300 транспортного средства может быть выполнена в виде силовой установки последовательного типа, в которой двигатель не приводит ведущие колеса в движение непосредственно. Вместо этого двигатель 310 может работать для подачи мощности на мотор 320, который, в свою очередь, может приводить транспортное средством в движение через ведущее колесо 330, как показано стрелкой 322. Например, в отдельных условиях работы двигатель 310 может приводить в действие генератор 360, который, в свою очередь, может подавать электроэнергию на один или несколько из следующих устройств: мотор 320, как показано стрелкой 314, или аккумулятор 350, как показано стрелкой 362, или на них обоих. В качестве другого примера, двигатель 310 может работать для приведения в действие мотора 320, который, в свою очередь, функционирует как генератор для преобразования эффективной мощности двигателя в электроэнергию, при этом электроэнергия может быть накоплена в аккумуляторе 350 для последующего потребления мотором.
Топливная система 340 может содержать один или несколько топливных баков 344 для хранения топлива в транспортном средстве. Например, топливный бак 344 может хранить жидкое топливо одного или нескольких видов, включая, помимо прочих, бензин, дизельное топливо и спиртосодержащие виды топлива. В некоторых примерах топливо может храниться в транспортном средстве в виде смеси одного или нескольких различных видов топлива. Например, топливный бак 344 может быть выполнен с возможностью хранения смеси бензина и этанола (например, Е10, Е85 и т.п.) или смеси бензина и метанола (например, М10, М85 и т.п.), причем эти виды топлива или смеси могут подаваться в двигатель 310, как показано стрелкой 342. Таким образом, жидкое топливо может подаваться из топливного бака 344 в двигатель 310 автомобильного транспортного средства, показанного на ФИГ. 1. В двигатель 310 также могут подаваться и другие подходящие виды топлива или топливные смеси для их сжигания в двигателе с целью выработки эффективной мощности. Эффективная мощность двигателя может быть использована для приведения транспортного средства в движение, как показано стрелкой 312, или для подзарядки аккумулятора 350 с помощью мотора 320 или генератора 360.
В некоторых вариантах осуществления аккумулятор 350 может быть выполнен с возможностью накапливать электроэнергию для питания других потребителей электроэнергии в составе транспортного средства (помимо мотора), включая системы обогрева и кондиционирования воздуха в салоне (кабине), запуска двигателя, фары, аудио- и видеосистемы салона и т.п. В качестве неограничивающего примера, аккумулятор 350 может содержать одну или несколько батарей и/или конденсаторов.
Система 390 управления может взаимодействовать с одним или несколькими из следующих устройств: двигатель 310, мотор 320, топливная система 340, аккумулятор 350 и генератор 360. Система 390 управления может быть той же системой, что и система 28 управления на ФИГ. 1, или быть схожа с ней. Как будет раскрыто в структурной схеме на ФИГ. 4, система 390 управления может принимать данные сенсорной обратной связи от одного или нескольких из следующих устройств: двигателя 310, мотора 320, топливной системы 340, аккумулятора 350 и генератора 360. Система 390 управления также может направлять сигналы управления одному или нескольким из следующих устройств: двигателю 310, мотору 320, топливной системе 340, аккумулятору 350 и генератору 360 в ответ на указанную сенсорную обратную связь. Система 390 управления может принимать сигнал запроса водителя о выходных данных силовой установки транспортного средства от водителя 302 транспортного средства. Например, система 390 управления может получать сенсорную обратную связь от датчика 394 положения педали, связанного с педалью 392. Под педалью 392 может схематически пониматься тормозная педаль и/или педаль акселератора.
Аккумулятор 350 может периодически получать электроэнергию от источника 380 питания, расположенного за пределами транспортного средства (например, не входящего в состав транспортного средства), как показано стрелкой 384. В качестве неограничивающего примера силовая установка 300 транспортного средства может быть выполнена в виде гибридного транспортного средства (ГЭТС) с подзарядкой от электросети, в котором электроэнергия может поступать в аккумулятор 350 из источника 380 питания по кабелю 382 электропередачи. Во время зарядки аккумулятора 350 от источника 380 питания, кабель 382 электропередачи может создавать электрическое соединение между аккумулятором 350 и источником 380 питания. Когда силовая установка работает для приведения транспортного средства в движение, кабель 382 электропередачи между источником 380 питания и аккумулятором 350 может быть отсоединен. Система 390 управления может определять и
/или регулировать количество электроэнергии в аккумуляторе, которое может обозначаться термином «степень заряженности» (С3 (SOC)).
В других вариантах осуществления кабель 382 электропередачи может отсутствовать, при этом аккумулятор 350 может получать электроэнергию от источника 380 питания беспроводным способом. Например, аккумулятор 350 может быть выполнен с возможностью получения электроэнергии от источника 380 питания посредством одного или нескольких из следующих способов: электромагнитной индукции, радиоволн и электромагнитного резонанса. В связи с этим, следует понимать, что для зарядки аккумулятора 350 от источника питания, не входящего в состав транспортного средства, может быть использовано любое подходящее решение. Таким образом, мотор 320 может приводить транспортное средство в движение, используя другой источник энергии помимо топлива, потребляемого двигателем 310.
Топливная система 340 может периодически заправляться топливом из источника топлива за пределами транспортного средства. В качестве неограничивающего примера силовая установка 300 транспортного средства может заправляться топливом через топливораздаточное устройство 370, как показано стрелкой 372. В некоторых вариантах осуществления топливный бак 344 может быть выполнен с возможностью хранения топлива, полученного из топливораздаточного устройства 370 до подачи в двигатель 310 для сжигания. В некоторых вариантах осуществления система 390 управления может быть выполнена с возможностью получения сигнала уровня топлива в топливном баке 344 от датчика уровня топлива. Значение уровня топлива в топливном баке 344 (например, определенное датчиком уровня топлива) может быть сообщено водителю транспортного средства, например, с помощью топливомера или указателя уровня топлива на приборной панели 396.
Силовая установка 300 транспортного средства может также содержать датчик 398 температуры/влажности наружного воздуха и датчик системы предотвращения опрокидывания, например: датчик (датчики) 399 продольного и/или поперечного ускорения и/или угловой скорости. Приборная панель 396 может предусматривать индикаторную лампу (лампы) и/или текстовый дисплей для отображения сообщений водителю. Приборная панель 396 может также содержать ряд устройств для ввода информации водителем, например, кнопки, сенсорные панели, устройства речевого ввода/распознавания речевых команд и т.п. Например, приборная панель 396 может содержать кнопку 397 заправки топливом, включаемую вручную или нажимаемую водителем транспортного средства, чтобы начать заправку. Например, как будет подробнее раскрыто ниже, при включении водителем транспортного средства кнопки 397 заправки топливом давление из топливного бака транспортного средства может быть сброшено для того, чтобы заправка топливом могла быть осуществлена.
В другом варианте осуществления приборная панель 396 может быть выполнена с возможностью передачи водителю аудиосообщений без помощи дисплея. Кроме того, датчик (датчики) 399 может предусматривать датчик вертикального ускорения для указания неровности дороги. Эти устройства могут быть подключены к системе 390 управления. В одном примере система управления может регулировать выходные параметры двигателя и/или колесные тормоза для повышения устойчивости транспортного средства в зависимости от показаний датчика (датчиков) 399.
Кроме того, силовая установка 300 транспортного средства может также содержать такие компоненты транспортного средства и двигателя, как канал охлаждения (например, канал 146 охлаждения), вентилятор радиатора (например, вентилятор 92 радиатора), решетку радиатора (например, решетку 112 радиатора) и заслонки решетки радиатора (например, заслонки 114 решетки радиатора).
На ФИГ. 4-9 представлены алгоритмы, которые может выполнять контроллер транспортного средства, например, контроллер 12 автомобильного транспортного средства 102. Команды для выполнения указанных алгоритмов могут храниться в запоминающем устройстве контроллера. Впоследствии контроллер может выполнять указанные алгоритмы.
Обратимся к ФИГ. 4, на которой изображен пример алгоритма 400 для регулирования как скорости вентилятора радиатора, так и положения заслонок решетки радиатора транспортного средства, при превышении пороговой температуры на регуляторе давления турбокомпрессора. Алгоритм 400 может выполняться как часть способа регулирования скорости вентилятора радиатора, например, вентилятора 92 радиатора на ФИГ. 1 и 2, и положения заслонок решетки радиатора, например, заслонок 114 решетки радиатора на ФИГ. 1 и 2 для подачи наружного воздуха на регулятор давления турбокомпрессора по каналу охлаждения (т.е. каналу 146 охлаждения).
Команды для выполнения алгоритма 400 могут храниться в контроллере (например, контроллере 12 на ФИГ. 1). Контроллер может выполнять алгоритм 400 как раскрыто ниже. Так, контроллер может выбирать необходимую скорость вентилятора радиатора и необходимое положение заслонок решетки радиатора в зависимости от температуры на регуляторе давления турбокомпрессора и условий работы двигателя. Затем контроллер может приводить в действие заслонки решетки радиатора и/или изменять скорость вентилятора радиатора в зависимости от температуры регулятора давления турбокомпрессора и/или условий работы двигателя.
На шаге 402 алгоритм 400 определяет, включен ли двигатель. Например, двигатель может быть включен и введен в действие для сжигания топлива, при этом двигатель может вращаться. Если двигатель не включен, на шаге 404 алгоритм 400 переходит к алгоритму 600, если транспортное средство не является ГЭТС, или к алгоритму 700, если транспортное средство является ГЭТС. Например, двигатель может быть не включен, а транспортное средство может находиться в условиях с отключенным двигателем, в котором двигатель неподвижен и не может сжигать топливо. Кроме того, если транспортное средство представляет собой ГЭТС, его может приводить в движение мотор и/или генератор.
