Способ (варианты) и система регулирования потока на впуск двигателя транспортного средства ниже по потоку от дросселя
METHOD (VERSIONS) AND FLOW CONTROL SYSTEM FOR VEHICLE ENGINE INLET DOWNSTREAM OF THROTTLE

Область техники
Настоящее раскрытие относится в целом к способам и системам для координации потоков, протекающих в обход дросселя в двигатель транспортного средства из системы продувки канистры улавливания топливных паров, усилителя тормозов и системы вентиляции картера.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Несгоревшее топливо и иные продукты сгорания могут просачиваться за поршень двигателя внутреннего сгорания (например, двигателя внутреннего сгорания транспортного средства) в картер. В результате, газы, оказавшиеся в картере, обычно называемые «прорывными», могут способствовать образованию шлама в системе смазки двигателя. Кроме того, прорывные газы могут создавать чрезмерное давление в картере, приводящее к нежелательным утечкам через прокладку масляного поддона и уплотнения картера.
Во избежание указанных недостатков, двигатель может содержать систему принудительной вентиляции картера ПВК (PCV), соединенную с впускной системой двигателя и служащую для отвода прорывных газов из картера на впуск двигателя. Указанная система ПВК может содержать клапан ПВК между картером и впускным каналом двигателя для регулирования потока прорывных газов из картера во впускной коллектор. В системах ПВК для регулирования расхода вентиляции картера можно использовать клапаны ПВК разных типов. В одной из стандартных компоновок клапан ПВК содержит три диафрагмы разного сечения. Диафрагму большого сечения устанавливают последовательно с регулирующим клапаном переменного давления. Указанную последовательную комбинацию диафрагмы большого сечения и регулирующего клапана переменного давления устанавливают параллельно диафрагме малого сечения. Данную параллельную комбинацию
располагают последовательно с параллельной комбинацией диафрагмы миниатюрного сечения и обратного клапана, при этом обратный клапан выполнен с возможностью пропускать поток из картера во впускной канал двигателя и ограничивать поток из впускного канала двигателя в картер. В случае низкого разрежения во впускном коллекторе, регулирующий клапан переменного давления открывают и пропускают поток воздуха через диафрагму большого сечения. Данный режим допускает подачу воздуха в двигатель с повышенным расходом, приближающимся к целевому расходу вентиляции картера. В случае отрицательного разрежения (положительного давления) во впускном коллекторе, поток воздуха из впускного коллектора в картер проходит через диафрагму миниатюрного сечения. В случае высокого разрежения во впускном коллекторе, регулирующий клапан переменного давления закрывают, и газы текут из картера во впускной коллектор через диафрагму малого сечения. Так клапан ПВК ограничивает поток воздуха вентиляции картера во впускной коллектор в режиме холостого хода для снижения расхода воздуха в режиме холостого хода и, тем самым, ограничения расхода воздуха в двигатель, работающий на холостом ходу. Ограничение потока воздуха вентиляции картера во впускной коллектор в режиме холостого хода может обеспечить достаточный резерв емкости двигателя по воздуху для приема других потоков, поступающих на впуск двигателя ниже по потоку от дросселя, например, потока топливных паров от продувки и потока от вытяжного устройства, создающего вакуум для усилителя тормозов, в связи с чем отсутствует необходимость координирования разных потоков в обход дросселя или управления доступом этих потоков.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки таких систем. Например, хотя ограничение потока вентиляции картера через диафрагму малого сечения в режиме холостого хода может быть целесообразно в условиях минимального расхода потока воздуха в двигатель (например, при работе прогретого двигателя на холостом ходу, когда трансмиссия находится в нейтральном положении, а нагрузки на переднерасположенный привод вспомогательных агрегатов ППВА (FEAD) низкие), подобные условия могут быть относительно редки. Более того, в некоторых двигателях, эксплуатируемых с частыми пусками и остановками, подобные условия могут практически отсутствовать. Вышеописанное конструктивное решение клапана ПВК, ограничивающее вентиляцию картера во всех режимах работы на холостом ходу до уровня, подходящего для минимального расхода потока воздуха в двигатель, может быть нежелательно по нескольким причинам. Например, величина потока вентиляции картера, подходящая для условий минимального расхода потока воздуха в двигатель, может не обеспечивать достаточную вентиляцию картера в других режимах работы на холостом ходу, например, когда разрежение во впускном коллекторе находится в диапазоне 20-80 кПа. Кроме того, в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском может потребоваться более интенсивная вентиляция картера в связи с разжижением картерного масла топливом во время прогрева двигателя или в холодную погоду. Например, в указанных условиях несгоревшее топливо, попавшее в картер, может разжижать картерное масло. Кроме того, функционирование маслоотделителей может быть наиболее эффективно в узком диапазоне расходов, поэтому постоянный и достаточный расход вентиляции может повысить отделение масла. Отделение масла обычно является низким при течении через диафрагму малого сечения, поскольку это приводит к низкой скорости потока через маслоотделитель.
В одном примере вышеуказанные недостатки можно устранить, используя способ для двигателя, содержащий шаги, на которых электрически управляют клапаном вентиляции картера для выборочного включения потока вентиляции картера на впуск двигателя ниже по потоку от дросселя в зависимости от расходов потоков воздуха и топлива в двигатель, текущего расхода дополнительного потока воздуха в двигатель из усилителя тормозов и текущего расхода дополнительного потока воздуха и топлива в двигатель из системы улавливания топливных паров. Таким образом, вместо того, чтобы ограничивать поток вентиляции картера до уровня, приемлемого в режимах с минимальным расходом потока воздуха в двигатель, можно активно регулировать поток вентиляции картера путем электрического управления клапаном вентиляции картера так, чтобы обеспечивать максимальный поток вентиляции картера в условиях, когда он не приведет к тому, что расходы потоков воздуха и (или) топлива в двигатель превысят необходимые для текущих параметров работы двигателя. Иными словами, условия работы двигателя, при которых поток вентиляции картера приведет к чрезмерному расходу потока воздуха/топлива в двигатель, могут возникнуть только тогда, когда трансмиссия находится в нейтральном положении, двигатель и каталитический нейтрализатор прогреты, и нагрузка на ППВА ниже пороговой. Активно управляя клапаном вентиляции картера можно увеличить поток вентиляции картера, что может обеспечить преимущества, состоящие в интенсификации вентиляции картера, повышения эффективности отделения масла и уменьшении разжижения картерного масла топливом. Электрическое управление клапаном вентиляции картера можно обеспечить с помощью электромагнитного клапана, встроенного в клапан вентиляции картера. Клапан вентиляции картера может дополнительно содержать одну или несколько встроенных в него диафрагм, и может дополнительно содержать регулирующий клапан переменного давления в некоторых примерах.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание Фигур чертежа
ФИГ. 1 представляет собой принципиальную схему примера системы двигателя.
ФИГ. 2 представляет собой принципиальную схему примера транспортного средства, содержащего систему двигателя, изображенную на ФИГ. 1.
ФИГ. 3-4 представляют собой блок-схемы двух способов для регулирования расходов потоков из усилителя тормозов, топливных паров от продувки и вентиляции картера на впуск двигателя ниже по потоку от дросселя.
На ФИГ. 5 представлен график изменения положений отсечного клапана вытяжного устройства, клапана продувки канистры и клапана ПВК при изменении параметров работы двигателя.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системе и способам координирования нескольких потоков, поступающих на впуск двигателя транспортного средства ниже по потоку от дросселя. Как показано на ФИГ. 1, воздух во впускной коллектор двигателя может поступать из впускного канала двигателя, при этом величина потока свежего воздуха во впускной коллектор зависит от положения дросселя в впускном канале. Однако во впускной коллектор также могут поступать газы из вакуум-бачка усилителя тормозов, канистры улавливания топливных паров и картера двигателя. Поток газов из любого из указанных источников можно направить в обход дросселя на впуск двигателя ниже по потоку от дросселя (например, во впускной коллектор) по разным каналам. Поэтому, если поток свежего воздуха во впускной коллектор можно регулировать, меняя положение дросселя, указанные потоки газов можно регулировать, меняя положения клапанов в любом из указанных каналов. Например, электроуправляемый отсечной клапан вытяжного устройства ОКВУ (ASOV) можно расположить на пути потока между вакуум-бачком усилителя тормозов и впуском двигателя ниже по потоку от дросселя. Электроуправляемый клапан продувки канистры КПК (CPV) можно расположить на пути потока между канистрой улавливания топливных паров и впускным коллектором, а клапан ПВК (иначе называемый «клапан вентиляции картера») можно расположить на пути потока между картером и впускным коллектором. Клапан ПВК может содержать регулирующий клапан переменного давления (например, пружинный клапан), одну или несколько диафрагм, один или несколько обратных клапанов и соленоид для регулирования потока газа между картером и впускным коллектором. Потоки газов от усилителя тормозов, канистры улавливания топливных паров и картера во впускной коллектор может регулировать контроллер двигателя, изменяя положения ОКВУ, КПК и клапана ПВК соответственно. Иначе говоря, положения указанных электроуправляемых клапанов можно регулировать для координации потоков газов во впускной коллектор в обход дросселя. А именно, как раскрыто в описании ФИГ. 3 и 4, положения клапана ПВК, ОКВУ и КПК можно менять по отдельности для обеспечения необходимого расхода потока воздуха и топлива во впускной коллектор с учетом потока свежего воздуха, регулируемого дросселем. ОКВУ можно открывать, когда уровень разрежения в вакуум-бачке усилителя тормозов падает ниже порогового, как раскрыто в описании ФИГ.5. Если концентрация топливных паров в канистре улавливания топливных паров превышает пороговую, то можно открыть КПК для пропуска газов из канистры улавливания топливных паров во впускной коллектор. Однако КПК можно удерживать закрытым, если при его открытии расходы потоков воздуха или топлива во впускной коллектор могут превысить необходимые. Кроме того, если ОКВУ открыт, КПК можно открывать только в том случае, если его открытие не приведет к превышению необходимых расходов потоков во впускной коллектор воздуха и (или) топлива. Нормальным положением клапана ПВК может быть открытое (например, в котором встроенный в него электромагнитный клапан открыт). Однако, когда происходит восполнение разрежения усилителя тормозов и (или) продувка канистры улавливания топливных паров, клапан ПВК можно закрыть, если поток картерных газов во впускной коллектор приведет к превышению необходимых расходов потоков воздуха и (или) топлива в двигатель. Поскольку продолжительность работы КПК и ОКВУ может быть относительно короткой, период работы двигателя с открытым клапаном ПВК можно увеличить путем активного регулирования потоков в обход дросселя, как раскрыто в настоящем описании. В другом примере клапан ПВК также можно открывать в режимах, когда расход потока воздуха в двигатель находится на минимальном уровне или ниже его, например, когда трансмиссия транспортного средства (изображенного на ФИГ. 2) находится в нейтральном положении, двигатель и один или несколько каталитических нейтрализаторов прогреты, и нагрузка ППВА ниже пороговой. Такие условия могут возникать нечасто, особенно в двигателях, эксплуатируемых с частыми пусками и остановками. Поэтому, включив электроуправляемый клапан в состав клапана ПВК, можно повысить стабильность и величину потока вентиляции картера во впускной коллектор во время работы двигателя. Увеличив регулярность и величину потока вентиляции картера можно повысить топливную экономичность во время работы на холостом ходу, эффективность работы маслоотделителя и КПД двигателя в холодную погоду и при краткосрочном использовании двигателя.
Обратимся к ФИГ. 1, иллюстрирующей особенности примера системы 100 двигателя, могущей входить в состав автомобильного транспортного средства. Система двигателя выполнена с возможностью сжигания топливных паров, скопившихся как минимум в одном из ее компонентов. Система 100 двигателя содержит многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, изображенный в общих чертах в виде позиции 10, могущий приводить в движение автомобильное транспортное средство. Двигателем 10 можно как минимум частично управлять с помощью системы управления, содержащей контроллер 112, и управляющих воздействий водителя 130 через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит тормозную педаль. Датчик 134 положения педали формирует пропорциональный сигнал положения педали ПП (РР). Система управления может содержать блок управления силовым агрегатом БУСА (РСМ).
