СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ПРОДУВКИ УГОЛЬНОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ ПАРОВ ТОПЛИВА
METHOD (EMBODIMENTS) AND SYSTEM FOR BLOWING COAL FILTER FOR FUEL VAPOURS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к способам и системам продувки паров топлива, накопившихся в угольном фильтре для паров топлива системы контроля испарений топлива.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ и СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Топливные системы транспортного средства содержат системы контроля испарений топлива, выполненные для снижения выбросов паров топлива в атмосферу. Например, парообразные углеводороды (НС) из топливного бака могут сскапливаться в угольном фильтре, удерживаемые адсорбентом, который поглощает и накапливает эти пары. Позднее, в процессе работы двигателя, система контроля испарений топлива можетт допускать продувку паров топлива во впускной коллектор двигателя для использования в качестве топлива. Например, вакуум, создаваемый впускным коллектором при вращении вала двигателя, может быть использован для всасывания свежего воздуха через угольный фильтр, чтобы выдуть накопившиеся пары топлива во впускной коллектор.
Однако если двигатель работает с наддувом, выдуть пары топлива из угольного фильтра может быть сложнее. Например, при работе двигателя с наддувом давление впускного коллектора можетт быть слишком высоким для создания требуемого расхода потока из угольного фильтра во впускной коллектор. Известны различные методы продувки угольного фильтра в двигателях с наддувом. В одном из таких методов, например, продувку паров топлива в условиях наддува осуществляют с использованием одного или нескольких эжекторов для создания вакуума, необходимого для всасывания свежего воздуха через фильтр. При работе без наддува угольный фильтр продувают свежим воздухом с использованием вакуума воздухозаборника.
Однако авторы настоящего изобретения увидели ряд недостатков такого метода. Например, использование эжекторов увеличивает сложность и стоимость системы. Далее, в процессе продувки часть свежего воздуха, использованная для десорбции накопившихся паров топлива, впрыскивается во впускной канал вместе с десорбированными парами топлива. Следовательно, воздушно-топливное отношение двигателя меняется. Например, когда в процессе продувки вводится дополнительный наружный воздух, количество воздуха, попадающего в цилиндры двигателя, может увеличиться. Следовательно, увеличивается и количество впрыскиваемого топлива для поддержания воздушно-топливного отношения в отработавших газах близким к стехиометрическому. В результате увеличивается потребление топлива. Далее, вследствие увеличения притока воздуха в двигатель, результирующий крутящий момент на выходном валу двигателя может быть больше, чем требовалось водителю транспортного средства. Чтобы компенсировать возрастание крутящего момента вследствие увеличения притока воздуха, контроллер транспортного средства может подрегулировать один или несколько исполнительных механизмов двигателя (например, ввести запаздывание зажигания относительно оптимального момента зажигания ОМЗ (МВТ)) для снижения крутящего момента. Такие меры по компенсации крутящего момента могут понизить кпд двигателя.
Проблемы, описанные выше, могут быть, по меньшей мере частично, решены в одном из примеров применением для двигателя с наддувом способа, содержащего следующие шаги: в процессе продувки угольного фильтра, при работе с наддувом, направляют сжатый воздух из зоны первого впускного канала ниже по потоку от компрессора в фильтр и подают продувочные газы во второй впускной канал выше по потоку от компрессора; а в условиях отсутствия наддува, направляют всасываемый воздух из первого впускного канала в фильтр и подают продувочные газы из фильтра во впускной коллектор двигателя. Таким образом, посредством продувки угольного фильтра воздухом из впускных каналов желательное воздушно-топливное отношение в камере сгорания может быть сохранено при работе как с наддувом, так и без наддува.
В качестве примера: когда выполнены условия продувки паров топлива и двигатель работает с наддувом, перепад давления на компрессоре может быть использован для того, чтобы направить в фильтр сжатый всасываемый воздух из зоны первого впускного канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от впускного дросселя, а затем подать продувочные газы, включая десорбированные пары топлива и всасываемый воздух, из фильтра во второй впускной канал выше по потоку от компрессора. Если двигатель работает без наддува, вакуум во впускном коллекторе может быть использован для того, чтобы направить всасываемый воздух из первого впускного канала в фильтр, а затем подать продувочные газы из фильтра во впускной коллектор ниже по потоку от двигателя. Далее, при работе как без наддува, так и с наддувом, поток всасываемого воздуха из первого впускного канала в фильтр может регулироваться регулятором давления всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр для продувки. Далее, при работе как с наддувом, так и без наддува, продувочный поток (включая поток всасываемого воздуха и поток продувочных газов) может быть направлен по общей линии (начинающейся от первого впускного канала, проходящей через фильтр и затем - через продувочный трубопровод, содержащий продувочный клапан) до узловой точки в конце продувочного трубопровода и ниже по потоку от продувочного клапана. В условиях наддува, поток от узловой точки может быть направлен во второй впускной канал выше по потоку от компрессора через второй продувочный трубопровод. При работе без наддува, поток от узловой точки может быть направлен во впускной коллектор ниже по потоку от дросселя через третий продувочный трубопровод.
Таким образом, использование воздуха из впускных каналов для продувки угольного фильтра позволяет снизить добавление наружного воздуха во впускной коллектор в процессе продувки при работе как с наддувом, так и без наддува. Следовательно, желательное воздушно-топливное отношение может быть сохранено. В результате кпд двигателя может быть повышен. Далее, благодаря отказу от использования дополнительных эжекторов и насосов продувки, снижается сложность системы. И далее, благодаря регулированию воздушного потока через фильтр, может отпасть необходимость в дополнительных конструктивных усилениях фильтра. В результате стоимость системы снижается. Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На ФИГ. 1-5 показаны схематические изображения примеров осуществления системы двигателя с наддувом в транспортном средстве и соответствующей системы контроля испарений топлива.
На ФИГ. 6 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа продувки угольного фильтра при работе двигателя с наддувом и без наддува, соответственно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 7 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа продувки угольного фильтра с использованием сжатого воздуха, соответственно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 8 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа продувки угольного фильтра с использованием всасываемого воздуха при работе двигателя без наддува, соответственно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 9 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример способа продувки угольного фильтра с использованием окружающего воздуха при работе двигателя без наддува, соответственно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 10 показана таблица, указывающая положения одного или нескольких клапанов системы контроля испарений топлива в разных режимах работы двигателя, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нижеследующее описание относится к способам и системам продувки угольного фильтра в системе транспортного средства, например в системе транспортного средства ФИГ. 1-5, которые иллюстрируют различные варианты осуществления настоящего изобретения. Конкретно, в настоящем изобретении используется воздух из системы воздухозабора двигателя для продувки в разных режимах работы двигателя. При работе с наддувом, фильтр продувают сжатым воздухом из зоны впускного канала ниже по потоку от компрессора, а продувочные газы подают выше по потоку от компрессора. При отсутствии наддува, фильтр продувают воздухом из впускного канала, а продувочные газы подают во впускной коллектор. Далее, при определенных условиях работы без наддува, фильтр продувают окружающим воздухом. Контроллер, например контроллер 12 на ФИГ. 1-5, может быть выполнен для отработки программ управления согласно способу ФИГ. 6-9 продувки угольного фильтра в разных режимах работы двигателя. Конкретно, при работе двигателя с наддувом, контроллер может отрабатывать программу управления согласно способу ФИГ. 7 продувки угольного фильтра сжатым всасываемым воздухом. При работе без наддува, контроллер может отрабатывать программу управления согласно способу ФИГ. 8 продувки угольного фильтра всасываемым воздухом. Далее, при определенных условиях работы без наддува, контроллер может отрабатывать программу управления согласно способу ФИГ. 9 продувки угольного фильтра свежим окружающим воздухом. Таким образом, использование всасываемого воздуха для продувки угольного фильтра при работе как с наддувом, так и без наддува, позволяет снизить ввод окружающего воздуха во впускной коллектор в процессе продувки. Следовательно, с помощью продувки воздухом из системы впускных каналов может быть достигнут технический эффект поддержания желательного воздушно-топливного отношения, и значит, может быть повышен кпд двигателя в процессе продувки. Пример таблицы, указывающей регулировки положений одного или нескольких клапанов в разных режимах работы двигателя согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения, приведен на ФИГ. 10.
На ФИГ. 1 приведено схематическое изображение варианта осуществления 100 системы 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства содержит систему 8 двигателя, соединенную с системой 41 улавливания паров топлива и топливной системой 18. Система 8 двигателя может содержать двигатель 10 с несколькими цилиндрами 30. Двигатель 10 содержит воздухозаборник 23 двигателя и систему вывода отработавших газов двигателя (не показана). Воздухозаборник 23 двигателя содержит дроссель 62, по текучей среде соединяющий впускной коллектор 44 двигателя с первым впускным каналом 46. Система вывода отработавших газов двигателя может содержать выпускной коллектор, ведущий к выпускному патрубку, выводящему отработавшие газы в атмосферу. Система вывода отработавших газов двигателя может содержать одно или несколько устройств очистки отработавших газов, которые могут быть встроены в систему вывода отработавших газов. Одно или несколько устройств очистки отработавших газов могут содержать трехходовое каталитическое устройство, ловушку бедных оксидов азота (NOx), дизельный сажевый фильтр, каталитический нейтрализатор и т.д. Следует понимать, что в системе транспортного средства могут содержаться другие элементы, например разнообразные клапаны, как раскрыто ниже и в приведенных для примера вариантах осуществления ФИГ. 2-5.
Система 8 двигателя может, далее, включать компрессор 52, расположенный между первым впускным каналом 46 и вторым впускным каналом 42, для подачи нагнетаемого заряда всасываемого воздуха во впускной коллектор 44. Нагнетание всасываемого воздуха позволяет эксплуатировать двигатель с наддувом. Компрессор 52 может, по меньшей мере частично, приводиться выхлопной турбиной (не показана). Компрессор 52 может соединяться с выхлопной турбиной валом. Выхлопная турбина может располагаться между выпускным коллектором и выпускным патрубком и может работать на отработавших газах. Параллельно выхлопной турбине может быть подсоединена перепускная заслонка (не показана). Конкретно, перепускная заслонка может находиться в обводном канале (не показан), соединяющем вход и выход выхлопной турбины. Регулируя открытие перепускной заслонки, можно управлять степенью наддува, обеспечиваемого выхлопной турбиной. В одном из примеров, когда нужен усиленный наддув, через турбину может быть направлено большее количество отработавших газов. Альтернативно, например когда требуется пониженный наддув, отработавшие газы могут частично или полностью обходить турбину по обводному каналу, - этим управляет перепускная заслонка. Открытие перепускной заслонки можно регулировать приводом (не показан) перепускной заслонки, управляемым контроллером 12.
В некоторых примерах компрессор 52 может представлять собой любой подходящий компрессор всасываемого воздуха, например компрессор наддува с электроприводом.