Если на шаге 402 определено, что двигатель включен, алгоритм переходит на шаг 406 и оценивает и/или измеряет условия работы транспортного средства и двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя частоту вращения и нагрузку двигателя, температуру хладагента двигателя (ТХД), положение педали, состояние ОНВ (например, температуру и давление), влажность окружающей среды, температуры двигателя и т.п. Условия работы транспортного средства могут включать в себя скорость транспортного средства, скорость вентилятора радиатора, положение заслонок решетки радиатора (фактическое положение согласно сигналу обратной связи от датчика положения заслонок решетки радиатора) и т.п.
На шаге 408 может быть оценена температура на регуляторе давления турбокомпрессора (также именуемая «температура регулятора давления турбокомпрессора»). Как было раскрыто выше, температура на регуляторе давления турбокомпрессора может быть смоделирована и/или оценена с помощью результатов измерений одного или нескольких из таких условий работы двигателя, как, например, частота вращения и нагрузка двигателя, ТХД, условия окружающей среды и температура отработавших газов. Далее, на шаге 410, может быть проверено, превышает ли оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора пороговую температуру Т1. В основе пороговой температуры Т1 может лежать температура, при которой может начаться ухудшение характеристик привода регулятора давления турбокомпрессора. В одном примере пороговая температура Т1 может составлять 150°С. В другом примере пороговая температура Т1 может составлять 180°С. В еще одном примере пороговая температура Т1 может отличаться от вышеуказанных значений.
Если оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора не превышает пороговую температуру (Т1), алгоритм 400 может перейти на шаг 412 для регулирования скорости вентилятора радиатора в зависимости от ТХД, скорости транспортного средства, эффективности работы ОНВ и т.п. В противном случае, если оцененная температура регулятора давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру Т1, алгоритм 400 переходит на шаг 414, чтобы проверить, открыты ли заслонки решетки радиатора или находятся ли они в открытом положении. Открытое положение заслонок решетки радиатора может представлять собой частично открытое, почти полностью открытое, полностью открытое положение или любое положение, не являющееся полностью закрытым. Точнее, в одном примере заслонки решетки радиатора можно считать открытыми, если степень открытия заслонок решетки радиатора в процентах превышает 5%. В другом примере заслонки решетки радиатора можно признать открытыми, если степень их открытия в процентах составляет 15%. В настоящей заявке поток наружного воздуха может направляться в отсек двигателя, когда заслонки решетки радиатора открыты. Контроллер может определить, открыты ли заслонки решетки радиатора или нет по сигналу обратной связи от датчика положения заслонок решетки радиатора.
Как было раскрыто выше, степень открытия и/или открытого положения заслонок решетки радиатора может быть выражено в процентах. В одном примере «открытое положение заслонок решетки радиатора» может означать положение заслонок решетки радиатора со степенью открытия заслонок решетки в процентах, превышающей 10%. Схожим образом, «закрытое положение заслонок решетки радиатора» может означать положение заслонок решетки радиатора, при котором степень их открытия в процентах меньше 5%. Кроме того, в одном примере «полностью открытое» положение заслонок решетки радиатора может означать, что степень открытия заслонок решетки радиатора в процентах составляет от 95 до 100%. В другом примере заслонки решетки радиатора можно считать полностью открытыми, когда степень их открытия в процентах составляет ровно 100%. Также, «полностью закрытое» или «абсолютно закрытое» положение заслонок решетки радиатора может означать, что степень их открытия в процентах лежит в диапазоне от 0 до 5%. В еще одном примере заслонки решетки радиатора можно признать полностью закрытыми, если степень их открытия в процентах составляет 0%. Таким образом, степень открытия заслонок решетки радиатора в процентах может изменяться в пределах от 0% до 100% в зависимости от условий работы двигателя и транспортного средства. Например, при движении транспортного средства на высоких скоростях заслонки решетки радиатора могут быть установлены в более закрытое положение со степенью открытия в процентах, составляющей 20%. Кроме того следует понимать, что степень открытия заслонок решетки радиатора в процентах может составлять 50%, 75%, 25% или любое промежуточное значение степени открытия в процентах между этими значениями. Так, заслонки решетки радиатора могут быть установлены в полностью закрытое положение, полностью открытое положение или любое промежуточное положение между полностью закрытым и полностью открытым.
Если определено, что заслонки решетки радиатора находятся в открытом положении, алгоритм 400 переходит на шаг 424, на котором включают вентилятор радиатора (если он не был включен до этого) или увеличивают скорость вентилятора радиатора (если вентилятор радиатора уже был включен и работал). Например, вентилятор радиатора можно отключать, когда дополнительное охлаждение нежелательно, например, когда транспортное средство движется на высоких скоростях, обеспечивая достаточное количество набегающего воздуха. В противном случае, когда транспортное средство движется на пониженных скоростях, а количество набегающего воздуха недостаточно, вентилятор радиатора может быть включен и может вращаться на заданной скорости. Если вентилятор радиатора отключен, алгоритм 400 может включить вентилятор радиатора на шаге 424 для вращения на первой, пониженной скорости. При этом, например, вентилятор радиатора после включения может вращаться со скоростью по умолчанию. В одном примере скорость по умолчанию может представлять собой пониженную заданную скорость. Если вентилятор радиатора включен, алгоритм 400 может изменить скорость вентилятора радиатора на шаге 424. При этом скорость вентилятора радиатора может быть отрегулирована (например, увеличена) до более высокой заданной скорости. Следует отметить, что скорость вращения лопастей вентилятора радиатора, например, лопастей 202 вентилятора 92 радиатора на ФИГ. 2, может быть выше при указанной более высокой заданной скорости, чем при пониженной заданной скорости. Кроме того, если вентилятор радиатора работает на более высокой заданной скорости (например, максимальной скорости), и скорость вентилятора радиатора нельзя повысить, алгоритм 400 на шаге 424 может удерживать его на указанной более высокой заданной скорости для охлаждения регулятора давления турбокомпрессора.
Когда заслонки решетки радиатора находятся в открытом положении, канал охлаждения (например, канал 146 охлаждения на ФИГ. 1 и 2) может пропускать относительно небольшую часть воздуха к регулятору давления турбокомпрессора. Если установлено, что температура регулятора давления турбокомпрессора выше пороговой, может возникнуть необходимость увеличить часть воздуха, пропускаемую по каналу охлаждения. В связи с этим, можно включить вентилятор радиатора или увеличить его скорость, если он уже был включен.
В другом примере на шаге 414 алгоритм 400 может установить заслонки решетки радиатора в полностью открытое положение, если степень открытия заслонок решетки радиатора меньше 100%, перед тем, как включить вентилятор радиатора и/или увеличить его скорость.
Однако, если заслонки решетки радиатора не открыты (например, полностью закрыты) на шаге 414, алгоритм 400 переходит на шаг 416. На шаге 416 алгоритм 400 подтверждает, позволяет ли текущий условия двигателя и транспортного средства изменить положение заслонок решетки радиатора (т.е. изменение положения может быть уместным, благоприятным и/или осуществимым практически с учетом одного или нескольких условий работы двигателя и транспортного средства). В частности, может быть определено, позволяют ли условия работы транспортного средства и/или двигателя изменить положение заслонок решетки радиатора на более открытое, в результате чего подача наружного воздуха в отсек двигателя возрастет. Для определения того, могут ли заслонки решетки радиатора быть отрегулированы таким образом, чтобы степень их открытия увеличилась, может быть выполнен алгоритм 500 на ФИГ. 5. Вкратце, алгоритм 500 может оценить, могут ли заслонки решетки радиатора быть открыты, в зависимости от скорости транспортного средства. Могут существовать определенные условия работы двигателя и транспортного средства, при которых изменение положения заслонок решетки радиатора может производиться без оказания влияния на показатели работы двигателя и/или транспортного средства. Также возможны условия, в которых изменения положения заслонок решетки радиатора могут быть ограничены или затруднены. Например, если транспортное средство движется по автомагистрали, заслонки решетки радиатора могут быть почти полностью закрыты (например, степень их открытия составляет 10%) или полностью закрыты (например, степень их открытия составляет 0%) для уменьшения потока набегающего воздуха в отсек двигателя. С помощью закрытия заслонок решетки радиатора может быть уменьшено воздействие аэродинамического лобового сопротивления на транспортное средство, что позволит повысить эффективность расходования топлива. В такой ситуации положение заслонок решетки радиатора не может быть изменено на более открытое для охлаждения регулятора давления турбокомпрессора, так как это отрицательно скажется на показателях работы двигателя. Таким образом, если на шаге 416 будет определено, что заслонки решетки радиатора не могут быть открыты (например, увеличить степень открытия заслонок решетки радиатора), алгоритм 400 переходит на шаг 424, на котором может быть включен вентилятор радиатора (если он не был включен до этого) или может быть увеличена скорость вентилятора радиатора (если вентилятор радиатора уже работает).
В других вариантах осуществления положение заслонок решетки радиатора может быть изменено в случае превышения пороговой температуры регулятора давления турбокомпрессора, даже если условия работы двигателя и/или транспортного средства не позволяют такие изменения. В частности, степень открытия заслонок решетки радиатора может быть изменена на более открытую в то время, как условия работы двигателя и/или транспортного средства требуют более закрытое положение заслонок решетки радиатора. Например, изначальное (например, закрытое) положение заслонок решетки радиатора может быть изменено в приоритетном порядке и заслонки решетки радиатора могут быть открыты (например, установлены в более открытое положение), если температура регулятора давления турбокомпрессора остается выше пороговой температуры Т1 дольше определенного периода времени. Если на шаге 416 подтверждается, что заслонки решетки радиатора могут быть открыты, алгоритм 400 переходит на шаг 418 для установки заслонок решетки радиатора в открытое положение. В этом случае положение заслонок решетки радиатора может быть изменено с полностью закрытого (например, со степенью открытия 0%) на почти полностью открытое (например, со степенью открытия 75%) положение. В другом примере степень открытия заслонок решетки радиатора может быть изменена с 5% до 80% открытия.