Двигатель 10 содержит впускной дроссель 20, соединенный по текучей среде с впускным коллектором 144 двигателя через впускной канал 142. Воздух, поступающий во впускной канал 142 из окружающей среды транспортного средства, может проходить через воздухоочиститель 33, установленный выше по потоку от дросселя 20. Положение дросселя 20 может регулировать контроллер 12 с помощью сигнала, направляемого электродвигателю или исполнительному механизму в составе впускного дросселя 20, при этом данная конфигурация носит название «электронное управление дроссельной заслонкой» ЭУДЗ (ETC). Так можно управлять впускным дросселем 20 для регулирования подачи всасываемого воздуха во впускной коллектор 144 и несколько цилиндров. Датчик 58 массового расхода воздуха можно установить в впускном канале 142 для формирования сигнала массового расхода воздуха МРВ (MAF). Датчик 161 давления на входе дросселя можно установить непосредственно перед впускным дросселем 20 для направления сигнала давления на входе дросселя ДВД (TIP). Датчик 162 давления воздуха в коллекторе может быть соединен с впускным коллектором 144 для направления сигнала давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP) в контроллер 12.
Система 100 двигателя может также содержать компрессор 14 турбонагнетателя для подачи заряда сжатого воздуха во впускной коллектор 144. Компрессор 14 может быть механически соединен с газовой турбиной, приводящей его в действие и работающей на горячих отработавших газах из двигателя. В компоновке, показанной на ФИГ. 1, компрессор турбонагнетателя втягивает наружный воздух из воздухоочистителя 33, сжимает воздух и направляет сжатый воздух через промежуточный охладитель 18. Промежуточный охладитель охлаждает сжатый воздух, который затем поступает во впускной коллектор 144, в зависимости от положения заслонки дросселя 20.
Перепускную магистраль 135 компрессора можно установить параллельно компрессору 14 для перенаправления части всасываемого воздуха, сжатого компрессором 14, обратно в область выше по потоку от компрессора. Количество воздуха, отводимого по перепускной магистрали 135 можно регулировать, открывая перепускной клапан 106 компрессора ПКП (CBV). В некоторых примерах ПКП 106 может представлять собой бесступенчато-регулируемый рециркуляционный клапан компрессора. Регулируя положение ПКП 106 для изменения количества перенаправляемого по перепускной магистрали 135 воздуха, можно регулировать давление наддува ниже по потоку от компрессора. Это позволяет регулировать наддув и предотвращать помпаж. Датчик 160 давления на входе компрессора установлен непосредственно перед компрессором 14 для направления сигнала давления на входе компрессора ДВхК (CIP) в контроллер 12.
Система 100 двигателя может содержать одно или несколько устройств-потребителей разрежения, имеющих вакуумный привод. В одном примере эжектор 116 может быть расположен в канале 138, соединенном с впускным каналом выше по потоку от компрессора и ниже по потоку от компрессора. А именно, часть всасываемого воздуха может течь по каналу 138 из области ниже по потоку от промежуточного охладителя 18 и выше по потоку от дросселя 20 в точку впускного канала, расположенную выше по потоку от компрессора 14. В другом примере конец канала 138, ближайший к впускному коллектору, может быть соединен с впускным каналом ниже по потоку от компрессора и выше (а не ниже) по потоку от промежуточного охладителя. Протекая по каналу 138, воздух может проходить через эжектор 116, создавая разрежение на входе эжектора. Как показано на ФИГ. 1, эжектор 116 можно установить таким образом, чтобы поток воздуха из впускного канала ниже по потоку от компрессора к впускному каналу выше по потоку от компрессора сначала поступал в сужающуюся часть эжектора, а затем вытекал из расширяющейся части эжектора. Как будет подробно раскрыто ниже, всасывающий вход эжектора 116 может быть соединен с каналом, направляющим газы от продувки канистры улавливания топливных паров из системы улавливания топливных паров на впуск двигателя. Так, при наличии эжектирующего потока в канале 138 и, соответственно, в эжектирующей части эжектора 116, часть газов продувки канистры улавливания топливных паров может течь во всасывающий вход эжектора 116, а затем во впускной канал выше по потоку от компрессора.
Система 100 двигателя может дополнительно содержать усилитель 140 тормозов, соединенный с тормозами транспортного средства (не показаны). Вакуум-бачок 184 усилителя 140 тормозов может быть соединен с впуском двигателя через вакуумную линию 85 усилителя тормозов, а также через линию 86 и (или) линию 87, в зависимости от параметров работы двигателя. Как показано, линия 85 разветвляется на линии 86 и 87. Первый конец линии 87 соединен с линией 85, а второй конец линии 87 соединен с впуском двигателя ниже по потоку от дросселя (например, с впускным коллектором, как показано на ФИГ. 1). Обратный клапан 73, установленный в линии 87, пропускает поток воздуха на впуск двигателя из усилителя 140 тормозов, при этом ограничивая поток воздуха в усилитель 140 тормозов из впускной системы двигателя. Первый конец линии 86 соединен с линией 85, а второй конец линии 86 соединен с всасывающим входом вытяжного устройства 30, которое будет подробно раскрыто ниже. Эжектирующий выход вытяжного устройства 30 соединен по текучей среде с линией 87 ниже по потоку от обратного клапана 73 и выше по потоку от впуска двигателя (например, впускного коллектора).
Вакуум-бачок 184 можно установить за диафрагмой 183 усилителя тормозов для повышения величины усилия, создаваемого водителем 130 транспортного средства с помощью устройство 132 ввода для приведения в действие тормозов транспортного средства (не показаны). В одном варианте осуществления тормозная педаль 132 может быть механически связана с усилителем 140 тормозов. Нажав тормозную педаль 132 можно открыть клапан в усилителе 140 тормозов (не показан) для включения потока наружного воздуха в усилитель 140 тормозов только с одной стороны диафрагмы 183. Так величина усилия, приложенного к тормозной педали 132, может быть повышена усилителем 140 тормозов, снижая, тем самым, величину усилия, которое водитель 130 транспортного средства должен приложить для нажатия тормозной педали 132. В другом варианте или дополнительно, линия 85 может подавать разрежение на другие вакуумные приводы.
В другом варианте два регулируемых клапана 191 и 193 могут быть соединены по текучей среде с усилителем 140 тормозов. Как показано на ФИГ. 1, клапаны 191 и 193 установлены в канале, сообщающимся с источником воздуха (например, атмосферой). Первый конец указанного канала соединен с вакуум-бачком 184, а второй конец указанного канала может быть соединен с источником воздуха. Клапан 191 установлен вблизи вакуум-бачка 184, а клапан 193 - вблизи источника воздуха. Дополнительный канал может соединять другую сторону усилителя тормозов (например, сторону усилителя тормозов, противоположную от вакуум-бачка) с указанным каналом в месте между клапанами 191 и 193. Клапаны 191 и 193 могут быть электроуправляемыми, и контроллер 12 может направлять сигналы для раздельного изменения положений клапанов 191 и 193 с открытого (или положение высокого расхода) на закрытое (или положение низкого расхода), или наоборот, или на любое промежуточное положение. При нажатии тормозной педали 132 клапан 193 можно открыть, а клапан 191 закрыть для пропуска воздуха в усилитель 140 тормозов только с одной стороны диафрагмы (например, стороны, отличной от вакуум-бачка) и, тем самым, повышения величины усилия, прилагаемого водителем 130 транспортного средства. И наоборот, клапан 191 можно открыть для уменьшения тормозного усилия, создаваемого усилителем тормозов, например, когда водитель транспортного средства отпускает тормозную педаль 132. При открытии клапана 191 давление воздуха на обе стороны диафрагмы 183 одинаково, поэтому пневматическое воздействие на главный тормозной цилиндр не увеличивается.
Разрежение в вакуум-бачок 184 может поступать из системы 59 клапанного вытяжного устройства и впускного коллектора 144. Система 59 клапанного вытяжного устройства может содержать вытяжное устройство 30, отсечной клапан 60 вытяжного устройства (ОКВУ), обратный клапан 73 и обратный клапан 56. В раскрываемом примере ОКВУ 60 и вытяжное устройство 30 расположены в канале 137. Первый конец канала 137 соединен с впускным каналом выше по потоку от компрессора, а второй конец канала 137 соединен с впуском двигателя ниже по потоку от дросселя (например, с впускным коллектором, как показано). Контроллер может направлять сигнал для открытия ОКВУ 60 для перенаправления части всасываемого воздуха из области выше по потоку от компрессора 14 во впускной коллектор 144 по каналу 137 и, тем самым, создания разрежения на всасывающем входе вытяжного устройства 30, которое можно использовать для восполнения разрежения в вакуум-бачке усилителя тормозов. Протекая по каналу 137, воздух может проходить через вытяжное устройство 30, создавая разрежение на всасывающем входе вытяжного устройства. Как показано, вытяжное устройство 30 расположено в канале 137 так, что его суживающаяся часть находится вблизи первого конца канала, а его расширяющаяся часть - вблизи второго конца канала. Часть всасываемого воздуха перенаправляют через вытяжное устройство 30, поэтому величину разрежения, создаваемого на вытяжном устройстве 30, можно регулировать отсечным клапаном 60 вытяжного устройства (ОКВУ). ОКВУ 60 может представлять собой электроуправляемый клапан, например, электромагнитный клапан. Контроллер 12 может направлять сигнал изменения положения ОКВУ 60 с открытого (или положения высокого расхода) на закрытое (или положения низкого расхода), или наоборот, или на любое промежуточное положение. Кроме того, обратный клапан 56 между всасывающим входом вытяжного устройства и вакуум-бачком усилителя тормозов может блокировать обратный поток воздуха от всасывающего входа вытяжного устройства к вакуум-бачку усилителя тормозов. Уровень разрежения в вакуум-бачке усилителя тормозов можно измерять с помощью установленного в нем датчика 146 давления, как показано на ФИГ. 1. Как будет подробно раскрыто ниже касательно ФИГ.5, ОКВУ можно открывать для восполнения разрежения, аккумулируемого в вакуум-бачке усилителя тормозов. Например, восполнение разрежения в усилителе тормозов может потребоваться, когда происходит движение диафрагмы 183, или когда открывают клапаны 191 или 193.
Впускной коллектор 144 выполнен с возможностью подачи всасываемого воздуха или топливовоздушной смеси в несколько камер сгорания двигателя 10. Камеры сгорания могут быть расположены над наполненным смазкой картером 114 (схематически изображенном на ФИГ. 1), в котором поршни камер сгорания, совершая возвратно-поступательные движения, вращают коленчатый вал. Возвратно-поступательно движущиеся поршни могут быть по существу изолированы от картера одним или несколькими поршневыми кольцами, блокирующими поток топливовоздушной смеси и газообразных продуктов сгорания в картер. Тем не менее, значительное количество топлива, несгоревшего воздуха и отработавших газов может со временем «прорваться» за поршневые кольца и попасть в картер. Для снижения разрушительного воздействия топлива (жидкого или парообразного) на вязкость смазки двигателя и выброса указанных паров в атмосферу, картер можно непрерывно или периодически вентилировать, как будет подробно раскрыто ниже. В компоновке на ФИГ. 1, клапан 28 ПВК (иначе называемого «клапан 28 вентиляции картера» в настоящем описании) регулирует отвод картерных газов во впускной коллектор по линии 80 вентиляции картера.
Следует понимать, что в настоящем описании под «потоком картерных газов» понимают поток топливных паров и газов из картера во впускной коллектор по линии 80 вентиляции. Аналогичным образом, в настоящем описании под «обратным потоком картерных газов» понимают поток топливных паров и газов по линии 80 вентиляции из впускного коллектора в картер. Обратный поток может возникать, когда давление во впускном коллекторе выше, чем в картере (например, в режиме работы двигателя с наддувом).
