ВОЗДУХОВОД ПЕРЕД КОМПРЕССОРОМ ДВИГАТЕЛЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к воздуховоду перед компрессором двигателя.
Уровень техники
В двигателях может быть применен наддув или турбонаддув для сжатия окружающего воздуха, поступающего в двигатель с целью увеличения мощности. Кроме того, в двигателях может происходить рециркуляция части выхлопных газов, выходящих из выпускного канала и поступающих во впускной канал в участок выше по потоку относительно компрессора турбонагнетателя. Рециркуляция выхлопных газов может представлять собой систему низкого давления для рециркуляции выхлопных газов (LP EGR). Система LP EGR может приводить к конденсации воды перед компрессором по причине высокого содержания водяного пара в выхлопных газах. Если температура стенки воздуховода перед компрессором и/или температура смеси газов EGR и впускного воздуха падает ниже температуры точки росы, то может происходить образование конденсата в воздуховоде перед компрессором. Наличие конденсата на стенке воздуховода перед компрессором может увеличить риск повреждения крыльчатки компрессора по причине попадания капель воды. Это, в свою очередь, может привести к ухудшению характеристик шума, вибрации и низкочастотных колебаний (NVH), снижению эффективности работы компрессора и повреждению двигателя по причине износа крыльчатки компрессора.
Другие попытки избежать повреждения крыльчатки компрессора от конденсата включают в себя отделение конденсата от потока газов системы LP EGR во избежание попадания капель воды на крыльчатку компрессора. Один примерный подход представлен Джорглом и др. (Joergl et al.) в патенте US 8056338 от 01.01.2009. При этом было применено дисперсионное устройство для отделения конденсата от потока газов EGR и последующей повторной подачи конденсата на ось крыльчатки компрессора с целью уменьшения коррозии крыльчатки компрессора.
Однако в данном подходе существуют потенциальные проблемы таких систем. Например, повторная подача конденсата на ось крыльчатки компрессора также может привести к коррозии крыльчатки компрессора. В частности, хотя отделение конденсата от потока газов EGR может уменьшить образование конденсата на крыльчатке компрессора, данный способ может удалить конденсат не полностью. Кроме того, конденсат может снова образовываться перед компрессором при понижении температуры окружающей среды и/или повышении влажности, что приводит к падению температуры воздуха, поступающего в компрессор, ниже температуры точки росы и образованию конденсата.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является уменьшение количества образующегося в воздуховоде компрессора конденсата и, следовательно, уменьшение износа крыльчатки компрессора.
Для достижения указанного эффекта предложен воздуховод перед компрессором двигателя, который содержит стенку с кольцевым каналом для охлаждающей жидкости, расположенным внутри по окружности стенки, клапан рециркуляции выхлопных газов, имеющий соединение с каналом для охлаждающей жидкости двигателя и с каналом для рециркуляции выхлопных газов на общей установочной поверхности, прикрепленной к стенке, а также проход для охлаждающей жидкости, проходящий через корпус клапана рециркуляции выхлопных газов и кольцевой канал для охлаждающей жидкости.
Проход для охлаждающей жидкости двигателя в воздуховоде может быть соединен с контуром охлаждающей жидкости двигателя таким образом, чтобы нагретая охлаждающая жидкость двигателя пассивно протекала из контура охлаждающей жидкости двигателя через клапан рециркуляции выхлопных газов и кольцевой канал для охлаждающей жидкости, а затем обратно в контур охлаждающей жидкости двигателя.
Проход для охлаждающей жидкости двигателя в воздуховоде может быть соединен с контуром охлаждающей жидкости двигателя и содержать клапан охлаждающей жидкости двигателя, расположенный ниже по потоку от клапана рециркуляции выхлопных газов и выше по потоку от кольцевого канала для охлаждающей жидкости таким образом, что при открытом клапане охлаждающей жидкости нагретая охлаждающая жидкость двигателя протекает из контура охлаждающей жидкости двигателя через клапан рециркуляции выхлопных газов и кольцевой канал для охлаждающей жидкости, а затем обратно в контур охлаждающей жидкости двигателя.
Следует понимать, что краткое описание приводится выше с целью представления в упрощенной форме отдельных принципов, которые далее изложены в подробном описании. Оно не предназначено для определения ключевых или основных особенностей полезной модели, область применения которой однозначно определена ее формулой, приведенной после подробного описания. Кроме того, полезная модель не ограничена вариантами осуществления, которые устраняют недостатки, указанные выше или упомянутые в любой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1-2 представлены схематические изображения вариантов системы двигателя, включающей в себя воздуховод перед компрессором и систему охлаждения.
На Фиг. 3 представлено схематическое изображение прохода для охлаждающей жидкости двигателя через воздуховод перед компрессором и клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR).
На Фиг. 4 представлена блок-схема, поясняющая способ регулирования подогрева стенки воздуховода перед компрессором.
На Фиг. 5 представлен график возможных регулировок клапана охлаждающей жидкости на основании образования конденсата на стенке воздуховода перед компрессором.
Осуществление полезной модели
Следующее описание относится к системам и способам для обеспечения подогрева воздуховода перед компрессором с целью снижения образования конденсата. Подогрев стенки воздуховода перед компрессором в системе двигателя, например, в системе двигателя, показанной на Фиг. 1-2, может быть отрегулирован в ответ на образование конденсата на стенке воздуховода перед компрессором.
В одном примере регулировка подогрева может включать в себя регулировку скорости подачи нагретой охлаждающей жидкости двигателя на стенку воздуховода перед компрессором. Нагретая охлаждающая жидкость двигателя может быть также подана к клапану системы рециркуляции выхлопных газов (EGR), установленному в воздуховоде перед компрессором. Проход для охлаждающей жидкости двигателя через клапан EGR и воздуховод перед компрессором показан на Фиг. 3.
В другом примере регулировка подогрева может включать в себя задействование электрического нагревательного элемента, встроенного в стенку воздуховода перед компрессором. Способ регулировки подачи нагретой охлаждающей жидкости двигателя к стенке воздуховода перед компрессором на основании образования конденсата представлен на Фиг. 4. Клапан охлаждающей жидкости может быть отрегулирован в ответ на вычисленное значение температуры стенки воздуховода перед компрессором. Фиг. 5 представляет собой возможные регулировки клапана охлаждающей жидкости в ответ на образование конденсата в воздуховоде перед компрессором.