Компрессор 52 всасывает свежий воздух из воздухоочистителя 67 и прогоняет сжатый воздух через охладитель 63 наддувочного воздуха. Охладитель наддувочного воздуха может также быть назван Охладителем Воздуха Заряда ОВЗ (САС). В принципе, и компрессор 52, и охладитель 63 наддувочного воздуха располагаются выше по потоку от впускного дросселя 62. Охладитель 63 наддувочного воздуха охлаждает сжатый воздух, который затем течет через впускной дроссель 62 во впускной коллектор 44, в зависимости от положения дроссельной заслонки впускного дросселя 62. Датчик входного давления компрессора может быть подсоединен выше по потоку от компрессора и непосредственно перед ним - для выдачи сигнала Входного Давления Компрессора ВДК (CIP) контроллеру 12.
Для контроля пульсаций компрессора может быть предусмотрен рециркуляционный канал 68 компрессора. Конкретно, для снижения пульсаций компрессора, давление наддува может быть передано из зоны первого впускного канала 46 выше по потоку от охладителя 63 наддувочного воздуха и впускного дросселя 62 во второй впускной канал 42 (в частности, в зону ниже по потоку от воздушного фильтра 67 и выше по потоку от компрессора 52). Поток через рециркуляционный канал 68 компрессора может управляться регулировкой открытия Рециркуляционного Клапана 58 Компрессора РКК (CRV 58), расположенного в канале. РКК (CRV) 58 может также быть назван клапаном пульсаций компрессора, Перепускным Клапаном Компрессора ПКК (CBV), клапаном отвода и т.д. В показанном примере РКК (CRV) 58 может быть бесступенчато регулируемым клапаном, который может регулироваться на полностью открытое положение, полностью закрытое положение или на любое промежуточное положение.
Направляя воздух наддува из зоны выше по потоку от входа впускного дросселя в зону выше по потоку от входов компрессора, можно избежать эксплуатации компрессора в зоне пульсаций. Далее, посредством координации работы РКК (CRV) и перепускной заслонки могут быть повышены чувствительность к наддуву и запас устойчивости системы.
В другом варианте осуществления рециркуляционный канал компрессора может быть расположен так, что сжатый воздух течет из зоны ниже по потоку от воздухоохладителя 63 в зону выше по потоку от компрессора 52.
В нормальных условиях эксплуатации двигателя РКК (CRV) 58 может быть штатно закрыт или почти закрыт. Затем, при возникновении пульсаций, проходное отверстие клапана РКК (CRV) 58 может быть увеличено. В некоторых вариантах осуществления в рециркуляционный канал компрессора 58 могут быть включены один или несколько датчиков для определения массы воздуха рециркуляционного потока, подаваемого от входа дросселя во впускной канал. В число этих различных датчиков могут входить, например, датчики давления, температуры и/или расхода.
Система 8 двигателя содержит, далее, топливную систему 18, включающую топливный бак 20, топливный насос (не показан) и другие элементы, которые будут раскрыты ниже. Топливный бак 20 содержит летучее жидкое топливо, которое может подаваться топливной форсункой 66 в камеру сгорания 30 двигателя 10. Чтобы предотвратить выброс паров топлива из топливного бака 20 в атмосферу, топливный бак 20 вентилируется в атмосферу через фильтр 22 паров топлива. Фильтр 22 паров топлива может также называться в остальной части настоящего описания адсорбирующим фильтром, фильтром топливной системы, угольным фильтром или просто фильтром. Угольный фильтр 22 может быть частью системы 41 контроля испарений топлива. Угольный фильтр 22 может иметь значительную емкость для накопления паров углеводородного, спиртового и/или эфирного топлива в адсорбированном состоянии. Адсорбирующий фильтр может быть заполнен гранулами активированного угля и/или другим материалом с высокой удельной поверхностью, например, для адсорбции паров топлива, поступивших из топливного бака. Тем не менее, продолжительная адсорбция паров топлива может, при определенных условиях, снизить емкость адсорбирующего фильтра для дальнейшего накопления и может привести к просачиванию выбросов. Поэтому адсорбирующий фильтр может периодически очищаться от адсорбированных паров топлива, как подробнее раскрыто ниже. Хотя на ФИГ. 1 показан только один угольный фильтр 22, следует понимать, что в систему 8 двигателя может быть включено любое количество фильтров.
Топливный бак 20 соединен с фильтром 22 трубопроводом 31, который содержит Клапан 124 блокировки паров КБП (VBV). Этот КБП (VBV) 124 содержит электромагнитный клапан 123 и ограничитель 125 потока. В показанном примере ограничитель 125 потока может представлять собой отверстие. Следует заметить, что электромагнитный клапан 123 и отверстие 125 могут находиться в одном, общем кожухе КБП (VBV) 124. Следует также заметить, что отверстие 125 располагается в непосредственной близости от электромагнитного клапана 123 в КБП (VBV) 124. Можно, далее, заметить, что КБП (VBV) может содержать не электромагнитные клапаны и отличающиеся от отверстий ограничители потока - без отступления от объема настоящего изобретения. В принципе, отверстие 125 и электромагнитный клапан 123 могут располагаться параллельно.
В некоторых вариантах осуществления электромагнитный клапан 123 в КБП (VBV) 124 может управляться регулировкой приводного сигнала (или ширины импульса сигнала) соответствующего соленоида. Электромагнитный клапан 123 может быть нормально открытым клапаном. Сохраняя электромагнитный клапан 123 в открытом состоянии, можно производить дозаправку транспортного средства при отключенном двигателе. Конкретно, при дозаправке пары из топливного бака 20 могут течь через электромагнитный клапан 123 в угольный фильтр 22, где пары адсорбируются. Далее, остаточный воздух может выйти в атмосферу через Вентиляционный Клапан 134 Фильтра ВКФ (CVV) в вентиляционной линии 27. Следует заметить, что в процессе эксплуатации транспортного средства электромагнитный клапан 123 в КБП (VBV) 124 может быть закрыт, для того чтобы обеспечить прохождение операции продувки фильтра без всасывания в ходе продувки дополнительных паров из топливного бака. Далее, электромагнитный клапан 123 в КБП (VBV) 124 может быть закрыт, чтобы перекрыть выход в продувочный трубопровод 25 паров, создаваемых плещущимся топливом в топливном баке 20. При работе двигателя с закрытым электромагнитным клапаном 123, отверстие 125 может предотвращать повышение давления в топливном баке выше порогового давления (например, выше механического предела топливного бака по давлению, при превышении которого топливный бак и другие элементы топливной системы могут получить механические повреждения). В ходе операций дозаправки при определенных условиях продувки, электромагнитный клапан 123 в КБП (VBV) 124 может быть открыт для того, чтобы направить пары топлива из топливного бака 20 в фильтр 22. Открытый при дозаправке электромагнитный клапан 123 пропускает пары дозаправки в фильтр, и давление в топливном баке может быть сохранено на уровне ниже предельных значений по давлению.
К топливному баку 20 могут быть подсоединены один или несколько датчиков 128 давления для оценки давления или уровня вакуума в топливном баке 20. Хотя в показанном примере датчик 128 давления включен между топливным баком и КБП (VBV) 124, в альтернативных вариантах осуществления датчик 128 давления может быть соединен с топливным баком 20.
Угольный фильтр 22 по текучей среде соединен с первым впускным каналом 46 в зоне ниже по потоку от компрессора 52 и ОВЗ (САС) 63 - и выше по потоку от дросселя 62 - трубопроводом 29, который в настоящем описании называется впускной линией 29. В альтернативном варианте осуществления впускная линия 29 может соединяться с первым впускным каналом 46 в зоне ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от ОВЗ (САС) 63 и дросселя 62. Впускная линия 29 может быть использована для того, чтобы при продувках направлять несжатый или сжатый всасываемый воздух в фильтр. Например, при продувке в отсутствии наддува, вакуум во впускном коллекторе используется для того, чтобы втягивать несжатый всасываемый воздух из первого впускного канала 46 в фильтр 22 через впускную линию 29. При продувке в условиях наддува, давление сжатого воздуха используется для того, чтобы направлять сжатый всасываемый воздух из первого впускного канала 46 в фильтр 22 через впускную линию 29.
Впускная линия 29 может содержать регулятор 40 давления для дозированной подачи несжатого или сжатого воздуха в фильтр при продувках. Например, при работе с наддувом, регулятор 40 давления может снизить давление нагнетания всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр, чтобы уменьшить риск повреждений фильтра, которые могут быть вызваны чрезмерным давлением наддува. Далее, степень регулирования или ограничения давления регулятором 40 может определяться перепадом давления на фильтре (замеряемого одним или несколькими датчиками давления (не показаны), расположенными у входного и выходного портов фильтра 22 или вблизи от них) и выходным давлением компрессора. В некоторых примерах расход всасываемого воздуха в компрессор может регулироваться широтно-импульсно-модулированным сигналом управления клапаном, который регулируют бесступенчато, исходя из перепада давления на фильтре. Далее, регулятор давления может также регулировать расход несжатого всасываемого воздуха в фильтр при работе без наддува.
В этих и других вариантах осуществления дозировка всасываемого воздуха может, далее, включать ограничение расхода сжатого воздуха через один или несколько дозирующих клапанов, например клапанов с фиксированным или регулируемым электронным управлением.
Таким образом, использование всасываемого воздуха для продувки угольного фильтра при работе как с наддувом, так и без наддува, позволяет снизить количество наружного (окружающего) воздуха, которое может быть введено (например, при продувке окружающим воздухом). Поэтому может быть сохранено желательное воздушно-топливное отношение двигателя. Далее, регулирование давления и/или расхода всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр, позволяет снизить риск механических повреждений фильтра.
Угольный фильтр 22 дополнительно соединяется с атмосферой вентиляционной линией 27. Альтернативно, фильтр 22 может соединяться трубопроводом 43 с зоной чистого воздуха второго впускного канала 42 выше по потоку от компрессора 52. Далее, вентиляционный клапан 134 фильтра (ВКФ (CVV) 134) располагается в вентиляционной линии 27. ВКФ (CVV) 134 содержит электромагнитный клапан 133 и редукционный клапан 135. Электромагнитный клапан 133 и редукционный клапан 135 могут быть размещены в одном, общем кожухе клапана ВКФ (CVV) 134. Далее, электромагнитный клапан 133 и редукционный клапан 135 могут быть включены параллельно в кожухе клапана ВКФ (CVV) 134. Электромагнитный клапан 133 в ВКФ (CVV)134 может управляться регулировкой приводного сигнала (или ширины импульса сигнала) соответствующего соленоида. Электромагнитный клапан 133 в ВКФ (CVV) 134 может быть нормально открытым клапаном.