В одном неограничивающем примере клапан 28 ПВК может содержать первую диафрагму 143, вторую диафрагму 145 и третью диафрагму 147. Любая из указанных диафрагм служит для ограничения расхода проходящих через нее газов со степенью, пропорциональной ее сечению. Сечение первой диафрагмы 143 может быть больше сечения второй диафрагмы 145, которое, в свою очередь, может быть больше сечения третьей диафрагмы 147. Соответственно, величина/расход потока картерных газов через первую диафрагму может быть больше, чем через вторую, а величина/расход потока картерных газов через вторую диафрагму может быть больше, чем через третью.
Клапан 28 вентиляции картера может дополнительно содержать однонаправленный обратный клапан 149, расположенный параллельно третьей диафрагме 147. Однонаправленный обратный клапан 149 пропускает поток из картера к впускному коллектору и ограничивает обратный поток из впускного коллектора к картеру. Поэтому любой обратный поток картерных газов из впускного коллектора 144 в картер 114 может принудительно пройти через третью диафрагма 147. Это может случиться, когда давление в картере 114 ниже, чем во впускном коллекторе (что в настоящем описании также именуется «отрицательное разрежение в коллекторе»).
В варианте на ФИГ. 1 ПВК 28 дополнительно содержит пневматический клапан 141, установленный последовательно с первой диафрагмой 143. Указанная последовательная комбинация клапана 141 и первой диафрагмы 143 расположена параллельно второй диафрагме 145. Указанная параллельная комбинация клапана 141 и первой диафрагмы 143 со второй диафрагмой 145 расположена последовательно с параллельной комбинацией третьей диафрагмы 147 и обратного клапана 149.
В одном примере клапан 141 может содержать внутренний ограничитель (например, конус или шар), и (или) может представлять собой пружинный клапан. Положение внутреннего ограничителя и, соответственно, поток через клапан может зависеть от разности давлений во впускном коллекторе и картере. Если во впускном коллекторе отсутствует разрежение, например, когда двигатель выключен, пружина может удерживать основание внутреннего ограничителя плотно прижатым к корпусу клапана, соединенному с картером, так что клапан находится в полностью закрытом положении. В противном случае, когда уровень разрежения во впускном коллекторе высокий, например, когда двигатель работает на холостом ходу или в режиме замедления, внутренний ограничитель перемещается вверх в корпусе клапана к стороне клапана, направленной к впускному коллектору, из-за роста разрежения во впускном коллекторе. В это время клапан 141 по существу закрыт. Когда разрежение во впускном коллекторе понижено, например, во время работы при не полностью открытой дроссельной заслонке, внутренний ограничитель смещается ближе к стороне корпуса клапана, направленной к картеру, и поток ПВК течет через увеличенный кольцевой проход между внутренним ограничителем и корпусом клапана. В это время клапан 141 частично открыт. И наконец, при дальнейшем снижении разрежения во впускном коллекторе (пока разрежение во впускном коллекторе остается выше нуля), например, в условиях высокой нагрузки, внутренний ограничитель смещается еще ближе к стороне корпуса клапана, направленной к картеру, так что поток ПВК течет через еще больший кольцевой проход между внутренним ограничителем и корпусом клапана. В это время клапан 141 считают полностью открытым так, что поток ПВК увеличен до максимума. Таким образом, степень открытия клапана 141 зависит от разрежения в коллекторе, а расход через клапан 141 пропорционален разрежению в коллекторе.
Когда клапан 141 закрыт, поток газов между картером и впускным коллектором все еще может продолжаться через вторую диафрагму в условиях, когда электроуправляемый клапан 153, подробно раскрытый ниже, открыт.В случае высокого разрежения в коллекторе, клапан 141 переходит в закрытое положение, и газы могут течь из картера во впускной коллектор с относительно низким расходом через вторую диафрагму 145. Данное свойство может ограничивать поток вентиляции картера во время работы двигателя на холостом ходу. В случае низкого разрежения в коллекторе, пружинный клапан может открываться и пропускать большее второе количество воздуха из картера во впускной коллектор. В этом состоянии двигатель может принять указанный большой поток воздуха. Кроме того, указанная большая величина потока может быть ближе к необходимому расходу потока вентиляции картера, чем первая меньшая величина расхода. Таким образом, при низких нагрузках двигателя клапан можно закрывать, уменьшая величину потока картерных газов во впускной коллектор.
Дополнительный клапан 153 может позволить увеличить сечение диафрагмы 145. Это может обеспечить преимущество, состоящее в увеличении потока вентиляции картера в условиях высокого разрежения в коллекторе, что, в свою очередь, может повысить эффективность отделения масла. Электроуправляемый клапан 153 можно установить между параллельной комбинацией третьей диафрагмы 147 и однонаправленного обратного клапана 149 и картером. Контроллер 12 может направлять сигнал для изменения положения клапана 153 с открытого (например, положения высокого расхода) на закрытое (например, положение низкого или нулевого расхода), или наоборот, или на любое промежуточное положение. В закрытом положении электроуправляемый клапан не может создавать сообщение по текучей среде между впускным коллектором 144 и картером 114. Например, поток газов из картера во впускной коллектор возможен только тогда, когда клапан 153 открыт. Клапан 153 также расположен таким образом, что поток газов из впускного коллектора в картер возможен только в режиме обратного потока, когда клапан 153 открыт.Таким образом, когда клапан 153 закрыт, сообщение по текучей среде между картером и впускным коллектором отсутствует. Как будет подробнее раскрыто ниже в описании способов на ФИГ. 3 и 4, положение клапана 153, и, тем самым, поток картерных газов во впускной коллектор 144 может регулировать контроллер в зависимости от расхода потока газов продувки на впуск двигателя, расхода потока от усилителя тормозов на впуск двигателя, разницы между необходимым расходом потока воздуха в двигатель и текущим расходом потока воздуха в двигатель по результатам измерения/оценки и разницы между необходимым расходом потока топлива в двигатель и текущим расходом потока топлива в двигатель по результатам измерения/оценки, а также других факторов. В варианте осуществления клапана 28 ПВК на ФИГ.1 электроуправляемый клапан 153 физически встроен в клапан 28 ПВК, то есть, интегрирован в клапан 28 ПВК. Однако в других вариантах электроуправляемый клапан 153 может быть установлен в линии 80 вентиляции, не входящей в состав клапана 28 ПВК. Например, клапан 153 можно расположить выше по потоку от клапана 28 ПВК по направлению прямого потока вентиляции картера, между картером 114 и клапаном 28 ПВК, или ниже по потоку от клапана 28 ПВК по направлению прямого потока вентиляции картера, между впускным коллектором и клапаном 28 ПВК.
В еще одном варианте клапан 28 ПВК может не содержать пневматический клапан (например, регулирующий клапан переменного давления). Вместо этого, клапан 28 ПВК может содержать только одну или несколько диафрагм, один или несколько однонаправленных обратных клапанов и электроуправляемый клапан, например, клапан 153. В таких вариантах поток картерных газов во впускной коллектор можно регулировать исключительно с помощью электроуправляемого клапана 153 и указанных трех диафрагм.
Когда в настоящем описании говорится об открытии или закрытии клапана ПВК, речь может идти об открытии и закрытии именно электроуправляемого клапана (например, электроуправляемого клапана 153), встроенного в клапан ПВК (или установленного последовательно с клапаном ПВК в других примерах).
Картер 114 может содержать один или несколько маслоотделителей 96 и 98 для отделения масла от картерных паров (или "прорывного газа") перед удалением паров во впускной коллектор 144. Маслоотделители 96 и 98 позволяют осуществлять вентиляцию картера в двух направления, как раскрыто ниже. Уровень давления в картере 114 можно определить с помощью датчика 62 давления, установленного в картере.
Когда барометрическое давление БД (BP) превышает ДВК (например, в режимах без наддува), свежий воздух подают в картер 114 из области, расположенной ниже по потоку от воздухоочистителя 33 и выше по потоку от компрессора 14, по вентиляционной трубке 178. Затем картерные топливные пары и газы можно удалять из картера во впускной коллектор по линии 80 вентиляции через электроуправляемый клапан 153 и клапан 28 вентиляции картера, когда клапан 153 открыт.В некоторых режимах работы двигателя, например, когда ДВК превышает БД (например, в режимах с наддувом), и давление в картере превышает БД, картерные топливные пары можно вытягивать по вентиляционной трубке 178 (обратный поток). При этом, в подобных режимах контроллер может направлять сигнал для принудительного закрытия клапана 153, если обратный поток нежелателен.
Система 100 двигателя также содержит топливный бак 26, в котором содержится легкоиспаряющееся жидкое топливо, сжигаемое двигателе 10. Во избежание утечки топливных паров из топливного бака в атмосферу, газы из топливного бака сбрасывают в атмосферу через канистру 22 адсорбера. Канистра адсорбера может иметь значительную емкость для накапливания паров топлива на основе углеводородов, спиртов и (или) эфира в адсорбированном состоянии; она может быть наполнена гранулами активированного угля и (или) другим материалом с высокой удельной поверхностью. Однако при длительной адсорбции топливных паров происходит снижение емкости канистры в части возможности улавливания новых объемов. В связи с этим, канистру адсорбера можно периодически продувать для удаления уловленных топливных паров, как более подробно раскрыто ниже. В компоновке, представленной на ФИГ. 1, состояние соленоида 118, встроенного в КПК 126 может регулировать контроллер для управления продувкой топливных паров из указанной канистры во впускной коллектор по продувочной линии 82. Как показано на фигуре, КПК 126 установлен в продувочной линии 82, а продувочная линия 82 связана с канистрой на своем первом конце и с впускным коллектором на своем втором конце. Обратный клапан 52, установленный в продувочной линии 82, блокирует обратный поток из впускного коллектора 144 в канистру 22.
Как показано на ФИГ. 1, КПК 126 содержит последовательную комбинацию, состоящую из соленоида 118 и сужающего устройства 119. Сужающее устройство 119 служит для ограничения потока паров от продувки из канистры 22 до уровня ниже заданного порогового уровня. Комбинация соленоида 118 и сужающего устройства 119 образует клапан, иногда называемый «звуковой клапан», функционирующий как воздушная и топливная форсунка низкого давления. Иначе говоря, сужающее устройство 119 может ограничивать поток из канистры 22 до уровня, не превышающего заданный пороговый уровень.
Соленоид 118 КПК 126 может представлять собой бесступенчато-регулируемый клапан с рабочим циклом (например, частота импульса может составлять 10 Гц). Доля времени, в течение которой клапан открыт, и перепад давления на клапане могут определять совокупный молярный расход через КПК. Например, короткий рабочий цикл можно применять, когда расходы потоков в двигатель являются низкими, или при повышенной загрязненности канистры. Когда канистра загрязнена, первая часть молярного потока содержит высокую концентрацию топлива. По мере снижения содержания топлива в канистре, концентрация топлива падает, и продолжительность нахождения клапана в открытом состоянии увеличивается (увеличенный рабочий цикл) для включения потока приблизительно с той же величиной расхода топлива. При наполненной канистре, именно величина расхода топлива в потоке ограничивает рабочий цикл КПК. Когда канистра почти пуста, рабочий цикл КПК зависит от расхода воздуха в потоке.
