СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАДДУВОМ

2420-515865RU/030
СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАДДУВОМ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к способам и системам для использования потока рециркуляции компрессора для улучшения управления наддувом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Система двигателя может быть сконфигурирована устройством наддува, таким как турбонагнетатель, для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха и улучшения пиковой выходной мощности. В ней, турбина вращается с использованием энергии из потока отработавших газов, турбина, в таком случае, приводит в действие компрессор, который подает подвергнутый наддуву заряд воздуха на впуск двигателя. В попытке удовлетворить обязательные стандарты федерального правительства по экономии топлива, системы двигателей также могут быть сконфигурированы системами рециркуляции отработавших газов (EGR), в которых по меньшей мере часть отработавших газов подвергается рециркуляции на впуск двигателя. Например, система EGR может быть системой EGR низкого давления (LP-EGR), которая рециркулирует отработавшие газы из ниже по потоку от турбины в системе выпуска в выше по потоку от компрессора в системе впуска. Преимущества EGR включают в себя повышение разбавления в двигателе и улучшения экономии топлива.
Однако, поскольку EGR имеет относительно большое содержание воды, добавление LP-EGR на впуск в местоположении перед компрессором повышает риск конденсации на входе компрессора, а также на выходе охладителя наддувочного воздуха. Более точно, в холодных условиях окружающей среды, когда влажная EGR смешивается с холодным окружающим воздухом, могут формироваться капельки воды. Капельки воды, ударяющиеся о лопасти компрессора, которые вращаются на высоких скоростях (например, 200000 оборотов в минуту или выше), могут вызывать повреждение у лопастей. В дополнение, поскольку засасываемая вода замедляет скорость сгорания, ввод воды в двигатель может повышать вероятность событий пропусков зажигания.
Для принятия мер в ответ на эти проблемы, системы управления двигателем могут применять различные подходы для ограничения конденсации. Один из примерных подходов показан Джоэрглом и другими в публикации США под номером 2009/0071150. В ней, смесительная трубка расположена внутри впускной трубки для приема EGR. Для уменьшения повреждения в отношении рабочего колеса компрессора, свежий воздух смешивается с EGR внутри смесительной трубки перед тем, как смесь подается в рабочее колесо компрессора в области низкой скорости по окружности. Еще один примерный подход показан Кларке и другими в патенте США под номером 8286616. В нем, количество отработавших газов, рециркулированных через систему LP-EGR и канал EGR, присоединенный между выпускным коллектором и впускным коллектором, настраивается в ответ на влажность в камере сгорания, чтобы приводить оцененную влажность в требуемый диапазон.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки идентифицировали проблемы у таких подходов. Например, подход из '150 требует дополнительной смесительной трубки, которая может добавлять себестоимость и сложность компонентов. В качестве еще одного примера, конденсация может происходить в компрессоре, даже когда EGR настраивается на основании влажности в камере сгорания, вследствие изменений влажности окружающей среды и температуры окружающей среды, вызывающих колебания условий на входе компрессора. Как результат, даже с вышеупомянутыми подходами со смешиванием, может возникать конденсат, приводящий к ухудшению характеристик компрессора.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В настоящей заявке раскрыта система двигателя, содержащая: двигатель, включающий в себя впуск и выпуск; компрессор для сжатия всасываемого воздуха, причем компрессор приводится в действие турбиной в системе выпуска; промежуточный охладитель ниже по потоку от компрессора для охлаждения сжатого всасываемого воздуха; первый канал для рециркуляции сжатого всасываемого воздуха из местоположения ниже по потоку от промежуточного охладителя на вход компрессора; второй канал для рециркуляции сжатого всасываемого воздуха из местоположения выше по потоку от промежуточного охладителя на вход компрессора; канал EGR для рециркуляции отработавших газов из местоположения ниже по потоку от турбины в местоположение выше по потоку от компрессора; и контроллер с машинно-читаемыми командами для, во время первого состояния, настройки пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу относительно второго канала в первом направлении в ответ на конденсацию в EGR; и, во время второго состояния, настройки упомянутой пропорции во втором, противоположном направлении в ответ на помпаж компрессора.
В дополнительном аспекте во время первого состояния, настройка включает в себя повышение пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, наряду с понижением пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, причем повышение и понижение во время первого состояния основаны на каждом из величины, температуры и содержания воды EGR, и при этом, во время второго состояния, настройка включает в себя повышение пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, наряду с понижением пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, причем повышение и понижение во время второго состояния основаны на степени сжатия компрессора относительно предела помпажа.
В другом дополнительном аспекте система дополнительно содержит первый непрерывно регулируемый клапан, присоединенный к первому каналу, и второй непрерывно регулируемый клапан, присоединенный ко второму каналу, при этом, настройка во время первого состояния включает в себя увеличение открывания второго клапана, и при этом, настройка во время второго состояния включает в себя открывание первого клапана.
Кроме того раскрыт подход для двигателя с наддувом, состоящий в том, что: настраивают количество сжатого воздуха, рециркулированного на вход компрессора из первого канала ниже по потоку от компрессора и ниже по потоку от промежуточного охладителя, и из второго канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от промежуточного охладителя на основании температуры на входе компрессора.
В дополнительном аспекте настройка дополнительно основана на EGR.
В другом дополнительном аспекте настройка заключается в том, что настраивают относительное количество, чтобы поддерживать температуру на входе компрессора выше пороговой температуры.
В еще одном дополнительном аспекте пороговая температура основана на условиях окружающей среды, в том числе, температуре окружающей среды и влажности окружающей среды.
В еще одном дополнительном аспекте пороговая температура повышается по мере того, как возрастает влажность окружающей среды, и при этом, пороговая температура понижается по мере того, как возрастает температура окружающей среды.
В еще одном дополнительном аспекте пороговая температура дополнительно основана на EGR, пороговая температура повышается по мере того, как возрастает содержание воды EGR, пороговая температура понижается по мере того, как возрастает температура окружающей среды или убывает величина EGR.
В еще одном дополнительном аспекте настройка заключается в том, что увеличивают количество сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, наряду с тем, что соответствующим образом уменьшают количество сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, по мере того, как температура на входе компрессора падает ниже пороговой температуры.
В еще одном дополнительном аспекте EGR является EGR низкого давления, включающей себя отработавшие остаточные газы, рециркулированные из ниже по потоку от турбины в системе выпуска в выше по потоку от компрессора.
В еще одном дополнительном аспекте настройка на основании EGR заключается в том, что увеличивают количество сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, наряду с тем, что уменьшают количество сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, по мере того, как содержание воды EGR возрастает.
В еще одном дополнительном аспекте настройка на основании EGR заключается в том, что уменьшают количество сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, наряду с тем, что увеличивают количество сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, по мере того, как одно или более из того, что возрастает температура EGR и убывает величина EGR.
В еще одном дополнительном аспекте уменьшение количества сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, заключается в том, что уменьшают открывание первого клапана в первом канале, и при этом, увеличение количества сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, заключается в том, что увеличивают открывание второго клапана во втором канале.
В еще одном дополнительном аспекте настройка относительного количества заключается в том, что настраивают открывание пропорционального клапана, присоединенного в месте соединения первого и второго каналов выше по потоку от входа компрессора.
Также раскрыт подход для двигателя с турбонаддувом, состоящий в том, что: настраивают долю потока рециркуляции компрессора, принимаемого на входе компрессора из первого местоположения ниже по потоку от промежуточного охладителя и второго местоположения выше по потоку от промежуточного охладителя; и смешивают поток рециркуляции с EGR, принятой на входе компрессора из ниже по потоку от турбины в системе выпуска перед тем, как подают смесь на вход компрессора.
В дополнительном аспекте поток рециркуляции компрессора из второго местоположения находится при более высокой температуре, чем поток рециркуляции компрессора из первого местоположения, и при этом, настройка основана на разности температур между потоком рециркуляции компрессора из первого местоположения и второго местоположения.
В другом дополнительном аспекте настройка дополнительно основана на каждом из температуры на входе компрессора, температуры EGR, величины EGR, влажности EGR, влажности окружающей среды и температуры всасываемого воздуха.
В еще одном дополнительном аспекте настройка заключается в том, что настраивают долю потока компрессора из первого местоположения относительно второго местоположения, чтобы поднимать температуру на входе компрессора выше пороговой температуры, пороговая температура основана на каждой из влажности EGR, влажности окружающей среды и температуры всасываемого воздуха, пороговая температура повышается по мере того, как возрастает влажность EGR или влажность окружающей среды, или по мере того, как убывает температура всасываемого воздуха или давление окружающего воздуха.
В еще одном дополнительном аспекте настройка заключается в том, что увеличивают долю потока рециркуляции из второго местоположения наряду с тем, что соответствующим образом уменьшают долю потока рециркуляции из первого местоположения по мере того, как убывает температура на входе компрессора или температура EGR; и увеличивают долю потока рециркуляции из второго местоположения наряду с тем, что уменьшают долю потока рециркуляции из первого местоположения по мере того, как возрастает влажность EGR или влажность окружающей среды, по мере того, как возрастает величина EGR, и/или по мере того, как убывает температура всасываемого воздуха.
В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут подвергаться принятию ответных мер посредством способа для двигателя с наддувом, содержащего настройку относительного количества сжатого воздуха, рециркулированного в выше по потоку от компрессора из первого канала ниже по потоку от компрессора и ниже по потоку от промежуточного охладителя, и из второго канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от промежуточного охладителя на основании температуры на входе компрессора. Настройка дополнительно может быть основана на EGR. Таким образом, регулируемая по температуре и влажности смесь потока рециркуляции компрессора и EGR может подаваться в двигатель, чтобы обеспечивать разбавление в двигателе наряду с уменьшением риска конденсации.