ВКФ (CVV) 134 может регулировать поток свежего воздуха в фильтр и/или позволять воздуху выходить из фильтра. Например, при определенных операциях продувки, свежий воздух всасывается через ВКФ (CVV) 134 в угольный фильтр 22, обеспечивая возможность десорбции накопившихся паров топлива. Однако, когда для продувки используется всасываемый воздух (например, всасываемый воздух из зоны первого впускного канала ниже по потоку от компрессора), электромагнитный клапан 133 в ВКФ (CVV) 134 может быть закрыт. Когда электромагнитный клапан 133 закрыт, редукционный клапан 135 может предотвращать повышение давления на входном порте фильтра выше порогового значения. Например, редукционный клапан может быть выполнен для открытия при некотором пороговом давлении (например, 3,5 килоПаскаля (кПа), 5 кПа или 10 кПа). То есть если при продувке всасываемым воздухом давление всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр, достигает порогового значения, редукционный клапан 135 открывается, так что на входе фильтра поддерживается давление ниже порогового. Таким образом, способность сбрасывать давление клапана ВКФ (CVV) 134, которую обеспечивает редукционный клапан 135, может быть использована для того, чтобы предотвращать достижение давлений на фильтре, при превышении которых конструкция фильтра может быть повреждена.
В другом примере, например в ходе дозаправки, смесь воздуха и паров топлива может течь из топливного бака 20 в угольный фильтр 22 через КБП (VBV) 124. Пары топлива могут адсорбироваться в угольном фильтре 22, в то время как воздух, очищенный от паров топлива, выходит из фильтра через ВКФ (CVV) 134.
В еще одном примере, в ходе испытаний для обнаружения утечек выделяемых паров, электромагнитный клапан 133 в ВКФ (CVV) 134 может быть закрыт для отделения системы контроля испарений топлива от атмосферы.
В изображенном примере системы 8 двигателя показано, что угольный фильтр 22 соединен, далее, с Продувочным Клапаном 174 Фильтра ПКФ (CPV). Конкретно, угольный фильтр 22 по текучей среде соединен с ПКФ (CPV) 174 через продувочный трубопровод 25. Продувочный трубопровод 25 в узловой точке 21 может разделяться на продувочный трубопровод 26 и продувочный трубопровод 28. Другими словами, один конец продувочного трубопровода 26 и один конец продувочного трубопровода 28 соединяются в узловой точке 21. Второй конец продувочного трубопровода 26 может вести во впускной коллектор 44. Таким образом, продувочный трубопровод 26 по текучей среде соединяет ПКФ (CPV) 174 с впускным коллектором 44. Второй конец продувочного трубопровода 28 может выводить во второй впускной канал 42 в зоне выше по потоку от компрессора. Таким образом, продувочный трубопровод 28 по текучей среде соединяет ПКФ (CPV) 174 с впускным каналом 42. Далее, продувочный трубопровод 26 содержит обратный клапан 36, а также обратный клапан 34 для блокировки обратного потока газов в угольный фильтр 22. Далее, обратные клапаны 34 и 36 позволяют проверять угольный фильтр (и соответствующие трубопроводные элементы) на утечки в вакууме.
Таким образом, в зависимости от режима продувки (без наддува или с наддувом), пары топлива, накопившиеся в фильтре 22, могут быть выведены во впускной коллектор 44 через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 26, - или пары топлива из фильтра 22 могут быть выведены во второй впускной канал 42 выше по потоку от компрессора через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 28. Количество и расход паров, выводимых клапаном ПКФ (CPV), могут определяться рабочим циклом соответствующего соленоида (не показан) продувочного клапана фильтра. В принципе, рабочий цикл соленоида продувочного клапана фильтра может определяться Блоком Управления Трансмиссией БУТ (РСМ) транспортного средства, например контроллером 12, регулирующим эксплуатационные параметры двигателя, включая, например, область скоростей-нагрузок двигателя, воздушно-топливное отношение, загрязнение фильтра и т.д. Отдав команду на закрытие ПКФ (CPV), контроллер может отделить систему регенерации паров топлива от воздухозаборника двигателя.
ПКФ (CPV) 174, схематически изображенный на ФИГ. 1, содержит электромагнитный клапан 173 и ограничитель 175 потока. В показанном примере ограничитель 175 потока может представлять собой акустический дроссель 175. Следует заметить, что электромагнитный клапан 173 и акустический дроссель 175 могут быть размещены в одном, общем кожухе клапана ПКФ (CPV) 174. Другими словами, электромагнитный клапан 173 и акустический дроссель 175 могут быть расположены в одном и том же кожухе клапана ПКФ (CPV) 174. Следует также заметить, что акустический дроссель 175 располагается в непосредственной близости от электромагнитного клапана 173 в ПКФ (CPV) 174. Можно, далее, заметить, что ПКФ (CPV) может содержать клапаны, отличающиеся от электромагнитного клапана, и ограничители потока, отличающиеся от акустического дросселя, - без отступления от объема настоящего изобретения. Акустический дроссель 175 может также быть назван акустическим жиклером 175. В принципе, акустический дроссель 175 и электромагнитный клапан 173 могут быть расположены последовательно.
Как показано на ФИГ. 1, ограничитель 175 потока (или акустический дроссель 175) располагается ниже по потоку от электромагнитного клапана 173, так что вход акустического дросселя 175 по текучей среде соединяется с выходом электромагнитного клапана 173. В альтернативных вариантах осуществления акустический дроссель 175 может быть размещен выше по потоку от электромагнитного клапана 173 без отступления от объема настоящего изобретения. Выход акустического дросселя 175 по текучей среде соединен с впускным коллектором 44 через продувочный трубопровод 25 и первый продувочный трубопровод 26. Как показано, продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 26 по текучей среде соединяют выход акустического дросселя 175 с впускным коллектором 44 ниже по потоку от впускного дросселя 62. Выход акустического дросселя 175 может также вести во второй впускной канал 42 через продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 28. Как показано, продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 28 по текучей среде выводят выход акустического дросселя 175 во второй впускной канал 42 выше по потоку от компрессора 52.
Открытие или закрытие клапана ПКФ (CPV) 174 производится посредством активации электромагнитного клапана 173 контроллером 12. Конкретно, в ходе продувки на электромагнитный клапан 173 в ПКФ (CPV) 174 может быть выдан Широтно-Импульсно-Модулированный ШИМ(PWM)-сигнал. В одном из примеров ШИМ(PWM)-сигнал может выдаваться на частоте 10 Гц. В другом примере электромагнитный клапан 173 может получать ШИМ(PWM)-сигнал на частоте, кратной частоте зажигания двигателя, или уменьшенной относительно последней в целое число раз; в результате электромагнитный клапан может включаться в работу координированно с топливной форсункой.
ПКФ (CPV) 174 может представлять собой двухканальный ПКФ (CPV), содержащий первый, входной порт, по текучей среде соединенный с угольным фильтром 22, и второй, выходной порт, по текучей среде соединяющий выход акустического дросселя 175 с впускным коллектором 44 через первый продувочный трубопровод 26. Далее, второй, выходной порт может по текучей среде соединять выход акустического дросселя 175 со вторым впускным каналом 42 через продувочный трубопровод 28.
Топливная система 18 может управляться контроллером 12 в нескольких режимах путем селективной регулировки различных клапанов и соленоидов. Например, топливная система может эксплуатироваться в режиме накопления паров топлива; в этом режиме контроллер 12 может закрыть ПКФ (CPV) 174, открыв ВКФ (CVV) 134 и КБП (VBV) 124 для того, чтобы направить дозаправочные и выделяющиеся при работе двигателя пары в фильтр 122, одновременно предотвращая проход паров топлива во впускной коллектор. В этом режиме воздух, очищенный от паров топлива, может быть направлен из фильтра 22 в атмосферный клапан ВКФ (CVV) 134 и вентиляционную линию 27. В одном из примеров вентиляционная линия 27 вместо выхода в атмосферу может быть соединена со вторым впускным каналом 42 трубопроводом 43 (показан пунктирной линией 43). В режиме накопления паров топлива, когда вентиляционная линия 27 соединена с впускным каналом 42, воздух, очищенный от паров топлива, вместо вывода в атмосферу может быть направлен из фильтра 22 во второй впускной канал 42.
В другом примере топливная система может эксплуатироваться в режиме дозаправки (например, когда водителю транспортного средства требуется дозаправка топливного бака), в котором контроллер 12 может открыть и ВКФ (CVV) 134, и КБП (VBV) 124, сохраняя в то же время продувочный клапан 174 фильтра закрытым, чтобы разгерметизировать топливный бак перед разрешением добавлять в него топливо. В принципе, КБП (VBV) 124 может сохраняться открытым в ходе дозаправки, чтобы пары дозаправки могли накапливаться в фильтре. После окончания дозаправки КБП (VBV) может быть закрыт.
Еще один пример: топливная система может эксплуатироваться в режиме продувки фильтра (например, когда фильтр заполнен, устройство очистки отработавших газов достигло температуры активации и двигатель работает), когда контроллер 12 может, открыв ПКФ (CPV) 174, закрыть ВКФ (CVV) 134 и КБП (VBV) 124. При закрытом КБП (VBV) фильтр может быть продут более эффективно.
В режиме продувки фильтра, когда двигатель работает с наддувом, перепад давления на компрессоре используется для втягивания сжатого всасываемого воздуха из зоны первого впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора 52 в фильтр 22. Далее, расход сжатого воздуха в фильтр регулируется регулятором 40 давления. Сжатый всасываемый воздух облегчает десорбцию накопившихся в фильтре 22 паров топлива. Десорбированные пары топлива вместе с частью всасываемого воздуха (в настоящем описании называемой продувочными газами) подаются затем через ПКФ (CPV) 174, продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 28.во впускной канал 42. То есть при работе с наддувом, продувочные газы, включая десорбированные пары топлива и воздух из выходного порта фильтра 22, текут в продувочный трубопровод 25 и последовательно проходят через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 28 по пути во впускной канал 42 выше по потоку от компрессора 52. Продувочный поток при работе с наддувом показан сплошными стрелками 38 и пунктирными стрелками 39. Таким образом, часть сжатого воздуха может быть использована для того, чтобы выдуть пары топлива, накопившиеся в фильтре, а продувочные газы могут быть направлены во впускной канал выше по потоку от компрессора.
Далее, перепускная заслонка может регулироваться для обеспечения требуемого наддува. Дополнительно или альтернативно, РКК (CRV) 58 может регулироваться для снижения пульсаций компрессора. Например, в процессе продувки сжатым воздухом, когда давление наддува меньше требуемого, степень открытия перепускной заслонки может быть увеличена, чтобы увеличить подачу отработавших газов в турбину, повышая тем самым выходное давление компрессора для обеспечения требуемого наддува. Однако, если увеличение выходного давления компрессора увеличивает коэффициент давления, заставляя компрессор 52 работать в области пульсаций, степень открытия клапана РКК (CRV) 58 можно подрегулировать, чтобы увеличить расход через компрессор и снизить коэффициент давления компрессора для снижения в нем пульсаций.