Когда имеют место условия для продувки, например, когда канистра достигла насыщения, расход потока воздуха в двигатель по результатам измерений ниже необходимого расхода потока воздуха в двигатель, а расход потока топлива в двигатель по результатам измерений ниже необходимого расхода потока топлива в двигатель (как будет подробнее раскрыто ниже в описании ФИГ. 3 и 4), пары, уловленные в канистре 22 улавливания топливных паров, можно удалить продувкой во впускной коллектор 144, принудительно открыв соленоид 118. Когда КПК 126 открыт, топливные пары можно вытянуть из канистры во впускной коллектор 144 по двум путям. Во-первых, топливные пары можно удалять из канистры 22 по продувочной линии 82 непосредственно во впускной коллектор 144 (например, во впускную систему ниже по потоку от дросселя) благодаря наличию разрежения во впускном коллекторе. Например, пары от продувки могут течь во впускной коллектор 144 по линии 82 в условиях, когда БД>ДВК (например, в режимах без наддува), и когда КПК открыт как минимум частично. Топливные пары от продувки могут также течь во впускной коллектор 144 по продувочной линии 83. Как показано на фигуре, первый конец продувочной линии 83 может быть соединен с продувочной линией 82 ниже по потоку от КПК 126 и выше по потоку от впускного коллектора, а второй конец продувочной линии 83 может быть соединен с всасывающим входом эжектора 116. Когда ДВД>БД (например, в режимах с наддувом), эжектирующий поток, проходящий через эжектор 116 из участка впускного канала ниже по потоку от компрессора на участок впускного канала выше по потоку от компрессора, может создавать всасываемый поток топливных паров из канистры 22 во всасывающее отверстие эжектора и далее на участок впускного канала 142 выше по потоку от компрессора. Далее топливные пары могут течь во впускной коллектор 144 по впускному каналу 142. Однонаправленный обратный клапан 115 в продувочной линии 83 может блокировать поступление эжектирующего потока, движущегося через эжектор, в продувочную линию 83 через всасывающее отверстие. Соответственно, потоки картерного газа и топливных паров от продувки во впускной коллектор можно регулировать по отдельности.
Как показано на фигуре, необязательный паровой запорный клапан ПЗК (VBV) 124 можно установить в канале между топливным баком 26 и канистрой 22. ПЗК 124 может также обозначаться термином «запорный кран топливного бака». В некоторых вариантах ПЗК 124 может представлять собой электромагнитный клапан, а работу ПЗК 124 можно регулировать путем регулирования управляющего сигнала (или длительности импульса) соответствующего соленоида. В штатном режиме работы двигателя ПЗК 124 можно удерживать в закрытом состоянии для ограничения количества топливных паров, направляемых в канистру 22 из топливного бака 26. Во время дозаправки и в некоторых режимах продувки, ПЗК 124 можно открывать для направления топливных паров из топливного бака 26 в канистру 22. Открывая указанный клапан, когда давление в топливном баке выше порогового (например, выше механического предела давления, при превышении которого топливный бак и прочие компоненты топливной системы могут получить механические повреждения), пары топлива, образующиеся при дозаправке, можно сбросить в канистру, при этом давление в топливном баке можно поддерживать ниже предельных значений. Несмотря на то, что в раскрытом варианте показано, что ПЗК 124 расположен в канале между топливным баком и канистрой, в других вариантах осуществления указанный запорный кран может быть установлен на топливном баке 26.
Как показано на фигуре, преобразователь 163 давления в топливном баке можно установить в линии, соединяющей топливный бак 26 с ПЗК 124. Преобразователь 163 давления в топливном баке выполнен с возможностью измерения давления в топливном баке 26 и направления сигнала, содержащего данную информацию, в систему управления.
Кроме того, как показано на фигуре, с канистрой 22 может быть соединена вентиляционная трубка 117 для направления газов из канистры в атмосферу во время накапливания или улавливания топливных паров из топливного бака 26. Вентиляционная трубка 117 также может пропускать свежий воздух в канистру 22 улавливания топливных паров во время продувки накопленных топливных паров во впускной коллектор 144 через продувочную линию 82 и КПК 126. Несмотря на то, что в рассматриваемом примере вентиляционная трубка 117 показана соединенной с источником свежего ненагретого воздуха, также можно использовать различные модифицированные варианты. Вентиляционная трубка 117 может содержать вентиляционный клапан 120 канистры, установленный в ней для регулирования потока воздуха и паров между канистрой 22 и атмосферой. Несмотря на то, что показана единственная канистра 22, следует понимать, что в системе 100 двигателя можно установить любое количество канистр.
Контроллер 12 может быть выполнен в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Контроллер 12 может получать разнообразные сигналы отдатчиков 16, соединенных с двигателем 10, например, от датчика 58 МРВ, датчика 162 ДВК, датчика 62 давления вентиляции картера, датчика 160 ДВхК, датчика 161 ДВД, датчика 146 давления усилителя тормозов и т.п. Контроллер 12 также может отслеживать и регулировать положение различных исполнительных механизмов 81 по входным сигналам от различных датчиков. Эти исполнительные механизмы могут включать в себя, например, впускной дроссель 20, системы впускных и выпускных клапанов, КПК 126, вентиляционный клапан 120 канистры, клапан 28 вентиляции картера, ОКВУ 60 и компрессор 14. В носитель информации - постоянное запоминающее устройство в контроллере 12 - могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые процессором для выполнения раскрытых ниже способов, а также других предполагаемых, но конкретно не перечисленных вариантов. Примеры способов и алгоритмов раскрыты ниже с отсылками к ФИГ. 3 и 4.
Обратимся к ФИГ. 2, схематически изображающей пример системы 200 транспортного средства. Система 200 транспортного средства содержит систему 100 двигателя, которая может соответствовать системе 100 двигателя на ФИГ. 1. Система транспортного средства содержит колеса 202. Крутящий момент поступает на колеса 202 от системы 100 двигателя и через трансмиссию 204. В некоторых примерах, крутящий момент на колеса 202 также может поступать от электрического или гидравлического мотора. Как показано на фигуре, переднерасположенный привод вспомогательных агрегатов (ППВА) 220 может содержать генератор 210 переменного тока и компрессор 212 кондиционирования воздуха KB (А/С). Генератор 210 переменного тока и компрессор 212 KB могут быть, каждый по отдельности, механически связаны с системой 100 двигателя посредством соответствующих валов или шкивов 245, 247. Или же генератор 210 переменного тока и компрессор 212 KB могут быть механически связаны с системой 100 двигателя посредством общего вала или шкива. Аккумулятор 208 и генератор 210 переменного тока могут обеспечивать электропитание различных вспомогательных компонентов двигателя, не показанных на ФИГ. 2. Контроллер 12 может соответствовать контроллеру 12, раскрытому выше в описании ФИГ. 1, и может содержать команды в долговременной памяти для управления генератором 210 переменного тока, компрессором 212 KB, системой 100 двигателя и трансмиссией 204 и получения от них входных сигналов.
Обратимся к ФИГ. 3 и 4, на которых представлены два способа для координирования потоков от усилителя тормозов, от принудительной вентиляции картера (ПВК) и от продувки канистры во впускной коллектор (например, впускной коллектор 144 на ФИГ. 1). Как было раскрыто выше в описании ФИГ. 1, потоки от усилителя тормозов, ПВК и продувки канистры могут течь во впускной коллектор по отдельным и разным путям. Например, пары от продувки канистры могут поступать во впускной коллектор по первому каналу (например, продувочной линии 82), картерные газы - по второму каналу (например, линии 80 вентиляции картера), а от усилителя тормозов - по третьему каналу (например, вакуумной линии 85 усилителя тормозов). Пары от продувки канистры также могут поступать во впускной коллектор по четвертому каналу (например, продувочной линии 83) под действием создаваемого эжектором (например, эжектором 116) разрежения. Создаваемое эжектором разрежение и соответствующий поток паров от продувки через четвертый канал могут зависеть от перепада давления на компрессоре турбонагнетателя (например, компрессоре 14) во впускном канале. Положения клапана продувки канистры (например, КПК 126) в первом канале и клапана ПВК (например, клапана 28 ПВК) во втором канале может по отдельности регулировать контроллер (например, контроллер 12) для регулирования потоков от продувки и ПВК. Следовательно, потоки от продувки канистры и ПВК можно регулировать по отдельности, изменяя положения электроуправляемых клапанов в указанных первом и втором каналах. То есть открытием и закрытием клапана ПВК и клапана продувки канистры (КПК) может управлять контроллер. Клапан ПВК можно открывать и закрывать, изменяя положение электроуправляемого клапана (например, электроуправляемого клапана 153). Во впускной коллектор может поступать поток из усилителя тормозов (например, усилителя 140 тормозов), который возникает пассивно, когда давление во впускном коллекторе ниже, чем в усилителе тормозов, как разъяснялось выше касательно ФИГ. 1. При этом контроллер также может инициировать поток от усилителя тормозов во впускной коллектор, изменив положение ОКВУ 60 и создав, тем самым, дополнительный источник разрежения на вытяжном устройстве (например, вытяжном устройстве 30) для откачивания воздуха из усилителя тормозов. Раскрываемые способы можно ввести в запоминающее устройство контроллера двигателя, например, контроллера 12 на ФИГ. 1, для регулирования потоков от ПВК, продувки канистры и усилителя тормозов во впускной коллектор.
На ФИГ. 3 представлен способ 300 для регулирования потоков от ПВК, продувки канистры и усилителя тормозов во впускной коллектор. Команды для реализации способа 300 можно сохранить в запоминающем устройстве контроллера двигателя (например, контроллера 12). Затем способ 300 может выполнять контроллер.
На шаге 302 способа 300 контроллер оценивает и (или) измеряет параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя частоту вращения и нагрузку двигателя, расход потока воздуха в двигатель, расход потока топлива в двигатель, ДВК, ДВД, ДВхК, положение клапана ПВК, положение КПК и т.п. Оценив параметры работы двигателя, способ следует на шаг 304 для включения предпочтительного восполнения разрежения усилителя тормозов. Предпочтительное восполнение разрежения усилителя тормозов может включать в себя направление контроллером сигнала на исполнительный механизм для открытия ОКВУ всякий раз, когда разрежение в усилителе тормозов падает ниже порогового. Например, если давление в усилителе тормозов превысит пороговое, то ОКВУ можно открыть для снижения давления/повышения уровня разрежения в усилителе тормозов.
Разрежение в усилителе тормозов может снизиться в результате управляющего воздействия водителя. Например, когда водитель транспортного средства (например, водитель 130 транспортного средства) изменяет положение тормозной педали (например, устройства 132 ввода), может возникнуть необходимость восполнения разрежения усилителя тормозов, в связи с чем контроллер может открыть ОКВУ. То есть восполнением разрежения усилителя тормозов может управлять контроллер в зависимости от управляющих воздействий водителя через тормозную педаль, а также от уровня давления /разрежения в усилителе тормозов.
После шага 304 контроллер может перейти на шаг 306 для определения текущих и необходимых расходов потоков воздуха и топлива в двигатель. Контроллер может оценить текущие расходы потоков воздуха и топлива в двигатель по выходным сигналам различных датчиков и исполнительных механизмов. Например, контроллер может оценить расход потока воздуха по выходным сигналам датчика массового расхода воздуха (например, датчика 58 массового расхода воздуха), расположенного в системе впуска воздуха (например, впускном канале 142), датчика ДВхК (например, датчика 160 ДВхК), датчика ДВД (например, датчика 161 ДВД), по положению дросселя (например, дросселя 20). Дополнительно контроллер может оценить расход потока воздуха с учетом потоков во впускной коллектор в обход дросселя, например, потоков газов из усилителя тормозов (например, усилителя 140 тормозов), канистры улавливания топливных паров (например, канистры 22) и картера (например, картера 114). Кроме того, контроллер может оценить расход потока топлива по частоте вращения двигателя, командам, направляемым форсункам, давлению впрыска, расчетному расходу топлива как составляющей расхода потока продувки канистры, расчетному расходу топлива как составляющей расхода потока от ПВК. Необходимые расходы потоков воздуха и топлива можно определить по входным сигналам от водителя транспортного средства. Или же необходимые расходы потоков воздуха и топлива могут зависеть от того, есть ли необходимость перевести двигатель в режим холостого хода, то есть была ли дана команда перейти на скорость холостого хода.