В качестве примера, система двигателя с наддувом может включать в себя турбонагнетатель, имеющий компрессор с приводом от турбины и охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора, для охлаждения подвергнутого наддуву воздуха перед подачей на впуск двигателя. По меньшей мере первый канал рециркуляции может быть предусмотрен для рециркуляции более холодного подвергнутого наддуву воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха в местоположение выше по потоку от входа компрессора. Дополнительно, второй канал рециркуляции может быть предусмотрен для рециркуляции более горячего подвергнутого наддуву воздуха из выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха в местоположение выше по потоку от входа компрессора. В одном из примеров, каждый канал рециркуляции может иметь специальный клапан. В качестве альтернативы, два канала рециркуляции могут соединяться в положении выше по потоку от входа компрессора, и может использоваться общий клапан рециркуляции. Клапан(ы) рециркуляции может быть непрерывно регулируемым клапаном, чье положение является настраиваемым на любое положение от полностью открытого положения до полностью закрытого положения.
Во время условий, когда запрошена EGR низкого давления, контроллер двигателя может настраивать открывание клапана(ов), чтобы выдавать регулируемую по температуре смесь выше по потоку от входа компрессора. Доля охлажденного сжатого воздуха, рециркулированного из местоположения после охладителя, относительно доли горячего сжатого воздуха, рециркулированного из местоположения до охладителя, может настраиваться для поддержания вход компрессора выше пороговой температуры, ниже которой вероятна конденсация в компрессоре. Например, в ответ на повышение влажности окружающей среды и/или повышение содержания воды EGR, доля горячего потока рециркуляции компрессора повышается (а доля холодного потока рециркуляции компрессора уменьшается). Регулируемый по температуре поток рециркуляции компрессора затем смешивается с EGR низкого давления выше по потоку от компрессора, и смесь подается на вход компрессора. Открывание клапана может настраиваться на основании разности между оцененной температурой на входе компрессора и требуемой температурой на входе компрессора, из условия чтобы доля горячего потока рециркуляции компрессора увеличивалась по мере того, как оцененная температура на входе компрессора падает ниже требуемой температуры на входе компрессора. В альтернативных примерах, таких как когда температура окружающей среды является более высокой, открывание клапана может настраиваться для уменьшения доли горячего потока рециркуляции компрессора и увеличения доли холодного потока рециркуляции компрессора.
Таким образом, посредством рециркуляции более горячего подвергнутого наддуву воздуха из выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха на вход компрессора, когда возможна конденсация, регулируемая по температуре смесь может подаваться на вход компрессора с использованием существующего комплектующего оборудования двигателя. Посредством нагревания входа компрессора с использованием потока рециркуляции компрессора, конденсация на входе компрессора уменьшается, даже в то время как меняются условия окружающей среды или условий EGR. Посредством уменьшения количества конденсата EGR, засасываемого в компрессоре, могут уменьшаться связанные с конденсатом проблемы сгорания. Например, могут уменьшаться пропуски зажигания. В дополнение, уменьшается ухудшение характеристик компонентов компрессора, обусловленное столкновением конденсата с лопастями компрессора на высоких частотах вращения. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики и срок службы компрессора.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта патентования полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект патентования полезной модели не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1-2 и 8 показывают варианты осуществления системы двигателя с наддувом.
Фиг. 3 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, которая может быть реализована для настройки соотношения потока компрессора, рециркулированного из выше по потоку и ниже по потоку от промежуточного охладителя для уменьшения конденсации в компрессоре и/или принятия мер в ответ на помпаж компрессора.
Фиг. 4 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, которая может быть реализована для настройки потока компрессора, рециркулированного из выше по потоку и ниже по потоку от промежуточного охладителя, в ответ на указание помпажа на основании аспектов конденсации.
Фиг. 5 показывает примерные настройки потока рециркуляции компрессора, которые могут использоваться для уменьшения конденсации в EGR на входе компрессора.
Фиг. 6 показывает примерные настройки потока рециркуляции компрессора, которые могут использоваться в ответ на указание помпажа.
Фиг. 7 показывает многомерную характеристику компрессора, изображающую предел помпажа компрессора и влияние открывания клапана первого или второго канала на запас до предела помпажа.
Фиг. 9 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа принятия мер в ответ на помпаж компрессора посредством повышения рециркуляции охлажденного сжатого воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам для настройки пропорции сжатого заряда воздуха, рециркулированного на вход компрессора в системе двигателя с наддувом, такой как система по фиг. 1-2 и 8, из выше по потоку и/или ниже по потоку охладителя наддувочного воздуха. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 3, для настройки величины более холодного сжатого заряда воздуха, рециркулированного из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха относительно величины более горячего сжатого заряда воздуха, рециркулированного из выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха, на основании аспектов помпажа и конденсации. В этом отношении, контроллер может настраивать величины на основании температуры на входе компрессора, а кроме того, на основании EGR, так чтобы температура заряда воздуха, поступающего в компрессор, поддерживалась выше порогового значения в тех случаях, когда может происходить конденсация. Контроллер также может настраивать величины на основании указания помпажа компрессора, чтобы охлаждать температуру на входе компрессора, тем самым, уменьшая эффект температурного усиления (фиг. 7). В некоторых вариантах осуществления, контроллер может принимать меры в ответ на помпаж компрессора с использованием только охлажденного потока рециркуляции компрессора, как показано на фиг. 9, чтобы уменьшать эффекты теплового усиления. Как конкретизировано на фиг. 4, контроллер может выбирать между использованием усиленной рециркуляции горячего сжатого заряда воздуха или усиленной рециркуляцией холодного сжатого заряда воздуха для уменьшения помпажа на основании аспектов конденсации. Примерные настройки описаны со ссылкой на фиг. 5-6. Посредством уменьшения конденсата, принимаемого в компрессоре из EGR, могут уменьшаться пропуски зажигания и ухудшение характеристик компрессора, ассоциативно связанные с конденсатом. Посредством принятия мер в ответ на помпаж с использованием повышенной рециркуляции охлажденного заряда воздуха компрессора, массовый расход через компрессор повышается наряду с ослаблением температурного усиления. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя с наддувом.
Фиг. 1 схематически показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, включающей в себя двигатель 10. В изображенном варианте осуществления, двигатель является двигателем с наддувом, присоединенным к турбонагнетателю 13, включающему в себя компрессор 114, приводимый в движение турбиной 116. Более точно, свежий воздух вводится по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 112 и втекает в компрессор 114. Компрессор может быть любым пригодным компрессором всасываемого воздуха, таким как компрессор нагнетателя с приводом от электродвигателя или с приводом от ведущего вала. В системе 10 двигателя, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически присоединенным к турбине 116 через вал 19, турбина 116 приводится в движение расширяющимися отработавшими газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, турбонагнетатель может быть устройством с двойной спиралью. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в качестве функции условий эксплуатации двигателя.
Как показано на фиг. 1, компрессор 114 присоединен через охладитель 18 наддувочного воздуха (CAC) (в материалах настоящей заявки также указываемый ссылкой как промежуточный охладитель) к дроссельному клапану 20. Дроссельный клапан 20 присоединен к впускному коллектору 22 двигателя. Из компрессора, сжатый заряд воздуха течет через охладитель 18 наддувочного воздуха и дроссельный клапан во впускной коллектор. Охладитель наддувочного воздуха, например, может быть теплообменником из воздуха в воздух или из воды в воздух. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление заряда воздуха внутри впускного коллектора считывается датчиком 124 давления воздуха в коллекторе (MAP).
Один или более датчиков могут быть присоединены к входу компрессора 114. Например, датчик 55 температуры может быть присоединен к входу для оценки температуры на входе компрессора. В качестве еще одного примера, датчик 57 влажности может быть присоединен к входу для оценки влажности заряда воздуха, поступающего в компрессор. Кроме того другие датчики, например, могут включать в себя, датчики топливо-воздушного соотношения, датчики давления, и т.д. В других примерах, одно или более условий на входе компрессора (такие как влажность, температура, и т.д.) могут логически выводиться на основании условий эксплуатации двигателя.
Во время выбранных условий, таких как во время отпускания педали акселератора, при переходе с эксплуатации двигателя с наддувом на эксплуатацию двигателя без наддува, может возникать помпаж компрессора. Это происходит вследствие ослабленного потока через компрессор, когда дроссель закрывается при отпускании педали акселератора. Уменьшенный прямой поток через компрессор может вызывать помпаж и ухудшать рабочие характеристики турбонагнетателя. В дополнение, помпаж может приводить к проблемам NVH, таким как нежелательный шум из системы впуска двигателя. Для ослабления помпажа компрессора, по меньшей мере часть заряда воздуха, сжатого компрессором 114, может подвергаться рециркуляции на вход компрессора. Это предоставляет сбрасываться избыточному давлению наддува по существу незамедлительно. Система рециркуляции компрессора может включать в себя первый канал 60 рециркуляции для осуществления рециркуляции сжатого воздуха с выхода компрессора ниже по потоку от охладителя 18 наддувочного воздуха на вход компрессора. Система рециркуляции компрессора дополнительно может включать в себя второй канал 70 рециркуляции для осуществления рециркуляции сжатого воздуха с выхода компрессора выше по потоку от охладителя 18 наддувочного воздуха на вход компрессора. По существу, поток рециркуляции компрессора, подаваемый на вход компрессора по второму каналу (из выше по потоку от CAC 18), может быть более горячим потоком рециркуляции (например, при более высокой температуре) наряду с тем, что поток рециркуляции, подаваемый на вход компрессора по первому каналу (из ниже по потоку от CAC 18) может быть более холодным потоком рециркуляции (например, при более низкой температуре).