В режиме продувки фильтра, когда двигатель работает без наддува, вакуум во впускном коллекторе используется для втягивания всасываемого воздуха из зоны первого впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора 52 в фильтр 22. Всасываемый воздух облегчает десорбцию накопившихся в фильтре 22 паров топлива. Продувочные газы затем текут через ПКФ (CPV) 174, продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 26 во впускной коллектор 44. То есть при работе без наддува, продувочные газы, включая пары топлива и воздух из выходного порта фильтра 22, текут в продувочный трубопровод 25 и последовательно проходят через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 28 по пути во впускной коллектор 44. Продувочный поток при работе без наддува показан сплошными стрелками 38.
Таким образом, в процессе продувки при работающем двигателе всасываемый воздух из зоны первого впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора подается в фильтр 22 через регулятор 40 давления во впускной линии 29. Продувочные газы, включая десорбированные пары топлива и воздух, вышедшие из фильтра 22, текут через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 25 до узловой точки 21. То есть при продувке двигателя продувочный поток течет по общему пути из первого впускного канала 46 через фильтр 22 и ПКФ (CPV) 174 до узловой точки 21. От узловой точки 21 продувочные газы текут туда, где давление ниже, в сравнении с первым впускным каналом. Например, когда двигатель работает с наддувом, продувочные газы текут во второй впускной канал 42 через продувочный трубопровод 28; а когда двигатель работает без наддува, вакуум во впускном коллекторе всасывает продувочные газы во впускной коллектор 44 через продувочный трубопровод 26.
Таким образом, при работе как с наддувом, так и без наддува, часть всасываемого воздуха может быть использована для того, чтобы выдуть пары топлива, накопившиеся в фильтре, а продувочные газы могут быть направлены во впускной коллектор. Благодаря тому, что для продувки используется воздух из впускного канала вместо окружающего воздуха, желательное воздушно-топливное отношение может быть сохранено. Следовательно, кпд двигателя и экономия топлива могут быть повышены.
При определенных условиях продувки фильтра, когда двигатель работает без наддува (например, когда разница между Входным Давлением Дросселя ВДД (TIP) и абсолютным Давлением Воздуха в Коллекторе ДВК (MAP) меньше, чем разница между Давлением Наддува ДН (BP) и ДВК (MAP) на пороговую величину, или когда разница между ВДД (TIP) и ДВК (MAP) меньше пороговой), для повышения эффективности продувки может быть желательно продувать окружающим воздухом вместо всасываемого воздуха. При определенных условиях продувки фильтра, ВКФ (CVV) 134 открывают, ПКФ (CPV) 174 открывают, а КБП (VBV) 124 закрывают, - чтобы продувать фильтр окружающим воздухом. Как раскрыто выше, продувочные газы подаются затем во впускной коллектор 44 через ПКФ (CPV) 174, продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 26.
Продувка может продолжаться до тех пор, пока количество накопленных в фильтре паров топлива не станет ниже порогового. В другом примере продувка может продолжаться до тех пор, пока ввод дополнительных паров топлива и/или воздуха не станет недопустим по условиям работы двигателя. В процессе продувки известное количество/концентрация паров могут быть использованы для определения количества паров топлива, накопившихся в фильтре, и затем, в процессе дальнейшей продувки (когда фильтр будет уже достаточно продут или очищен), известное количество/концентрация паров могут быть использованы для оценки заполнения фильтра топливной системы.
Альтернативно, в одном из примеров один или несколько датчиков (не показаны) могут быть подсоединены к продувочному трубопроводу 25 для оценки концентрации паров топлива в продувочном потоке. В другом примере заполнение фильтра топливной системы может определяться количеством и продолжительностью дозаправок, произведенных после предыдущей продувки фильтра. Исходя из заполнения фильтра и, далее, исходя из эксплуатационных параметров двигателя, например области скоростей-нагрузок двигателя, может быть определен расход потока продувки. В принципе, контроллер 12 может сохранять в процессе работы оцененную концентрацию паров топлива в фильтре 22.
Контроллер 12 может быть выполнен в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Контроллер 12 может принимать разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков 16, например датчика ДН (BP) 159, датчика ДВК (MAP) 162, датчика входного давления компрессора, датчика выходного давления компрессора, датчика ВДД (TIP) 161, одного или нескольких датчиков давления фильтра и т.д. Далее, контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков 16 ФИГ. 1 и использует различные исполнительные механизмы 81 ФИГ. 1 для регулировки работы двигателя на основе поступивших сигналов и инструкций, хранящихся в памяти контроллера. К числу этих исполнительных механизмов могут относиться, например, впускной дроссель 62, системы впускных клапанов и клапанов вывода отработавших газов, электромагнитный клапан 173, электромагнитный клапан 133 и электромагнитный клапан 123.
Контроллер 12 может также быть выполнен для периодической отработки программ обнаружения утечек в системе 41 контроля испарений топлива - в целях подтверждения того, что эксплуатационные качества системы контроля испарений топлива не снизились. В принципе, при проведении проверки на утечки контроллер может закрыть клапаны ВКФ (CVV) 134, ПКФ (CPV) 174 и КБП (VBV) 124, чтобы система контроля испарений топлива была герметизирована в процессе обнаружения утечек.
На носителе постоянного запоминающего устройства в контроллере 12 могут быть записаны машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые процессором для отработки программ, раскрытых ниже, а также других вариантов, которые предполагаются, но не указаны конкретно. Примеры программ раскрыты в настоящем описании со ссылкой на ФИГ. 6-9.
В одном из примеров система ФИГ. 1 реализована в системе транспортного средства, содержащей: двигатель с наддувом; топливный бак; угольный фильтр; впускную линию, соединяющую первый впускной канал в зоне ниже по потоку от компрессора двигателя и выше по потоку от впускного дросселя с входным портом фильтра; первый продувочный трубопровод, соединяющий выходной порт фильтра с узловой точкой; продувочный клапан фильтра, установленный в первом продувочном трубопроводе; второй продувочный трубопровод, соединяющий узловую точку с впускным коллектором; третий продувочный трубопровод, соединяющий узловую точку со вторым впускным каналом выше по потоку от компрессора; вентиляционную линию, соединяющую выходной порт фильтра с атмосферой; вентиляционный клапан фильтра, установленный в вентиляционной линии; и контроллер, содержащий исполняемые инструкции, сохраняемые в долговременной памяти для следующих операций: при работе с наддувом, когда условия продувки фильтра выполнены, осуществляют втягивание сжатого воздуха через фильтр из первого впускного канала через впускную линию, и направляют продувочные газы во второй впускной канал через первый продувочный трубопровод и третий продувочный трубопровод; а при отсутствии наддува, осуществляют втягивание всасываемого воздуха через впускную линию и фильтр из первого впускного канала и направляют продувочные газы во впускной коллектор через первый продувочный трубопровод и второй продувочный трубопровод. Далее, контроллер системы может содержать дополнительные инструкции для следующих операций: в ходе дозаправки направляют пары топлива из топливного бака в фильтр; и направляют вентилируемые газы, очищенные от паров топлива, из фильтра во второй впускной канал через вентиляционную линию и трубопровод, соединяющий вентиляционную линию со вторым впускным каналом. Далее, контроллер системы может содержать дополнительные инструкции для следующих операций: когда условия продувки выполнены, регулируют поток воздуха в фильтр через регулятор давления, расположенный в трубопроводе; и регулируют перепускную заслонку, установленную параллельно выхлопной турбине, приводящей в движение компрессор, исходя из требуемого наддува в процессе продувки.
На ФИГ. 2 показан пример осуществления 200 системы 41 контроля испарений топлива ФИГ. 1. Здесь ограничитель 49 потока включен во впускную линию 29 для регулировки расхода всасываемого воздуха, поступающего в фильтр в процессе продувки. В одном из примеров ограничитель 49 потока может представлять собой акустический дроссель. Когда во впускной линии 29 используется акустический дроссель 49, давление во входном порте фильтра - к этому каналу фильтра 22 подсоединяется впускная линия 29 - может регулироваться редукционным клапаном 135 в ВКФ (CVV) 134. Другими словами, редукционный клапан 135 может быть использован для ограничения воздействующего на фильтр давления величиной ниже порогового давления. Например, редукционный клапан может быть выполнен для открытия при некотором пороговом давлении (например, при 3.5 КПа, 5 КПа или 10 КПа). Поэтому при продувке всасываемым воздухом, давление во входном порте фильтра ниже по потоку от ограничителя потока может не превышать порогового давления. В результате, подача всасываемого воздуха в фильтр регулируется в процессе продувки.
Далее, в этом примере осуществления воздух, выходящий из вентиляционной линии 27, может не выводиться в атмосферу; вместо этого воздух из фильтра 22 может быть направлен по вентиляционной линии 27 и трубопроводу 43 во второй впускной канал 42 выше по потоку от компрессора 52 для очистки выходной стороны воздушного фильтра 67. Соединение вентиляционной линии 27 со вторым впускным каналом 42 может снизить выбросы паров.
Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 1, топливная система 18 может управляться контроллером 12 в нескольких режимах путем селективной регулировки различных клапанов и соленоидов. В одном из примеров топливная система может эксплуатироваться в режиме накопления паров топлива; в этом режиме контроллер 12 может закрыть ПКФ (CPV) 174, открыв ВКФ (CVV) 134 и КБП (VBV) 124 для того, чтобы направить дозаправочные и выделяющиеся при работе двигателя пары в фильтр 22, одновременно предотвращая проход паров топлива во впускной коллектор. В этом режиме воздух, очищенный от паров топлива, вместо вывода в атмосферу может быть направлен из фильтра 22 по трубопроводу 43 во второй впускной канал 42.
В другом примере топливная система может эксплуатироваться в режиме дозаправки, в котором контроллер 12 может открыть ВКФ (CVV) 134 и КБП (VBV) 124, сохраняя в то же время продувочный клапан 174 фильтра закрытым, чтобы разгерметизировать топливный бак перед разрешением добавлять в него топливо. В принципе, КБП (VBV) 124 может сохраняться открытым в ходе дозаправки, чтобы пары дозаправки могли накапливаться в фильтре. После окончания дозаправки КБП (VBV) может быть закрыт.
В еще одном примере топливная система может эксплуатироваться в режиме продувки фильтра (например, когда фильтр заполнен, устройство очистки отработавших газов достигло температуры активации и двигатель работает); в этом режиме контроллер 12 может, открыв ПКФ (CPV) 174, закрыть ВКФ (CVV) 134 и КБП (VBV) 124. При закрытом КБП (VBV) фильтр может быть продут более эффективно.