Оценив текущие и необходимые расходы потоков воздуха и топлива на шаге 306, способ 300 следует на шаг 308, и контроллер проверяет, превышает ли текущий расход потока воздуха в двигатель необходимый расход потока воздуха в двигатель. Если текущий расход потока воздуха в двигатель превышает необходимый расход потока воздуха в двигатель, то контроллер следует на шаг 310 для закрытия КПК и клапана ПВК. Закрытие КПК и клапана ПВК может состоять в перемещении клапанов в закрытое положение, чтобы газы от продувки канистры и картерные газы не текли во впускной коллектор. Если КПК или клапаны ПВК уже находятся в закрытом положении на шаге 310, контроллер может оставить их в закрытом положении на шаге 310. Следует понимать, что когда в настоящем описании говорят о том, что расход потока воздуха превышает необходимый, речь идет о расходе потока воздуха после того, как впускной дроссель двигателя уже был установлен в минимально открытое положение.
Далее, на шаге 312 контроллер может совершить действия для снижения крутящего момента двигателя. Для снижения полезного тормозного момента двигателя, контроллер может подать нагрузку на двигатель, увеличив крутящий момент генератора переменного тока на шаге 313, и (или) уменьшив угол опережения зажигания на шаге 315. На шаге 313 аккумулируют энергию в аккумуляторе, увеличивая, тем самым, потребление крутящего момента, а на шаге 315 происходит подача тепла в выпускную систему, в результате чего снижается производство крутящего момента. Например, уменьшение угла опережения зажигания может включать в себя уменьшение угла опережения зажигания от номинального значения, устанавливаемого во время такта сжатия в двигателе для обеспечения максимальной топливной экономичности. Поэтому уменьшение угла опережения зажигания может привести к снижению КПД двигателя (например, двигателя 10) и выходной мощности двигателя. Увеличение крутящего момента генератора переменного тока может включать в себя увеличение напряжения и (или) силы тока, подаваемого на генератор переменного тока, и, тем самым, нагрузки, подаваемой на двигатель указанным генератором. В одном примере контроллер на шаге 312 может выполнить только действия 313 и увеличить крутящий момент генератора переменного тока, и не переходить к шагу 315 для уменьшения угла опережения зажигания. В другом примере контроллер на шаге 312 может только перейти к шагу 315 и уменьшить угол опережения зажигания, но не увеличивать крутящий момент генератора переменного тока. В еще одном примере контроллер на шаге 312 может перейти к действиям 313 и 315, чтобы увеличить крутящий момент генератора переменного тока и уменьшить угол опережения зажигания. Контроллер может выполнять действия 313 и 315 одновременно либо сначала одно, а затем другое. После шага 312 выполнение способа 300 завершают.
Вернемся на шаг 308: если контроллер установит, что текущий расход потока воздуха в двигатель не превышает необходимый, то контроллер может перейти на шаг 314 и проверить, превышает ли текущий расход потока топлива в двигатель необходимый. Если текущий расход потока топлива в двигатель превышает необходимый, то контроллер может перейти на шаг 316 и закрыть КПК и клапан ПВК. Закрытие клапана ПВК может включать в себя изменение положения электроуправляемого клапана (например, электроуправляемого клапана 153) на более закрытое, при котором уменьшается площадь проходного сечения, через которое могут течь картерные газы. В одном варианте осуществления закрытие клапана ПВК может создать гидравлическое уплотнение между картером и впускным коллектором, блокирующее поток газов между ними.
Если на шаге 314 контроллер установит, что текущий расход потока топлива в двигатель меньше необходимого, контроллер может перейти на шаг 318 и проверить, соблюдены ли условия для продувки канистры улавливания топливных паров. Контроллер может проверить, соблюдены ли условия для продувки канистры улавливания топливных паров, по концентрации топливных паров/измеренному давлению в канистре улавливания топливных паров, а также по текущим значениям давления в канистре улавливания топливных паров и впускном коллекторе. Например, если концентрация топливных паров в канистре улавливания топливных паров превышает пороговую, то могут иметь место условия для продувки канистры улавливания топливных паров. Указанная пороговая концентрация может представлять собой известное значение концентрации топливных паров, сохраненное в запоминающем устройстве контроллера. В одном примере пороговая концентрация топливных паров может составлять двадцать процентов. Иначе говоря, условия для продувки канистры улавливания топливных паров могут иметь место, если присутствует одно или несколько из следующих условий: концентрация топливных паров в канистре улавливания топливных паров превышает пороговую; и давление во впускном коллекторе ниже давления в канистре улавливания топливных паров на величину, превышающую пороговую. Касательно последнего условия, контроллер может проверить, ниже ли давление во впускном коллекторе, чем в канистре улавливания топливных паров, на величину выше пороговой. Указанная пороговая разность давлений может представлять собой разность давлений в канистре улавливания топливных паров и впускном коллекторе, достаточную для возникновения потока газов продувки канистры после открытия КПК.
Если на шаге 318 условия для продувки канистры улавливания топливных паров отсутствуют, контроллер может закрыть КПК на шаге 320. В одном примере закрытие КПК может включать в себя изменение положения КПК на закрытое, и, тем самым, закрытие проходного отверстия клапана, чтобы картерные газы не могли течь через него. В другом примере закрытие КПК может включать в себя уменьшение степени открытия клапана с текущего положения до положения, являющегося промежуточным между текущим положением и закрытым первым положением, и, тем самым, уменьшение потока картерных газов через клапан.
Если на шаге 318 имеют место условия для продувки канистры улавливания топливных паров, то контроллер может перейти на шаг 322 и оценить потенциальные расходы потоков воздуха и топлива в двигатель в случае открытия КПК. Контроллер может оценить потенциальный расход потока воздуха и потенциальный расход потока топлива в двигатель в случае открытия КПК на основании результата оценки концентрации топливных паров в канистре улавливания топливных паров и результата оценки расхода потока паров от продувки (который может зависеть от величины разрежения в эжекторе и впускном коллекторе). Например, при росте концентрации топливных паров в канистре улавливания топливных паров и росте разрежения во впускном коллекторе, может вырасти расход потока топлива во впускной коллектор после открытия КПК. Оценив потенциальный расход потока воздуха в двигатель и потенциальный расход потока топлива в двигатель в случае открытия ПВК, контроллер может перейти на шаг 324 и проверить, приведет ли открытие КПК к тому, что расход потока воздуха превысит необходимый, и (или) расход потока топлива превысит необходимый. Если открытие КПК может привести к тому, что расход потока воздуха и (или) расход потока топлива превысят необходимые, то контроллер может перейти на шаг 320 и закрыть КПК. Однако, если контроллер установит, что открытие клапана КПК не приведет к превышению необходимых расходов потоков воздуха и топлива, то контроллер может открыть КПК на шаге 326. Открытие КПК может включать в себя изменение положения КПК на более открытое, при котором увеличивается площадь поперечного сечения для прохода газов продувки канистры. Иначе говоря, контроллер может увеличить степень открытия КПК для увеличения количества газов продувки канистры, текущих из канистры улавливания топливных паров во впускной коллектор (либо непосредственно в него по продувочной линии, например, продувочной линии 82, либо опосредованно: по продувочной линии, например, продувочной линии 83, ведущей на всасывающий вход эжектора и через эжектирующий выход эжектора во впускной канал двигателя выше по потоку от компрессора).
После закрытия КПК на шаге 320 или открытия КПК на шаге 326 контроллер может перейти на шаг 328 и оценить расход дополнительного потока воздуха и расход дополнительного потока топлива, которые могли бы возникнуть, если ПВК был бы открыт.Оценка влияния картерных газов на расход потока воздуха и расход потока топлива, могущего возникнуть в результате открытия клапана ПВК, может быть основана на разности ДВК и давления в картере, среди прочих факторов. В одном примере для оценки количества воздуха в газах, покидающих картер, можно использовать модель поступления в картер прорывного газа и свежего воздуха и выхода из картера смешанного потока. Например, такую модель можно сохранить в памяти системы управления, и контроллер может оценивать содержание воздуха в газах, выходящих из картера, подставляя в модель текущие значения рабочих параметров. Контроллер может вычислить совокупный молярный расход газа в зависимости от давления в картере, давления во впускном коллекторе и положения клапана.
После шага 328 способ 300 может перейти на шаг 330, и контроллер может проверить, превысили ли бы расходы потоков воздуха и (или) топлива в двигатель соответствующие необходимые расходы, если бы клапан ПВК был открыт.Контроллер может оценить, каковы были бы величины расходов воздуха и топлива, если бы клапан ПВК был открыт, в зависимости от величины потока продувки канистры, величины потока от усилителя тормозов, массового расхода воздуха в впускном канале, перепада давления на турбокомпрессоре, положения дросселя и т.п.Например, увеличение потока восполнения разрежения усилителя тормозов может привести к увеличению расхода потока воздуха в двигатель, и, аналогичным образом, увеличение потока продувки может привести к увеличению расхода потока топлива в двигатель.
Если контроллер установит, что после открытия клапана ПВК расход потока воздуха в двигатель и (или) расход потока топлива в двигатель превысили бы необходимые, то контроллер может перейти на шаг 334 для закрытия клапана ПВК. В одном примере закрытие клапана ПВК может включать в себя изменение положения электроуправляемого клапана, встроенного в клапан ПВК (например, электроуправляемого клапана 153) на закрытое положение, в котором проходное отверстие клапана может быть закрыто, в связи с чем картерные газы не смогут течь через клапан. В другом примере закрытие клапана ПВК может включать в себя уменьшение степени открытия электроуправляемого клапана с текущего положения до положения, являющегося промежуточным между текущим и закрытым первым положением, и, тем самым, уменьшение потока картерных газов через клапан. После шага 334 выполнение способа 300 завершают.
Если контроллер установит, что открытие клапана ПВК не приведет к увеличению расхода потока воздуха или расхода потока топлива в двигатель до уровней, превышающих необходимые, то контроллер может открыть клапан ПВК на шаге 332. Открытие клапана ПВК может включать в себя изменение положения клапана на более открытое, при котором увеличивается площадь поперечного сечения для прохождения потока картерных газов. После шага 332 выполнение способа 300 завершают.
Итак, согласно способу 300, способ для двигателя может содержать шаг, на котором электрически управляют клапаном вентиляции картера для выборочного включения потока вентиляции картера на впуск двигателя ниже по потоку от дросселя в зависимости от расходов потоков в двигатель воздуха и топлива, текущего расхода дополнительного потока воздуха в двигатель из усилителя тормозов и текущего расхода дополнительного потока в двигатель воздуха и топлива из системы улавливания топливных паров. Если текущий расход дополнительного потока воздуха в двигатель от усилителя тормозов превышает необходимый расход потока воздуха в двигатель, способ может дополнительно содержать шаги, на которых электрически управляют клапаном вентиляции картера для отключения потока вентиляции картера на впуск двигателя и электрически управляют клапаном продувки канистры для отключения потока из системы улавливания топливных паров на впуск двигателя. Если текущий расход дополнительного потока воздуха от усилителя тормозов в двигатель не превышает необходимый расход потока воздуха в двигатель, и если имеют место условия для продувки канистры улавливания топливных паров, способ может также включать в себя шаг, на котором электрически управляют клапаном продувки канистры для включения потока из системы улавливания топливных паров на впуск двигателя, если по результатам оценки расходы потоков воздуха и топлива в двигатель, при включенном потоке продувки канистры улавливания топливных паров, не превышают необходимых расходов потоков в двигатель воздуха и топлива соответственно. Если текущий расход дополнительного потока воздуха от усилителя тормозов в двигатель не превышает необходимый расход потока воздуха в двигатель, и если имеют место условия для продувки канистры улавливания топливных паров, способ может содержать шаг, на котором электрически управляют клапаном вентиляции картера для включения потока вентиляции картера на впуск двигателя, если по результатам оценки расходы потоков воздуха и топлива, при включенных потоках продувки канистры улавливания топливных паров и вентиляции картера, не превышают необходимые расходы потоков воздуха и топлива в двигатель соответственно. Кроме того, если текущий расход дополнительного потока воздуха от усилителя тормозов в двигатель не превышает необходимый расход потока воздуха в двигатель, и если условия для продувки канистры улавливания топливных паров отсутствуют, способ может содержать шаги, на которых электрически управляют клапаном продувки канистры для отключения потока из системы улавливания топливных паров на впуск двигателя и электрически управляют клапаном вентиляции картера для включения потока вентиляции картера на впуск двигателя, если по результатам оценки расходы потоков воздуха и топлива в двигатель, при отключенном потоке продувки канистры улавливания топливных паров и включенном потоке вентиляции картера, не превышают необходимые расходы потоков воздуха и топлива в двигатель соответственно. Способ может дополнительно содержать принятие мер для снижения крутящего момента двигателя, если текущий расход дополнительного потока воздуха в двигатель от усилителя тормозов превышает необходимый расход потока воздуха в двигатель. Электрическое управление клапаном вентиляции картера по способу 300 может содержать шаг, на котором управляют электромагнитным клапаном, встроенным в клапан вентиляции картера, как раскрыто в настоящем описании.