Величина (или степень) открытия или положение заслонок решетки радиатора может быть определена в зависимости от условий работы двигателя и транспортного средства, в то числе скорости транспортного средства. Например, если транспортное средство движется на повышенной скорости по автомагистрали, алгоритм 400 на шаге 418 может изменить степень открытия заслонок решетки радиатора до 40%. В этом случае степень открытия заслонок решетки радиатора может быть увеличена с 0% до 40%. Если транспортное средство движется с низкой скоростью, а изначальным положением заслонок решетки радиатора (например, согласно результату проверки на шаге 414) является полностью или почти полностью закрытое, алгоритм 400 может установить заслонки решетки радиатора в почти полностью или полностью открытое положение на шаге 418.
После выполнения действий по регулированию положения заслонок решетки радиатора на шаге 418, часть воздуха, например, часть 118 воздуха на ФИГ. 1, того воздуха, который поступил (например, поток 116 наружного воздуха на ФИГ. 1 и 2) через открытые заслонки решетки радиатора, может поступить в канал охлаждения и может быть направлена непосредственно на регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора на шаге 419 для их охлаждения. Если вентилятор радиатора включен, он может направлять дополнительный воздух к первому концу канала охлаждения с последующей передачей указанного воздуха через второй конец канала охлаждения на регулятор давления турбокомпрессора. На шаге 420 алгоритм 400 может вновь проверить, превышает ли температура регулятора давления турбокомпрессора пороговую температуру Т1. Если определено, что температура регулятора давления турбокомпрессора ниже пороговой температуры (Т1), алгоритм 400 переходит на шаг 426. На шаге 426 положение заслонок решетки радиатора может быть отрегулировано в зависимости от условий работы двигателя, в том числе скорости транспортного средства, частоты вращения и нагрузки двигателя, ТХД, условий движения и т.п. Например, положение заслонок решетки радиатора может быть изменено до более закрытой положения, например, с 40% до 5%, если автомобильное транспортное средство движется на повышенной скорости (например, выше пороговой скорости).
В противном случае, если на шаге 420 определено, что температура регулятора давления турбокомпрессора остается выше пороговой Т1, заслонки решетки радиатора могут быть, но не обязательно, установлены в полностью открытое положение на шаге 422, если это допустимо. Например, если степень открытия заслонок решетки радиатора на шаге 418 составляет 40%, то степень открытия заслонок решетки радиатора может быть изменена до 80%, если условия работы транспортного средства и двигателя это позволяют. Увеличение степени открытия заслонок решетки радиатора может быть допустимо, если скорость транспортного средства снизилась к тому времени, когда заслонки решетки радиатора полностью открывают, при этом степень открытия заслонок решетки радиатора составляет от 95 до 100%. Таким образом, контроллер может увеличить степень открытия заслонок решетки радиатора до полностью открытого положения для подачи более холодного наружного воздуха в область выше по потоку от вентилятора радиатора, когда температура регулятора давления турбокомпрессора остается выше пороговой температуры Т1. Далее алгоритм 400 переходит на шаг 424 для включения вентилятора радиатора или увеличения его скорости, если вентилятор радиатора уже включен. Например, вентилятор радиатора может быть включен в дополнение к открытию заслонок решетки радиатора, если температура регулятора давления турбокомпрессора остается выше пороговой на шаге 420. В примере, где заслонки решетки радиатора устанавливают в полностью открытое положение на шаге 422, вентилятор радиатора может быть включен или его скорость может быть увеличена для увеличения потока наружного воздуха, поступающего через полностью открытые заслонки решетки радиатора. Следует понимать, что вентилятор радиатора сначала может быть включен на низкую заданную скорость. Далее, если температура регулятора давления турбокомпрессора остается выше пороговой температуры Т1, скорость вентилятора радиатора может быть увеличена до более высокой заданной скорости.
Таким образом, наружный воздух, поступающий в отсек двигателя из передней части транспортного средства через заслонки решетки радиатора может быть использован для охлаждения регулятора давления турбокомпрессора. В одном примере поток воздуха, поступающий в отсек двигателя, может быть направлен на регулятор давления турбокомпрессора по каналу охлаждения без включения вентилятора радиатора. В другом примере поток наружного воздуха, поступающий через открытые заслонки решетки радиатора, может быть направлен с помощью вентилятора радиатора в канал охлаждения и подведен к регулятору давления турбокомпрессора и приводу регулятора давления турбокомпрессора. В результате, может быть достигнуто простое и эффективное охлаждение регулятора давления турбокомпрессора и его компонентов.
Обратимся к ФИГ. 5, на которой приведен пример алгоритма 500 для проверки того, позволяют ли условия работы транспортного средства (и/или двигателя) открыть заслонки решетки радиатора (или увеличить степень их открытия). Алгоритм 500 может быть выполнен на шаге 416 алгоритма 400. А именно, степень открытия заслонок решетки радиатора может зависеть от скорости движения транспортного средства (также именуемой «скорость транспортного средства»). На шаге 502 алгоритм 500 определяет, превышает ли скорость транспортного средства (например, скорость движения транспортного средства) пороговую скорость. В одном примере пороговая скорость может представлять собой скорость движения, при которой может возникнуть значительное лобовое аэродинамическое сопротивление, особенно если заслонки решетки радиатора находятся в открытом положении. Например, пороговая скорость может составлять 60 миль в час. В другом примере пороговая скорость может составлять 70 миль в час. Если скорость транспортного средства выше пороговой, то на шаге 506 алгоритм 500 определяет, что условия работы двигателя и/или транспортного средства не позволяют открыть заслонки решетки радиатора. Следовательно, заслонки решетки радиатора могут удерживаться закрытыми и не должны устанавливаться в открытое положение на шаге 418. Однако, если определено, что скорость транспортного средства ниже пороговой скорости, алгоритм 500 переходит на шаг 504, чтобы определить, что заслонки решетки радиатора можно открыть. А именно, заслонки решетки радиатора могут быть установлены в более открытое положение, если температура регулятора давления турбокомпрессора выше пороговой температуры Т1 на шаге 418 алгоритма 400. В этом случае скорость транспортного средства не должна быть достаточно высокой, чтобы поток воздуха через заслонки решетки радиатора в отсек двигателя не мог негативно повлиять по расход топлива. После этого выполнение алгоритма 500 завершают и возвращаются на шаг 418 алгоритма 400 (ФИГ. 4).
Таким образом, способ для двигателя с наддувом в транспортном средстве может содержать регулирование как скорости вентилятора радиатора, так и положения заслонок решетки радиатора транспортного средства, при превышении пороговой температуры на регуляторе давления турбокомпрессора. Указанный способ может также содержать направление воздуха из области ниже по потоку как от вентилятора радиатора, так и от заслонок решетки радиатора, на регулятор давления турбокомпрессора по каналу охлаждения. В одном варианте осуществления положение заслонок решетки радиатора может зависеть от скорости движения транспортного средства. Положение заслонок решетки радиатора может быть более открытым, когда скорость движения транспортного средства ниже пороговой скорости, или более закрытым, когда скорость движения транспортного средства выше пороговой скорости. Способ может также содержать изменение положения заслонок решетки радиатора на полностью открытое, если температура на регуляторе давления турбокомпрессора превысит пороговую температуру, при этом указанное изменение включает в себя увеличение степени открытия заслонок решетки радиатора.
Способ может также содержать изменение скорости вентилятора радиатора, если температура на регуляторе давления турбокомпрессора остается выше пороговой температуры, при этом указанное изменение включает в себя увеличение скорости вентилятора радиатора. Кроме того, способ может также предусматривать изменение скорости вентилятора радиатора при возникновении каждого из следующих событий: температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру, и заслонки решетки радиатора находятся в более закрытом положении, при этом указанное изменение включает в себя увеличение скорости вентилятора радиатора. При этом, указанный способ может также включать в себя приоритетное изменение положения заслонок решетки радиатора, если температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру, при этом указанное приоритетное изменение положения заслонок решетки радиатора включает в себя их установку в более открытое положение.
В целом, результатом выполнения алгоритмов, представленных на ФИГ. 4-5, может стать достаточное охлаждение регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора за счет открытия заслонок решетки радиатора и включения и/или увеличения скорости вентилятора радиатора в условиях, когда температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру. Открытие заслонок решетки радиатора позволяет увеличить подачу наружного воздуха в отсек двигателя так, что охлаждающий вентилятор может направить большее количество воздуха непосредственно по каналу охлаждения, например, каналу 146 охлаждения, в область выше по потоку от регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора. Таким образом, алгоритмы 400 и 500 могут понизить температуру регулятора давления турбокомпрессора и способствовать предотвращению ухудшения характеристик привода регулятора давления турбокомпрессора.
Раскрытый выше пример системы может также содержать заслонки решетки радиатора, расположенные в передней части транспортного средства, и контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для того, чтобы в случае превышения пороговой температуры на приводе регулятора давления турбокомпрессора при выполнении первого условия увеличивать скорость вентилятора радиатора (например, на шаге 424 в случае превышения пороговой скорости движения), и при выполнении второго условия увеличивать скорость вентилятора радиатора и открывать заслонки решетки радиатора (например, на шаге 424, если скорость движения ниже пороговой). Первое условие может включать в себя скорость транспортного средства выше пороговой скорости, а второе условие может включать в себя скорость транспортного средства ниже пороговой скорости. На ФИГ. 6 представлен пример алгоритма 600 для регулирования скорости вентилятора радиатора независимо от положения заслонок решетки радиатора или в транспортных средствах без возможности активного управления заслонками решетки радиатора. А именно, алгоритм 600 изменяет скорость вентилятора радиатора при превышении пороговой температуры регулятора давления турбокомпрессора.