В режиме продувки фильтра, когда двигатель работает с наддувом, перепад давления на компрессоре используется для втягивания сжатого всасываемого воздуха из зоны первого впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора 52 в фильтр 22. Далее, расход сжатого воздуха в фильтр 22 регулируется акустическим дросселем 49, а редукционный клапан 135 в ВКФ (CVV) 134 используется для сохранения давления всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр 22, на уровне ниже порогового давления. Продувочные газы текут из выходного порта фильтра 22 в продувочный трубопровод 25 и последовательно проходят через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 28 по пути во впускной канал 42 выше по потоку от компрессора 52. Поток продувки при работе с наддувом показан сплошными стрелками 38 и пунктирными стрелками 39. Далее, при продувке в условиях наддува, для обеспечения требуемого наддува может регулироваться перепускная заслонка - и/или для снижения пульсаций компрессора может регулироваться РКК (CRV) 58.
В режиме продувки фильтра, когда двигатель работает без наддува, вакуум во впускном коллекторе используется для втягивания всасываемого воздуха из зоны первого впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора 52 в фильтр 22. Продувочные газы из выходного порта фильтра 22 текут в продувочный трубопровод 25 и последовательно проходят через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 26 по пути во впускной коллектор. Поток продувки при работе без наддува показан сплошными стрелками 38. Таким образом, в процессе продувки при работающем двигателе, всасываемый воздух из зоны первого впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора подается в фильтр 22 через регулятор 49 расхода во впускной линии 29. Продувочные газы, включая десорбированные пары топлива и воздух, вышедшие из фильтра 22, текут через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 25 до узловой точки 21. То есть при продувке двигателя поток продувки течет по общему пути из первого впускного канала 46 через фильтр 22 и ПКФ (CPV) 174 до узловой точки 21. От узловой точки 21 продувочные газы текут в направлении более низкого давления, в сравнении с первым впускным каналом. Например, когда двигатель работает с наддувом, продувочные газы текут во второй впускной канал 42 через продувочный трубопровод 28; а когда двигатель работает без наддува, вакуум во впускном коллекторе втягивает продувочные газы во впускной коллектор 44 через продувочный трубопровод 26.
Далее, в ходе испытаний для обнаружения утечек выделяемых паров контроллер может закрыть клапаны ВКФ (CVV) 134, ПКФ (CPV) 174 и КБП (VBV) 124, чтобы герметизировать систему контроля испарений топлива.
На ФИГ. 3 показан другой пример осуществления 300 системы 41 контроля испарений топлива ФИГ. 1. Здесь электромагнитный клапан 133 клапана ВКФ (CVV) 134 включен параллельно регулятору 40 давления в канал 45. Далее, вентиляционная линия 27 может соединять фильтр 22 с атмосферой через редукционный клапан 135, установленный в вентиляционной линии 27. Редукционный клапан 135 используется для ограничения давления всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр 22.
В этом варианте осуществления при определенных условиях продувки, когда давление всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр, меньше нижнего порога давления (например, при продувке всасываемым воздухом в отсутствии наддува), электромагнитный клапан 133 может быть открыт для обхода регулятора давления.
Далее, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 1 и 2, редукционный клапан 135 может быть использован для сохранения давления всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр, на уровне ниже верхнего порогового давления - в целях предотвращения повреждений конструкции фильтра вследствие высокого давления всасываемого воздуха (например, в ходе продувки сжатым воздухом при работе с наддувом).
Далее, как раскрыто выше на ФИГ. 1 и 2, когда топливная система работает в режиме накопления паров топлива, контроллер 12 может закрыть ПКФ (CPV) 174, открыв электромагнитный клапан 133 и КБП (VBV) 124 для того, чтобы направить дозаправочные и выделяющиеся при работе двигателя пары в фильтр 22, одновременно предотвращая проход паров топлива во впускной коллектор. В этом режиме воздух, очищенный от паров топлива, может быть направлен из фильтра 22 во впускной канал 46 через электромагнитный клапан 133.
Когда топливная система работает в режиме дозаправки, контроллер 12 может открыть электромагнитный клапан 133 и КБП (VBV) 124, сохраняя в то же время продувочный клапан 174 фильтра закрытым, чтобы разгерметизировать топливный бак перед разрешением добавлять в него топливо. В принципе, КБП (VBV) 124 может сохраняться открытым в ходе дозаправки, чтобы пары дозаправки могли накапливаться в фильтре. После окончания дозаправки КБП (VBV) может быть закрыт.
Когда топливная система работает в режиме продувки фильтра, контроллер 12 может, открыв ПКФ (CPV) 174, закрыть электромагнитный клапан 133 и КБП (VBV) 124. При закрытом КБП (VBV) фильтр может быть продут более эффективно.
В режиме продувки фильтра, когда двигатель работает с наддувом, перепад давления на компрессоре используется для втягивания сжатого всасываемого воздуха из зоны первого впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора 52 в фильтр 22. Далее, поток сжатого воздуха в фильтр регулируется регулятором 40 давления, и редукционный клапан 135 используется для сохранения давления всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр 22, на уровне ниже порогового. Продувочные газы из выходного порта фильтра 22 текут в продувочный трубопровод 25 и последовательно проходят через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 28 по пути во впускной канал 42 выше по потоку от компрессора 52. Поток продувки при работе с наддувом показан сплошными стрелками 38 и пунктирными стрелками 39. Далее, при продувке в условиях наддува, перепускная заслонка может регулироваться для обеспечения требуемого наддува и/или РКК (CRV) 58 может регулироваться для снижения пульсаций компрессора.
В режиме продувки фильтра, когда двигатель работает без наддува, вакуум во впускном коллекторе используется для втягивания всасываемого воздуха из зоны первого впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора 52 в фильтр 22. Продувочные газы из выходного порта фильтра 22 текут в продувочный трубопровод 25 и последовательно проходят через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 26 по пути во впускной коллектор. Поток продувки в отсутствии наддува показан сплошными стрелками 38. Таким образом, при продувке двигателя продувочные газы текут по общему пути из первого впускного канала 46 через фильтр 22 и ПКФ (CPV) 174 до узловой точки 21, а затем текут во второй впускной канал 42 (при наличии наддува) или во впускной коллектор 44 (в отсутствии наддува).
Таким образом, часть всасываемого воздуха может быть использована для того, чтобы выдуть пары топлива, накопившиеся в фильтре. Благодаря тому, что для продувки используется воздух из впускного канала вместо окружающего воздуха, может быть сохранено желательное воздушно-топливное отношение. Следовательно, кпд двигателя и экономия топлива могут быть повышены.
Далее, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 1 и 2, в ходе испытаний для обнаружения утечек выделяемых паров контроллер может закрыть электромагнитный клапан 133, ПКФ (CPV) 174 и КБП (VBV) 124, чтобы герметизировать систему контроля испарений топлива.
В одном из вариантов осуществления система ФИГ. 3 может быть реализована в системе транспортного средства, содержащей: двигатель с наддувом; топливный бак; угольный фильтр; впускную линию, соединяющую первый впускной канал ниже по потоку от компрессора двигателя и выше по потоку от впускного дросселя с входным портом фильтра; регулятор давления, смонтированный во впускной линии; электромагнитный клапан, установленный параллельно регулятору давления в обводной канал; первый продувочный трубопровод, соединяющий выходной порт фильтра с узловой точкой; продувочный клапан фильтра, установленный в первом продувочном трубопроводе; второй продувочный трубопровод, соединяющий узловую точку с впускным коллектором; третий продувочный трубопровод, соединяющий узловую точку со вторым впускным каналом выше по потоку от компрессора; вентиляционную линию, соединяющую выходной порт фильтра с атмосферой; клапан регулировки давления, установленный в вентиляционной линии; и контроллер, содержащий исполняемые инструкции, сохраняемые в долговременной памяти для следующих операций: при работе с наддувом, когда условия продувки фильтра выполнены, осуществляют всасывание сжатого воздуха в фильтр из первого впускного канала через впускную линию и направляют продувочные газы из фильтра во второй впускной канал через первый продувочный трубопровод и третий продувочный трубопровод; при этом, когда выполняется первое условие отсутствия наддува, осуществляют втягивание всасываемого воздуха в фильтр из первого впускного канала через впускную линию и регулятор давления и направляют продувочные газы из фильтра во впускной коллектор через первый продувочный трубопровод и второй продувочный трубопровод; а когда выполняется второе условие отсутствия наддува, открывают электромагнитный клапан, осуществляют втягивание всасываемого воздуха в фильтр из первого впускного канала через впускную линию и обводной канал с обходом регулятора давления и направляют продувочные газы из фильтра во впускной коллектор через первый продувочный трубопровод и второй продувочный трубопровод.
В одном из примеров, далее, контроллер системы может содержать дополнительные инструкции для следующих операций: в ходе дозаправки открывают электромагнитный клапан, открывают клапан блокировки паров, смонтированный в трубопроводе, соединяющем фильтр с топливным баком, накапливают пары топлива в фильтре и направляют воздух, очищенный от паров топлива, из фильтра в первый впускной канал.
На ФИГ. 4 показан другой пример осуществления 400 системы 41 контроля испарений топлива ФИГ. 1. Здесь угольный фильтр 22 соединен с клапанами ПКФ (CPV) 174 и ВКФ (CVV) 134 трехходовым клапаном 24. Трехходовой клапан 24 может переключаться из первого положения во второе и обратно. Когда трехходовой клапан 24 переведен в первое положение, он по текучей среде соединяет угольный фильтр 22 с ПКФ (CPV) 174 через продувочный трубопровод 25. В принципе, при продувке контроллер 12 может переключать трехходовой клапан 24 в первое положение, чтобы направить продувочные газы из фильтра в продувочный трубопровод 25. Переключенный во второе положение, трехходовой клапан 24 по текучей среде соединяет угольный фильтр 22 с ВКФ (CVV) 134 вентиляционной линией 27. Контроллер 12 при дозаправке может переключать трехходовой клапан 24 во второе положение и выбирать условия продувки для вывода воздуха в атмосферу через фильтр 22. Например, в ходе дозаправки, смесь воздуха и паров топлива может течь из топливного бака 20 в угольный фильтр 22 через КБП (VBV) 124. Пары топлива могут адсорбироваться в угольном фильтре 22, в то время как воздух, очищенный от паров топлива, выходит из фильтра через трехходовой клапан 24 и ВКФ (CVV) 134.
В одном из примеров второй трехходовой клапан, который может переключаться из первого положения во второе и обратно, может быть размещен в точке соединения продувочного трубопровода 25, продувочного трубопровода 26 и продувочного трубопровода 28. Переключенный в первое положение, этот второй трехходовой клапан может соединять продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 26, а переключенный во второе положение, второй трехходовой клапан может соединять продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 28. Контроллер 12 может регулировать положение второго трехходового клапана исходя из режима работы двигателя. Например, при продувке в условиях наддува, контроллер 12 может переключить второй трехходовой клапан во второе положение, направляя продувочные газы из фильтра 22 в зону выше по потоку от компрессора 52. При продувке в отсутствии наддува, контроллер 12 может переключить второй трехходовой клапан в первое положение, так что продувочные газы из фильтра могут течь через продувочный трубопровод 25 и продувочный трубопровод 26 во впускной коллектор 44.