На ФИГ. 4 представлен пример способа 400 для регулирования потоков ПВК, продувки канистры и усилителя тормозов во впускной коллектор. Команды для реализации способа 400 можно сохранить в запоминающем устройстве контроллера двигателя (например, контроллер 12). Впоследствии способ 400 может выполнять контроллер.
Выполнение способа 400 начинают на шаге 402, где контроллер оценивает и (или) измеряет параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя частоту вращения и нагрузку двигателя, массовый расход воздуха на впуске, расход потока топлива, ДВК, ДВД, ДВхК, положение соленоида клапана ПВК, положение КПК и т.п.Оценив параметры работы двигателя, контроллер может перейти на шаг 404 и запустить процесс предпочтительного восполнения разрежения усилителя тормозов. Предпочтительное восполнение разрежения усилителя тормозов может включать в себя открытие ОКВУ всякий раз, когда разрежение в усилителе тормозов падает ниже порогового. Например, если давление в усилителе тормозов возрастает сверх порогового, то ОКВУ можно открыть для снижения давления (повышения разрежения) в усилителе тормозов. Разрежение в усилителе тормозов может снизиться в результате управляющего воздействия водителя. Например, когда водитель транспортного средства (например, водитель 130 транспортного средства) отпускает тормозную педаль (например, устройство 132 ввода), может возникнуть необходимость восполнения разрежения усилителя тормозов, в связи с чем контроллер может открыть ОКВУ. Таким образом, восполнением разрежения усилителя тормозов может управлять контроллер в зависимости от управляющих воздействий водителя через тормозную педаль и уровня давления/разрежения в усилителе тормозов.
После шага 404 контроллер может перейти на шаг 406 и определить текущие и необходимые расходы потоков воздуха и топлива в двигатель, например, как раскрыто в описании шага 306 способа 300. Оценив текущие и необходимые расходы потоков воздуха и топлива на шаге 406, способ 400 может перейти на шаг 408, и контроллер может проверить, превышает ли текущий расход потока воздуха необходимый расход потока воздуха в двигатель, например, как раскрыто выше в описании шага 308 способа 300. Если текущий расход потока воздуха превышает необходимый расход потока воздуха в двигатель, то контроллер может перейти на шаг 410 и закрыть КПК и клапан ПВК. Закрытие КПК и клапана ПВК может включать в себя установку каждого из указанных клапанов в закрытое положение, чтобы газы от продувки канистры и картерные газы не текли во впускной коллектор. Если на шаге 410 КПК или клапан ПВК уже находятся в закрытом положении, контроллер может оставить указанные клапаны в закрытом положении на шаге 410.
Далее, на шаге 412, и, в качестве необязательного варианта, на шаге 413 и (или) 415, контроллер может совершить действия для снижения крутящего момента двигателя, например, как раскрыто выше в описании шага 312 способа 300. После шага 412 выполнение способа 400 завершают.
Вернемся на шаг 408: если контроллер установит, что текущий расход потока воздуха в двигатель не превышает необходимый, то способ 400 может перейти на шаг 414, и контроллер может проверить, находится ли трансмиссия транспортного средства (например, транспортного средства 200) нейтральном положении, прогреты ли двигатель и каталитический нейтрализатор, и превышает ли нагрузка ППВА пороговую. Пороговая нагрузка для ППВА может представлять собой заранее заданное значение, которое можно сохранить в запоминающем устройстве контроллера. Кроме того, в основе пороговой нагрузки ППВА может лежать расход потока воздуха в двигатель, при этом можно задать такой уровень пороговой нагрузки ППВА, при котором двигатель может работать при минимальном первом значении расхода потока воздуха. Контроллер может определить, что трансмиссия транспортного средства находится в нейтральном положении, если трансмиссия (например, трансмиссия 204) не изменяет крутящий момент двигателя для передачи на колеса транспортного средства. Установить, что каталитический нейтрализатор и двигатель прогреты можно на основании параметров работы двигателя (например, температуры двигателя, продолжительности использования двигателя, количество циклов двигателя и т.п.). Например, если температура двигателя превышает пороговую, и (или) продолжительность работы двигателя превысила пороговую, и (или) уровень токсичности по результатам измерения ниже по потоку от каталитического нейтрализатора ниже порогового, то контроллер может установить, что двигатель и каталитический нейтрализатор прогреты.
Если контроллер установит, что трансмиссия находится в нейтральном положении, двигатель и каталитический нейтрализатор прогреты, и нагрузка ППВА ниже пороговой, то контроллер может перейти на шаг 418 и закрыть клапан ПВК, например, как раскрыто выше в описании шага 334 способа 300. Если на шаге 418 клапан ПВК уже находится в закрытом положении, контроллер может оставить клапан ПВК в закрытом положении на шаге 418.
Если контроллер установит, что трансмиссия транспортного средства не находится в нейтральном положении, или то, что двигатель и каталитический нейтрализатор не прогреты, или то, что нагрузка ППВА превышает пороговую, то контроллер может перейти на шаг 416 и открыть клапан ПВК, например, как раскрыто выше в описании шага 332 способа 300. После закрытия клапана ПВК на шаге 418 или открытия клапана ПВК на шаге 416, способ 400 может проследовать на шаг 420, и контроллер может проверить, соблюдены ли условия для продувки канистры улавливания топливных паров, например, как раскрыто выше в описании шага 318 способа 300.
Если на шаге 420 будет установлено, что условия для продувки канистры улавливания топливных паров отсутствуют, контроллер может перейти на шаг 432 и закрыть КПК, например, как раскрыто выше в описании шага 320 способа 300. Если КПК уже находится в закрытом положении на шаге 432, контроллер может оставить КПК в закрытом положении на шаге 432. После шага 432 выполнение способа 400 завершают.
В противном случае, если на шаге 420 контроллер установит, что условия для продувки канистры улавливания топливных паров имеют место, то контроллер может оценить потенциальный расход потока воздуха и потенциальный расход потока топлива в двигатель в случае открытия КПК на шаге 422, например, как раскрыто выше в описании шага 322 способа 300.
Оценив потенциальный расход потока воздуха и потенциальный расход потока топлива в двигатель в случае открытия КПК, контроллер может перейти на шаг 424 и проверить, приведет ли открытие КПК к тому, что расход воздуха превысит необходимый, и (или) расход топлива превысит необходимый. Если на шаге 424 контроллер установит, что открытие клапана КПК не приведет к превышению необходимых расходов потоков воздуха и топлива, то контроллер может открыть КПК на шаге 428, например, как раскрыто в описании шага 326 способа 300. После шага 428 выполнение способа 400 завершают.
Однако, если в результате открытия КПК расход потока топлива и (или) расход потока топлива могут превысить соответствующие пороговые значения, то контроллер может перейти на шаг 426 и закрыть клапан ПВК, а затем определить величину расходов потоков воздуха и топлива в двигатель в результате его закрытия. Например, на шаге 424 клапан ПВК может находиться в открытом положении (например, если результат проверки на шаге 414 был отрицательным). Если в результате открытия КПК расход потока воздуха или расход потока топлива могут привести к превышению соответствующих необходимых расходов (например, в связи с дополнительной подачей во впускной коллектор воздуха/топлива из потока ПВК), то клапан ПВК можно закрыть для продувки канистры улавливания топливных паров как имеющей приоритет перед вентиляцией картера. После закрытия клапана ПВК контроллер может определить величину расходов потоков воздуха и топлива в двигатель в результате его закрытия.
Затем на шаге 430 контроллер может проверить, приведет ли открытие КПК к тому, что расход воздуха превысит необходимый, и (или) расход топлива превысит необходимый. Если на шаге 430 контроллер установит, что открытие клапана КПК не приведет к превышению необходимых расходов потоков воздуха и топлива, то контроллер может открыть КПК на шаге 434, например, как раскрыто в описании шага 326 способа 300. Однако, если в результате открытия КПК расход потока воздуха и (или) расход потока топлива могут превысить соответствующие величины необходимого расхода, то контроллер может перейти на шаг 432 и закрыть КПК, например, как раскрыто в описании шага 320 способа 300. Если КПК уже находится в закрытом положении на шаге 430, то контроллер оставить КПК в закрытом положении на шаге 432.
Согласно способу 400, если трансмиссия находится в нейтральном положении, двигатель и каталитический нейтрализатор отработавших газов прогреты, и нагрузка на переднерасположенный привод вспомогательных агрегатов ниже пороговой, электроуправляемый клапан вентиляции картера можно закрыть для отключения потока вентиляции картера на впуск двигателя ниже по потоку от дросселя. В противном случае, клапан вентиляции картера можно открыть. Если возникнет необходимость восполнения разрежения усилителя тормозов, клапан вентиляции картера можно будет закрыть, если расход потока воздуха в двигатель во время восполнения разрежения усилителя тормозов при открытом клапане вентиляции картера превысит необходимый расход потока воздуха в двигатель. При одновременной необходимости восполнения разрежения усилителя тормозов и продувки канистры улавливания топливных паров, продувку топливных паров можно отсрочить, удерживая клапан продувки канистры в закрытом положении, если расход потока воздуха в двигатель во время восполнения разрежения усилителя тормозов при открытом клапане продувки канистры и закрытом клапане вентиляции картера превысит необходимый расход потока воздуха в двигатель. Однако клапан вентиляции картера может находиться в открытом положении во время одновременного восполнения разрежения усилителя тормозов и продувки канистры улавливания топливных паров, если расход потока воздуха в двигатель во время одновременного восполнения разрежения усилителя тормозов и продувки канистры улавливания топливных паров при открытом клапане вентиляции картера не превысит необходимый расход потока воздуха в двигатель. Следует понимать, что во время восполнения разрежения усилителя тормозов можно открыть электроуправляемый отсечной клапан, установленный последовательно с вытяжным устройством, содержащим эжектирующий вход, соединенный с впускной системой выше по потоку от компрессора турбонагнетателя, эжектирующий выход, соединенный с впускной системой ниже по потоку от дросселя, и всасывающий вход, соединенный с вакуум-бачком усилителя тормозов. Клапан вентиляции картера также можно закрывать во время одновременного восполнения разрежения усилителя тормозов и продувки канистры улавливания топливных паров, если расход потока топлива в двигатель во время одновременного восполнения разрежения усилителя тормозов и продувки канистры улавливания топливных паров при открытом клапане вентиляции картера превысит необходимый расход потока топлива в двигатель.
Согласно способам 300 и 400, минимальный расход потока ПВК можно увеличить по сравнению с расходом потока ПВК в системах, где применяют традиционные стратегии регулирования ПВК. Так, когда двигатель находится в режиме минимального расхода потока воздуха, клапан ПВК закрывают, поскольку при открытом клапане ПВК в указанном режиме возможно превышение целевой величины расхода потока воздуха. В отличие от известных систем, предполагающих постоянное и одновременное наличие всех трех потоков (потока ПВК, потока продувки канистры улавливания топливных паров и потока от вытяжного устройства), регулирование всех указанных потоков с помощью БУСА согласно способам 300 и 400 создает другие возможности. Кроме того, указанное регулирование позволяет увеличить минимальный расход потока ПВК, увеличив, тем самым, отделение масла. Отделение масла обеспечивает преимущество, состоящее в том, что моторное масло остается в картере, а не теряется, сгорая в двигателе.