Один или более клапанов могут быть присоединены к каналам рециркуляции для управления величиной потока, рециркулированного на вход компрессора. В одном из примерных вариантов осуществления, изображенном на фиг. 1, первый канал может включать в себя первый клапан 62 для настройки величины более холодного потока рециркуляции, рециркулированного на вход компрессора, наряду с тем, что второй канал может включать в себя второй клапан 72 для настройки величины более горячего потока рециркуляции, рециркулированного на вход компрессора. В альтернативном варианте 200 осуществления, как изображено на фиг. 2, поток через первый и второй каналы может регулироваться общим клапаном 82. Общий клапан 82 может быть одиночным регулируемым клапаном двухпозиционного типа для управления потоком по первому и второму каналам. В качестве альтернативы, общий клапан 82 может быть управляемым термостатом пропорциональным клапаном, который выполнен с возможностью настраивать величину потока, принимаемого на входе компрессора, из первого и второго каналов, чтобы выдавать регулируемую по температуре смесь потоков рециркуляции на входе компрессора, как дополнительно обсуждено ниже.
Один или оба из клапанов 62 и 72 могут быть непрерывно регулируемыми клапанами, в которых положение клапана является непрерывно регулируемым от полностью закрытого положения до полностью открытого положения. Подобным образом, в вариантах осуществления, где поток рециркуляции компрессора регулируется общим клапаном 82, клапан может быть непрерывно регулируемым клапаном. В качестве альтернативы, один или более клапанов могут быть двухпозиционным клапаном. В некоторых вариантах осуществления, один или более клапанов могут быть нормально открытыми во время работы двигателя с наддувом, чтобы обеспечивать некоторый запас до помпажа. В материалах настоящей заявки, частично открытое положение может быть установленным по умолчанию положением клапана. В таком случае, в ответ на указание помпажа, открывание одного или более из клапанов может увеличиваться. Например, клапан(ы) может смещаться из установленного по умолчанию частично открытого положения в направлении полностью открытого положения. Степень открывания клапана(ов) во время этих условий может быть основана на указании помпажа (например, степени сжатия компрессора, расходе компрессора, перепаде давления на компрессоре, и т.д.). В альтернативных примерах, один или оба из первого и второго клапанов могут удерживаться закрытыми во время эксплуатации двигателя с наддувом (например, условий пиковой производительности), чтобы улучшать реакцию наддува и пиковую производительность. Клапаны, в таком случае, могут открываться (например, частично открываться или полностью открываться) в ответ на указание помпажа, как обсуждено ниже.
Поскольку поток рециркуляции, принимаемый по второму каналу из местоположения перед охладителем, является более горячим, чем поток рециркуляции, принимаемый по первому каналу из местоположения после компрессора, поток по второму каналу в материалах настоящей заявки может указываться ссылкой как горячий поток рециркуляции, а второй клапан может указываться ссылкой как клапан горячего потока рециркуляции компрессора. Подобным образом, поток вдоль первого канала в материалах настоящей заявки может указываться ссылкой как холодный поток рециркуляции, а первый клапан может указываться ссылкой как клапан холодного потока рециркуляции компрессора. Посредством настройки клапана(ов) для настройки величины потока, принимаемого на входе компрессора, из каждого из первого и второго каналов, регулируемый по температуре поток рециркуляции может обеспечиваться на входе компрессора. В дополнение, поскольку EGR низкого давления также может приниматься на входе компрессора и смешиваться с потоком рециркуляции перед подачей в компрессор, величина и температуры потока рециркуляции компрессора могут смешиваться с и настраиваться на основании EGR, чтобы обеспечивать регулируемую по температуре смесь на входе компрессора. Это повышает вероятность конденсации в компрессоре.
Как конкретизировано в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 3-4, контроллер может настраивать пропорции сжатого воздуха перед охладителем и после охладителя, рециркулированного на вход компрессора, в ответ на условия эксплуатации, такие как указание помпажа и/или вероятность конденсации в компрессоре. Например, во время первого состояния, контроллер может открывать только клапан 72 и рециркулировать более горячий сжатый воздух перед охладителем на вход компрессора, чтобы уменьшать помпаж. В еще одном примере, во время второго состояния, контроллер может открывать только клапан 62 и рециркулировать более холодный сжатый воздух после охладителя на вход компрессора, чтобы уменьшать помпаж. Кроме того еще, контроллер может настраивать открывание каждого из клапанов 62 и 72, чтобы настраивать относительное количество сжатого воздуха, рециркулированного на вход компрессора из каждого из первого и второго каналов, и выдавать дополнительную смесь регулируемого по температуре сжатого заряда воздуха на вход компрессора. В одном из примеров, как конкретизировано ниже, контроллер может выбирать между с ослаблением помпажа посредством открывания первого клапана, второго клапана или обоих клапанов на основании вероятности конденсации на входе компрессора.
Один или более датчиков могут быть присоединены к впускному каналу 42 выше по потоку от компрессора 114 для определения состава и состояния заряда воздуха, поступающего в компрессор. Эти датчики, например, могут включать в себя датчик 55 температуры на входе компрессора, датчик 56 давления на входе компрессора (CIP), а также датчик 57 влажности на входе компрессора. Датчики могут оценивать состояние всасываемого воздуха, принимаемого на входе компрессора из впускного канала, а также заряда воздуха, рециркулированного из выше по потоку или ниже по потоку от CAC. В дополнение, когда задействована EGR, датчики могут оценивать температуру, давление, влажность и топливо-воздушное соотношение смеси воздушного заряда, включающей в себя свежий воздух, рециркулированный подвергнутый сгоранию воздух и отработавшие остаточные газы, принимаемые на входе компрессора.
Во время отпускания педали акселератора, привод 92 перепускной заслонки для отработавших газов может побуждаться открываться, чтобы демпфировать по меньшей мере некоторое давление отработавших газов из выше по потоку от турбины в местоположение ниже по потоку от турбины через перепускную заслонку 90 отработавших газов. Посредством уменьшения давления отработавших газов выше по потоку от турбины, частота вращения турбины может понижаться.
Впускной коллектор 22 присоединен к ряду камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания, кроме того, присоединены к выпускному коллектору 36 через ряд выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления, показан одиночный выпускной коллектор 36. Однако, в других вариантах осуществления, выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора могут давать выходящему потоку из разных камер сгорания возможность направляться в разные местоположения в системе двигателя.
В одном из вариантов осуществления, каждые из выпускных и впускных клапанов могут быть с электронным приводом или управлением. В другом варианте осуществления, каждые из выпускных и впускных клапанов могут быть с кулачковым приводом или управлением. С любым из электронного привода или кулачкового привода, установка моментов открывания и закрывания выпускных и впускных клапанов может настраиваться по необходимости под требуемое функционирование сгорания и снижения токсичности отработавших газов.
.
Камеры 30 сгорания могут питаться одним или более видов топлива, таких как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ Топливо может подаваться в камеры сгорания с помощью непосредственного впрыска, оконного впрыска, впрыска через корпус дроссельного клапана или любой их комбинации. В камерах сгорания, сгорание может инициироваться посредством искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия.
x
x
x
x
Как показано на фиг. 1, отработавшие газы из одной или более секций выпускного коллектора направляются в турбину 116, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество отработавших газов взамен может направляться через перепускную заслонку 90 для отработавших газов, обходя турбину. Объединенный поток из турбины и перепускной заслонки для отработавших газов затем протекает через устройство 170 снижения токсичности выбросов. Вообще, одно или более устройств 170 снижения токсичности выбросов могут включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитически очищать поток отработавших газов, тем самым, снижать количество одного или более веществ в потоке отработавших газов. Например, один из каталитических нейтрализаторов последующей очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливать NO из потока отработавших газов, когда поток отработавших газов обеднен, и восстанавливать захваченные NO, когда поток отработавших газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки отработавших газов может быть выполнен с возможностью делать непропорциональным NO или избирательно восстанавливать NO с помощью восстанавливающего агента. В кроме того других примерах, каталитический нейтрализатор последующей очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окислять остаточные углеводороды и/или оксид углерода в потоке отработавших газов. Разные каталитические нейтрализаторы последующей очистки отработавших газов, имеющие любые такие функциональные возможности, могут быть скомпонованы в тонких покрытиях или где-нибудь еще в каскадах последующей очистки отработавших газов отдельно или вместе. В некоторых вариантах осуществления, каскады последующей очистки отработавших газов могут включать в себя регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливать и окислять частицы сажи в потоке отработавших газов.
Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности выбросов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35. В зависимости от условий эксплуатации, однако, некоторая часть отработавших газов может взамен отводиться в канал 50 EGR через охладитель 51 EGR и клапан 52 EGR на вход компрессора 114. Клапан EGR может открываться, чтобы допускать регулируемое количество охлажденных отработавших газов на вход компрессора для желательных рабочих характеристик сгорания и снижения токсичности выбросов. Таким образом, система 10 двигателя приспособлена для выдачи внешнего EGR низкого давления (LP), отводя отработавшие газы из ниже по потоку от турбины 116. Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному протоку LP-EGR в системе 10 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию отработавших газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, размещение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает очень эффективное охлаждение отработавших газов для повышенной имеющейся в распоряжении массы EGR и улучшенных рабочих характеристик. В других вариантах осуществления, система двигателя дополнительно может включать в себя проток EGR высокого давления, в котором отработавшие газы втягиваются из выше по потоку от турбины 116 и рециркулируются во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от компрессора 114.