Дополнительно, угольный фильтр 22 по текучей среде соединен с первым впускным каналом 46 в зоне ниже по потоку от компрессора 52 и ОВЗ (САС) 63 - и выше по потоку от дросселя 62 - через впускную линию 29. В альтернативном варианте осуществления впускная линия 29 может соединяться с первым впускным каналом 46 в зоне ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от ОВЗ (САС) 63 и дросселя 62. Впускная линия 29 может быть использована для направления сжатого или несжатого всасываемого воздуха в фильтр при продувках. Например, при продувке в условиях наддува, давление сжатого воздуха используется для того, чтобы направить сжатый всасываемый воздух из первого впускного канала 46 в фильтр 22 через впускную линию 29. При продувке в отсутствии наддува, вакуум во впускном коллекторе используется для того, чтобы втягивать несжатый всасываемый воздух из первого впускного канала 46 в фильтр 22 через впускную линию 29.
Далее, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 1-3, впускная линия 29 может содержать регулятор 40 давления для дозировки расхода несжатого или сжатого воздуха в фильтр при продувках. Например, при работе с наддувом, регулятор 40 давления может снижать давление нагнетания всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр, чтобы уменьшить риск повреждений фильтра, вызванных чрезмерным давлением наддува. Далее, степень регулирования или ограничения давления регулятором 40 может определяться перепадом давления на фильтре (замеряемым одним или несколькими датчиками давления (не показаны), расположенными у входного и выходного портов фильтра 22 или вблизи от них) и выходным давлением компрессора.
В некоторых примерах расход всасываемого воздуха в компрессор может регулироваться с помощью управляемого ШИМ-сигналом клапана, который бесступенчато регулируют исходя из перепада давления на фильтре. Далее, регулятор давления может также регулировать поток несжатого всасываемого воздуха в фильтр в отсутствии наддува.
В этих и других вариантах осуществления дозировка всасываемого воздуха может, далее, включать ограничение расхода сжатого воздуха через один или несколько дозирующих клапанов, например клапанов с фиксированным или регулируемым электронным управлением.
Таким образом, использование всасываемого воздуха для продувки угольного фильтра при работе как с наддувом, так и без наддува, позволяет снизить количество наружного (окружающего) воздуха, которое может быть введено (например, при продувке окружающим воздухом). Следовательно, желательное воздушно-топливное отношение двигателя может быть сохранено. Далее, регулирование давления и/или расхода всасываемого воздуха, подаваемого в фильтр, позволяет снизить риск механических повреждений фильтра.
Далее, в ходе испытаний для обнаружения утечек выделяемых паров контроллер может переключить трехходовой клапан 24 во второе положение и закрыть клапаны ВКФ (CVV) 134, ПКФ (CPV) 174 и КБП (VBV) 124, чтобы герметизировать систему контроля испарений топлива.
На ФИГ. 5 показан другой пример осуществления 500 системы 41 контроля испарений топлива ФИГ. 1. Здесь трехходовой клапан 55 используется для того, чтобы соединять угольный фильтр 22 с первым впускным каналом 46 через впускную линию 29, или для того, чтобы соединять угольный фильтр 22 с атмосферой вентиляционной линией 27. Трехходовой клапан 55 может регулироваться с переключением в первое положение или второе положение в зависимости от рабочих условий. В первом положении трехходовой клапан 55 может по текучей среде соединять входной порт фильтра 22 с первым впускным каналом через впускную линию 29. Во втором положении трехходовой клапан 55 может по текучей среде соединять входной порт фильтра с окружающим воздухом вентиляционной линией 27. При определенных условиях в отсутствии наддува, когда разница между входным давлением дросселя (замеряемым датчиком давления, например датчиком давления 161, выше по потоку от дросселя 62) и абсолютным давлением в коллекторе (замеряемым датчиком ДВК (MAP), например датчиком давления 162, ниже по потоку от дросселя 62) меньше пороговой, для продувки паров топлива из фильтра 22 может быть использован окружающий воздух. Например, трехходовой клапан 55 может быть переключен во второе положение для того, чтобы соединять фильтр с атмосферой. Далее, ПКФ (CPV) 174 может получить команду на открытие. В этом варианте осуществления электромагнитный клапан 133 может быть опционным. Если электромагнитный клапан 133 есть, он может получить команду на открытие. В процессе продувки вакуум воздухозаборника может быть использован для всасывания свежего окружающего воздуха в фильтр через вентиляционную линию 27 и трехходовой клапан 55. Окружающий воздух может вывести адсорбированные в фильтре пары топлива. Продувочные газы, включая пары топлива и наружный воздух (показаны сплошными стрелками 47), из выходного порта фильтра 22 могут течь в продувочный трубопровод 25 и последовательно проходить через ПКФ (CPV) 174 и продувочный трубопровод 26 по пути во впускной коллектор 44.
При других условиях эксплуатации двигателя, например при работе с наддувом, а также при работе без наддува, когда разница между входным давлением дросселя и абсолютным давлением в коллекторе больше пороговой, трехходовой клапан 55 может переключаться в первое положение, соединяющее входной порт фильтра 22 с впускной линией 29. Поэтому трехходовой клапан 55 может, при работе с наддувом, пропускать сжатый воздух - или, в отсутствии наддува, пропускать всасываемый воздух из зоны впускного канала 46 ниже по потоку от компрессора в фильтр 22, когда разница между входным давлением дросселя и абсолютным давлением в коллекторе больше пороговой.
Таким образом, когда выполняется первое условие наличия наддува, сжатый воздух может быть использован для продувки паров топлива из фильтра во впускной канал выше по потоку от компрессора; когда выполняется второе условие отсутствия наддува, всасываемый воздух может быть использован для продувки паров топлива из угольного фильтра во впускной коллектор; а когда выполняется третье условие отсутствия наддува, для продувки накопившихся паров топлива во впускной коллектор может быть использован окружающий воздух.
Далее, когда топливная система работает в режиме накопления паров топлива, контроллер 12 может закрыть ПКФ (CPV) 174, открыв электромагнитный клапан 133 (если он есть в системе), переключить трехходовой клапан 55 во второе положение и открыть КБП (VBV) 124 для того, чтобы направить дозаправочные и выделяющиеся при работе двигателя пары в фильтр 22, одновременно предотвращая проход паров топлива во впускной коллектор. В этом режиме воздух, очищенный от паров топлива, может быть выведен из фильтра 22 в атмосферу вентиляционной линией 27. Альтернативно, воздух, очищенный от паров топлива, вместо вывода в атмосферу может быть направлен по трубопроводу во второй впускной канал 42.
Когда топливная система работает в режиме дозаправки, контроллер 12 может открыть электромагнитный клапан 133 (если он есть в системе) и КБП (VBV) 124 и переключать трехходовой клапан 55 во второе положение, сохраняя в то же время продувочный клапан 174 фильтра закрытым, чтобы разгерметизировать топливный бак перед разрешением добавлять в него топливо. В принципе, КБП (VBV) 124 может сохраняться открытым в ходе дозаправки, чтобы пары дозаправки могли накапливаться в фильтре. После окончания дозаправки КБП (VBV) может быть закрыт.
Далее, в ходе испытаний для обнаружения утечек выделяемых паров контроллер может переключить трехходовой клапан 55 в первое положение и закрыть электромагнитный клапан 133 (если он есть в системе), ПКФ (CPV) 174 и КБП (VBV) 124, чтобы герметизировать систему контроля испарений топлива.
Обратимся к ФИГ. 6; на ней показана высокоуровневая блок-схема способа 600 продувки паров топлива при работе двигателя с наддувом и без наддува. Команды для выполнения способа 600 и остальных способов, раскрытых в настоящем описании, могут быть отработаны контроллером, например контроллером 12, показанным на ФИГ. 1-5, на основе инструкций, хранящихся в памяти контроллера, и с учетом сигналов, поступивших от датчиков системы двигателя, например датчиков, описанных выше со ссылкой на ФИГ. 1-5. Контроллер может использовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулировки работы двигателя согласно способам, раскрытым ниже. Способ 600 будет раскрыт здесь со ссылкой на элементы и системы, изображенные на ФИГ. 1-5, хотя следует понимать, что этот способ может быть применен к другим системам - без отступления от объема настоящего изобретения.
На шаге 602 согласно способу 600 оценивают и/или замеряют эксплуатационные параметры. К эксплуатационным параметрам могут относиться один или несколько параметров транспортного средства, один или несколько параметров двигателя, один или несколько параметров системы контроля испарений топлива и/или один или несколько параметров топливной системы. Например, к эксплуатационным параметрам могут относиться, но не ограничительно, параметр продувки паров топлива, скорость транспортного средства, частота вращения двигателя, температура двигателя, нагрузка двигателя, окружающая температура, барометрическое давление, температура отработавших газов, температура катализатора системы вывода отработавших газов, количество углеводородов в вентиляционной линии фильтра, ДВК (MAP), МРВ (MAF), ВДД (TIP), коэффициент давления компрессора и т.д. Эксплуатационные параметры могут замеряться одним или несколькими датчиками 16, соединенными с контроллером 12, а могут оцениваться или выводиться исходя из имеющихся данных.
На шаге 604 согласно способу 600 определяют, выполнены ли условия продувки фильтра. Например, условия продувки могут возникнуть в процессе работы двигателя. В одном из примеров условия продувки фильтра могут считаться выполненными, если углеводородная нагрузка фильтра (определенная или рассчитанная) выше пороговой. В другом примере условия продувки могут считаться выполненными, если с момента последней продувки фильтра прошло пороговое время или пройдено пороговое расстояние пробега. В некоторых других примерах условия продувки могут считаться выполненными, если вакуум во впускном коллекторе выше уровня первого порогового вакуума. В другом примере продувка может производиться для проверки оборудования бортовой диагностики БД (OBD) или для высотной регулировки работы двигателя.
Если условия продувки подтверждены, способ 600 переходит к шагу 606, на котором определяют, работает ли двигатель с наддувом. Условия наддува могут включать требование работы компрессора (например компрессора 52 на ФИГ. 1-5). Например, наддув может считаться выявленным, когда абсолютное давление в коллекторе больше барометрического давления на пороговую величину. Если наддув выявлен, способ 600 переходит к шагу 608. На шаге 608 согласно способу 600 производят продувку паров топлива в условиях наддува с использованием сжатого воздуха. Например, часть давления наддува используют для того, чтобы направить сжатый воздух из первого впускного канала (например первого впускного канала 46 на ФИГ. 1-5) в зону ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от впускного дросселя (например дросселя 62 на ФИГ. 1-5). Продувочные газы, включая десорбированные из фильтра пары топлива и всасываемый воздух, подают затем во второй впускной канал (например второй впускной канал 42 на ФИГ. 1-5) в зону выше по потоку от компрессора. Подробности проведения операции продувки в условиях наддува с использованием сжатого всасываемого воздуха будут, далее, раскрыты со ссылкой на ФИГ. 7.