Во время работы двигателя на холостом ходу, регулирование потоков из источников топлива с помощью БУСА согласно способам 300 и 400 может обеспечить преимущество, состоящее в обеспечении минимального потока топлива. Например, расход потока топлива, превышающий необходимый, может возникнуть из-за потока продувки канистры улавливания топливных паров, а когда моторное масло вспыхивает под воздействием этанола, расход потока топлива, превышающий необходимый, может возникнуть из-за потока из системы вентиляции картера. Масса топлива, поступающая на форсунки, является минимальной массой, которую форсунки способны точно дозировать, что ограничивает степень допустимого уменьшения подачи топлива форсунками.
Обратимся к ФИГ. 5, на которой представлена диаграмма, иллюстрирующая процесс регулирования положений ОКВУ, КПК и клапана ПВК в зависимости от изменения параметров работы двигателя. А именно, на диаграмме 500 представлены изменения потока воздуха в двигатель на графике 504 и потока топлива в двигатель на графике 506 в зависимости от изменений положения дросселя на графике 502. Контроллер (например, контроллер 12) может изменять положение дросселя от закрытого до открытого. То есть дроссель можно устанавливать из закрытого первого положения в открытое второе положение, или в любое промежуточное положение. Увеличив степень открытия дросселя, можно повысить величину потока воздуха во впускной коллектор. Как было раскрыто выше в описаниях ФИГ. 3 и 4, расход потока воздуха в двигатель может измерять датчик массового расхода воздуха (например, датчик 58 массового расхода воздуха). Расход потока воздуха в двигатель может также зависеть от потоков во впускной коллектор в обход дросселя (например, дросселя 20), например, потоков из усилителя тормозов (например, усилителя 140 тормозов), канистры улавливания топливных паров (например, адсорбера 22) и картера (например, картера 114). Расход потока топлива можно оценить по результатам измерения расхода потока воздуха в двигатель и известному значению воздушно-топливного отношения, хранящемуся в запоминающем устройстве контроллера. Расход потока топлива также можно оценивать с учетом потоков из источников топлива, идущих в обход дросселя, например, потоков из канистры улавливания топливных паров и картера. Контроллер может изменять положение дросселя для регулирования количества воздуха во впускной коллектор.
На диаграмме 500 также показаны изменения разрежения в усилителе тормозов на графике 508 и загрязненности канистры улавливания топливных паров на графике 510. Разрежение в усилителе тормозов может представлять собой величину вакуума (например, давления ниже БД) в усилителе тормозов. Соответственно, давление в усилителе тормозов снижается по мере роста уровней разрежения. Величину разрежения в усилителе тормозов может измерять датчик давления, например, датчик 146 давления на ФИГ. 1. Загрязненность канистры улавливания топливных паров на графике 510 представляет собой результат оценки концентрации топливных паров в канистре улавливания топливных паров. Поскольку загрязненность канистры улавливания топливных паров может монотонно убывать во время цикла езды и возрастать только во время дозаправки, рост загрязненности канистры улавливания топливных паров показан на графике 510 для того, чтобы проиллюстрировать процесс регулирования положения различных клапанов при превышении пороговой загрязненности канистры улавливания топливных паров.
1
Например, если загрязненность канистры улавливания топливных паров превышает первый пороговый уровень КПК можно открыть для включения потока топливных паров во впускной коллектор при наличии определенных условий. То есть F может представлять собой уровень концентрации топливных паров в канистре улавливания топливных паров, при превышении которого желательно продуть канистру улавливания топливных паров. Концентрацию топливных паров в канистре улавливания топливных паров можно оценить, например, по давлению в канистре улавливания топливных паров.
Диаграмма 500 также показывает изменения положения ОКВУ на 512, КПК на 514 и клапана ПВК на 516. Как было раскрыто выше в описании ФИГ. 1-4, регулировать положения ОКВУ, КПК и клапана ПВК может контроллер. Контроллер может изменять положения указанных клапанов от открытого до закрытого в зависимости от параметров работы двигателя.
А именно, как подробно раскрыто выше в описании ФИГ. 3 и 4, положение ОКВУ можно изменять с закрытого первого положения на открытое второе положение, когда необходимо повысить уровень разрежения в усилителе тормозов. Например, необходимость повышения уровня разрежения в усилителе тормозов может возникнуть после того, как водитель (например, водитель 130 транспортного средства) отпустит тормозную педаль (например, устройство 132 ввода). Положение КПК можно изменять с закрытого первого положения на открытое второе положение в зависимости от загрязненности канистры улавливания топливных паров, давления во впускном коллекторе, расхода потока от усилителя тормозов в двигатель, а также расхода потока воздуха и расхода потока топлива.
Положение клапана ПВК также можно изменять с закрытого первого положения на открытое второе положение в зависимости от расхода потока воздуха и расхода потока топлива в двигатель, расхода потока от усилителя тормозов в двигатель, давления во впускном коллекторе и расхода потока продувки во впускной коллектор.
Под закрытыми первыми положениями ОКВУ, КПК и клапана ПВК можно понимать положения, в котором их проходные отверстия закрыты для отключения потока газов через указанные клапаны. При этом открытые вторые положения ОКВУ, КПК и клапана ПВК могут представлять собой положения, в которых их проходные отверстия увеличены до максимума. Иначе говоря, газы могут течь через ОКВУ, КПК и клапан ПВК, когда они находятся в своих открытых вторых положениях.
2
2
1
ОКВУ можно открывать, если разрежение в усилителе тормозов падет ниже нижнего первого порогового уровня В. Следовательно, нижний первый пороговый уровень В может представлять собой уровень разрежения в усилителе тормозов, при падении разрежения ниже которого необходимо создать дополнительное разрежение в усилителе тормозов. Если разрежение в усилителе тормозов превысит верхний второй пороговый уровень В, ОКВУ можно закрыть для уменьшения величины разрежения, подаваемого в усилитель тормозов.
Как раскрыто выше в описании ФИГ. 3 и 4, в некоторых примерах управление системой транспортного средства может включать в себя пропуск газов ПВК во впускной коллектор путем открытия клапана ПВК только в том случае, если поток газов ПВК не приведет к увеличению расхода потока воздуха или расхода потока топлива сверх необходимых. В результате, продолжительность нахождения клапана ПВК в открытом состоянии можно увеличить по сравнению с системами, где отсутствует активное (например, электрическое) регулирование потока ПВК. Кроме того, поток ПВК во впускной коллектор можно не только увеличить, но и сделать более равномерным. Более равномерный поток ПВК может способствовать более эффективной работе маслоотделителя (например, маслоотделителя 96), а в целом увеличение расхода потока ПВК может улучшить показатели работы двигателя при поездках на короткие расстояния и (или) в холодную погоду. Аналогичным образом, управление указанной системой может включать в себя пропуск газов продувки во впускной коллектор путем открытия клапана КПК только в том случае, если поток газов продувки не приведет к превышению расходов потоков воздуха или топлива сверх необходимых. Следовательно, раскрытая в настоящем описании система может обеспечить координацию указанных трех потоков и управление их доступом во впускной коллектор ниже по потоку от дросселя. Например, потоки от усилителя тормозов, продувки и ПВК во впускной коллектор может регулировать контроллер путем активного изменения положения соответствующих клапанов и координировать их таким образом, чтобы один или несколько потоков не создавали препятствий для одного или нескольких других потоков во впускной коллектор. Режимом, в котором все три потока (вентиляции картера, от вытяжного устройства и продувки канистры улавливания топливных паров) желательны, но открытие всех трех клапанов может привести к превышению целевых значений расхода потока воздуха или расхода потока топлива, обычно является режим холостого хода с низким потреблением воздуха и топлива. В связи с этим, раскрываемая система устанавливает очередность использования каждого из указанных клапанов. Первую очередь присваивают восполнению уровня разрежения в усилителе тормозов, однако продувка канистры и вентиляция картера также важны. При сильной загрязненности канистры, продувке канистра присваивают вторую очередь, а вентиляции картера -третью очередь, чтобы этот процесс мог использовать оставшийся резерв по потоку воздуха или топлива.
1
1
1
2
1
1
1
До момента t дроссель открыт (график 502), поэтому расход потока воздуха (график 504) и расход потока топлива (график 506) в двигатель колеблются вблизи соответствующих верхних первых уровней. Как показано на фигуре, в этот момент загрязненность канистры улавливания топливных паров (график 510) ниже первого порогового уровня F. Поэтому КПК может находиться в закрытом положении до момента t. Разрежение в усилителе тормозов (график 508) может быть выше нижнего первого порогового уровня В, но ниже верхнего второго порогового уровня В, до момента t. Поэтому ОКВУ может находиться в закрытом положении до момента t. Клапан ПВК может находиться в открытом положении до момента t, пока поток газов ПВК во впускной коллектор не приводит к превышению соответствующих пороговых уровней расхода воздуха или расхода потока топлива.
1
1
1
2
2
1
1
1
1
В момент t дроссель закрывают. Закрытие дросселя может быть связано с нажатием водителем транспортного средства тормозной педали. В результате закрытия дросселя, расход потока воздуха в двигатель и расход потока топлива в двигатель могут упасть в момент t. А именно, поток воздуха в двигатель может снизиться в результате закрытия дросселя, а контроллер может уменьшить расход потока топлива для поддержания необходимого воздушно-топливного отношения. Кроме того, в момент t разрежение в усилителе тормозов может упасть ниже нижнего первого порогового уровня В. Падение разрежения в усилителе тормозов может быть связано с нажатием водителем транспортного средства тормозной педали. В связи с падением разрежения в усилителе тормозов ниже В, в момент t ОКВУ можно открыть. Дополнительно, в момент t можно закрыть клапан ПВК в связи с уменьшением потребности в подаче топлива. Поэтому в момент t можно закрыть клапан ПВК, чтобы снизить вероятность превышения необходимого расхода потока топлива. КПК может оставаться закрытым в момент t.
1
2
1
2
2
2
1
1
С момента t до момента t дроссель, КПК и клапан ПВК могут оставаться в закрытом положении. ОКВУ может оставаться открытым, а загрязненность канистры улавливания топливных паров может продолжить постепенно снижаться. Из-за того, что ОКВУ остается открытым в интервале от t до t, разрежение в усилителе тормозов может повыситься с уровня ниже порогового В до уровня выше нижнего первого порогового уровень В. Однако разрежение в усилителе тормозов не растет выше верхнего второго порогового уровня B. Так как дроссель остается в закрытом положении, расходы потоков воздуха и топлива в двигатель могут оставаться ниже соответствующих верхних первых уровней, как и до момента t.
2
2
1
2
2
2
2
1
Далее, в момент t дроссель вновь открывают. В связи с открытием дросселя на t, расход потока воздуха в двигатель и расход потока топлива в двигатель могут возрасти до уровней, существовавших до момента t. Так как разрежение в усилителе тормозов возрастает до уровня выше нижнего первого порогового уровня В, ОКВУ можно закрыть в момент t. Кроме того, в момент t можно открыть клапан ПВК. КПК можно оставить закрытым на t, так как загрязненность канистры улавливания топливных паров остается ниже первого порогового уровня F.
2
3
2
3
2
С момента t до момента t дроссель и клапан ПВК могут оставаться открытыми. ОКВУ может оставаться закрытым, а загрязненность канистры улавливания топливных паров может продолжить снижаться. Так как ОКВУ остается закрытым в интервале от t до t, уровень разрежения в усилителе тормозов может снизиться, но остаться выше нижнего первого порогового уровня В. Так как дроссель остается в открытом положении, расходы потоков воздуха и топлива в двигатель могут продолжить колебаться вблизи соответствующих верхних первых уровней, как и до момента
3
2
2
3
3
1
3
3
1
Далее, в момент t уровень разрежения в усилителе тормозов может упасть ниже нижнего первого порогового уровня В. В связи с падением уровня разрежения в усилителе тормозов ниже В, ОКВУ можно открыть в момент t. В момент t дроссель остается открытым. Так как дроссель остается в открытом положении, расход потока воздуха в двигатель и расход потока топлива в двигатель остаются на уровнях, аналогичных уровням до момента t. Клапан ПВК также может оставаться открытым в момент t. КПК может оставаться закрытым в момент t, так как загрязненность канистры улавливания топливных паров остается ниже первого порогового уровня F.