На шаге 602 алгоритм 600 оценивает и/или измеряет условия работы транспортного средства и/или двигателя. Условия работы двигателя и транспортного средства могут включать в себя частоту вращения и нагрузку двигателя, скорость транспортного средства, скорость вентилятора радиатора, положение заслонок решетки радиатора, температуру двигателя и т.п. На шаге 604 может быть оценена температура на регуляторе давления турбокомпрессора и результат сохранен контроллером 12. Температура на регуляторе давления турбокомпрессора может быть оценена, как было раскрыто выше на шаге 408, основываясь на одном или нескольких условиях работы двигателя, например, ТХД, температуре окружающей среды, температуре отработавших газов и т.п.
На шаге 606 может быть определено, превышает ли оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора на шаге 604 пороговую температуру Т1. Пороговая температура может быть той же пороговой температурой, что раскрыта со ссылкой на ФИГ. 4, причем в основе пороговой температуры может лежать температура, при которой может возникнуть ухудшение характеристик и/или повреждение привода регулятора давления турбокомпрессора. Если оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора не превышает пороговую температуру Т1, алгоритм переходит на шаг 608, и скорость вентилятора радиатора может быть изменена в зависимости от текущих условий, например, ТХД, условий движения, эффективности работы ОНВ, скорости транспортного средства и т.п. В противном случае, если оцененная температура регулятора давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру Т1 на шаге 606, алгоритм 600 переходит на шаг 610, где алгоритм 600 определяет, включен ли вентилятор радиатора и работает ли он. Например, вентилятор радиатора может быть отключен, если транспортное средство движется на повышенных скоростях с достаточным количеством набегающего воздуха для охлаждения отсека двигателя. В качестве альтернативы вентилятор радиатора может быть включен и вращаться с заданной скоростью, когда условия окружающей среды представляют собой повышенную температуру окружающей среды, а скорость транспортного средства понижена. Для определения, включен ли вентилятор радиатора, может быть выполнен алгоритм 700, представленный на ФИГ. 7.
ФИГ. 7 иллюстрирует алгоритм 700 для определения того, включен ли вентилятор радиатора, или подается ли на него энергия. На шаге 702 подтверждают, превышает ли скорость движения транспортного средства (например, скорость транспортного средства) пороговую скорость Thresh_2. Например, при движении на повышенных скоростях, вентилятор радиатора может быть выключен (например, отключен) в большинстве транспортных средств, поскольку поток воздуха, поступающий в отсек двигателя через систему решетки радиатора при движении транспортного средства вперед (например, набегающий воздух), может быть достаточен для охлаждения двигателя и компонентов двигателя. В одном примере пороговая скорость Thresh_2 может быть той же, что и пороговая скорость Thresh_1 алгоритма 500 на ФИГ. 5. В другом примере пороговая скорость Thresh_2 может отличаться от пороговой скорости Thresh_1. Например, Thresh_2 может составлять 40 миль в час. В другом примере Thresh_2 может составлять 50 миль в час. В еще одном примере в условиях, когда транспортное средство буксирует тяжелый прицеп и преодолевает подъем на наклонной дороге, Thresh_2 может быть ниже, чем пороговая скорость в других условиях, когда к транспортному средству не присоединен тяжелый прицеп, и оно преодолевает подъем на наклонной дороге. Если скорость транспортного средства выше Thresh_2, алгоритм 700 переходит на шаг 704, чтобы определить, что вентилятор радиатора выключен. Поскольку достаточное количество набегающего воздуха может поступать через отсек двигателя, вентилятор радиатора может находиться в неработающем состоянии.
В противном случае, если скорость транспортного средства ниже Thresh_2, вентилятор радиатора с большой вероятностью находится во включенном состоянии (например, включен) и вращается, так как набегающего воздуха может быть недостаточно для охлаждения двигателя и компонентов двигателя. Поэтому на шаге 706 алгоритм 700 определяет, что вентилятор радиатора включен. После подтверждения того, в каком состоянии находится вентилятор радиатора - работающем или неработающем -выполнение алгоритма 700 завершают.
Следует понимать, что, хотя алгоритм 700 определяет состояние вентилятора радиатора только по скорости транспортного средства, работа вентилятора радиатора также может зависеть от температуры двигателя, например ТХД. Например, если определено, что ТХД выше пороговой (например, пороговой температуры хладагента), вентилятор радиатора может быть включен для подачи наружного воздуха в отсек двигателя для охлаждения двигателя. Но, если определено, что ТХД ниже пороговой температуры хладагента, вентилятор радиатора может быть выключен.
Вернемся к шагу 610 алгоритма 600 на ФИГ. 6: если определено, что вентилятор радиатора работает, алгоритм 600 переходит на шаг 612. На шаге 612 может быть увеличена скорость работающего вентилятора радиатора. В этом случае под «работающим» понимают состояние вентилятора радиатора, когда на него подают энергию, и лопасти (например, лопасти 202 на ФИГ. 2) вентилятора радиатора вращаются с тем или иным числом оборотов. В одном примере вентилятор радиатора может быть включен и вращаться с вышеуказанной низкой заданной скоростью, как было раскрыто со ссылкой на ФИГ. 1. Так как температура регулятора давления турбокомпрессора выше пороговой температуры Т1, несмотря на то, что вентилятор радиатора вращается с низкой заданной скоростью, алгоритм 600 может увеличить скорость вентилятора радиатора в связи с превышением пороговой температуры регулятора давления турбокомпрессора. В данном примере, если вентилятор радиатора вращается с низкой заданной скоростью, контроллер может направить дополнительные команды на вентилятор радиатора для изменения скорости вентилятора радиатора на более быструю или более высокую заданную скорость. В этом случае лопасти вентилятора радиатора могут вращаться со скоростью, более высокой, чем низкая заданная скорость.
В противном случае, если на шаге 610 определено, что, согласно результатам выполнения алгоритма 700, вентилятор радиатора не включен, то вентилятор радиатора может быть включен или на него может быть подано питание на шаге 614. В одном примере вентилятор радиатора может быть включен сначала на низкую заданную скорость. В другом примере вентилятор радиатора может быть сразу включен на более высокую заданную скорость, пропустив низкую заданную скорость, чтобы ускорить охлаждение регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора. После включения вентилятора радиатора и/или после увеличения скорости вентилятора радиатора выполнение алгоритма может быть завершено.
В целом, способы, представленные на ФИГ. 6-7, могут привести к достаточному охлаждению регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора путем включения и/или увеличения скорости вентилятора радиатора, когда температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру в транспортном средстве, в котором изменение положения заслонок решетки радиатора нежелательно, неблагоприятно или неосуществимо практически. Вентилятор радиатора, например, вентилятор 92 радиатора, может направлять часть воздуха непосредственно по каналу охлаждения, например, каналу 146 охлаждения, в область выше по потоку от регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора для создания потока охлаждающего воздуха. Таким образом, выполнение алгоритмов 600 и 700 может понизить температуру регулятора давления турбокомпрессора и способствовать предотвращению ухудшения характеристик привода регулятора давления турбокомпрессора.
В другом варианте воспроизведения способ для двигателя с наддувом может содержать в случае превышения пороговой температуры регулятора давления турбокомпрессора при выполнении первого условия включение вентилятора радиатора и подачу воздуха из области ниже по потоку от вентилятора радиатора на регулятор давления турбокомпрессора по каналу охлаждения, и при выполнении второго условия увеличение скорости вентилятора радиатора и подачу воздуха из области ниже по потоку от вентилятора радиатора на регулятор давления турбокомпрессора по каналу охлаждения. В настоящем описании первое условие может предусматривать скорость транспортного средства выше пороговой скорости (например, Thresh_2), а второе условие предусматривает скорость транспортного средства ниже пороговой скорости (например, Thresh_2).
Обратимся к ФИГ. 8, на которой представлен алгоритм 800 для регулирования скорости вентилятора радиатора в зависимости от температуры регулятора давления турбокомпрессора после глушения двигателя. А именно, алгоритм 800 может быть выполнен в транспортном средстве, не являющемся гибридным.
На шаге 802 алгоритм 800 проверяет, заглушен ли двигатель. В настоящем описании под заглушенным двигателем понимают двигатель, не осуществляющий сжигание топлива. Кроме того, под заглушенным состоянием двигателя также понимают такое состояние, в котором двигатель находится в неподвижном состоянии, в котором двигатель не вращается.
Если двигатель не заглушен, алгоритм 800 переходит на шаг 804 для перехода к алгоритму 400, как было ранее раскрыто касательно ФИГ. 4, который может быть выполнен, когда двигатель находится во включенном состоянии. Если подтверждается, что двигатель заглушен и находится в неподвижном состоянии, алгоритм 800 переходит на шаг 806, где оценивается температура регулятора давления турбокомпрессора и указанная температура сохраняется контроллером. Например, двигатель может быть заглушен недавно, и температура регулятора давления турбокомпрессора может быть выше, чем желательная температура после глушения двигателя. Температура на регуляторе давления турбокомпрессора может быть оценена как было раскрыто выше для шага 408 алгоритма 400.
На шаге 808 алгоритм 800 может определить, превышает ли оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора пороговую температуру, например, Т1 алгоритма 400 и алгоритма 600. В другом примере пороговая температура для алгоритма 800 может отличаться от пороговых температур в алгоритмах 400 и 600, раскрытых на ФИГ. 4 и 6 соответственно. Например, пороговая температура для алгоритма 800 может составлять 120°С. Если оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора не превышает пороговую, алгоритм 800 переходит на шаг 810. На шаге 810 вентилятор радиатора может быть отключен и может быть прекращена подача питания на него, а заслонки решетки радиатора могут быть закрыты, если система решетки радиатора является регулируемой. Таким образом, вентилятор радиатора может быть отключен, а заслонки решетки радиатора могут быть закрыты после глушения двигателя.