Если наддува нет, программа переходит к шагу 610. На шаге 610 согласно способу 600 производят продувку угольного фильтра всасываемым воздухом. Например, вакуум воздухозаборника может быть использован для втягивания части всасываемого воздуха из первого впускного канала в фильтр, чтобы десорбировать накопившиеся пары топлива. Продувочные газы из фильтра, включая десорбированные пары топлива и всасываемый воздух, могут затем подаваться во впускной коллектор. Подробности проведения операции продувки без наддува с использованием всасываемого воздуха будут, далее, раскрыты со ссылкой на ФИГ. 8.
Далее, упомянутые продувочные газы могут подаваться в камеры сгорания для сжигания. Подача топлива в двигатель топливными форсунками может регулироваться исходя из количества паров топлива, поступивших в коллектор из фильтра. Конкретно, момент впрыска топлива и/или количество впрыскиваемого топлива могут варьироваться исходя из количества паров топлива продувки, поступивших из фильтра во впускной коллектор. Например, с увеличением концентрации паров топлива продувки, подача топлива топливными форсунками может быть снижена для сохранения стехиометрического состава горючей смеси.
Таким образом, для продувки используется либо сжатый всасываемый воздух (при наличии наддува), либо несжатый всасываемый воздух (в отсутствии наддува) из зоны впускного канала между компрессором и дросселем. Следовательно, наружный (окружающий) воздух не всасывается в воздухозаборник в процессе операции продувки. В результате желательное воздушно-топливное отношение в камере сгорания может быть сохранено, и тем самым повышается экономия топлива.
В некоторых вариантах осуществления, после подтверждения отсутствия наддува, способ 600 может дополнительно содержать шаг, на котором определяют, превышает ли разница между ВДД (TIP) и ДВК (MAP) пороговую, и/или превышает ли разница между ВДД (TIP) и ДВК (MAP) разницу между ДН (BP) и ДВК (MAP) на пороговую величину, и/или превышает ли уровень вакуума во впускном коллекторе второй пороговый вакуум, причем второй порог выше, чем первый порог, раскрытый на шаге 604. Если ответ ДА, для продувки паров топлива используют всасываемый воздух, в противном случае используют окружающий воздух. Таким образом, когда разница между ВДД (TIP) и ДВК (MAP) меньше пороговой или когда вакуум воздухозаборника недостаточен для втягивания всасываемого воздуха из зоны первого впускного канала ниже по потоку от компрессора в фильтр, для продувки может быть использован окружающий воздух. Подробности проведения операции продувки без наддува с использованием окружающего воздуха будут, далее, раскрыты со ссылкой на ФИГ. 9.
На ФИГ. 7 показана высокоуровневая блок-схема способа 700 продувки паров топлива при работе двигателя с наддувом. Выполнение способа 700 может создать поток продувки (показан сплошными стрелками 38 и пунктирными стрелками 39), путь которого изображен на ФИГ. 1-4. Далее, способ 700 может быть применим в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. В принципе, способ 700 может выполняться в тех условиях продувки паров топлива, когда двигатель работает с наддувом, как раскрыто в шагах 604 и 606 способа 600.
На шаге 702 согласно способу 700, для обеспечения требуемого количества сжатого воздуха в фильтре при требуемом давлении и расходе воздуха продувки - и для сохранения целостности конструкции фильтра, дозированно подают сжатый воздух из зоны впускного канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя. Например, дозировка сжатого воздуха может выполняться регулятором давления (например регулятором 40 давления, изображенным на ФИГ. 1 и 3-5) и может включать такую настройку регулятора давления, чтобы часть воздуха из компрессора могла протечь в фильтр. В некоторых вариантах осуществления дозировка сжатого воздуха может выполняться ограничителем потока, например акустическим дросселем, изображенным в примере осуществления ФИГ. 2. В некоторых примерах дозировка сжатого воздуха может, далее, включать ограничение расхода сжатого воздуха через один или несколько дозирующих клапанов, например клапанов с фиксированным или регулируемым электронным управлением. В принципе, степень дозирования сжатого воздуха может определяться перепадом давления между входным и выходным портами фильтра.
В одном из примеров клапан, управляемый ШИМ-сигналом, может быть использован для регулировки потока сжатого воздуха в фильтр. Клапан, управляемый ШИМ-сигналом, может быть расположен во впускной линии, соединяющей первый впускной канал ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя с входным портом фильтра. В процессе продувки, степень открытия клапана, управляемого ШИМ-сигналом, может регулироваться бесступенчато исходя из перепада давления между входным и выходным портами фильтра, причем этот перепад давления определяют на основе показаний датчиков давления входного и выходного портов.
В некоторых примерах сжатый воздух может охлаждаться перед дозировкой охладителем воздушного заряда в первом впускном канале.
Далее, на шаге 704 согласно способу 700 продувают угольный фильтр дозируемым сжатым воздухом. Продувка угольного фильтра может включать шаг, на котором направляют дозированный сжатый воздух в фильтр для десорбции паров топлива и затем подают продувочные газы, содержащие десорбированные пары топлива и воздух, в зону выше по потоку от компрессора во второй впускной канал. Операция продувки становится возможной после открытия ПКФ (CPV) (например ПКФ (CPV) 174 на ФИГ. 1-5), закрытия ВКФ (CVV) (например ВКФ (CVV) 134 на ФИГ. 1, 2 и 4 или электромагнитного клапана 133 на ФИГ. 3 и 5) и закрытия КБП (VBV) (например КБП (VBV) 124 на ФИГ. 1-5) на шаге 706. В одном из вариантов осуществления, именно в примере осуществления, изображенном на ФИГ. 4, обеспечение возможности операции продувки может, далее, включать шаг, на котором переключают трехходовой клапан (на шаге 708), например трехходовой клапан 24, для того чтобы направить продувочные газы из выходного порта фильтра через ПКФ (CPV) в первый продувочный трубопровод (например продувочный трубопровод 25 на ФИГ. 4) и затем во второй впускной канал (например второй впускной канал 42) выше по потоку от компрессора. В другом варианте осуществления, именно в примере осуществления, изображенном на ФИГ. 5, продувка фильтра может, далее, включать на шаге 708 операцию, в ходе которой переключают трехходовой клапан (например трехходовой клапан 55) для того, чтобы соединить фильтр с первым впускным каналом через впускную линию (например впускную линию 29). Таким образом, дозированный сжатый всасываемый воздух может быть направлен из зоны первого впускного канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя в фильтр, а продувочные газы могут быть направлены из фильтра во второй впускной канал выше по потоку от компрессора через ПКФ (CPV).
Далее, способ 700 переходит к шагу 712. На шаге 712 согласно способу 700 регулируют перепускную заслонку исходя из требуемого наддува. Например, поскольку часть мощности компрессора используется для операции продувки, фактический наддув может быть меньше требуемого. Поэтому для достижения требуемого наддува мощность выхлопной турбины, приводящей в движение компрессор, может быть увеличена регулировкой проходного отверстия перепускной заслонки турбонагнетателя. Например, при уменьшении проходного отверстия перепускной заслонки турбонагнетателя, количество отработавших газов, подаваемых в турбину, увеличивается. Следовательно, давление выпускного коллектора и давление на входе турбины увеличивается. Это повышает скорость и, следовательно, мощность турбины. В результате мощность компрессора увеличивается и, соответственно, увеличивается наддув.
После того как отрегулирована перепускная заслонка турбонагнетателя, способ 700 переходит к шагу 714. На шаге 714 согласно способу 700 регулируют РКК (CRV) (например РКК (CRV) 58 на ФИГ. 1-5) для отвода компрессора от границы помпажа в зону отсутствия пульсаций. Например, в компрессоре могут возникать нежелательные пульсации, когда отношение (в настоящем описании оно называется коэффициентом давления компрессора) выходного давления к входному оказывается большим по отношению к расходу воздуха через компрессор. Для снижения пульсаций компрессора степень открытия клапана РКК (CRV), соединенного параллельно компрессору, может быть увеличена, чтобы увеличить расход через компрессор и снизить коэффициент давления компрессора. В некоторых примерах перепускная заслонка и РКК (CRV) могут регулироваться параллельно для достижения требуемого наддува, с сохранением условий, при которых компрессор работает вдали от границы помпажа.
В одном из примеров исходя из величины расхода компрессора, используемой для продувки, может регулироваться степень агрессивности в калибровке границы помпажа. Например, при продувке паров топлива сжатым воздухом может быть применена менее агрессивная калибровка границы помпажа, так что часть мощности компрессора может быть использована для продувки, при сохранении требуемого наддува.
Таким образом, сжатый воздух может быть отдозирован и использован для продувки паров топлива, накопившихся в фильтре.
На ФИГ. 8 показана высокоуровневая блок-схема способа 800 продувки паров топлива всасываемым воздухом при работе двигателя без наддува. Далее, способ 800 может быть применим в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. В принципе, способ 800 может выполняться в тех условиях продувки паров топлива, когда двигатель работает без наддува, как раскрыто в шагах 604 и 606 способа 600. В некоторых примерах способ 800 может выполняться при выполнении одного или обоих следующих условий: вакуум во впускном коллекторе больше, чем второй порог, и разница между ВДД (TIP) и ДВК (MAP) больше, чем пороговая разница в раскрытых выше условиях продувки при отсутствии наддува.
На шаге 802 согласно способу 800 дозируют всасываемый воздух, направляемый из зоны впускного канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя через регулятор давления, для обеспечения подачи требуемого количества всасываемого воздуха в фильтр при требуемом давлении и расходе воздуха продувки. Например, дозировка всасываемого воздуха может включать такую настройку регулятора давления или регулятора расхода, чтобы часть всасываемого воздуха из зоны впускного канала ниже по потоку от компрессора попала в фильтр. Дозировка сжатого воздуха может, далее, включать ограничение расхода всасываемого воздуха через один или несколько дозирующих клапанов, например клапанов с фиксированным или регулируемым электронным управлением.
В одном из примеров для регулировки расхода всасываемого воздуха в фильтр может быть использован клапан, управляемый ШИМ-сигналом. Этот клапан, управляемый ШИМ-сигналом, может быть расположен в трубопроводе, соединяющем зону впускного канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя с входным портом фильтра. В процессе продувки степень открытия клапана, управляемого ШИМ-сигналом, может регулироваться бесступенчато исходя из перепада давления между входным и выходным портами фильтра, а этот перепад определяют на основе показаний датчиков давления входного и выходного портов.