На Фиг. 1А-В представлены примеры вариантов осуществления системы 100 двигателя в транспортном средстве 102, изображенные схематично. Система 100 двигателя может входить в состав транспортного средства, например, транспортного средства для перемещения по дорогам общего пользования, наряду с другими видами транспортных средств. В то время как примеры вариантов применения системы 100 двигателя описаны в данном описании со ссылкой на транспортное средство, следует понимать, что различные типы двигателей и двигательных систем транспортного средства могут быть применены, включая легковые автомобили, грузовые автомобили и т.д.
В изображенных вариантах двигатель 10 является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, включающим в себя компрессор 14, приводимый турбиной 16. В частности, впускной воздух поступает по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 11 и далее переходит в компрессор 14. Компрессор может быть соответствующим компрессором сжатого воздуха, таким как компрессор наддува с приводом от двигателя или карданного вала. Компрессор 14 может включать в себя воздуховод 60 перед компрессором, который способствует поступлению потока воздуха/газа в компрессор 14. Воздуховод 60 перед компрессором может иметь стенку 58 (например, стенку воздуховода перед компрессором), образуемую между внутренним и внешним диаметрами воздуховода 60 перед компрессором. В системе 100 двигателя компрессор показан как компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 16 посредством вала 19; при этом привод турбины 16 реализован за счет расширяющихся выхлопных газов двигателя. В одном варианте компрессор и турбина могут быть соединены внутри турбонагнетателя с двойной улиткой. В другом варианте турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), в котором интенсивное изменение геометрии турбины является функцией скорости вращения двигателя и других рабочих условий.
Как показано на Фиг. 1-2, компрессор 14 соединен посредством охладителя 18 наддувочного воздуха (САС) с дроссельной заслонкой 20. САС может быть, например, воздухо-воздушным или воздухо-водяным теплообменником. Дроссельная заслонка 20 соединена с впускным коллектором 22 двигателя. От компрессора порция горячего сжатого воздуха поступает во впускное отверстие 26 для наддувочного воздуха САС 18, по мере его прохождения через САС происходит его охлаждение, и затем он выходит из САС 18 через выпускное отверстие 27 для наддувочного воздуха, проходит через дроссельную заслонку и поступает во впускной коллектор. Поток окружающего воздуха снаружи транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через САС, способствуя охлаждению наддувочного воздуха.
В вариантах, изображенных на Фиг. 1-2, давление порции воздуха внутри впускного коллектора может быть измерено датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (MAP), а давление наддува может быть измерено датчиком 124 давления наддува. Обводной клапан (не показан) компрессора может быть соединен последовательно между впускным и выпускным отверстиями компрессора 14. Обводной клапан компрессора может быть закрытым в нормальных условиях клапаном, выполненным с возможностью открывания в заданных рабочих условиях с целью понижения избыточного давления наддува. Например, обводной клапан компрессора может быть открыт в условиях снижения расхода воздуха в двигателе во избежание помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 соединен с несколькими камерами 31 сгорания посредством нескольких впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания также соединены с выпускным коллектором 36 посредством нескольких выпускных клапанов (не показаны). В изображенных вариантах показан одиночный выпускной коллектор 36. Тем не менее, в других вариантах выпускной коллектор может включать в себя множество секций. Конфигурации с несколькими секциями выпускного коллектора могут обеспечить направление потока из разных камер сгорания в различные места в системе двигателя. Универсальный датчик 126 концентрации кислорода в выхлопных газах (UEGO) соединен с выпускным коллектором 36 выше по потоку относительно турбины 16. В качестве альтернативы датчик 126 UEGO может быть заменен на бистабильный датчик концентрации кислорода.
Как показано на Фиг. 1-2, выхлопные газы из одной или нескольких секций выпускного коллектора направлены в турбину 16 для привода турбины. Когда необходимо уменьшить крутящий момент турбины, некоторое количество выхлопных газов может быть направлено в перепускной клапан (не показан) в обход турбины. Объединенный поток из турбины и перепускного клапана далее поступает в устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов. Как правило, одно или несколько устройств 70 снижения токсичности выхлопных газов могут включать в себя один или несколько катализаторов последующей обработки выхлопных газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока выхлопных газов и снижения содержания одного или нескольких веществ в потоке выхлопных газов.
Все или часть выхлопных газов, подвергшихся обработке, могут быть выпущены из устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов в атмосферу посредством выпускного трубопровода 35. Однако в зависимости от рабочих условий некоторые выхлопные газы могут быть направлены в канал 51 рециркуляции выхлопных газов (EGR), через охладитель 50 EGR и клапан 52 EGR и далее во впускное отверстие компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью для приема выхлопных газов, которые поступают ниже по потоку относительно турбины 16. В некоторых вариантах, изображенных на Фиг.1-2, клапан 52 EGR может быть установлен в воздуховоде 60 перед компрессором. В частности, клапан 52 EGR может быть соединен непосредственно со стенкой 58 воздуховода 60 перед компрессором. В другом варианте клапан 52 EGR может быть расположен в канале 51 EGR выше по потоку относительно воздуховода 60 перед компрессором таким образом, чтобы клапан 52 EGR не был встроен в воздуховод 60 перед компрессором.
Клапан 52 EGR может быть открыт для подачи регулируемого количества охлажденных выхлопных газов в воздуховод 60 перед компрессором (например, впускное отверстие компрессора) для выполнения необходимого сжигания и контроля состава выхлопных газов. Таким образом, система 100 двигателя приспособлена для обеспечения внешней EGR низкого давления (LP). Вращение компрессора в дополнение к относительно долгому пути течения EGR LP в системе 100 двигателя обеспечивает превосходную однородность выхлопных газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, расположение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает эффективное охлаждение выхлопных газов для увеличения доступной массы EGR и улучшения работы.