Охладитель 51 EGR может быть присоединен к каналу 50 EGR для охлаждения EGR, подаваемой в компрессор. В дополнение, один или более датчиков могут быть присоединены к каналу 50 EGR для предоставления подробностей касательно состава и состояния EGR. Например, датчик температуры может быть предусмотрен для определения температуры EGR, датчик давления может быть предусмотрен для определения давления EGR, датчик влажности может быть предусмотрен для определения влажности или содержания воды EGR, и датчик 54 топливо-воздушного соотношения может быть предусмотрен для оценки топливо-воздушного соотношения EGR. Открывание клапана EGR может настраиваться на основании условий эксплуатации двигателя и условий EGR, чтобы давать требуемую величину разбавления в двигателе.
В изображенном варианте осуществления, канал 50 EGR сливается с первым и вторым проточными каналами 60 и 70 рециркуляции компрессора в месте соединения первого и второго каналов выше по потоку от входа компрессора. Поскольку EGR имеет относительно большое содержание воды, LP-EGR, выдаваемая на впуск в этом местоположении перед компрессором, может быть предрасположена к конденсации. В частности, на основании условий EGR, условий эксплуатации двигателя и температуры на входе компрессора в такое время, когда принимается EGR, конденсация может происходить на обоих, входе компрессора, а также выходе охладителя наддувочного воздуха. Например, в холодных условиях окружающей среды, когда влажная EGR смешивается с холодным окружающим всасываемым воздухом, могут формироваться капельки воды. Капельки воды, ударяющиеся о лопасти компрессора, которые вращаются на высоких скоростях (например, 200000 оборотов в минуту или выше), могут вызывать повреждение у лопастей. В дополнение, поскольку засасываемая вода замедляет скорость сгорания, ввод воды в двигатель может повышать вероятность событий пропусков зажигания. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 3-4, контроллер может настраивать температуру на входе компрессора для снижения вероятности конденсации. Например, температура на входе компрессора может поддерживаться выше пороговой температуры, которая основана на аспектах EGR и конденсации. Контроллер может задавать пропорцию количество сжатого воздуха перед охладителем и после охладителя, рециркулированного на вход компрессора, на основании температуры на входе компрессора, а кроме того, на основании EGR, принимаемой из канала EGR. Например, когда влажность окружающей среды и/или содержание воды EGR является более высоким, или когда температуры окружающей среды являются более низкими, контроллер может настраивать клапаны, чтобы рециркулировать большую часть более горячего сжатого воздуха перед охладителем в компрессор для уменьшения конденсации. В еще одном примере, когда влажность окружающей среды и/или содержания воды EGR является более низкой, или когда температуры окружающей среды являются более высокими, контроллер может настраивать клапаны, чтобы рециркулировать большую часть более холодного сжатого воздуха после охладителя на вход компрессора. Поток рециркуляции компрессора затем смешивается с EGR перед подачей смеси на вход компрессора. Это предоставляет требуемому разбавлению в двигателе возможность достигаться с пониженной предрасположенностью к конденсации и связанным проблемам.
Система 100 двигателя дополнительно может включать в себя систему 14 управления. Система 14 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки). В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик 126 отработавших газов, расположенный выше по потоку от устройства снижения токсичности выбросов, датчик 124 MAP, датчик 128 температуры отработавших газов, датчик 129 давления отработавших газов, датчик 55 температуры на входе компрессора, датчик 56 давления на входе компрессора, датчик 57 влажности на входе компрессора и датчик 54 EGR. Другие датчики, такие как дополнительные датчики давления, температуры, топливо/воздушного соотношения и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям в системе 100 двигателя. Исполнительные механизмы 81, например, могут включать в себя дроссель 20, клапан 52 EGR, клапаны 62, 72, 82 рециркуляции компрессора, привод 92 перепускной заслонки для отработавших газов и топливную форсунку 66. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие различные исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или управляющей программы, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 3-4.
Будет принято во внимание, что, несмотря на то, что варианты осуществления по фиг. 1-2 показывают два отдельных проточных канала рециркуляции компрессора, в кроме того других вариантах осуществления, может быть предусмотрен всего лишь один проточный канал. Например, как показано в варианте осуществления 800 по фиг. 8, система двигателя может быть сконфигурирована одиночным каналом 60 рециркуляции компрессора, включающим в себя клапан 62 рециркуляции компрессора, для рециркуляции охлажденного сжатого воздуха из ниже по потоку от охладителя 18 наддувочного воздуха на впуск компрессора 114. В этом отношении, в ответ на указание наддува, контроллер может открывать (например, полностью открывать) клапан 62, чтобы осуществлять рециркуляцию сжатого воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя на вход компрессора. Посредством принятия мер в ответ на помпаж только охлажденным сжатым воздухом, то есть, сжатым воздухом, который был охлажден при прохождении через охладитель наддувочного воздуха, эффект температурного усиления потока рециркуляции уменьшается. В дополнение, посредством расположения перепускной системы компрессора после охладителя наддувочного воздуха и ближе к впускному дросселю двигателя, естественное количество движения потока воздуха может преимущественно использоваться, чтобы усиливать поток через канал рециркуляции во время события закрывания дросселя (например, отпускания педали акселератора, тем самым, дополнительно повышая массовый расход через компрессор и запас до помпажа. Кроме того еще, поскольку запас до помпажа изначально следует по пути повышенного массового расхода через компрессор вместо быстрого затухания давления, если нажатие педали акселератора запрошено вскоре после (или непосредственно после) того, как открыт клапан рециркуляции, более высокое давление наддува, которое уже имеется в распоряжении, может использоваться, чтобы наращивать крутящий момент для удовлетворения требования водителя. По существу, этот подход улучшает общие реакцию крутящего момента и ездовые качества.
Далее, с обращением к фиг. 3, показана примерная процедура 300 для настройки количества сжатого воздуха, рециркулированного на вход компрессора из первого канала ниже по потоку от компрессора и ниже по потоку от промежуточного охладителя, и из второго канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от промежуточного охладителя на основании температуры на входе компрессора. Посредством настройки относительных количеств на основании условий эксплуатации, регулируемая по температуре смесь может выдаваться на вход компрессора.
На 302, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий эксплуатации двигателя. Оцениваемые условия, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требование крутящего момента водителя, условия окружающей среды (например, температуру, и влажность окружающей среды, и барометрическое давление), MAP, MAF, MAT, температуру двигателя, уровень наддува, и т.д. На 304, на основании оцененных условий эксплуатации, может определяться положение клапана(ов) рециркуляции компрессора. Это может включать в себя определение положения первого непрерывно регулируемого клапана в первом канале для рециркуляции охлажденного сжатого заряда воздуха после охладителя на вход компрессора, а также определение положения второго непрерывно регулируемого клапана во втором канале для рециркуляции горячего сжатого заряда воздуха перед охладителем на вход компрессора. В качестве альтернативы, в конфигурациях, где одиночный клапан управляет потоком через оба канала, может определяться положение одиночного клапана рециркуляции компрессора. В одном из примеров, клапаны могут поддерживаться в (установленном по умолчанию) частично открытом (например, полуоткрытом) положении, в то время как двигатель является работающим с наддувом, с тем чтобы обеспечивать некоторый запас до предела помпажа. На 305, требуемая величина EGR может определяться на основании оцененных условий эксплуатации. Например, может определяться требуемая величина разбавления в двигателе, и определяется величина EGR, которая обеспечивает запрошенное разбавление в двигателе. Соответствующее открывание клапана EGR также может определяться.
На 306, может определяться, находится ли компрессор на или около предела помпажа. В одном из примеров, компрессор может находиться на или около предела помпажа вследствие события отпускания педали акселератора водителем. Если нет указания помпажа, то, на 316, температура на входе компрессора может измеряться или оцениваться, и может определяться, находится ли температура ниже пороговой температуры. Как обсуждено ниже, контроллер может настраивать одну или более регулировок клапана(ов) рециркуляции компрессора, чтобы поддерживать температуру на входе компрессора выше пороговой температуры. Пороговая температура может соответствовать температуре, ниже которой конденсат вероятно должен возникать в компрессоре. Пороговая температура, выше которой должна поддерживаться температура на входе компрессора, может быть основана на условиях окружающей среды, таких как влажность окружающей среды и температура окружающей среды, а также интенсивность EGR. Например, пороговая температура может повышаться по мере того, как возрастает влажность окружающей среды. В качестве еще одного примера, пороговая температура может понижаться по мере того, как возрастает влажность окружающей среды.
Пороговая температура дополнительно может быть основана на величине EGR, которая должна подаваться на впуск двигателя. В материалах настоящей заявки, EGR может быть EGR низкого давления, включающей в себя отработавшие остаточные газы, которые рециркулируются из ниже по потоку от турбины в системе выпуска на вход компрессора. В качестве примера, пороговая температура может повышаться по мере того, как возрастает содержание воды EGR. В качестве еще одного примера, пороговая температура может понижаться по мере того, как уменьшается величина EGR.
Если температура на входе компрессора находится на или выше пороговой температуры (то есть, вход компрессора прогрет в достаточной мере), то может определяться, что вероятность формирования конденсата на входе компрессора во время подачи EGR низка. Соответственно, на 318, открывание клапана EGR может настраиваться, чтобы подавать требуемую величину EGR на вход компрессора для последующей подачи на впуск двигателя. Любой поток рециркуляции компрессора, выдаваемый в это время (такой как обусловленный одним или более из клапанов рециркуляции компрессора, являющихся частично открытыми), может смешиваться с EGR выше по потоку от входа компрессора перед подачей в компрессор.