Однако, если оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру, алгоритм 800 переходит на шаг 812 для проверки того, открыты ли заслонки решетки радиатора, и работает ли вентилятор радиатора (т.е. включен ли он и вращается ли на низкой или высокой заданной скорости). В одном примере заслонки решетки радиатора могут быть полностью открыты (например, степень открытия заслонок решетки радиатора в процентах составляет 95-100%), а вентилятор радиатора может быть включен и вращаться на высокой заданной скорости. В другом примере степень открытия заслонок решетки радиатора может составлять 50%, а вентилятор радиатора может быть включен на низкую заданную скорость. Если определено, что заслонки решетки радиатора открыты, а вентилятор радиатора включен, то на шаге 814 скорость вентилятора радиатора оставляют без изменений (если он работает на высокой заданной скорости), и положение заслонок решетки радиатора не меняют. Хотя это и не показано на ФИГ. 8, если определено, что вентилятор радиатора вращается с низкой заданной скоростью, на шаге 814 алгоритм 800 может увеличить скорость вентилятора радиатора до высокой заданной скорости. Если не подтверждается, что заслонки решетки радиатора открыты, а вентилятор радиатора включен и работает, то алгоритм 800 переходит на шаг 816. В этом случае заслонки решетки радиатора могут быть открыты, но вентилятор радиатора может находиться в отключенном состоянии. В другом примере вентилятор радиатора может быть включен, но заслонки решетки радиатора могут находиться в по существу закрытом положении (например, степень открытия заслонок решетки радиатора может составлять 10%). Соответственно, на шаге 816, алгоритм 800 может включить вентилятор радиатора (т.е. подать на него питание) и/или открыть заслонки решетки радиатора. Например, если на шаге 812 определено, что вентилятор радиатора отключен, алгоритм 800 может включить вентилятор радиатора для работы на начальной скорости по умолчанию (т.е. низкой заданной скорости) на шаге 816. В другом примере, если вентилятор радиатора работает на низкой заданной скорости на шаге 812, алгоритм 800 может увеличить скорость вентилятора радиатора на шаге 816. В еще одном примере, если на шаге 812 определено, что вентилятор радиатора не работает, на шаге 816 алгоритм 800 может повысить скорость вентилятора радиатора сразу до высокой заданной скорости.
Схожим образом, если на шаге 812 определено, что заслонки решетки радиатора закрыты, положение заслонок решетки радиатора может быть изменено для увеличения степени открытия заслонок на шаге 816. Например, заслонки решетки радиатора могут быть установлены в полностью открытое положение (например, до степени открытия заслонок решетки радиатора 95-100%) из почти полностью закрытого положения (например, с 15%-ной степенью открытия заслонок решетки радиатора). В другом примере на шаге 816 степень открытия заслонок решетки радиатора может быть изменена с 50% до 100% в ответ на превышение пороговой температуры регулятора давления турбокомпрессора. Так вентилятор радиатора, например, вентилятор 92 радиатора, сможет получать воздух через решетку 112 и направлять часть воздуха, например, часть 118 воздуха, по каналу охлаждения, например, каналу 146 охлаждения, на регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора для создания потока охлаждающего воздуха после глушения двигателя.
После этого алгоритм 800 переходит на шаг 820, чтобы определить, является ли время работы вентилятора радиатора (например, после шага 816, на котором вентилятор радиатора может быть включен из выключенного состояния, или его скорость увеличивают до высокой заданной скорости) после глушения двигателя по существу равным заданному отрезку времени, в настоящем описании обозначаемому «Td». В одном примере Td может составлять 120 секунд по результатам измерения с момента глушения двигателя. В другом примере Td может составлять 150 секунд. В еще одном примере Td может составлять 90 секунд. Указанный отрезок времени может основываться на степени заряженности аккумуляторной батареи транспортного средства.
Если продолжительность работы вентилятора радиатора после глушения двигателя по существу равно заданному отрезку времени Td, алгоритм 800 переходит на шаг 824, чтобы отключить вентилятор радиатора, вследствие чего он не вращается, находится в выключенном и неподвижном состоянии. Далее алгоритм 800 закрывает заслонки решетки радиатора так, чтобы степень их открытия в процентах была, например, менее 5%. В другом примере заслонки решетки радиатора могут не быть остановлены в полностью или почти полностью закрытое положение после окончания заданного отрезка времени. Вместо этого, заслонки решетки радиатора могут быть удержаны по существу открытыми (например, со степенью открытия 50%, 75% или 100%). Следует отметить, что алгоритм 800 останавливает вентилятор радиатора, когда заданный отрезок времени по существу истекает. Вентилятор радиатора не должен продолжать работу после истечения заданного отрезка времени, так как степень заряженности аккумуляторной батареи транспортного средства может снизиться. В другом примере, если блок управления силовым агрегатом (БУСА (РСМ)) транспортного средства обнаружит, что энергия и заряженность аккумуляторной батареи транспортного средства недостаточны, БУСА может оповестить водителя транспортного средства с помощью сигнала, отображаемого на дисплее сообщений или на передней приборной панели, о том, что аккумуляторную батарею следует заменить, и о том, что энергия и степень заряженности аккумуляторной батареи находятся на низком уровне. Если водитель не заменяет аккумуляторную батарею транспортного средства, БУСА может оставить двигатель работать в течение дополнительных 1-2 минут после выключения зажигания, чтобы обеспечить охлаждение регулятора давления турбокомпрессора, привода регулятора давления турбокомпрессора и/или других компонентов двигателя.
Если продолжительность работы вентилятора радиатора после глушения двигателя по существу не равна заданному отрезку времени Td, а меньше Td, алгоритм 800 переходит на шаг 822 для проверки того, находится ли температура на регуляторе давления турбокомпрессора ниже пороговой температуры. Если определено, что оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора выше пороговой температуры, алгоритм 800 возвращается на шаг 814, на котором вентилятор радиатора продолжает работать, и охлаждающий воздух направляют к регулятору давления турбокомпрессора по каналу охлаждения. Вентилятор радиатора может вращаться с низкой заданной скоростью или высокой заданной скоростью. Однако, если оцененная температура регулятора давления турбокомпрессора на шаге 822 ниже пороговой температуры, алгоритм 800 переходит на шаг 824, чтобы отключить вентилятор радиатора, вследствие чего он не вращается и находится в выключенном состоянии. Кроме того, на шаге 824 заслонки решетки радиатора могут быть закрыты.
Таким образом, в транспортном средстве, не являющемся гибридным, вентилятор радиатора может быть отключен до того, как истечет заданный отрезок времени при понижении температуры регулятора давления турбокомпрессора ниже пороговой. Вентилятор радиатора также может быть отключен по истечении заданного отрезка времени (например, чтобы сохранить достаточную заряженность аккумуляторной батареи для последующего запуска двигателя) несмотря на то, что температура регулятора давления турбокомпрессора выше пороговой температуры.
Таким образом, пример способа для двигателя с наддувом в транспортном средстве после глушения двигателя может содержать оценивание температуры на регуляторе давления турбокомпрессора, и, если температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру, увеличение скорости вентилятора радиатора на заданном отрезке времени и направление потока охлаждающего воздуха к регулятору давления турбокомпрессора по каналу охлаждения. Способ может также содержать открытие заслонок решетки радиатора транспортного средства на заданном отрезке времени. Способ может также включать в себя закрытие заслонок решетки радиатора и выключение вентилятора радиатора по истечении заданного отрезка времени. Кроме того, способ может закрывать заслонки решетки радиатора и отключать вентилятор радиатора, при понижении температуры на регуляторе давления турбокомпрессора ниже пороговой температуры до окончания заданного отрезка времени.
Обратимся к ФИГ. 9, изображающей алгоритм 900 для изменения скорости вентилятора радиатора после глушения двигателя в ГЭТС. А именно, вентилятор радиатора может находиться во включенном состоянии и работать, пока не будет достигнуто снижение температуры регулятора давления турбокомпрессора после глушения двигателя в гибридном транспортном средстве.
На шаге 902 алгоритм 900 подтверждает, выключен ли двигатель, и находится ли ГЭТС в режиме электрической тяги. Под режимом электрической тяги понимают такое состояние электромобиля, при котором его приводит в движение электромотор. Крутящий момент на колесах транспортного средства обеспечивает его аккумуляторная батарея, а двигатель удерживается в заглушенном состоянии (например, в неподвижном состоянии).
Если двигатель не заглушен, и ГЭТС не находится в режиме электрической тяги, алгоритм 900 переходит на шаг 904, на котором может быть начато выполнение алгоритма 400 на ФИГ. 4. После этого выполнение алгоритма 900 может завершиться.
Однако, если подтверждается, что двигатель выключен (например, заглушен и находится в неподвижном состоянии, не сжигая топливо), а ГЭТС находится в режиме электрической тяги, алгоритм 900 переходит на шаг 906, на котором температура на регуляторе давления турбокомпрессора оценивается и сохраняется контроллером. Температура на регуляторе давления турбокомпрессора может быть оценена, как было раскрыто выше в алгоритмах 400, 600 и 800.
На шаге 908 может быть определено, превышает ли оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора пороговую температуру, например, Т1 алгоритма 400. Пороговая температура может быть той же пороговой температурой, что и на ФИГ. 4. Например, пороговая температура может составлять 150°С. В других примерах пороговая температура в алгоритме 900 может отличаться от пороговой температуры Т1 на ФИГ. 4. Кроме того, пороговая температура на ФИГ. 9 может отличаться от пороговых температур алгоритмов 600 и 800.
Если оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора не превышает пороговую температуру, алгоритм 900 переходит на шаг 910. На шаге 910 скорость вентилятора радиатора может быть отрегулирована в зависимости от ТХД, условий окружающей среды, скорости транспортного средства и т.п.