стенки
смеси
смеси
Тем не менее, в системе LP EGR может происходить конденсация воды перед компрессором. В частности, выхлопные газы, проходящие через систему LP EGR, могут иметь высокое содержание водяного пара. Если температура стенки 58 воздуховода перед компрессором (например, Т) и/или температура смеси газов EGR и впускного воздуха (например, Т) опустится ниже температуры точки росы, то может происходить образование конденсата в воздуховоде 60 перед компрессором 14. Температура точки росы может быть определена на основании значения давления перед компрессором 14 и содержания водяного пара (например, влажности) смеси газов EGR и впускного воздуха. Образование конденсата может увеличиваться по мере понижения температуры окружающей среды и повышения влажности. Определение образования конденсата в воздуховоде 60 перед компрессором может быть также основано на измеренном расходе газов EGR, необходимом расходе газов EGR, температуре EGR, температуре и влажности впускного воздуха, Т и/или значениях давления перед компрессором.
стенки
стенки
стенки
Наличие конденсата перед компрессором и/или в воздуховоде 60 перед компрессором может увеличить риск повреждения крыльчатки компрессора по причине попадания капель воды. Это в свою очередь может привести к ухудшению характеристик шума, вибрации и низкочастотных колебаний (NVH), снижению эффективности работы компрессора и повреждению двигателя по причине износа крыльчатки компрессора. Таким образом, образование конденсата на стенке 58 воздуховода перед компрессором может представлять собой первоочередную проблему по причине капель большего размера и тенденции к образованию конденсата на более холодной поверхности стенки. В данном случае, контроллер двигателя может определять вероятность образования конденсата в воздуховоде перед компрессором путем сравнения T с температурой точки росы. Температура стенки воздуховода перед компрессором (Т) может быть вычислена на основании одного или нескольких из следующих значений: температура воздуха в воздуховоде перед компрессором, температура выхлопных газов, выходящих из системы EGR и поступающих в воздуховод перед компрессором, расход воздуха в воздуховоде перед компрессором, расход газов в системе EGR, температура окружающего воздуха и скорость транспортного средства. В одном примере могут быть собраны экспериментальные данные и разработаны функции передачи для точного вычисления температуры стенки воздуховода перед компрессором на основании вышеупомянутых факторов. Как более подробно изложено далее, увеличение температуры стенки воздуховода перед компрессором может уменьшить образование конденсата и повреждение крыльчатки компрессора. В одном примере подогрев стенки воздуховода перед компрессором может увеличить Т до значения, превышающего температуру точки росы, тем самым уменьшая образование конденсата. Способы подачи тепла и регулировки подогрева стенки перед компрессором, выполняемые в ответ на условия образования конденсата, изложены далее со ссылками на Фиг. 3-5.
Система 100 двигателя также включает в себя систему 104 охлаждения (например, контур охлаждающей жидкости двигателя), которая прокачивает охлаждающую жидкость в двигателе 10 внутреннего сгорания с целью поглощения излишнего тепла и распределяет нагретую охлаждающую жидкость в радиатор 80, сердцевину 90 обогревателя, клапан 52 EGR и/или стенку 58 воздуховода перед компрессором посредством трубопроводов 82, 84, 48 и 49 охлаждающей жидкости соответственно. В частности, на Фиг. 1-2 показана система 104 охлаждения, соединенная с двигателем 10 и прокачивающая охлаждающую жидкость двигателя от двигателя 10 в радиатор 80 посредством водяного насоса 86 с приводом от двигателя и назад в двигатель 10 по трубопроводу 82 охлаждающей жидкости. Водяной насос 86 с приводом от двигателя может быть соединен с двигателем посредством привода 88 вспомогательных агрегатов в передней части (FEAD); его вращение может быть реализовано пропорционально скорости вращения двигателя с помощью ремня, цепи и т.д. В частности, водяной насос 86 с приводом от двигателя прокачивает охлаждающую жидкость по каналам в блок двигателя, головку двигателя и т.д. с целью поглощения тепла, которое затем поступает посредством радиатора 80 в окружающий воздух. В примере, в котором водяной насос 86 с приводом от двигателя является центробежным насосом, получаемое давление (и получаемый поток) может быть пропорционально скорости вращения коленчатого вала, которая в примере, представленном на Фиг. 1-2, прямо пропорциональна скорости вращения двигателя. В другом примере может быть использован насос, управляемый двигателем, который может быть отрегулирован независимо от вращения двигателя. Температура охлаждающей жидкости может быть отрегулирована с помощью клапана 38 термостата, расположенного в трубопроводе 82 охлаждающей жидкости, который может быть оставлен в закрытом положении до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не достигнет порогового значения. Охлаждающая жидкость может протекать по трубопроводу 82 охлаждающей жидкости, как описано выше, и/или по трубопроводу 84 охлаждающей жидкости к сердцевине 90 обогревателя, где тепло может быть направлено в пассажирский салон, и охлаждающая жидкость будет возвращена назад в двигатель 10. В некоторых примерах водяной насос 86 с приводом от двигателя может прокачивать охлаждающую жидкость через трубопроводы 82, 84 и 48 охлаждающей жидкости.
Охлаждающая жидкость двигателя может также циркулировать от двигателя к клапану 52 EGR. В частности, нагретая охлаждающая жидкость может проходить через часть клапана 52 EGR посредством трубопровода 48 охлаждающей жидкости. Теплообмен может происходить между нагретой охлаждающей жидкостью двигателя и элементами клапана EGR (например, электроприводом и/или датчиком положения). Температура клапана EGR может превышать температуру нагретой охлаждающей жидкости двигателя, поступающей в клапан. В результате температура нагретой охлаждающей жидкости двигателя, выходящая из клапана 52 EGR, может превышать температуру нагретой охлаждающей жидкости двигателя, поступающей в клапан 52 EGR. Дополнительный клапан 41 системы EGR для охлаждающей жидкости может управлять расходом нагретой охлаждающей жидкости двигателя к клапану 52 EGR. Например, если необходимость в охлаждении клапана 52 EGR отсутствует (например, температура клапана EGR не превышает порогового значения), то контроллер 12 может закрыть клапан 41 системы EGR для охлаждающей жидкости. Тем не менее, если охлаждение клапана 52 EGR необходимо, то контроллер 12 может открыть и оставить открытым клапан 41 системы EGR для охлаждающей жидкости. В другом варианте система двигателя может не включать в себя клапан 41 системы EGR для охлаждающей жидкости, при этом охлаждающая жидкость двигателя может всегда протекать по трубопроводу 48 охлаждающей жидкости через клапан 52 EGR для охлаждения клапана.