Если температура на входе компрессора находится ниже пороговой температуры (то есть, вход компрессора является холодным), то может определяться, что вероятность формирования конденсата на входе компрессора во время подачи EGR высока. Соответственно, на 320, процедура включает в себя настройку количества сжатого воздуха, рециркулированного на вход компрессора из первого канала ниже по потоку от компрессора и ниже по потоку от промежуточного охладителя, и из второго канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от промежуточного охладителя на основании температуры на входе компрессора. В частности, настройка включает в себя увеличение количества (более горячего, перед охладителем) сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, наряду с соответствующим увеличением количества (более холодного, после охладителя) сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, по мере того, как температура на входе компрессора падает ниже пороговой температуры. Настройка также может быть основана на EGR, с тем чтобы повышать температуру на входе компрессора выше пороговой температуры, тем самым, уменьшая конденсацию воды из подаваемой EGR. В частности, настройка может включать в себя увеличение количества (более горячего, перед охладителем) сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, наряду с уменьшением количества (более холодного, после охладителя) сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, по мере того, как возрастает содержание воды EGR. Кроме того, контроллер может уменьшать количество сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, наряду с увеличением количества сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, по мере того, как одно или более из того, что возрастает температура EGR и убывает величина EGR.
Контроллер может настраивать открывание первого и второго клапанов, присоединенных соответственно к первому и второму каналам, чтобы настраивать поток рециркуляции компрессора. Например, на 322, уменьшение количества сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, может включать в себя уменьшение открывания первого клапана в первом канале наряду с тем, что увеличением количества сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, может включать в себя увеличение открывания второго клапана во втором канале. В одном из примеров, где клапаны находятся в установленном по умолчанию полуоткрытом положении во время работы двигателя с наддувом, настройка на 322 может включать в себя уменьшение открывания первого клапана из полуоткрытого положения в направлении (или в) закрытого положения и увеличение открывания второго клапана из полуоткрытого положения в направлении (или в) полностью открытого положения. В альтернативных вариантах осуществления, где поток через оба канала управляется с помощью одиночного пропорционального клапана, настройка относительной величины потока через каналы включает в себя настройку открывания пропорционального клапана, присоединенного в месте соединения первого и второго каналов, выше по потоку от входа компрессора, чтобы повышать долю более горячего потока рециркуляции компрессора и понижать долю более холодного потока рециркуляции компрессора. Открывание клапанов может настраиваться на основании разности между оцененной температурой на входе компрессора и пороговой температурой, причем, открывание второго клапана увеличивается (и/или уменьшается открывание первого клапана) по мере того, как оцененная температура на входе компрессора падает ниже пороговой температуры.
Будет принято во внимание, что, несмотря на то, что процедура показывает настройку относительной доли сжатого воздуха, рециркулированного через первый и второй каналы, в еще одном примере, когда охлажденная EGR принимается на входе компрессора, первый клапан в первом канале может полностью закрываться, а второй клапан во втором канале может полностью открываться, чтобы выдавать только нагретый поток рециркуляции компрессора параллельно охлажденной EGR.
Также будет принято во внимание, что, несмотря на то, что процедура показывает настройку пропорции, чтобы обеспечивать требуемую температуру на входе компрессора, в кроме того дополнительных вариантах осуществления, пропорция потока рециркуляции перед охладителем и после охладителя настраивается на основании разностей между оцененным и действующим профилем замедления компрессора или на основании требуемого массового расхода компрессора.
На 324, процедура включает в себя смешивание потока рециркуляции с EGR, принятой на входе компрессора (из ниже по потоку от турбины в системе выпуска), перед подачей смеси в компрессор. Таким образом, регулируемая по температуре смесь рециркулированного сжатого воздуха и отработавших остаточных газов может выдаваться в двигатель, чтобы сгорание удовлетворяло необходимости требуемого разбавления, не вызывая формирования конденсата в компрессоре. Посредством уменьшения конденсации на входе компрессора, ухудшение характеристик компрессора, происходящее от засасывания воды, уменьшается, а рабочие характеристики двигателя с наддувом улучшаются.
Возвращаясь на 306, если определено указание помпажа, то, на 308, процедура включает в себя настройку относительного количества сжатого воздуха, рециркулированного на вход компрессора из первого канала ниже по потоку от компрессора и ниже по потоку от промежуточного охладителя, и второго канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от промежуточного охладителя, с тем чтобы увеличивать рециркуляцию охлажденного сжатого заряда воздуха на вход компрессора.
В одном из примеров, на 310, это включает в себя, в ответ на указание помпажа компрессора, рециркуляцию сжатого воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя на вход компрессора посредством увеличения открывания первого клапана, расположенного в первом канале, присоединяющем вход компрессора к выходу промежуточного охладителя. Посредством рециркуляции охлажденного сжатого заряда воздуха на вход компрессора, эффект теплового усиления рециркуляции уменьшается. Положение клапана может быть непрерывно регулируемым от полностью открытого положения до полностью закрытого положения. Как обсуждено ранее, первый клапан в первом канале может быть частично открыт, когда двигатель эксплуатируется с наддувом, и уменьшение открывания клапана может включать в себя перемещение первого клапана из частично открытого положения в направлении (или в) полностью открытого положения. Однако, в альтернативном примере, клапан в первом канале может поддерживаться закрытым во время условий пиковой производительности (когда двигатель эксплуатируется с наддувом), и увеличение открывания клапана может включать в себя перемещение первого клапана из полностью закрытого положения в частично открытое или полностью открытое положение. Увеличение может быть основано на одном или более из интенсивности потока компрессора, температуры на входе компрессора и предела помпажа компрессора. Например, открывание может увеличиваться в большей степени по мере того, как температура на входе компрессора поднимается выше пороговой температуры. Кроме того, наряду с увеличением открывания первого клапана для усиления охлажденного потока рециркуляции компрессора, контроллер может настраивать открывание второго клапана на основании открывания первого клапана, чтобы поддерживать температуру на входе компрессора выше пороговой температуры (например, выше нижней пороговой температуры, ниже которой может возникать конденсат), но ниже верхней пороговой температуры, выше которой становится ярко выраженным эффект теплового усиления.
Будет принято во внимание, что, в ответ на указание помпажа, контроллер также может настраивать перепускную заслонку для отработавших газов, присоединенную к турбине в системе выпуска, приводящей в движение компрессор.
По выбору, на 312, клапан EGR может настраиваться на основании настройки клапана рециркуляции компрессора и предела помпажа. Например, EGR уменьшаться в ответ на указание помпажа. Когда предусмотрена EGR, поток рециркуляции может смешиваться с EGR выше по потоку от компрессора перед подачей смеси на вход компрессора.
Таким образом, посредством рециркуляции более холодного подвергнутого наддуву воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха на вход компрессора, когда на или около предела помпажа, эффект температурного усиления уменьшается. В дополнение, посредством расположения перепускной системы компрессора после охладителя наддувочного воздуха и ближе к впускному дросселю двигателя, естественное количество движения потока воздуха может преимущественно использоваться, чтобы усиливать поток через канал рециркуляции во время события закрывания дросселя (например, отпускания педали акселератора, тем самым, дополнительно повышая массовый расход через компрессор и запас до помпажа. Кроме того еще, поскольку запас до помпажа изначально следует по пути повышенного массового расхода через компрессор вместо быстрого затухания давления, если нажатие педали акселератора запрошено вскоре после (или непосредственно после) того, как открыт клапан рециркуляции, более высокое давление наддува, которое уже имеется в распоряжении, может использоваться, чтобы наращивать крутящий момент для удовлетворения требования водителя, улучшая общие реакцию крутящего момента и ездовые качества.
Несмотря на то, что процедура по фиг. 3 изображает увеличение рециркуляции охлажденного сжатого воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха на вход компрессора в ответ на указание помпажа, будет принято во внимание, что, в других вариантах осуществления, таких как конкретизированные на фиг. 4, контроллер может выбирать между повышением потока рециркуляции компрессора на вход компрессора из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха или выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха на основании аспектов конденсации (к примеру, на основании того, возможна или нет конденсация из одновременно подаваемой EGR и/или влажности окружающего воздуха). В этом отношении, во время первого состояния помпажа, контроллер может принимать меры в ответ на помпаж увеличением открывания второго клапана (с поддержанием или уменьшением открывания первого клапана), чтобы обеспечивать усиленную рециркуляцию горячего сжатого воздуха на вход компрессора. В сравнение, во время второго состояния помпажа, контроллер может принимать меры в ответ на помпаж увеличением открывания первого клапана (с поддержанием или уменьшением открывания второго клапана), чтобы обеспечивать усиленную рециркуляцию охлажденного сжатого воздуха на вход компрессора.