В противном случае, если оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру, алгоритм 900 переходит на шаг 912, чтобы определить, открыты ли заслонки решетки радиатора, и включен ли вентилятор радиатора (т.е. работает ли он и вращается ли с низкой или высокой заданной скоростью). В одном примере положение заслонок решетки радиатора может зависеть от текущей скорости гибридного транспортного средства. Так, если гибридное транспортное средство движется на низкой скорости, заслонки решетки радиатора могут быть полностью открыты (например, степень открытия заслонок решетки радиатора в процентах может составлять 95-100%). Если гибридное транспортное средство движется на более высокой скорости, заслонки решетки радиатора могут быть установлены в более закрытое положение, уменьшив тем самым поток наружного воздуха в отсек двигателя и снизив лобовое сопротивление воздуха. В другом примере вентилятор радиатора может быть включен на высокую заданную скорость, если транспортное средство движется на пониженной скорости, и температура окружающей среды повышена.
Если определено, что заслонки решетки радиатора открыты, и вентилятор радиатора включен, то на шаге 916, скорость вентилятора радиатора удерживается, и положение заслонок решетки радиатора может не регулироваться контроллером. Хотя это и не показано на ФИГ. 9, если определено, что вентилятор радиатора вращается с низкой заданной скоростью, алгоритм 900 может увеличить скорость вентилятора радиатора до высокой заданной скорости на шаге 916. Кроме того, если условия работы транспортного средства позволяют увеличить степень открытия заслонок решетки радиатора, алгоритм 900 может установить заслонки решетки радиатора в относительно более открытое положение. Например, если заслонки решетки радиатора находятся в частично открытом положении (например, со степенью открытия 25%), алгоритм 900 может установить их в более открытое положение (например, со степенью открытия 50%). В другом примере, если степень открытия заслонок решетки радиатора составляет 50%, то, в зависимости от условий работы транспортного средства, алгоритм 900 может увеличить степень их открытия до 70%. В противном случае, если на шаге 912 не подтверждается, что заслонки решетки радиатора открыты, и вентилятор радиатора работает, алгоритм 900 переходит на шаг 918. На шаге 918 вентилятор радиатора может быть включен, а заслонки решетки радиатора могут быть установлены в более открытое положение. Как сказано выше, положение заслонок решетки радиатора может также зависеть от скорости транспортного средства. Таким образом, если условия работы транспортного средства не позволяют увеличить степень открытия заслонок решетки радиатора, то степень их открытия не должна быть увеличена. Вентилятор радиатора может быть включен на начальную заданную скорость по умолчанию (т.е. низкую заданную скорость), или скорость может быть сразу увеличена до высокой заданной скорости. Следует отметить, что, если вентилятор радиатора выполнен с возможностью работы только с одной скоростью, на шаге 918 вентилятор радиатора может быть включен для вращения с этой единственной скоростью. В результате, включение вентилятора радиатора с увеличением степени открытия заслонок решетки радиатора (или без него) может обеспечить увеличение передачи охлаждающего воздуха по каналу охлаждения к регулятору давления турбокомпрессора и приводу регулятора давления турбокомпрессора для обеспечения потока охлаждающего воздуха.
Затем алгоритм 900 переходит на шаг 920, чтобы проверить, находится ли оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора ниже пороговой температуры. В данном случае включение вентилятора радиатора (вместе с открытием заслонок решетки радиатора) могло обеспечить охлаждение регулятора давления турбокомпрессора до температуры достаточно ниже пороговой. Если это так, алгоритм 900 переходит на шаг 922, чтобы отрегулировать скорость вентилятора радиатора в зависимости от необходимого охлаждения двигателя. Например, скорость вентилятора радиатора может быть уменьшена, если температура компонентов двигателя выше желаемой. В другом примере, если отсек двигателя достаточно охлажден, вентилятор радиатора может быть отключен, а его вращение остановлено. Схожим образом, положение заслонок решетки радиатора может быть отрегулировано в зависимости от условий работы транспортного средства. Например, если скорость транспортного средства понижена, заслонки решетки радиатора могут быть удержаны в почти полностью открытом положении. Если скорость транспортного средства повышена, и есть необходимость уменьшить лобовое аэродинамическое сопротивление, заслонки решетки радиатора могут быть установлены в полностью закрытое положение.
В противном случае, если на шаге 920 оцененная температура на регуляторе давления турбокомпрессора не ниже пороговой температуры, алгоритм 900 возвращается на шаг 914, на котором вентилятор радиатора продолжает работать с заданной скоростью вращения. В этом случае работа вентилятора радиатора может быть продолжена после глушения двигателя до тех пор, пока температура регулятора давления турбокомпрессора не станет по существу ниже пороговой температуры.
В другом варианте воспроизведения пример системы гибридного транспортного средства может содержать двигатель, генератор, связанный с аккумуляторной батареей, колеса транспортного средства, приводимые в движение путем передачи на них крутящего момента от двигателя, генератора или от них обоих, заслонки решетки радиатора, установленные в передней части транспортного средства, вентилятор радиатора, установленный в передней части транспортного средства ниже по потоку от заслонок решетки радиатора, турбокомпрессор с турбиной с приводом от отработавших газов, установленный в выпускном канале, регулятор давления турбокомпрессора, расположенный в обводном канале, обводной канал, соединенный по текучей среде с входом работающей на отработавших газах турбины и выходом работающей на отработавших газах, привод регулятора давления турбокомпрессора, регулирующий положение регулятора давления турбокомпрессора, канал охлаждения, первый конец канала охлаждения, расположенный ниже по потоку как от заслонок решетки радиатора, так и от вентилятора радиатора, второй конец канала охлаждения, расположенный в непосредственной близости от привода регулятора давления турбокомпрессора, и контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для того, чтобы после глушения двигателя оценивать температуру на приводе регулятора давления турбокомпрессора и, если температура на приводе регулятора давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру, увеличивать скорость вентилятора радиатора, направлять поток охлаждающего воздуха к первому концу канала охлаждения и передавать поток охлаждающего воздуха через второй конец канала охлаждения к приводу регулятора давления турбокомпрессора. Контроллер может содержать дополнительные команды для отключения вентилятора радиатора при понижении температуры на регуляторе давления турбокомпрессора ниже пороговой температуры.
Таким образом, алгоритмы, раскрытые на ФИГ. 8-9, могут обеспечить достаточное охлаждение регулятора давления турбокомпрессора и привода регулятора давления турбокомпрессора после глушения двигателя. В частности, алгоритмы 800 и 900 содержат увеличение степени открытия заслонок решетки радиатора (когда условия работы транспортного средства позволяют такое увеличение) и включение (или увеличение скорости) вентилятора радиатора при превышении пороговой температуры на регуляторе давления турбокомпрессора. Алгоритм 800 в транспортном средстве, не являющемся гибридным, может включить вентилятор радиатора на заданный отрезок времени после глушения двигателя. Алгоритм 900 может включить вентилятор радиатора или удерживать его в работающем состоянии до тех пор, пока температура регулятора давления турбокомпрессора не упадет ниже пороговой. Выполнение алгоритма 800 и/или алгоритма 900 позволяет увеличить подачу наружного воздуха в отсек двигателя, чтобы вентилятор радиатора мог направить большую его часть непосредственно по каналу охлаждения, например, каналу 146 охлаждения, на регулятор давления турбокомпрессора и привод регулятора давления турбокомпрессора. Таким образом, алгоритмы 800 и 900 могут снизить температуру регулятора давления турбокомпрессора и снизить ухудшение характеристик регулятора давления турбокомпрессора, в том числе привода регулятора давления турбокомпрессора.
ФИГ. 10 содержит диаграмму 1000, иллюстрирующую пример регулирования положения заслонок решетки радиатора и/или скорости вентилятора радиатора в зависимости от температуры на регуляторе давления турбокомпрессора в транспортном средстве. А именно, диаграмма 1000 показывает изменения температуры регулятора давления турбокомпрессора на графике 1002, изменения скорости вентилятора радиатора на графике 1004, изменения степени открытия заслонок решетки (выраженной в процентах) на графике 1006, состояние двигателя на графике 1008 и изменения скорости транспортного средства на графике 1010. Двигатель может находиться во включенном состоянии («ВКЛ.»), в котором двигатель сжигает топливо и вращается, приводя в движение транспортное средство, или в выключенном состоянии («ВЫКЛ.»), в котором двигатель не сжигает топливо, заглушен и находится в неподвижном состоянии. Вентилятор радиатора в данном примере может быть отключен, либо может вращаться с низкой или с высокой скоростью. Степень открытия заслонок решетки может варьироваться между полностью закрытым (например, со степенью открытия 0%), полностью открытым (например, со степенью открытия 100%) или любым промежуточным положением (например, со степенью открытия 50%). Значения времени нанесены на оси х, увеличиваясь слева направо по оси х. Пороговая температура (например, Т1) на регуляторе давления турбокомпрессора представлена линией 1001, а пороговая скорость транспортного средства, например, Thresh_1, представлена на 1007.
До момента t1 двигатель выключен, транспортное средство может быть остановлено или находиться в неподвижном состоянии, вентилятор радиатора может быть выключен (вращение отсутствует), и температура регулятора давления турбокомпрессора может быть пониженной (например, равняться температуре окружающей среды или быть ниже), такой, что температура регулятора давления турбокомпрессора ниже пороговой температуры Т1 (линия 1001). Степень открытия заслонок решетки радиатора в процентах может составлять 0%, то есть заслонки решетки радиатора закрыты. В момент t1 двигатель включают, и он может начать сжигать топливо. В данном примере двигатель может быть запущен из горячего, а не из холодного состояния. Транспортное средство начинает движение в момент t1 на скорости ниже пороговой скорости Thresh_1 (линия 1007). Так как скорость транспортного средства ниже пороговой скорости (линия 1007), лобовое аэродинамическое сопротивление может не оказывать значительного влияния на расход топлива. Кроме того, поскольку двигатель был запущен из горячего состояния, заслонки решетки радиатора могут быть полностью открыты со степенью открытия 100% для пропуска потока наружного воздуха для охлаждения двигателя и компонентов двигателя. Вентилятор радиатора также может быть включен и вращаться с низкой заданной скоростью для дополнительного ускорения охлаждения компонентов двигателя. Однако, несмотря на наличие указанных средств, обеспечивающих охлаждение, в таких условиях, как динамичная езда, и/или вследствие испарения топлива на горячем двигателе, температура регулятора давления турбокомпрессора может значительно возрасти между t1 и t2.