Нагретая охлаждающая жидкость двигателя может быть также подана по трубопроводу 48 охлаждающей жидкости в кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости, при этом кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости встроен в стенку 58 воздуховода перед компрессором. В частности, кольцевой канал охлаждающей жидкости может проходить по окружности воздуховода 60 перед компрессором. Клапан 40 охлаждающей жидкости может управлять расходом нагретой охлаждающей жидкости двигателя к кольцевому каналу 54 охлаждающей жидкости. Например, при открытом клапане 40 охлаждающей жидкости нагретая охлаждающая жидкость двигателя может проходить по трубопроводу 49 охлаждающей жидкости в кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости. Нагретая охлаждающая жидкость может проходить по кольцевому каналу 54, в котором может происходить теплообмен между нагретой охлаждающей жидкостью и стенкой 58 воздуховода перед компрессором. В результате температура стенки воздуховода перед компрессором может увеличиваться, что обеспечивает уменьшение образования конденсата на стенке воздуховода перед компрессором. Температура воздуха, проходящего по воздуховоду 60 перед компрессором, может быть также увеличена по мере увеличения температуры стенки воздуховода перед компрессором. После прохождения по кольцевому каналу 54 охлаждающая жидкость двигателя может быть возвращена в поток охлаждающей жидкости в системе 104 охлаждения.
В первом варианте осуществления, представленном на Фиг. 1, нагретая охлаждающая жидкость может проходить от системы 104 охлаждения по трубопроводу 48 охлаждающей жидкости и через клапан 52 EGR. От клапана 52 EGR нагретая охлаждающая жидкость (может быть также нагрета после прохождения через клапан 52 EGR) может быть затем подана в трубопровод 49 охлаждающей жидкости между клапаном 52 EGR и кольцевым каналом 54 охлаждающей жидкости. В данном варианте клапан 40 охлаждающей жидкости расположен в трубопроводе 49 охлаждающей жидкости между клапаном 52 EGR и кольцевым каналом 54 охлаждающей жидкости. Если клапан 40 подачи охлаждающей жидкости в кольцевой канал 54 открыт (в описании данное положение обозначено как «открытое положение»), то нагретая охлаждающая жидкость может проходить от клапана 52 EGR по кольцевому каналу 54. После прохождения по кольцевому каналу 54 охлаждающая жидкость двигателя возвращается по трубопроводу 49 охлаждающей жидкости в систему 104 охлаждения. И наоборот, если клапан 40 подачи охлаждающей жидкости в кольцевой канал 54 закрыт (в описании данное положение обозначено как «закрытое положение»), то нагретая охлаждающая жидкость проходит в обход кольцевого канала 54 по перепускному трубопроводу 47 охлаждающей жидкости. От перепускного трубопровода 47 охлаждающая жидкость двигателя поступает в трубопровод 49 охлаждающей жидкости и возвращается в поток охлаждающей жидкости в системе 104 охлаждения. В некоторых примерах клапан 40 охлаждающей жидкости может быть регулируемым между несколькими положениями от полностью открытого до полностью закрытого таким образом, чтобы различные количества нагретой охлаждающей жидкости могли поступать через кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости. В другом варианте управление расходом нагретой охлаждающей жидкости в кольцевой канал 54 может быть не активным. В данном варианте полезной модели система 100 двигателя может не включать в себя клапан 40 охлаждающей жидкости. В данном случае нагретая охлаждающая жидкость двигателя может всегда протекать через клапан 52 EGR и через кольцевой канал 54. Таким образом, управление расходом нагретой охлаждающей жидкости двигателя в клапан 52 EGR и кольцевой канал 54 может быть пассивным.
Во втором варианте, представленном на Фиг. 2, нагретая охлаждающая жидкость может проходить от системы 104 охлаждения по трубопроводу 48 охлаждающей жидкости через клапан 52 EGR и поступать по трубопроводу 48 охлаждающей жидкости назад в систему 104 охлаждения. Нагретая охлаждающая жидкость двигателя может также поступать от системы 104 охлаждения и трубопровода 48 охлаждающей жидкости выше по потоку относительно клапана 52 EGR в трубопровод 49 охлаждающей жидкости. Клапан 40 охлаждающей жидкости может быть расположен в трубопроводе 49 охлаждающей жидкости выше по потоку относительно кольцевого канала 54 охлаждающей жидкости. При открытом клапане 40 охлаждающей жидкости нагретая охлаждающая жидкость двигателя может также проходить по трубопроводу 49 охлаждающей жидкости и по кольцевому каналу 54 охлаждающей жидкости. После прохождения по кольцевому каналу 54 охлаждающая жидкость двигателя может быть соединена с обратным потоком охлаждающей жидкости от клапана 52 EGR в трубопровод 48 охлаждающей жидкости и возвращена в систему 104 охлаждения. Как показано на Фиг. 2, поток охлаждающей жидкости через клапан 52 EGR и поток охлаждающей жидкости через кольцевой канал 54 могут оставаться отдельными друг от друга. В одном примере нагретая охлаждающая жидкость двигателя может всегда протекать через клапан 52 EGR, при этом клапан 40 охлаждающей жидкости может управлять расходом нагретой охлаждающей жидкости в кольцевой канал 54.
В данном случае тепло может быть передано от нагретой охлаждающей жидкости двигателя к стенке 58 воздуховода перед компрессором, тем самым повышая температуру стенки 58 воздуховода перед компрессором. Благодаря повышению температуры стенки 58 воздуховода перед компрессором, температура стенки воздуховода перед компрессором и/или температура воздуха, проходящего по стенке воздуховода перед компрессором может сохранять значение, превышающее температуру точки росы. В результате образование конденсата на стенке 58 воздуховода перед компрессором может быть снижено. Система 100 двигателя может включать в себя различные датчики температуры, давления и влажности для определения условий образования конденсата.
В другом варианте нагретая охлаждающая жидкость двигателя может не поступать к клапану 52 EGR. В данном примере трубопровод 48 охлаждающей жидкости может быть соединен только с кольцевым каналом 54 таким образом, чтобы нагретая охлаждающая жидкость двигателя могла протекать только через кольцевой канал 54 и затем направляться назад в контур охлаждающей жидкости системы 104 охлаждения. Таким образом, клапан 40 охлаждающей жидкости может управлять расходом нагретой охлаждающей жидкости двигателя к кольцевому каналу 54 охлаждающей жидкости стенки 58 воздуховода перед компрессором.