Эта разность проиллюстрирована со ссылкой на многомерную характеристику 700 компрессора по фиг. 7. Многомерная характеристика 700 показывает изменение степени повышения давления (по оси y) при разных расходах компрессора (по оси x). Линия 702 показывает предел помпажа (в материалах настоящей заявки, предел жесткого помпажа) для данных условий эксплуатации. Работа компрессора слева от предела 702 жесткого помпажа приводит к работе в области 704 жесткого помпажа (изображенной в качестве заштрихованной области 704). Работа компрессора в области 704 жесткого помпажа дает в результате нежелательные NVH и потенциальное ухудшение рабочих характеристик двигателя. Посредством открывания клапана рециркуляции компрессора, режим работы компрессора может перемещаться вправо от предела жесткого помпажа. График 706 изображает изменение степени сжатия компрессора, достигаемой открывания первого клапана в первом канале для увеличения рециркуляции охлажденного сжатого воздуха (после охладителя), наряду с тем, что график 708 изображает изменение степени сжатия компрессора, достигаемой открыванием второго клапана во втором канале для увеличения рециркуляции горячего сжатого воздуха (перед охладителем). Как может быть видно, сравнивая графики 706 и 708, посредством открывания первого клапана для усиления потока рециркуляции через первый канал, больший массовый расход проталкивается через компрессор наряду с перемещением режима компрессора дальше от (вправо от) предела помпажа. Однако, как конкретизировано со ссылкой на фиг. 4, когда вероятность конденсации в компрессоре высока, повышенная рециркуляция охлажденного сжатого воздуха может не требоваться, поскольку недостатки от повышенного засасывания конденсата в компрессоре могут перевешивать преимущества от улучшенного запаса до помпажа. Во время таких условий, повышенная рециркуляция горячего потока рециркуляции компрессора перед охладителем может преимущественно использоваться для принятия мер в как ответ на помпаж, так и на конденсацию на входе компрессора. В кроме того дополнительных условиях, рециркуляция горячего потока рециркуляции компрессора перед охладителем и холодного потока рециркуляции компрессора после охладителя могут комбинироваться, чтобы давать регулируемый по температуре поток рециркуляции, который принимает меры в ответ на помпаж.
В одном из примеров, в ответ на указание помпажа компрессора, контроллер двигателя может настраивать относительное количество сжатого воздуха, рециркулированного на вход компрессора из первого канала ниже по потоку от компрессора и ниже по потоку от промежуточного охладителя, и второго канала ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от промежуточного охладителя. В материалах настоящей заявки, указание помпажа компрессора основано на отпускании педали акселератора водителем. По существу, помпаж может происходить всякий раз, когда уменьшается угол главного дросселя. Несмотря на то, что этот пример обсуждает отпускание педали акселератора водителем, в других примерах, указание помпажа может возникать вследствие (или во время) события переключения трансмиссии, события регулирования тягового усилия, и т.д. Настройка может включать в себя, по мере того, как закрывается впускной дроссель, настройку относительной величины на основании разности между оцененной температурой на входе компрессора и требуемой температурой на входе компрессора. Это может достигаться увеличением открывания непрерывно регулируемого клапана, присоединенного к каждому из первого и второго каналов, для увеличения рециркуляции воздуха компрессора по первому каналу и уменьшения рециркуляции воздуха компрессора по второму каналу.
В качестве альтернативы, в вариантах осуществления, имеющих специальные клапаны в каждом канале, во время первого состояния, контроллер может увеличивать открывание первого клапана в первом канале для увеличения количества сжатого воздуха, рециркулированного из первого канала, наряду с уменьшением открывания второго клапана во втором канале для уменьшения количества сжатого воздуха, рециркулированного из второго канала. Затем, во время второго состояния, контроллер может уменьшать открывание первого клапана в первом канале, чтобы уменьшать количество сжатого воздуха, рециркулированного из первого канала, наряду с увеличением открывания второго клапана во втором канале, чтобы увеличивать количество сжатого воздуха, рециркулированного из второго канала. В материалах настоящей заявки, во время первого состояния, вероятность конденсации на входе компрессора низка, а во время второго состояния, вероятность конденсации на входе компрессора высока. Во время обоих состояний, контроллер также может настраивать количество отработавших газов, рециркулированных из ниже по потоку от турбины в системе выпуска на вход компрессора, на основании настроенной относительной величины рециркуляции сжатого воздуха, чтобы ослаблять состояние помпажа.
Далее, с обращением к фиг. 4, показана примерная процедура 400 для принятия мер в ответ на помпаж компрессора посредством усиления рециркуляции сжатого воздуха из ниже по потоку от компрессора на вход компрессора, и выбора между повышением рециркуляции на вход компрессора из выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха или ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха на основании аспектов конденсации. Таким образом, способ дает помпажу возможность подвергаться принятию ответных мер без повышения риска конденсации на входе компрессора.
На 402, может подтверждаться отпускание педали акселератора водителем. Например, может подтверждаться, что водитель транспортного средства отпустил педаль акселератора. По подтверждению, на 403, открывание впускного дросселя может уменьшаться в ответ на отпускание педали акселератора. Например, дроссель может закрываться. На 404, может определяться, есть ли указание помпажа. В частности, по мере того, как закрывается дроссель, поток через компрессор может уменьшаться, приводя к помпажу компрессора. Помпаж компрессора может приводить к проблемам NVH, таким как нежелательный шум из системы впуска двигателя. По существу, указание помпажа может быть основано на отпускании педали акселератора и может определяться на основании интенсивности потока компрессора во время отпускания педали акселератора относительно предела помпажа компрессора.
Если поток компрессора не находится на или около предела помпажа на 404, то, на 406, указание помпажа не подтверждается, и процедура приступает к понижению давления наддува, например, посредством открывания перепускной заслонки для отработавших газов, для понижения частоты вращения турбины. В дополнение, положение первого непрерывно регулируемого клапана рециркуляции компрессора, присоединенного к первому каналу рециркуляции компрессора (от выхода охладителя наддувочного воздуха до входа компрессора), и положение второго непрерывно регулируемого клапана рециркуляции компрессора, присоединенного к второму каналу рециркуляции компрессора (от выхода компрессора выше по потоку от выхода охладителя наддувочного воздуха до входа компрессора), может настраиваться на основании пониженного давления наддува. Например, один или оба клапана могут поддерживаться в частично открытом (или полуоткрытом) положении, когда двигатель эксплуатируется с наддувом (чтобы обеспечивать некоторый запас до помпажа), и, в ответ на повышение давления наддува и закрывание впускного дросселя, открывание клапанов может уменьшаться (например, клапаны могут закрываться).
Если степень сжатия компрессора находится на или около предела помпажа на 404, то, на 408, процедура включает в себя определение величины потока рециркуляции компрессора, требуемого для принятия мер в ответ на помпаж. По существу, количество сжатого воздуха, рециркулированного из ниже по потоку от компрессора на вход компрессора, может быть основано на потоке компрессора во время отпускания педали акселератора относительно предела помпажа, причем, количество увеличивается по мере того, как поток компрессора перемещается дальше (например, влево) к пределу помпажа на многомерной характеристике компрессора. Это может включать в себя определение величины потока рециркуляции, требуемого из каждого из первого и второго канала для принятия мер в ответ на помпаж, и соответствующей величины открывания клапана. В одном из примеров, помпаж может подвергаться принятию ответных мер усилением холодного потока рециркуляции (или охлажденного подвергнутого наддуву заряда воздуха) по первому каналу посредством открывания только первого клапана. В еще одном примере, помпаж может подвергаться принятию ответных мер усилением горячего потока рециркуляции (или нагретого подвергнутого наддуву заряда воздуха) посредством открывания только второго клапана. В еще одном другом примере, помпаж может подвергаться принятию ответных мер посредством настройки относительной величины горячего и холодного потока рециркуляции из каждого из первого и второго каналов. На 410, процедура оценивает изменение температуры на входе компрессора, ассоциативно связанное с каждым из вариантов, определенных на 408. Например, повышение температуры на входе компрессора, которое может навлекаться, если открывается первый клапан, оценивается и сравнивается с понижением температуры на входе компрессора, которое может навлекаться, если открывается второй клапан.
На 412, определяется вероятность конденсации. Вероятность конденсации может быть основана на каждом из температуры на входе компрессора, влажности окружающей среды и температуры окружающей среды, а кроме того, на основании EGR, рециркулированной на вход компрессора (из ниже по потоку от турбины) через канал EGR. Например, может определяться, есть ли какая-нибудь EGR, принимаемая на входе компрессора и, если так, определяется температура и влажность EGR. Кроме того, также определяются температура и влажность окружающего воздуха, принимаемого на входе компрессора. На основании температуры и влажности всасываемого воздуха и EGR, определяется вероятность конденсации, а кроме того, определяется, применимо ли изменение температуры на входе компрессора для ускорения конденсации или уменьшения конденсации. Например, если вероятность конденсации высока, добавление холодного потока рециркуляции может ускорять конденсацию и, таким образом, может быть нежелательным. В таких условиях, горячий поток рециркуляции может использоваться для уменьшения помпажа и снижения вероятности конденсации. Таким образом, на 412, наряду с закрыванием впускного дросселя в ответ на отпусканием педали акселератора, контроллер может усиливать рециркуляцию сжатого воздуха из ниже по потоку от компрессора на вход компрессора и может выбирать между повышением рециркуляции через первый канал или второй канала на основании конденсации.
В частности, на 414, когда вероятность конденсации является более низкой (например, нет вероятности конденсации), процедура включает в себя усиление потока рециркуляции через первый канал. По существу, это приводит к повышенной рециркуляции охлажденного сжатого воздуха на вход компрессора. Посредством увеличения величины охлажденного потока рециркуляции, подаваемого на вход компрессора, в ответ на указание помпажа, эффект температурного усиления потока рециркуляции уменьшается. В дополнение, посредством рециркуляции сжатого воздуха из после охладителя наддувочного воздуха и ближе к впускному дросселю двигателя, естественное количество движения потока воздуха может преимущественно использоваться для усиления потока через канал рециркуляции во время события закрывания дросселя (здесь, отпускания педали акселератора), тем самым, дополнительно улучшая массовый расход через компрессор и запас до помпажа. Кроме того еще, поскольку запас до помпажа изначально следует по пути повышенного массового расхода через компрессор вместо быстрого затухания давления, если нажатие педали акселератора запрошено вскоре после (или непосредственно после) того, как открыт клапан рециркуляции, более высокое давление наддува, которое уже имеется в распоряжении, может использоваться, чтобы наращивать крутящий момент для удовлетворения требования водителя. Это предоставляет давлению наддува возможность быстро выдаваться, если есть нажатие педали акселератора вскоре после отпускания педали акселератора.