В некоторых примерах всасываемый воздух может охлаждаться охладителем воздушного заряда во впускном канале перед дозировкой.
Далее, на шаге 804, согласно способу 800 продувают угольный фильтр дозируемым всасываемым воздухом. Продувка угольного фильтра может включать шаг, на котором направляют дозированный всасываемый воздух из зоны впускного канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя в фильтр для десорбции паров топлива и затем подают продувочные газы, содержащие десорбированные пары топлива и воздух, во впускной коллектор ниже по потоку от дросселя. В этом примере вакуум во впускном коллекторе используется для втягивания всасываемого воздуха через фильтр и подачи продувочных газов во впускной коллектор. Операция продувки становится возможной после открытия ПКФ (CPV) (например ПКФ (CPV) 174 на ФИГ. 1-5), закрытия ВКФ (CV) (например ВКФ (CV) 134 на ФИГ. 1, 2 и 4 или электромагнитного клапана 133 на ФИГ. 3 и 5) и закрытия КБП (VBV) (например КБП (VBV) 124 на ФИГ. 1-5) на шаге 806. В одном из вариантов осуществления, именно в примере осуществления, изображенном на ФИГ. 4, обеспечение возможности операции продувки может, далее, включать шаг 808, на котором переключают трехходовой клапан (например трехходовой клапан 24) для того, чтобы направить продувочные газы из выходного порта фильтра через ПКФ (CPV) в продувочный трубопровод (например продувочный трубопровод 25) и затем во впускной коллектор (например впускной коллектор 44). В другом варианте осуществления, именно в примере осуществления, изображенном на ФИГ. 5, продувка фильтра может, далее, включать шаг 808, на котором переключают трехходовой клапан, например трехходовой клапан 55, для того чтобы соединить фильтр с первым впускным каналом через впускную линию. Таким образом, при продувке в отсутствии наддува (несжатый) всасываемый воздух может быть направлен из зоны впускного канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя в фильтр, а продувочные газы могут быть направлены из фильтра во впускной коллектор.
Таким образом, при использовании для продувки всасываемого воздуха даже в отсутствии наддува, желательное воздушно-топливное отношение в камере сгорания может быть сохранено без снижения экономии топлива. Однако, в некоторых примерах, когда не имеется вакуума воздухозаборника или перепада давления между ВДД (TIP) и ДВК (MAP) для втягивания всасываемого воздуха из зоны впускного канала между компрессором и дросселем, для продувки может быть использован окружающий воздух, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 9.
На ФИГ. 9 показана высокоуровневая блок-схема способа 900 продувки паров топлива окружающим воздухом при определенных условиях работы двигателя без наддува. Способ 900 может быть реализован в различных вариантах осуществления настоящего изобретения (скажем, в примерах осуществления, раскрытых со ссылкой на ФИГ. 1 и 5). В принципе, способ 900 может выполняться в таких условиях продувки паров топлива, когда двигатель работает без наддува, как раскрыто в шагах 604 и 606 способа 600, и, далее, при выполнении одного или обоих следующих условий: вакуум во впускном коллекторе меньше, чем второй порог, и/или разница между ВДД (TIP) и ДВК (MAP) меньше, чем пороговая разница.
На шаге 902 согласно способу 900 продувают угольный фильтр окружающим воздухом. Продувка угольного фильтра может включать шаг, на котором направляют окружающий всасываемый воздух из атмосферы в фильтр для десорбции паров топлива, а затем подают продувочные газы, содержащие десорбированные пары топлива и воздух, во впускной коллектор ниже по потоку от дросселя. В этом примере вакуум во впускном коллекторе используют для всасывания окружающего воздуха через фильтр и подачи продувочных газов во впускной коллектор. Операция продувки становится возможной после открытия ПКФ (CPV) на шаге 904. Далее, на шаге 904, КБП (VBV) может быть закрыт, а ВКФ (CVV) может быть открыт. В некоторых вариантах осуществления, именно в примере осуществления на ФИГ. 5, продувка фильтра окружающим воздухом может, далее, включать шаг, на котором переключают трехходовой клапан (например трехходовой клапан 55 на ФИГ. 5, расположенный в вентиляционной линии 27) во второе положение для того, чтобы направить окружающий воздух из атмосферы в фильтр. В принципе, в первом положении трехходовой клапан может пропускать поток сжатого или несжатого всасываемого воздуха из зоны впускного канала между компрессором и дросселем в фильтр через впускную линию.
Таким образом, продувка паров топлива может выполняться с использованием окружающего воздуха, когда для втягивания всасываемого воздуха из впускного канала в целях продувки нельзя использовать вакуум во впускном коллекторе или перепад давления между ВДД (TIP) и ДВК (MAP).
Система, раскрытая в настоящем описании со ссылкой на ФИГ. 1-5, вместе со способами, раскрытыми в настоящем описании со ссылкой на ФИГ. 6-9, могут позволить предложить одну или несколько систем и один или несколько способов.
В одном из примеров способ для двигателя с наддувом включает следующие шаги: в процессе продувки угольного фильтра, при работе с наддувом, направляют всасываемый воздух из зоны первого впускного канала ниже по потоку от компрессора в фильтр и подают продувочные газы из фильтра во второй впускной канал выше по потоку от компрессора; а при отсутствии наддува, направляют несжатый воздух из первого впускного канала в фильтр и подают продувочные газы во впускной коллектор двигателя. Согласно способу, далее, регулируют расход воздуха из первого впускного канала через регулятор давления при работе как с наддувом, так и без наддува. Согласно способу, далее, при работе с наддувом, регулируют перепускную заслонку исходя из требуемого наддува, причем перепускная заслонка установлена параллельно выхлопной турбине, приводящей в движение компрессор. Согласно способу, далее, при работе с наддувом, регулируют клапан рециркуляции компрессора исходя из границы помпажа компрессора и количества продувочных газов, подаваемых в процессе продувки. Причем в этом способе подача продувочных газов во впускной коллектор включает следующие шаги: направляют продувочные газы из фильтра в первый продувочный трубопровод; и направляют продувочные газы из первого продувочного трубопровода во второй продувочный трубопровод до подачи продувочных газов во впускной коллектор. Согласно этому способу, далее, подача продувочных газов в зону выше по потоку от компрессора включает следующие шаги: направляют продувочные газы из фильтра в первый продувочный трубопровод; и направляют продувочные газы из первого продувочного трубопровода в третий продувочный трубопровод до подачи продувочных газов в зону выше по потоку от компрессора. Согласно этому способу продувки, далее, открывают продувочный клапан фильтра, установленный в первом продувочном трубопроводе; закрывают вентиляционный клапан фильтра, установленный в вентиляционной линии, соединяющую фильтр с атмосферой; и закрывают клапан блокировки паров, соединяющий фильтр и топливный бак. Согласно способу, далее, при дозаправке открывают установленный в вентиляционной линии вентиляционный клапан фильтра - для соединения по текучей среде фильтра с атмосферой; и вентилируют топливный бак в атмосферу через вентиляционную линию. Далее, в процессе дозаправки, согласно способу открывают клапан блокировки паров и закрывают продувочный клапан. Согласно этому способу, далее, расход воздуха, поступающего из впускного канала в фильтр при работе как без наддува, так и с наддувом, регулируют исходя из перепада давления между входным и выходным портами фильтра.
В другом примере способ для двигателя с наддувом может включать следующие шаги: в процессе продувки угольного фильтра открывают продувочный клапан фильтра, расположенный в первом продувочном трубопроводе, причем этот первый трубопровод соединен с выходным портом фильтра; регулируют расход воздуха, идущего в фильтр из зоны первого впускного канала двигателя ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от впускного дросселя; направляют продувочные газы из выходного порта фильтра к точке соединения ниже по потоку от продувочного клапана через первый продувочный трубопровод; но при первом условии, направляют поток продувочных газов от точки соединения во второй впускной канал выше по потоку от компрессора; а при втором условии, направляют поток продувочных газов от точки соединения во впускной коллектор двигателя. Причем в этом способе первое условие предусматривает работу двигателя с наддувом; а второе условие предусматривает работу двигателя без наддува и вакуум во впускном коллекторе больше порогового. Согласно этому способу, далее, регулирование расхода воздуха производят регулятором давления, установленным во впускной линии, соединяющую впускной канал с входным портом фильтра. Согласно способу, далее, при третьем условии, направляют свежий воздух из атмосферы в фильтр через вентиляционную линию; направляют продувочные газы из выходного порта фильтра к точке соединения через первый продувочный трубопровод и продувочный клапан; и направляют поток продувочных газов от точки соединения во впускной коллектор. Согласно этому способу, далее, третье условие предусматривает работу двигателя без наддува и вакуум во впускном коллекторе ниже порогового. Согласно способу, далее, при четвертом условии, предусматривающем дозаправку, открывают клапан блокировки паров, соединяющий топливный бак с входным портом фильтра для паров топлива; закрывают продувочный клапан; и открывают вентиляционный клапан фильтра, установленный в вентиляционной линии. Далее, согласно способу при первом и втором условии, закрывают вентиляционный клапан фильтра и закрывают клапан блокировки паров.
Обратимся к ФИГ. 10; на ней приведен пример таблицы 1000, указывающей положения одного или нескольких клапанов, в том числе ПКФ (CPV), КБП (VBV) и ВКФ (CVV), в разных режимах работы двигателя согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Конкретно, строка 1002 показывает положения клапанов ПКФ (CPV) (например ПКФ (CPV) 174), КБП (VBV) (например КБП (VBV) 124) и ВКФ (CVV) (например ВКФ (CVV) 134 или электромагнитного клапана 133) согласно вариантам осуществления, изображенным на ФИГ. 1-3; строка 1004 показывает положения клапанов ПКФ (CPV) (например ПКФ (CPV) 174), КБП (VВV) (например КБП (VBV) 124), ВКФ (CVV) (например ВКФ (CVV) 134) и трехходового клапана (например трехходового клапана 24) согласно варианту осуществления, изображенному на ФИГ. 4; и строка 1006 показывает положения клапанов ПКФ (CPV) (например ПКФ (CPV) 174), КБП (VBV) (например КБП (VBV) 124), ВКФ (CVV) (например электромагнитного клапана 133) и трехходового клапана (например трехходового клапана 55) согласно варианту осуществления, изображенному на ФИГ. 5. Столбцы 1001, 1003, 1005, 1007 и 1009 указывают различные условия эксплуатации двигателя, например: продувка сжатым воздухом при работе с наддувом; продувка несжатым всасываемым воздухом в отсутствии наддува; продувка окружающим воздухом в отсутствии наддува; условия накопления паров топлива и дозаправки; и условия испытаний на утечку выделяемых паров.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут быть осуществлены системой управления, включающей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими элементами двигателя. 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, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия осуществляются исполнением команд в системе, включающей различные элементы двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, 1-4, 1-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах 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 более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.