На Фиг. 3 показана схема 200 поперечного сечения воздуховода 60 перед компрессором 14 и клапана 52 EGR, встроенного в воздуховод 60 перед компрессором. Кроме того, схема 200 включает в себя проход для охлаждающей жидкости двигателя, проходящую через клапан 52 EGR и стенку 58 воздуховода перед компрессором. Как показано на Фиг. 3, клапан 52 EGR соединен с воздуховодом 60 перед компрессором на стороне воздуховода перед компрессором. В частности, клапан 52 EGR имеет соединение 220 для охлаждающей жидкости двигателя и соединение 222 для рециркуляции выхлопных газов (EGR) на общей установочной поверхности 224. Общая установочная поверхность 224 закреплена (например, соединена) на стенке 58 воздуховода 60 перед компрессором.
Клапан 52 EGR имеет корпус 218 клапана и тарелку 204 клапана. Корпус 218 клапана может включать в себя термочувствительные элементы, в том числе электропривод и датчик положения. Выхлопные газы 212 из системы EGR проходят через канал 51 EGR и клапан 52 EGR. При открывании тарелки 204 клапана 52 EGR выхлопные газы 212 выходят из канала 51 EGR в направлении к выпускному каналу 202 EGR. Выпускной канал 202 EGR пересекает стенку 58 воздуховода перед компрессором. В силу этого выхлопные газы 212 поступают в воздуховод 60 перед компрессором, который представляет собой впускное отверстие компрессора 14. Далее происходит смешивание в воздуховоде 60 перед компрессором выхлопных газов EGR с впускным воздухом. Данная воздушная смесь попадает в компрессор 14. После этого компрессор 14 сжимает поступающий воздух, сжатый воздух 226 выходит из компрессора через выпускное отверстие компрессора.
Трубопровод 48 охлаждающей жидкости (например, проход охлаждающей жидкости двигателя) соединен с клапаном 52 EGR и проходит через кожух клапана 52 EGR, охлаждая внутренние элементы клапана 52 EGR. После прохождения через кожух и корпус 218 клапана трубопровод охлаждающей жидкости (например, трубопровод 49 охлаждающей жидкости, показанный на Фиг. 1) проходит через стенку 58 воздуховода перед компрессором и соединяется с кольцевым каналом 54 охлаждающей жидкости на впускном отверстии 214 кольцевого канала охлаждающей жидкости. Как описано выше, кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости установлен в стенку 58 воздуховода перед компрессором между внешним диаметром 206 и внутренним диаметром 208 воздуховода 60 перед компрессором. Кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости также соединен с отводящим трубопроводом 49 охлаждающей жидкости (например, возвращающим в систему 104 охлаждения) на выпускном отверстии 216 кольцевого канала охлаждающей жидкости, при этом выпускное отверстие 216 кольцевого канала охлаждающей жидкости расположено на противоположной стороне воздуховода 60 перед компрессором по отношению ко впускному отверстию 214 кольцевого канала охлаждающей жидкости. Таким образом, нагретая охлаждающая жидкость 210 может сначала проходить через корпус 218 клапана 52 EGR и затем через кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости. По кольцевому каналу 54 нагретая охлаждающая жидкость двигателя протекает по окружности вокруг воздуховода перед компрессором по направлению к выпускному отверстию 216 кольцевого канала охлаждающей жидкости. Наконец, нагретая охлаждающая жидкость выходит из выпускного отверстия 216 кольцевого канала и поступает обратно в трубопровод 48 охлаждающей жидкости для возвращения в систему 104 охлаждения.
Трубопровод охлаждающей жидкости, проходящий через стенку 58 воздуховода перед компрессором, может также включать в себя клапан охлаждающей жидкости (например, клапан 40 охлаждающей жидкости, представленный на Фиг. 1А, расположенный между клапаном 52 EGR и кольцевым каналом 54 охлаждающей жидкости (не показан на Фиг. 3). Как описано выше, клапан охлаждающей жидкости может управлять расходом нагретой охлаждающей жидкости двигателя от кожуха клапана EGR и до кольцевого канала 54 охлаждающей жидкости. В некоторых вариантах, когда клапан охлаждающей жидкости закрывает кольцевой канал охлаждающей жидкости, нагретая охлаждающая жидкость может поступать из клапана 53 EGR назад в систему охлаждения двигателя, не проходя через кольцевой канал 54. Таким образом, клапан 52 EGR может быть охлажден без нагрева стенки 58 воздуховода перед компрессором.
Как показано на Фиг. 3, воздуховод перед компрессором двигателя имеет стенку, включающую в себя кольцевой канал охлаждающей жидкости, расположенный внутри и по окружности стенки воздуховода перед компрессором. Воздуховод перед компрессором также включает в себя клапан рециркуляции выхлопных газов, имеющий участок для охлаждающей жидкости двигателя и участок для рециркуляции выхлопных газов на общей установочной поверхности, соединенной со стенкой воздуховода перед компрессором. Наконец, проход нагретой охлаждающей жидкости проходит через корпус клапана рециркуляции выхлопных газов и кольцевой канал. Проход охлаждающей жидкости двигателя соединен с контуром охлаждающей жидкости двигателя, при этом проход охлаждающей жидкости двигателя включает в себя клапан охлаждающей жидкости двигателя, расположенный ниже по потоку относительно клапана рециркуляции выхлопных газов и выше по потоку относительно кольцевого канала. При открытом клапане охлаждающей жидкости нагретая охлаждающая жидкость двигателя проходит из контура охлаждающей жидкости двигателя через клапан рециркуляции выхлопных газов и кольцевой канал охлаждающей жидкости и затем обратно в контур охлаждающей жидкости двигателя.
На Фиг. 1-2, система 100 двигателя также включает в себя систему 28 управления. Система 28 управления может быть соединена с различными элементами системы 100 двигателя с целью выполнения программ и действий управления, описанных в данном описании полезной модели. Например, как показано на Фиг. 1-2, система 28 управления может включать* в себя электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может представлять собой микрокомпьютер, включающий в себя микропроцессор, порты ввода/вывода, электронный носитель для хранения исполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Как показано на фигуре, на контроллер 12 могут поступать входные сигналы от множества датчиков 30, которые могут быть входными сигналами пользователя и/или датчиков (например, положение коробки передач, положение муфты коробки передач, входной сигнал педали газа, входной сигнал тормозной системы, положение рычага управления коробки передач, скорость транспортного средства, скорость вращения двигателя, массовый расход воздуха, проходящего через двигатель, давление наддува, температура окружающей среды, влажность окружающей среды, температура впускного воздуха, скорость вентилятора и т.д.), датчиков системы охлаждения (такими как температура охлаждающей жидкости, температура в пассажирском салоне, влажность окружающей среды и т.д.), датчиков САС 18 (такими как температура и давление воздуха на впуске САС, температура и давление воздуха на выпуске САС и т.д.) и других.