В сравнение, на 416, когда вероятность конденсации является более высокой, процедура включает в себя усиление потока рециркуляции через второй канал. По существу, это приводит к повышенной рециркуляции горячего сжатого воздуха на вход компрессора. Посредством увеличения нагретого потока рециркуляции, подаваемого на вход компрессора, в ответ на указание помпажа, давление наддува может быстро понижаться, чтобы усиливать поток через компрессор, наряду с тем. что повышенная температура потока рециркуляции может уменьшать вероятность формирования конденсата на входе компрессора.
По существу, в дополнение к повышению рециркуляции сжатого воздуха из ниже по потоку от компрессора (перед и/или после охладителя) на вход компрессора, на 414 и 416, процедура может увеличивать открывание перепускной заслонки для отработавших газов, присоединенной в параллель турбине, в ответ на отпускание педали акселератора. Открывание перепускной заслонки для отработавших газов может быть основано на рециркуляции сжатого воздуха из ниже по потоку охладителя на вход компрессора. Например, величина открывания перепускной заслонки для отработавших газов, требуемая при рециркуляции охлажденного сжатого воздуха по первому каналу (на 414), может быть отличной от величины открывания перепускной заслонки для отработавших газов, требуемой при рециркуляции горячего сжатого воздуха по второму каналу (на 416). В одном из примеров, вследствие эффекта температурного усиления, навлекаемого более горячим потоком рециркуляции компрессора, меньшее открывание перепускной заслонки для отработавших газов может использоваться параллельно открыванию выбранного клапана во втором канале наряду с тем, что большее открывание перепускной заслонки для отработавших газов может использоваться параллельно открыванию первого клапана в первом канале, для управления наддувом.
Далее, с обращением к фиг. 9, показана примерная процедура 900 для принятия мер в ответ на помпаж компрессора посредством увеличения рециркуляции сжатого воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя на вход компрессора. В одном из примеров, процедура по фиг. 9 может использоваться с вариантом осуществления системы двигателя, изображенной на фиг 8. В материалах настоящей заявки, помпаж может подвергаться принятию ответных мер с использованием охлажденного потока рециркуляции компрессора для улучшения запаса до помпажа.
На 902, как на 302, могут измеряться и/или оцениваться условия эксплуатации двигателя. На 904, как на 304, на основании оцененных условий эксплуатации, может определяться положение клапана рециркуляции компрессора, присоединенного в канале из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха в выше по потоку от канала компрессора. В одном из примеров, где клапан рециркуляции компрессора является двухпозиционным клапаном или непрерывно регулируемым клапаном, клапан может поддерживаться закрытым. В еще одном примере, где клапан является непрерывно регулируемым клапаном, клапан может удерживаться частично открытым, чтобы обеспечивать по меньшей мере некоторый запас до помпажа. В качестве альтернативы, непрерывно регулируемый клапан может удерживаться закрытым во время условий пиковой производительности, когда двигатель работает с наддувом, чтобы улучшать мощность наддува и пиковую производительность.
На 906, как на 306, может определяться, было ли принято указание помпажа. Например, может определяться, находится ли работа компрессора (например, степень сжатия или поток компрессора) на или за пределом помпажа. В одном из примеров, контроллер может использовать многомерную характеристику компрессора, как многомерная характеристика по фиг. 7, чтобы идентифицировать условия помпажа.
Если помпаж подтвержден, то, на 908, в ответ на указание помпажа, контроллер может открывать (например, полностью открывать) клапан рециркуляции компрессора (CRV), чтобы осуществлять рециркуляцию (или повышать рециркуляцию) охлажденного сжатого заряда воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха на вход компрессора. Посредством принятия мер в ответ на помпаж только охлажденным сжатым воздухом, эффект температурного усиления потока рециркуляции уменьшается, и массовый расход через компрессор остается достаточно высоким, чтобы избегать помпажа компрессора. В дополнение, посредством использования перепускной системы компрессора после охладителя наддувочного воздуха и ближе к впускному дросселю двигателя, естественное количество движения потока воздуха может преимущественно использоваться, чтобы усиливать поток через канал рециркуляции во время события закрывания дросселя (например, отпускания педали акселератора, тем самым, дополнительно повышая массовый расход через компрессор и запас до помпажа.
На 910, по выбору, клапан EGR может настраиваться на основании указания помпажа и настройки CRV. Например, может увеличиваться или уменьшаться открывание клапана EGR. Если предусмотрена EGR, поток рециркуляции из канала рециркуляции может смешиваться с EGR выше по потоку от входа компрессора перед тем, как смешанный заряд воздуха подается в компрессор.
Возвращаясь на 906, если указание помпажа не подтверждено, то, на 912, процедура включает в себя поддержание положения CRV, как определено на 904. На 914, положение клапана EGR может настраиваться на основании условий эксплуатации двигателя, чтобы обеспечивать требуемую величину разбавления в двигателе. Если запрошена EGR, любой поток рециркуляции из канала рециркуляции может смешиваться с EGR выше по потоку от входа компрессора перед тем, как смешанный заряд воздуха подается в компрессор.
Таким образом, непрерывно регулируемый клапан рециркуляции компрессора в тракте рециркуляции, который отбирает воздух из местоположения ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, может использоваться для принятия мер в ответ на помпаж. Отбор из этого местоположения предоставляет клапану осуществлять поток воздуха непрерывно, не повышая температуры на выходе компрессора выше предела для коксования масла и защиты компонентов (типично, 160-180°C).
Далее, с обращением к фиг. 5, многомерная характеристика 500 изображает примерную настройку клапана рециркуляции компрессора, которая может использоваться для выдачи регулируемой по температуре смеси на вход компрессора. Настройка уменьшает конденсацию из EGR, также принимаемой на входе компрессора.
Многомерная характеристика 500 изображает EGR низкого давления, принимаемую на входе компрессора, на графике 502, изменения положения второго клапана рециркуляции компрессора, выполненного с возможностью рециркулировать горячий сжатый заряд воздуха перед охладителем на вход компрессора через второй канал (в материалах также указываемого ссылкой как горячий CRV), на графике 504, изменения в отношении положения первого клапана рециркуляции компрессора, выполненного с возможностью рециркулировать холодный сжатый заряд воздуха после охладителя на вход компрессора через первый канал (в материалах настоящей заявки также указываемого ссылкой как холодный CRV), на графике 506, температуру на входе компрессора на графике 508 и влажность окружающей среды на графике 510. Все графики показаны по времени работы двигателя вдоль оси x.
До t1, двигатель может быть работающим с наддувом с каждым из горячего и холодного клапанов, настраиваемых на положение, которое предоставляет температуре на входе компрессора возможность находиться на или около требуемой температуры 509 (пунктирная линия). Например, каждый из горячего и холодного клапанов рециркуляции может быть частично открыт (графики 504-506). В дополнение, меньшая величина EGR может подаваться на впуск двигателя до t1. Влажность окружающей среды (график 510) может быть относительной высокой. В t1, вследствие изменения условий эксплуатации двигателя и необходимости в большем разбавлении в двигателе, клапан EGR может открываться, чтобы выдавать большую EGR (график 502). По существу, в t1, когда принимается EGR (которая сама имеет некоторое содержание воды), при относительно высокой влажности окружающей среды, вероятность конденсации может быть более высокой. Таким образом, в t1, требуемая температура 509 повышается. К тому же, в t1, относительная величина потока рециркуляции компрессора, подаваемого через горячий и холодный клапаны, настраивается, чтобы поддерживать температуру на входе компрессора на настроенной требуемой температуре (или в пределах диапазона, где ухудшение характеристик компонентов не является проблемой), в то время как обеспечивается требуемая EGR. Как показано, между t1 и t2, в то время как выдается повышенная EGR, открывание горячего CRV увеличивается наряду с тем, что открывание холодного CRV уменьшается, для увеличения доли нагретого потока рециркуляции перед охладителем, подаваемого на вход компрессора. Более горячий поток рециркуляции затем смешивается с EGR выше по потоку от компрессора перед тем, как смесь подается на впуск компрессора. При действии таким образом, вход компрессора нагревается, а вероятность засасывания конденсата из EGR в компрессор уменьшается.
В t2, требуемая величина EGR уменьшается, и соответствующим образом уменьшается открывание клапана EGR. Кроме того, требуемая температура для входа компрессора возвращается на исходное, более низкое значение. К тому же, в t2, клапаны горячего и холодного потока рециркуляции компрессора возвращаются в свои исходные (например, установленные по умолчанию полуоткрытые) положения, или в альтернативное номинальное положение, которое дает температуре на входе компрессора возможность поддерживаться на возобновленной пороговой температуре.