Таким образом, в момент t2 температура регулятора давления турбокомпрессора может достигнуть пороговой температуры Т1. Т1 может представлять собой температуру, при достижении или превышении которой может начаться ухудшение характеристик или возникнуть повреждение привода регулятора давления турбокомпрессора и относящейся к нему электронной схемы. В одном варианте осуществления пороговая температура Т1 может составлять 150°С. В другом варианте осуществления Т1 может составлять 180°С. При превышении пороговой температуры Т1 регулятора давления турбокомпрессора скорость вентилятора радиатора может быть увеличена с помощью переключения на высокую заданную скорость с низкой заданной скорости в момент t2. Так как скорость транспортного средства все еще ниже пороговой, заслонки решетки радиатора могут оставаться в открытом положении со степенью открытия 100%. Увеличение скорости вентилятора радиатора может увеличить подачу воздуха по каналу охлаждения к регулятору давления турбокомпрессора. В связи с этим, между моментом t2 и моментом t3 температура регулятора давления турбокомпрессора может снизиться так, что в момент t3 температура регулятора давления турбокомпрессора снизится до пороговой температуры Т1 (линия 1001).
В момент t3 скорость транспортного средства достигает пороговой скорости Thresh_1 (линия 1007). Например, транспортное средство может двигаться по автомагистрали. Так как скорость транспортного средства повышается сверх пороговой скорости, поток воздуха через полностью открытые заслонки решетки радиатора увеличивает лобовое аэродинамическое сопротивление, снижая тем самым эффективность расходования топлива. В связи с этим, в момент t3 может быть дана команда закрыть заслонки решетки радиатора, то есть уменьшить степень открытия заслонок решетки радиатора до 0%. В другом примере может быть дана команда установить заслонки решетки радиатора в почти полностью закрытое положение, например, со степенью открытия 15%. Дополнительно, поскольку в момент t3 температура регулятора давления турбокомпрессора ниже пороговой температуры Т1, может быть выключен вентилятор радиатора. Кроме того, так как транспортное средство движется с высокой скоростью, циркуляция наружного воздуха в отсеке двигателя может охлаждать двигатель и компоненты двигателя.
Однако в момент t4 температура регулятора давления турбокомпрессора может вырасти достаточно для превышения пороговой температуры Т1 (линия 1001). Например, температура наружного воздуха может быть повышенной, и тепло регулятора давления турбокомпрессора может не рассеиваться в атмосферу. Так как транспортное средство движется со скоростью выше пороговой скорости ThresrM, открытие заслонок решетки радиатора может увеличить лобовое аэродинамическое сопротивление. В связи с этим, положение заслонок решетки радиатора изменять (например, путем увеличения степени их открытия) нельзя из-за риска увеличения лобового аэродинамического сопротивления и снижения эффективности расходования топлива. Поэтому в момент 14включают только вентилятор радиатора для работы на низкой заданной скорости. Между моментами t4 и t5 температура регулятора давления турбокомпрессора немного снижается, но остается выше пороговой температуры Т1 (линия 1007). Поэтому в момент t5 скорость вентилятора радиатора изменяют. А именно, скорость вентилятора радиатора увеличивают, переключив его на высокую заданную скорость в момент t5.
Температура на регуляторе давления турбокомпрессора начинает снижаться между моментом t5 и моментом t6 из-за повышения скорости вентилятора радиатора, нагнетающего наружный воздух по каналу охлаждения на регулятор давления турбокомпрессора. В момент t6 температура регулятора давления турбокомпрессора падает ниже пороговой температуры Т1. Поэтому скорость вентилятора радиатора уменьшают до низкой заданной скорости в ответ на снижение температуры регулятора давления турбокомпрессора. Вентилятор радиатора нельзя отключать в момент t6, так как отсек двигателя и другие компоненты двигателя могут нуждаться в дальнейшем охлаждении. Между моментом t6 и моментом t7 транспортное средство снижает скорость. Например, водитель транспортного средства может съезжать с автомагистрали. В момент U скорость транспортного средства достигает пороговой скорости Thresh_1 и падает ниже нее. В этом случае поток наружного воздуха в отсек двигателя не может повысить лобовое аэродинамическое сопротивление и оказать значительное негативное влияние на эффективность расходования топлива. Поэтому можно увеличить степень открытия заслонок решетки радиатора. Как показано на фигуре, в момент t7 заслонки решетки радиатора могут находиться в полностью открытом положении со 100%-ной степенью открытия. Одновременно с этим, вентилятор радиатора может продолжать работу на низкой заданной скорости. В момент t8 цикл езды транспортного средства, содержащий все события между моментом t1 и моментом t8, завершается.
Между моментом t8 и моментом t9 может пройти некоторое время, в течение которого транспортное средство функционирует и движется. Поэтому в момент t9 двигатель продолжает приводить в движение транспортное средство, а транспортное средство перемещается со скоростью, превышающей пороговую скорость Thresh_1. Кроме того, в момент t9 температура регулятора давления турбокомпрессора выше пороговой температуры Т1. Так как транспортное средство движется со скоростью выше пороговой, заслонки решетки радиатора могут быть полностью закрыты (например, степень открытия может составлять 0%). В связи с этим, команда на открытие заслонок решетки радиатора не может быть выдана из-за риска увеличения лобового аэродинамического сопротивления. При превышении температуры регулятора давления турбокомпрессора пороговой температуры вентилятор радиатора может быть включен на высокую заданную скорость. Например, температура окружающей среды может быть настолько высока, что вращение вентилятора радиатора не может обеспечить достаточную циркуляцию потока воздуха или направить достаточное его количество по каналу охлаждения.
Между моментом t9 и моментом t10 температура регулятора давления турбокомпрессора не падает ниже пороговой температуры Т1. В связи с этим, заслонки решетки радиатора могут быть открыты в приоритетном порядке относительно их изначально закрытого положение. Степень открытия заслонок решетки радиатора может быть увеличена в момент t10 примерно до 50%, невзирая на то, что скорость транспортного средства выше пороговой. В этом случае заслонки решетки радиатора могут быть установлены в более открытое положение из закрытого, чтобы ускорить охлаждение регулятора давления турбокомпрессора и уменьшить его тепловое разрушение. Иначе говоря, между моментом t10 и моментом t11 расход топлива может повыситься (из-за возросшего лобового сопротивления воздуха), когда заслонки решетки радиатора открыты, но регулятор давления турбокомпрессора может охлаждаться в ущерб эффективности расходования топлива в условиях, когда регулятор давления турбокомпрессора испытывает тепловую нагрузку.
В момент t10 заслонки решетки радиатора могут быть установлены в серединное положение, например, со степенью открытия 50%, между полностью закрытым (со степенью открытия 0%) и полностью открытым (со степенью открытия 100%) положением. В других примерах может быть дана команда установить заслонки решетки радиатора в положение с меньшей степенью открытия (т.е. со степенью 25%) или с большей степенью (т.е. с промежуточной степенью открытия между 75%). Заслонки решетки радиатора не должны устанавливаться в полностью открытое положение во избежание чрезмерного лобового аэродинамического сопротивления, и, тем самым, снижения эффективности расходования топлива. Таким образом, контроллер может обеспечить дополнительную подачу наружного воздуха в область выше по потоку от вентилятора радиатора для нагнетания вентилятором радиатора большего количества наружного воздуха по каналу охлаждения на регулятор давления турбокомпрессора.
Между моментами t10 и t11 температура на регуляторе давления турбокомпрессора снижается, но остается выше пороговой температуры Т1. Поэтому в момент t11 заслонки решетки радиатора могут быть установлены в полностью открытое положение, например, со степенью открытия 95-100%. Между моментами t11 и t12 транспортное средство может испытывать повышенное лобовое аэродинамическое сопротивление и снижение эффективности расходования топлива. Однако в то же самое время температура на регуляторе давления турбокомпрессора снижается в результате увеличения потока наружного воздуха через решетку и скорости вентилятора радиатора, направляющего воздух по каналу охлаждения на регулятор давления турбокомпрессора.
К моменту t12 температура регулятора давления турбокомпрессора падает ниже пороговой температуры Т1. Поэтому степень открытия заслонок решетки радиатора снижают до полностью закрытого положения (например, со степенью открытия 0-5%). Это может способствовать оптимизации расходования топлива за счет снижения лобового аэродинамического сопротивления, вызванного потоком воздуха через заслонки решетки радиатора в открытом положении. Однако скорость вентилятора радиатора может оставаться прежней. Соответственно, вентилятор радиатора может продолжить работать с высокой скоростью (т.е. с высокой заданной скоростью) для обеспечения высокой скорости подачи охлаждающего воздуха на регулятор давления турбокомпрессора. В другом примере скорость вентилятора радиатора может быть снижена до пониженной скорости путем переключения на низкую заданную скорость. В еще одном примере вентилятор радиатора может быть выключен. Между моментом t12 и моментом t13 температура регулятора давления турбокомпрессора остается ниже пороговой. В момент t13 цикл работы транспортного средства, содержащий все события между моментом t9 и моментом t13, завершается.
Между моментом t13 и моментом t14 может пройти некоторое время, в течение которого двигатель продолжает работать. До момента t14 транспортное средство могло, например, находиться в условиях динамичной езды, в связи с чем температура регулятора давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру. В момент t14 двигатель может быть заглушен в связи с остановкой транспортного средства. Иначе говоря, двигатель не сжигает топливо. Температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру Т1 между моментом t14 и моментом t15. Поскольку транспортное средство остановлено, заслонки решетки радиатора могут находиться в открытом положении. В одном примере заслонки решетки радиатора могут быть полностью открыты, например, со степенью открытия 100%. В другом примере заслонки решетки радиатора могут быть почти полностью открыты (например, со степенью открытия 80%). Кроме того, вентилятор радиатора может работать на низкой заданной скорости, то есть скорость работы вентилятора радиатора низкая. Вентилятор радиатора может быть включен, так как скорость транспортного средства перед полной остановкой является медленной.