В некоторых вариантах контроллер 12 может получать данные от GPS и/или системы средств связи и развлечений в транспортном средстве (не показано). Системы средств связи и развлечений в транспортном средстве могут выполнять передачу данных с устройством беспроводной связи посредством различных протоколов беспроводной связи, таких как беспроводные сети, каналы передачи вышек сотовой связи и/или их сочетания. Данные, полученные от системы средств связи и развлечений в транспортном средстве, могут включать в себя информацию о действительных и прогнозируемых погодных условиях. Информация о погодных условиях, таких как температура, осадки (например, дождь, снег, град и т.д.) и влажность может быть получена посредством различных приложений устройства беспроводной связи и веб-сайтов о прогнозе погоды. Данные, полученные от системы средств связи и развлечений в транспортном средстве, могут включать в себя информацию о текущих и прогнозируемых погодных условиях для текущего местоположения, а также для будущих местоположений в соответствии с запланированным маршрутом движения. В одном примере реализации полезной модели устройство беспроводной связи может передавать данные о влажности в реальном времени системе средств связи и развлечений в транспортном средстве и/или GPS, которые затем будут переданы в контроллер 12. Контроллер 12 может использовать данные о влажности и осадках для прогнозирования и/или вычисления образования конденсата в воздуховоде 60 перед компрессором. В данном случае контроллер может затем использовать спрогнозированные данные об образовании конденсата для управления подогревом воздуховода 60 перед компрессором с целью уменьшения образования конденсата. Например, контроллер может применять вышеуказанные данные для управления расходом нагретой охлаждающей жидкости двигателя к кольцевому каналу охлаждающей жидкости в стенке воздуховода перед компрессором.
В других вариантах осуществления полезной модели данные о дожде и/или повышенной влажности могут быть получены от других сигналов или датчиков (например, датчиков дождя). В одном варианте данные о наличии дождя могут быть получены в виде сигнала о включении/выключении стеклоочистителя ветрового стекла транспортного средства. В частности, в одном варианте при включенном стеклоочистителе на контроллер 12 может быть отправлен сигнал о то, что идет дождь. Контроллер может применять эти данные для прогнозирования вероятности образования конденсата в воздуховоде 60 перед компрессором и регулирования приводных механизмов транспортного средства, например, подогрева стенки 58 воздуховода перед компрессором. Регулировка подогрева стенки воздуховода перед компрессором описана более подробно далее со ссылками на Фиг. 4-5.
Кроме того, контроллер 12 может поддерживать связь с различными приводными механизмами 32, которыми могут быть приводные механизмы двигателя (такие как топливные форсунки, дроссельная заслонка для впуска воздуха с электронным управлением, свечи зажигания и т.д.), приводные механизмы системы охлаждения (такие как отверстия для обработки воздуха и/или перепускные клапаны в системе климат-контроля пассажирского салона и т.д.) и другие. В некоторых примерах на носитель могут быть записаны машиночитаемые данные, представляющие собой инструкции для процессора с целью выполнения способов, описанных ниже, а также другие варианты, которые подразумеваются, но не указаны явно.
Как описано выше, образование конденсата в воздуховоде перед компрессором может быть уменьшено путем увеличения значения температуры стенки воздуховода перед компрессором. Подача тепла в воздуховод перед компрессором может повысить температуру стенки воздуховода перед компрессором и тем самым уменьшить конденсацию на поверхности стенки. В одном варианте осуществления полезной модели, как описано выше, тепло может быть подано на стенку 58 воздуховода перед компрессором путем доставки охлаждающей жидкости двигателя в кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости, расположенный вокруг воздуховода 60 перед компрессором и встроенный в стенку 58 воздуховода перед компрессором. В другом варианте тепло может быть подано на стенку 58 воздуховода перед компрессором с помощью электрического нагревательного элемента 56. Как показано на Фиг. 1-2, электрический нагревательный элемент 56 может быть установлен в стенке 58 воздуховода перед компрессором. Питание электрического нагревательного элемента 56 может поступать от источника электрической энергии, а управление выполняться с помощью контроллера 12. Например, контроллер 12 может задействовать или включать электрический нагревательный элемент 56 для увеличения подогрева стенки 58 воздуховода перед компрессором. В другом примере контроллер 12 может отключать электрический нагревательный элемент для прекращения и/или уменьшения подогрева стенки 58 воздуховода перед компрессором.
В некоторых вариантах осуществления полезной модели стенка 58 воздуховода перед компрессором может включать в себя как кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости, так и электрический нагревательный элемент 56. В данном примере контроллер может отрегулировать один или оба указанных нагревательных элемента для поддержания температуры стенки воздуховода перед компрессором выше температуры точки росы. В одном примере при отсутствии необходимости в охлаждении клапана 52 EGR контроллер может обеспечить нагрев только стенки воздуховода перед компрессором с помощью электрического нагревательного элемента 56. В другом примере, если образование конденсата превышает пороговое значение, то контроллер может обеспечить нагрев стенки воздуховода перед компрессором с помощью электрического нагревательного элемента 56 и кольцевого канала 54 охлаждающей жидкости. В других вариантах стенка 58 воздуховода перед компрессором может включать в себя либо только кольцевой канал 54 охлаждающей жидкости, либо только нагревательный элемент 56 в качестве средства подогрева.