Между t2 и t3, вследствие изменения условий окружающей среды, влажность окружающей среды может падать. В t3, вследствие изменения условий эксплуатации двигателя и необходимости в большем разбавлении в двигателе, запрос EGR может приниматься, а клапан EGR вновь может открываться, чтобы выдавать большую EGR. В этом примере, запрошенная величина EGR в t3 может быть меньшей, чем величина, запрошенная в t1. В альтернативных примерах, величина EGR, запрошенная в t3, может быть большей, когда влажность окружающей среды является более низкой. В t3, когда принимается запрошенная EGR, влажность окружающей среды (график 510) может быть более низкой. Вследствие более низкой влажности окружающей среды и меньшего запроса EGR, вероятность конденсации может быть более низкой. Таким образом, в t3, пороговой температуре 509 может быть необходимо повышаться. Таким образом, в t3, относительная величина потока рециркуляции компрессора, подаваемого через горячий и холодный клапаны, поддерживается, чтобы поддерживать температуру на входе компрессора на ненастроенной требуемой температуре, в то время как обеспечивается запрошенная EGR. Как показано, между t3 и t4, наряду с тем, что обеспечивается повышенная EGR, поддерживается открывание горячего CRV и открывание холодного CRV. Поток рециркуляции затем смешивается с EGR выше по потоку от компрессора перед тем, как смесь подается на вход компрессора, и понижается вероятность засасывания конденсата из EGR в компрессор.
Таким образом, контроллер двигателя может настраивать пропорцию потока рециркуляции компрессора, принимаемого на входе компрессора из первого местоположения ниже по потоку от промежуточного охладителя и второго местоположения выше по потоку от промежуточного охладителя. EGR, принимаемая на входе компрессора из ниже по потоку от турбины в системе выпуска, смешивается с потоком рециркуляции перед подачей смеси в компрессор. В материалах настоящей заявки, поток рециркуляции компрессора из второго местоположения находится при более высокой температуре, чем поток рециркуляции компрессора из первого местоположения, а настройка основана на разности температур между потоком рециркуляции компрессора из первого местоположения и второго местоположения. Настройка дополнительно основана на одном или более из температуры на входе компрессора, температуры EGR, величины EGR, влажности EGR, влажности окружающей среды и температуры всасываемого воздуха, причем, доля потока компрессора из первого местоположения относительно второго местоположения настраивается, чтобы повышать температуру на входе компрессора выше пороговой температуры. Требуемая температура также основана на одном или более из влажности EGR, влажности окружающей среды и температуры всасываемого воздуха, пороговая температура повышается по мере того, как возрастает влажность EGR или влажность окружающей среды, или убывает температура всасываемого воздуха. В одном из примеров, настройка пропорции горячего и холодного потока рециркуляции компрессора включает в себя увеличение доли потока рециркуляции из второго местоположения наряду с уменьшением доли потока рециркуляции из первого местоположения по мере того, как температура на входе компрессора или температура EGR убывает. В качестве еще одного примера, настройка включает в себя увеличение доли потока рециркуляции из второго местоположения наряду с уменьшением доли потока рециркуляции из первого местоположения по мере того, как возрастает влажность EGR или влажность окружающей среды, по мере того, как возрастает величина EGR, и/или по мере того, как убывает температура всасываемого воздуха. Таким образом, посредством настройки пропорции горячего и холодного потока рециркуляции компрессора, подаваемого на вход компрессора, регулируемая по температуре смесь может выдаваться на вход компрессора, чтобы снижать вероятность конденсации в таком местоположении, и чтобы дополнительно уменьшать засасывание воды в компрессоре. Это, в свою очередь, может уменьшать частоту возникновения пропусков зажигания и других связанных с конденсатом проблем.
Далее, с обращением к фиг. 6, многомерная характеристика 600 изображает примерную настройку клапана рециркуляции компрессора, которая может использоваться для принятия мер в ответ на помпаж компрессора. Многомерная характеристика 600 изображает поток компрессора на графике 602, изменения в отношении положения одиночного клапана рециркуляции компрессора, выполненного с возможностью настраивать пропорцию сжатого воздушного заряда, рециркулированного на вход компрессора из местоположения перед охладителем и после охладителя, на графике 606, соответствующее изменение величины холодного потока рециркуляции компрессора на графике 604 и температуру на входе компрессора на графике 608. Все графики показаны по времени работы двигателя вдоль оси x.
До t1, двигатель может быть работающим с наддувом, с CRV в установленном по умолчанию полуоткрытом положении (график 606). В этом положении, температура на входе компрессора поддерживается на или около требуемой температуры 610 (пунктирная линия). В дополнение, компрессор может быть работающим с потоком компрессора, 602, который находится на отдалении от предела 601 помпажа. В t1, может происходить отпускание педали акселератора. В ответ на отпускание педали акселератора, открывание дроссель может уменьшаться (например, дроссель может закрываться), а перепускная заслонка для отработавших газов может открываться. Однако, вследствие закрывания дросселя, поток через компрессор может уменьшаться, побуждая компрессор перемещаться к или за предел 601 помпажа.
В ответ на указание помпажа (или в ожидании помпажа), открывание CRV увеличивается, например, от частично открытого положения раньше t1 до полностью открытого положения позже t1. Клапан может открываться. из условия чтобы увеличивать величину (охлажденного) сжатого заряда воздуха, рециркулированного на вход компрессора из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха. По выбору, клапан может настраиваться, чтобы также соответствующим образом уменьшать количество (нагретого) сжатого заряда воздуха, рециркулированного на вход компрессора из выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Посредством открывания клапана для увеличения доли охлажденного воздуха, рециркулированного на вход компрессора, температура на входе компрессора может понижаться до требуемого значения 610, уменьшая риск подъема температуры во время рециркуляции. Таким образом, даже если происходит некоторый повторный наддув потока рециркуляции (по мере того как поток вновь проходит через компрессор), было бы меньшее повышение температуры компрессора. В результате усиленной циркуляции охлажденного сжатого заряда воздуха на вход компрессора между t1 и t2, компрессор перемещается дальше от предела 601 помпажа. По существу, если бы доля рециркулированного охлажденного сжатого воздуха не была увеличена, во время начальной фазы отпускания педали акселератора, мог бы происходить некоторый повторный наддув потока рециркуляции, который увеличивал бы температуру компрессора (смотрите отрезок 609, пунктирная линия).
В t2, как только указание помпажа компрессора уменьшилось, открывание клапана рециркуляции компрессора перестраивается, и клапан возвращается в установленное по умолчанию полуоткрытое положение. В t3, вследствие изменения условий эксплуатации двигателя, работа двигателя с наддувом может прерываться, а положение клапана может дополнительно настраиваться. Более точно, открывание клапана может уменьшаться, и клапан может переводиться из полуоткрытого положения в полностью закрытое положение.
В одном из примеров, система двигателя содержит двигатель, включающий в себя впуск и выпуск, компрессор для сжатия всасываемого воздуха, компрессор приводится в действие турбиной в системе выпуска, промежуточный охладитель ниже по потоку от компрессора для охлаждения сжатого всасываемого воздуха, первый канал для рециркуляции сжатого всасываемого воздуха из ниже по потоку от промежуточного охладителя на вход компрессора, второй канал для рециркуляции сжатого всасываемого воздуха из выше по потоку от промежуточного охладителя на вход компрессора, и канал EGR для рециркуляции отработавших газов из ниже по потоку от турбины в выше по потоку от компрессора. Контроллер с машинно-читаемыми командами может быть выполнен с возможностью, во время первого состояния, настраивать пропорцию сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу относительно второго канала в первом направлении в ответ на конденсацию в EGR; и во время второго состояния, настраивать пропорцию во втором, противоположном направлении в ответ на помпаж компрессора. В материалах настоящей заявки, во время первого состояния, настройка включает в себя увеличение пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по втором каналу наряду с уменьшением пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, увеличение и уменьшение во время первого состояния основаны на одном или более (или каждом из) величины, температуры и содержания воды EGR. В сравнение, во время второго состояния, настройка включает в себя увеличение пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по первому каналу, наряду с уменьшением пропорции сжатого воздуха, рециркулированного по второму каналу, увеличение и уменьшение во время второго состояния основаны на потоке компрессора относительно предела помпажа. Система может включать в себя первый непрерывно регулируемый клапан, присоединенный к первому каналу, и второй непрерывно регулируемый клапан, присоединенный к второму каналу, при этом, настройка во время первого состояния включает в себя увеличение открывания второго клапана, и при этом, настройка во время второго состояния включает в себя открывание первого клапана.
Таким образом, поток рециркуляции компрессора может использоваться для принятия мер в ответ на помпаж и конденсат в компрессоре. Посредством изменения пропорции сжатого воздуха, рециркулированного на вход компрессора из ниже по потоку от компрессора из местоположения выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха и местоположения ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, регулируемый по температуре поток рециркуляции компрессора может выдаваться на вход компрессора. Посредством предоставления возможности регулирования температуры на входе компрессора, достигаются различные преимущества. Посредством увеличения доли горячего потока рециркуляции (и уменьшения доли холодного потока рециркуляции) во время условий, конденсация может происходить на входе, такая как когда принимается EGR низкого давления, снижается предрасположенность к конденсации. Посредством снижения конденсации, могут уменьшаться проблемы сгорания, связанные с засасыванием конденсата, такие как пропуски зажигания. В дополнение, уменьшается повреждение комплектующего оборудования у компрессора. Посредством увеличения доли холодного потока рециркуляции (и уменьшения доли горячего потока рециркуляции) во время условий помпажа компрессора, уменьшается подъем температуры рециркулированного потока. Посредством настройки пропорции во время условий помпажа на основании конденсации, одновременно может подвергаться принятию ответных мер каждое из помпажа и конденсации. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя с наддувом, и увеличивается срок службы компрессора.
Будет принято во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Объект патентования настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в объект патентования полезной модели настоящего раскрытия.