В момент t15 температура на регуляторе давления турбокомпрессора выше пороговой температуры Т1 после глушения двигателя. При превышении температуры регулятора давления турбокомпрессора пороговой температуры в момент t15 скорость вентилятора радиатора может быть увеличена. В результате, температура регулятора давления турбокомпрессора снижается из-за поступления на него потока охлаждающего воздуха из канала охлаждения. Вентилятор радиатора может быть включен для работы на высокой заданной скорости на заданном отрезке времени, в настоящем описании обозначаемое «Td» (т.е. в данном примере это время означает период времени между моментом t15 и моментом t16). В одном примере заданное время Td может составлять приблизительно 120 секунд. В другом примере Td может составлять 150 секунд. Как было раскрыто выше, заданный промежуток времени может зависеть от степени заряженности аккумуляторной батареи системы.
В момент t16 заданный отрезок времени истекает, и дается команда установить заслонки решетки радиатора в закрытое положение со степенью открытия, например, 0-5%. Кроме того, контроллер выключает или отключает вентилятор радиатора, несмотря на то, что температура регулятора давления турбокомпрессора немного превышает пороговую в момент t16. Температура регулятора давления турбокомпрессора может немного снизиться из-за циркуляции наружного воздуха, но такое снижение температуры не обусловлено потоком воздуха по каналу охлаждения.
Таким образом, регулятор давления турбокомпрессора и относящийся к нему привод могут быть охлаждены для уменьшения их теплового разрушения. За счет потока наружного воздуха из области ниже по потоку как от вентилятора радиатора, так и от заслонок решетки радиатора для охлаждения регулятора давления турбокомпрессора, обеспечивают существенную подачу воздуха в различных условиях работы транспортного средства и двигателя. Регулятор давления турбокомпрессора также может быть охлажден после глушения двигателя с помощью удерживания вентилятора радиатора в работающем состоянии и после глушения двигателя. Таким образом, может быть продлен срок службы и повышено качество функционирования регулятора давления турбокомпрессора.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях - могут опускаться. Точно также не обязательно требуется указанный порядок исполнения для достижения отличительных особенностей и преимуществ раскрытых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но он служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя в системе управления двигателя.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и к двигателям других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В пунктах указанной формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или несколько указанных элементов, не требуя и не исключая двух или нескольких таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Изобретение относится к охлаждению привода регулятора давления в системе турбонаддува транспортного средства. Система и способы для транспортного средства для регулирования как скорости вентилятора радиатора, так и положения заслонок решетки радиатора транспортного средства, при превышении пороговой температуры на регуляторе давления турбокомпрессора. В одном примере система может содержать вентилятор радиатора в передней части транспортного средства, двигатель, соединенный с выпускным каналом, турбину в выпускном канале, содержащую обводной канал, регулятор давления турбокомпрессора, расположенный в обводном канале турбины, при этом на регулятор давления турбокомпрессора поступает поток воздуха по каналу охлаждения из области ниже по потоку от вентилятора радиатора, причем канал охлаждения имеет первый конец, расположенный в передней части транспортного средства вблизи вентилятора радиатора, и второй конец, расположенный в месте между передним колесом и задним колесом транспортного средства вблизи привода регулятора давления турбокомпрессора. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.
1. Система турбокомпрессора, содержащая:
вентилятор радиатора в передней части транспортного средства;
турбину, расположенную в выпускном канале двигателя;
обводной канал, соединенный по текучей среде с входом и выходом турбины;
регулятор давления турбокомпрессора, расположенный в обводном канале; и
привод регулятора давления турбокомпрессора, регулирующий положение регулятора давления турбокомпрессора, при этом на привод регулятора давления турбокомпрессора по каналу охлаждения поступает поток воздуха из области ниже по потоку от вентилятора радиатора,
причем канал охлаждения имеет первый конец, расположенный в передней части транспортного средства вблизи вентилятора радиатора, и второй конец, расположенный в месте между передним колесом и задним колесом транспортного средства вблизи привода регулятора давления турбокомпрессора.
2. Система по п. 1, также содержащая заслонки решетки радиатора, расположенные в передней части транспортного средства, и контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для того, чтобы:
в ответ на превышение температуры на приводе регулятора давления турбокомпрессора пороговой температуры,
при выполнении первого условия, увеличивать скорость вентилятора радиатора; и
при выполнении второго условия, увеличивать скорость вентилятора радиатора и открывать заслонки решетки радиатора.
3. Система по п. 2, в которой первое условие предусматривает скорость транспортного средства выше пороговой скорости и второе условие предусматривает скорость транспортного средства ниже пороговой скорости.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные команды для того, чтобы:
в условиях с отключенным двигателем после глушения двигателя,
если температура на приводе регулятора давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру,
открывать заслонки решетки радиатора; и
увеличивать скорость вентилятора радиатора на заданном отрезке времени.
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные команды для:
закрытия заслонок решетки радиатора и выключения вентилятора радиатора в ответ на снижение температуры на приводе регулятора давления турбокомпрессора ниже пороговой температуры до истечения заданного отрезка времени.
6. Способ охлаждения регулятора давления в системе турбокомпрессора, содержащий следующие шаги:
регулируют как скорость вентилятора радиатора, так и положение заслонок решетки радиатора транспортного средства при условии включенного двигателя, в ответ на превышение температуры на регуляторе давления турбокомпрессора пороговой температуры и в зависимости от скорости движения транспортного средства; и
регулируют как скорость вентилятора радиатора, так и положение заслонок решетки радиатора транспортного средства, когда транспортное средство находится в неподвижном состоянии с выключенным двигателем в ответ на превышение температуры на регуляторе давления турбокомпрессора пороговой температуры.
7. Способ по п. 6, в котором дополнительно направляют воздух из области ниже по потоку как от вентилятора радиатора, так и от заслонок решетки радиатора, на регулятор давления турбокомпрессора по каналу охлаждения, причем указанный воздух поступает в канал охлаждения через вход канала охлаждения и покидает канал охлаждения через выход канала охлаждения, причем вход расположен в передней части транспортного средства вблизи вентилятора радиатора, а выход расположен между передним колесом и задним колесом транспортного средства вблизи привода регулятора давления турбокомпрессора.
8. Способ по п. 6, в котором заслонки решетки радиатора устанавливают в более открытое положение, когда скорость движения транспортного средства ниже пороговой скорости.
9. Способ по п. 8, в котором дополнительно изменяют положение заслонок решетки радиатора на полностью открытое в ответ на превышение температуры на регуляторе давления турбокомпрессора пороговой температуры.
10. Способ по п. 9, в котором дополнительно изменяют скорость вентилятора радиатора в ответ на то, что температура на регуляторе давления турбокомпрессора остается выше пороговой температуры, при этом указанное изменение предусматривает увеличение скорости вентилятора радиатора.
11. Способ по п. 8, в котором заслонки решетки радиатора устанавливают в более закрытое положение, когда скорость движения транспортного средства выше пороговой скорости.
12. Способ по п. 11, в котором дополнительно изменяют скорость вентилятора радиатора в ответ на возникновение любого из следующих событий: температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую или заслонки решетки радиатора находятся в более закрытом положении, при этом указанное изменение предусматривает увеличение скорости вентилятора радиатора.
13. Способ по п. 12, в котором дополнительно изменяют положение заслонок решетки радиатора в приоритетном порядке, если температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую, при этом указанное приоритетное изменение положения заслонок решетки радиатора предусматривает их установку в более открытое положение.
14. Способ по п. 7, в котором дополнительно:
после выключения двигателя, если температура на регуляторе давления турбокомпрессора выше пороговой температуры,
изменяют положение заслонок решетки радиатора на полностью открытое; и
увеличивают скорость вентилятора радиатора в течение заданного отрезка времени.
15. Способ по п. 7, в котором транспортное средство является гибридно-электрическим транспортным средством (ГЭТС).
16. Способ охлаждения регулятора давления турбокомпрессора, содержащий шаги:
после глушения двигателя для перехода в условие с отключенным двигателем,
оценивают температуру на регуляторе давления турбокомпрессора; и,
если температура на регуляторе давления турбокомпрессора превышает пороговую температуру,
увеличивают скорость вентилятора радиатора в течение заданного отрезка времени; и
направляют поток охлаждающего воздуха к регулятору давления турбокомпрессора по каналу охлаждения.
17. Способ по п. 16, в котором дополнительно открывают заслонки решетки радиатора транспортного средства в течение заданного отрезка времени для направления потока охлаждающего воздуха через вход канала охлаждения к выходу канала охлаждения, причем указанный вход расположен в передней части транспортного средства для приема потока охлаждающего воздуха от вентилятора радиатора, а указанный выход расположен в месте между передним колесом и задним колесом транспортного средства для выпуска потока охлаждающего воздуха вблизи регулятора давления турбокомпрессора.
18. Способ по п. 17, в котором дополнительно закрывают заслонки решетки радиатора и выключают вентилятор радиатора по истечении заданного отрезка времени.
19. Способ по п. 17, в котором дополнительно закрывают заслонки решетки радиатора и выключают вентилятор радиатора, если температура на регуляторе давления турбокомпрессора опускается ниже пороговой температуры до указанного заданного отрезка времени.
| US 9004241 B2, 14.04.2015 | |||
| US 20140026560 A1, 30.01.2014 | |||
| US 20140109846 A1, 24.04.2014 | |||
| ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВЫСОКОЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ И ВЫСОКОЙ СКОРОСТЬЮ ПРИЕМА НАГРУЗКИ | 2011 |
|
RU2476697C2 |
| Двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувом | 1985 |
|
SU1281708A1 |