Системы, представленные на Фиг. 1-3, представляют собой систему двигателя, включающую в себя турбонагнетатель, который имеет компрессор, при этом компрессор включает в себя воздуховод перед компрессором. Система двигателя может также включать в себя систему рециркуляции выхлопных газов, установленную между выпускным каналом ниже по потоку относительно турбины турбонагнетателя и воздуховодом перед компрессором, при этом система рециркуляции выхлопных газов включает в себя клапан рециркуляции выхлопных газов, встроенный в воздуховод перед компрессором и предназначенный для регулирования потока выхлопных газов в воздуховод перед компрессором. Система двигателя также включает в себя контур охлаждающей жидкости, установленный между воздуховодом перед компрессором и клапаном рециркуляции выхлопных газов, при этом контур охлаждающей жидкости включает в себя клапан охлаждающей жидкости. Контур охлаждающей жидкости может быть соединен с контуром охлаждающей жидкости двигателя. Кроме того, при открытом клапане охлаждающей жидкости нагретая охлаждающая жидкость двигателя проходит из контура охлаждающей жидкости двигателя через клапан рециркуляции выхлопных газов и кольцевой канал охлаждающей жидкости, расположенный внутри стенки воздуховода перед компрессором, и затем обратно в контур охлаждающей жидкости двигателя. Наконец, система двигателя может включать в себя контроллер с машиночитаемыми командами для открывания клапана охлаждающей жидкости с целью подачи нагретой охлаждающей жидкости двигателя через клапан рециркуляции выхлопных газов и далее через стенку воздуховода перед компрессором в ответ на образование конденсата в воздуховоде перед компрессором. Образование конденсата в воздуховоде перед компрессором может быть установлено на одном или нескольких из следующих значений: расход выхлопных газов в воздуховод перед компрессором, температура выхлопных газов в системе рециркуляции выхлопных газов, расход впускного воздуха, температура впускного воздуха, влажности, скорость транспортного средства и температура окружающей среды.
На Фиг. 4 представлен способ 300 регулирования подогрева стенки воздуховода перед компрессором. В одном примере контроллер 12 выполняет способ 300, показанный на Фиг. 1-2. В частности, контроллер может регулировать работу клапана охлаждающей жидкости и/или электрического нагревательного элемента для регулирования температуры стенки воздуховода перед компрессором. По умолчанию клапан охлаждающей жидкости может быть закрыт, а электрический нагревательный элемент может быть по умолчанию отключен. Кроме того, как описано ниже в отношении способа 300, контроллер может полностью открыть и полностью закрыть клапан охлаждающей жидкости. В альтернативных вариантах осуществления полезной модели контроллер может регулировать клапан охлаждающей жидкости в соответствии с несколькими положениями между полностью открытым и полностью закрытым положениями.
Способ начинается на этапе 302 с оценки и/или измерения рабочих условий двигателя. Рабочие условия двигателя могут включать в себя частота вращения и нагрузка двигателя, давление наддува, давление подсоса, положение педали, массовый расход воздуха, давление воздуха в коллекторе, измеренный поток EGR, требуемый поток EGR, температуру EGR, влажность, температуру двигателя, температуру охлаждающей жидкости двигателя, запрос крутящего момента, условия работы воздуховода перед компрессором (например, давление, температура, влажность и т.д.), температуру окружающей среды, скорость транспортного средства и т.д. На этапе 304 способ включает в себя определение температуры точки росы в воздуховоде перед компрессором на основании установленных рабочих условий двигателя. Например, контроллер может вычислить температуру точки росы на основании давления, температуры и влажности в воздуховоде перед компрессором, а также температуру и расход газов EGR. Как было сказано выше, температура точки росы может указывать на то, какие условия могут привести к образованию конденсата в воздуховоде перед компрессором.
На этапе 306 контроллер определяет, имеет ли место образование конденсата или существует ли большая вероятность его образования в воздуховоде перед компрессором. Как было сказано выше, образование конденсата в воздуховоде перед компрессором может быть определено на основании одного или нескольких следующих значений: расход выхлопных газов в воздуховод перед компрессором (например, расход газов EGR), температура выхлопных газов в системе EGR (например, температура EGR), температура впускного воздуха, расход впускного воздуха, влажность, температура окружающего воздуха. В одном примере контроллер может вычислять температуру стенки воздуховода перед компрессором. Температура стенки воздуховода перед компрессором может быть вычислена на основании одного или нескольких следующих значений: температура смеси впускного воздуха и рециркуляционного воздуха (например, от системы EGR) в воздуховоде перед компрессором, температура газов EGR, расход газов EGR, расход воздуха, скорость транспортного средства и температура окружающего воздуха. Если температура стенки воздуховода перед компрессором не превышает температуру точки росы, то может происходить образование конденсата в воздуховоде перед компрессором. В другом примере контроллер может сравнивать температуру воздушной смеси в воздуховоде перед компрессором с температурой точки росы. Если температура воздушной смеси стенки воздуховода перед компрессором не превышает температуру точки росы, то может быть определено образование конденсата. В еще одном примере для получения и/или определения данных об образовании конденсата в воздуховоде перед компрессором на этапе 306 могут быть применены другие или дополнительные условия. Например, если влажность превышает пороговое значение, то может быть определено образование конденсата. В еще одном примере если температура воздушной смеси воздуховода перед компрессором и/или температура стенки воздуховода перед компрессором падает и приближается к температуре точки росы, то контроллер может определить, что существует большая вероятность образования конденсата, и отрегулировать подогрев стенки воздуховода перед компрессором до того, как температура упадет ниже точки росы.
Если на этапе 306 контроллер определяет, что образование конденсата в воздуховоде перед компрессором (например, на стенке воздуховода перед компрессором) не имеет места или маловероятно, то способ переходит на этап 308 для того, чтобы не увеличивать подогрев стенки воздуховода перед компрессором. Сюда можно отнести выключение электрического нагревательного элемента стенки воздуховода перед компрессором, если он включен, и/или остановку циркуляции нагретой охлаждающей жидкости двигателя к стенке воздуховода перед компрессором. Если клапан охлаждающей жидкости уже закрыт, то контроллер может удерживать клапан охлаждающей жидкости в закрытом положении для того, чтобы нагретая охлаждающая жидкость не циркулировала к клапану EGR и/или стенке воздуховода перед компрессором.