3
4
1
С момента t до момента t дроссель, ОКВУ и клапан ПВК могут оставаться открытыми. В это время загрязненность канистры улавливания топливных паров не превышает пороговую F, поэтому КПК можно оставить закрытым. Однако, как показано на фигуре, загрязненность канистры возрастает, например, в связи с дозаправкой. Следует понимать, что рост загрязненности канистры показан только для того, чтобы проиллюстрировать поведение системы и процесс управления ею, когда загрязненность канистры превышает пороговую; остальные графики на ФИГ. 5 описывают условия во время цикла езды, а не в режиме с выключенным двигателем, когда обычно происходит дозаправка.
3
4
2
1
1
Так как в интервале от t to t ОКВУ остается открытым, уровень разрежения в усилителе тормозов может превысить нижний первый пороговый уровень В, но оставаться ниже верхнего второго порогового уровня В. Поскольку дроссель остается в открытом положении, расходы потоков воздуха и топлива в двигатель могут продолжить колебаться вблизи соответствующих верхних первых уровней, как и до момента t.
4
1
1
4
3
1
4
4
4
В момент t загрязненность канистры улавливания топливных паров может превысить первый пороговый уровень F. В связи с превышением первого порогового уровня F загрязненности канистры улавливания топливных паров (например, в связи с дозаправкой), на t КПК можно открыть. В момент t дроссель остается открытым. Так как дроссель остается в открытом положении, расход потока воздуха в двигатель и расход потока топлива в двигатель остаются на уровнях, аналогичных имевшим место до момента t. Однако в связи с ростом потока топливных паров во впускной коллектор в результате открытия КПК, на t клапан ПВК закрывают. Клапан ПВК закрывают на t, чтобы снизить вероятность превышения необходимого расхода потока топлива. ОКВУ может оставаться открытым на t.
4
5
1
4
5
1
2
2
1
4
С момента t до момента t дроссель, КПК и ОКВУ могут оставаться открытыми. Загрязненность канистры улавливания топливных паров может упасть ниже пороговой F в связи с тем, что КПК остается открытым с момента t до момента t. Так как ОКВУ оставался открытым в интервале от t до t, уровень разрежения в усилителе тормозов может продолжить расти сверх первого порогового уровня В, но оставаться ниже второго порогового уровня B. Поскольку дроссель, ОКВУ и КПК остаются в открытом положении, расходы потоков воздуха и топлива в двигатель могут превысить соответствующие верхние первые уровни, имевшие место до момента t.
5
5
1
5
1
5
5
5
1
5
В момент t клапан ПВК можно вновь открыть. В момент t загрязненность канистры улавливания топливных паров может продолжить падать ниже F. КПК может оставаться открытым в момент t. В связи с тем, что КПК остается открытым, загрязненность канистры улавливания топливных паров может продолжить падать ниже пороговой F. В момент t дроссель остается открытым. ОКВУ также может оставаться открытым в момент t. В связи с тем, что ОКВУ остается открытым, уровень разрежения в усилителе тормозов может продолжить расти в момент t, но может оставаться ниже первого порогового уровня F. В связи с тем, что дроссель, КПК и ОКВУ остаются в открытых положениях, а также в связи с открытием клапана ПВК, расход потока воздуха в двигатель и расход потока топлива в двигатель могут продолжить расти в момент t.
5
6
1
1
С момента t до момента t КПК и клапан ПВК могут оставаться открытыми. Кроме того, загрязненность канистры улавливания топливных паров может продолжить падать ниже F, так как КПК остается открытым. Дроссель, как и ОКВУ, остаются открытыми. В связи с тем, что ОКВУ остается открытым, уровень разрежения в усилителе тормозов может продолжить расти, но может оставаться ниже первого порогового уровня F. Так как дроссель, КПК, клапан ПВК и ОКВУ остаются в открытом положении, расход потока воздуха в двигатель и расход потока топлива в двигатель могут продолжить расти.
6
1
6
6
6
1
5
В момент t уровень разрежения в усилителе тормозов может превысить верхний второй пороговый уровень В связи с превышением уровня В разрежения в усилителе тормозов, в момент t ОКВУ можно закрыть. В связи с закрытием ОКВУ, в момент t расход потока воздуха в двигатель может упасть. КПК остается открытым в момент t. Поэтому содержание паров в канистре может продолжить падать ниже F, так как КПК остается открытым. Дроссель также остается открытым. Так как дроссель, КПК и клапан ПВК остаются открытыми, расход потока топлива в двигатель может продолжить колебаться на уровне, аналогичном имевшему место между моментами t и t6.
7
1
1
2
6
С момента U до момента t КПК и клапан ПВК могут оставаться открытыми. Кроме того, загрязненность канистры улавливания топливных паров может продолжить падать ниже F, так как КПК остается открытым. Дроссель остается открытым. Однако ОКВУ остается закрытым. Так как ОКВУ остается закрытым, уровень разрежения в усилителе тормозов падает ниже верхнего второго порогового уровня B, но может оставаться выше нижнего первого порогового уровня В. Так как дроссель, КПК и клапан ПВК остаются в открытом положении, расход потока воздуха в двигатель и расход потока топлива в двигатель могут продолжить колебаться вблизи уровней, аналогичных имевшим место в момент t.
7
1
7
7
2
1
7
7
7
6
7
В момент t загрязненность канистры улавливания топливных паров может снизиться до уровня, аналогичного имевшему место до момента t. В связи с уменьшением загрязненности канистры улавливания топливных паров, в момент tклапан КПК можно закрыть. Закрытие КПК также может снизить вероятность превышения необходимого расхода потока топлива, так как на t клапан ПВК открыт. Уровень разрежения в усилителе тормозов может продолжить колебаться между нижним первым пороговым уровнем В и верхним вторым пороговым уровнем B. В связи с этим, ОКВУ можно оставить закрытым в момент t. Дроссель и клапан ПВК могут оставаться открытыми на t. В связи с тем, что дроссель и клапан ПВК остаются открытыми в момент t, как расход потока воздуха в двигатель, так и расход потока топлива в двигатель могут колебаться вблизи уровней, аналогичных имевшим место с момента t до момента t.
Таким образом, на диаграмме 500 раскрыто, как можно регулировать потоки газов из канистры улавливания топливных паров, усилителя тормозов и картера во впускной коллектор. А именно, можно увеличить продолжительность нахождения клапана ПВК в открытом состоянии, не вызывая превышения необходимых расходов потоков воздуха и топлива в двигатель. Клапан ПВК можно закрывать только тогда, когда нахождение клапана ПВК в открытом состоянии может привести к превышению необходимых расходов потоков воздуха и топлива в двигатель.
Итак, способ может содержать изменение положения клапана принудительной вентиляции картера (ПВК), клапана продувки канистры (КПК) и отсечного клапана вытяжного устройства (ОКВУ) в зависимости от параметров работы двигателя. Указанные три клапана можно расположить на трех разных путях потоков во впускной коллектор в обход дросселя во впускном канале двигателя. А именно, ОКВУ можно установить на первом пути потока между усилителем тормозов и впускным коллектором, КПК можно установить на втором пути потока между канистрой улавливания топливных паров и впускным коллектором, а клапан ПВК можно установить на третьем пути потока между картером и впускным коллектором. Любой из указанных клапанов может быть электроуправляемым с возможностью регулирования контроллером двигателя. Изменяя положения указанных трех клапанов, способ может управлять тремя отдельными потоками во впускной коллектор в обход дросселя во впускном канале. Поток от усилителя тормозов можно регулировать, изменяя положения ОКВУ, поток топливных паров от продувки канистры можно регулировать, изменяя положения КПК, а поток газов ПВК можно регулировать, изменяя положения клапана ПВК.
Во время работы при низкой температуре, продувка канистры улавливания топливных паров, как правило, нецелесообразна, так как попытки извлечь уловленное топливо из холодной канистры могут оказаться безрезультатными. Кроме того, во время работы при низкой температуре первоочередной задачей является вентиляция картера, поскольку именно во время работы при низкой температуре наиболее высока вероятность попадания топлива в масло. Удаление любой влаги из картера в холодную погоду также дает положительный эффект, так как именно вода, содержащаяся в масле, вступает в реакцию с NO, в результате чего образуются азотная кислота и продукты окисления масла в двигателе. Раскрытая в настоящем описании система выполнена с учетом того, что из канистры поступает небольшое количество топлива, в связи с чем, первоочередной задачей является вентиляции картера. Такое функционирование может стать преимуществом, особенно при работе двигателя при низких температурах (например, при температуре не выше 40°F). Системы продувки канистры зачастую отключают во время работы при низких температурах; однако традиционные системы ПВК не используют преимущество наличия дополнительного воздуха для их вентиляции в это время, а продолжают функционировать с интенсивностью ниже оптимальных величин расхода вентиляции картера. В отличие от них, раскрытая в настоящем описании система обеспечивает интенсификацию расхода потока вентиляции картера в холодную погоду и (или) во время, когда система продувки канистры выключена.
Таким образом, технический эффект повышения равномерности и величины потока от ПВК из картера во впускной коллектор достигается путем изменения положения электроуправляемого клапана, расположенного на пути потока между картером и впускным коллектором двигателя. Повысив равномерность и величину потока ПВК в картер, можно повысить эффективность функционирования маслоотделителя. Кроме того, можно улучшить показатели работы двигателя в условиях низкой температуры и (или) в краткосрочные периоды работы двигателя. Клапан ПВК можно закрывать, если расход потока воздуха в двигатель и (или) расход потока топлива в двигатель превышают соответствующие пороговые уровни необходимого расхода. Кроме того, поток от ПВК во впускной коллектор можно интенсифицировать без ограничения потоков из канистры улавливания топливных паров или усилителя тормозов во впускной коллектор. А именно, клапан ПВК можно оставлять в закрытом положении, если КПК и (или) ОКВУ открыты, и открытие клапана ПВК может привести к превышению необходимых уровней расхода потока воздуха в двигатель или расхода потока топлива.
В другом варианте клапан ПВК также может находиться в закрытом положении, если трансмиссия находится в нейтральном положении, нагрузка ППВА ниже пороговой, а температура двигателя и одного или нескольких каталитических нейтрализаторов превышает пороговую, либо продолжительность работы указанных двигателя и одного или нескольких каталитических нейтрализаторов превысила пороговое время. Например, способ для двигателя может содержать определение необходимого расхода потока воздуха в двигатель в зависимости от параметров работы двигателя. Способ может дополнительно содержать удержание электроуправляемого клапана вентиляции картера в открытом положении для включения потока вентиляции картера на впуск двигателя ниже по потоку от впускного дросселя в то время, когда необходимый расход потока воздуха в двигатель превышает пороговый уровень, и закрытие клапана вентиляции картера для отключения потока вентиляции картера, если необходимый расход потока воздуха в двигатель упадет ниже порогового уровня. Указанный пороговый расход может соответствовать расходу потока воздуха в двигатель, подходящему для условий минимального расхода потока воздуха в двигатель, могущих возникнуть, если трансмиссия находится в нейтральном положении, нагрузка ППВА ниже пороговой, и температура двигателя и одного или нескольких каталитических нейтрализаторов ниже пороговой, либо продолжительность работы указанного двигателя и одного или нескольких каталитических нейтрализаторов превысила пороговое время.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут выполняться системой управления, содержащей контроллер, различные датчики, исполнительные механизмы и прочие аппаратные средства в составе системы двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и (или) функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и (или) функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и (или) функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, в которой раскрытые действия осуществляются путем исполнения команд, содержащихся в системе, различными аппаратными средствами системы двигателя во взаимодействии с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и (или) свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.