В противном случае если контроллер определяет, образование конденсата или имеется большая вероятность его образования имеет место в воздуховоде перед компрессором, в частности, на стенке воздуховода перед компрессором, то способ переходит на этап 310. На этапе 310 контроллер увеличивает подогрев воздуховода перед компрессором. В одном примере на этапе 312 контроллер может увеличить подогрев путем подачи нагретой охлаждающей жидкости двигателя на стенке воздуховода перед компрессором. В данном случае увеличение подогрева может представлять собой увеличение скорости подачи охлаждающей жидкости двигателя. Циркуляция и увеличение скорости подачи нагретой охлаждающей жидкости двигателя могут представлять собой переключение клапана охлаждающей жидкости (например, клапан 40 охлаждающей жидкости, показанный на Фиг. 1-2) в полностью открытое положение. В другом примере циркуляция нагретой охлаждающей жидкости двигателя может представлять собой увеличение величины открывания клапана охлаждающей жидкости. Степень открывания клапана охлаждающей жидкости может быть основана на одном или нескольких из следующих значений: температура стенки воздуховода перед компрессором, температура смеси газов EGR и впускного воздуха, поступающей в компрессор, расход газов EGR и/или температура дополнительных систем. Например, если температура стенки воздуховода перед компрессором значительно ниже температуры точки росы, то контроллер может увеличить степень открывания клапана охлаждающей жидкости двигателя, тем самым увеличивая скорость подачи нагретой охлаждающей жидкости двигателя к стенке воздуховода перед компрессором.
В другом примере на этапе 314 контроллер может увеличить подогрев воздуховода перед компрессором путем задействования электрического нагревательного элемента (например, электрического нагревательного элемента 56, показанного на Фиг. 1-2). Задействование электрического нагревательного элемента может представлять собой включение нагревательного элемента. В другом примере контроллер может отрегулировать температуру, получаемую на выходе электрического нагревательного элемента, при этом температура на выходе возрастает по мере увеличения разности между температурой точки росы и температурой стенки воздуховода перед компрессором.
На этапе 316 способ может включать в себя определение того, не превышает ли образование конденсата пороговое значение. В одном примере сюда можно отнести определение того, превышает ли температура стенки воздуховода перед компрессором температуру точки росы, и уменьшение образования конденсата. В другом примере сюда можно отнести определение того, превышает ли температура смеси впускного воздуха и выхлопных газов, поступающая в воздуховод перед компрессором, температуру точки росы. Если образование конденсата равно или превышает пороговое значение, тем самым указывая на то, что образование конденсата продолжает иметь место в воздуховоде перед компрессором, способ переходит на этап 318 для продолжения подогрева трубы перед компрессором. На этапе 318 способ может включать в себя поддержание клапана охлаждающей жидкости в открытом положении и/или работу электрического нагревательного элемента. Тем не менее, если образование конденсата не превышает пороговое значение (например, температура стенки воздуховода перед компрессором превышает температуру точки росы), способ переходит на этап 320 для остановки подогрева воздуховода перед компрессором. В одном примере остановка подогрева воздуховода перед компрессором представляет собой выключение электрического нагревательного элемента. В другом примере остановка подогрева воздуховода перед компрессором представляет собой остановку циркуляции нагретой охлаждающей жидкости двигателя. Таким образом, на этапе 320 способ может включать в себя закрытие клапана охлаждающей жидкости.
Следовательно, контроллер может регулировать подогрев воздуховода перед компрессором в ответ на образование конденсата в воздуховоде перед компрессором. В данном примере контроллер может увеличить подогрев в ответ на падение температуры стенки воздуховода перед компрессором ниже температуры точки росы. Температура стенки воздуховода перед компрессором может быть основана на одном или нескольких из следующих значений: температура смеси впускного воздуха и рециркуляционного воздуха в воздуховоде перед компрессором, температура газов системы рециркуляции выхлопных газов, расход газов системы рециркуляции выхлопных газов, расход воздуха, скорость транспортного средства и температура окружающего воздуха.
В одном примере увеличение подогрева воздуховода перед компрессором может включать в себя задействование (например, включение) электрического нагревательного элемента, встроенного в стенку воздуховода перед компрессором. В другом примере увеличение подогрева может включать в себя увеличение скорости подачи охлаждающей жидкости двигателя на стенку воздуховода перед компрессором. Увеличение скорости подачи нагретой охлаждающей жидкости двигателя может представлять собой увеличение величины открывания клапана охлаждающей жидкости. В одном примере клапан охлаждающей жидкости может быть расположен в трубопроводе охлаждающей жидкости, проходящем между клапаном рециркуляции выхлопных газов и стенкой воздуховода перед компрессором. В другом примере клапан охлаждающей жидкости может быть расположен в трубопроводе охлаждающей жидкости выше по потоку относительно воздуховода перед компрессором. Кроме того, увеличение скорости подачи охлаждающей жидкости двигателя может включать в себя прохождение охлаждающей жидкости двигателя сначала через клапан рециркуляции выхлопных газов, при этом клапан рециркуляции выхлопных газов встроен в воздуховод перед компрессором, и далее прохождение охлаждающей жидкости через стенку воздуховода перед компрессором. В силу этого тепло может быть передано от клапана рециркуляции выхлопных газов к нагретой охлаждающей жидкости двигателя, что сделает нагретую охлаждающую жидкость двигателя еще более горячей. Более горячая охлаждающая жидкость двигателя может затем передать тепло стенке воздуховода перед компрессором до того, как она будет возвращена в контур охлаждающей жидкости двигателя.
Контроллер может также уменьшить подогрев воздуховода перед компрессором в ответ на превышение температурой стенки воздуховода перед компрессором температуры точки росы. В одном примере уменьшение подогрева может включать в себя уменьшение степени открывания клапана охлаждающей жидкости для уменьшения подачи охлаждающей жидкости двигателя на стенку воздуховода перед компрессором. В другом примере уменьшение подогрева может осуществляться отключением электрического нагревательного элемента, встроенного в стенку воздуховода перед компрессором.
стенки
смеси
На Фиг. 5 представлен график 400 возможных регулировок клапана охлаждающей жидкости на основании образования конденсата в свободном потоке или на стенке воздуховода перед компрессором. В частности, график 400 показывает изменения температуры стенки воздуховода перед компрессором, Т на части 402 графика, изменения температуры смеси газов EGR и впускного воздуха, Т на части 404 графика и изменения положения клапана охлаждающей жидкости на части 408 графика. В примере, изображенном на Фиг. 5, может быть определено образование конденсата на стенке воздуховода перед компрессором, если температура стенки воздуховода перед компрессором не превышает температуру точки росы, Т1. После этого контроллер может отрегулировать клапан охлаждающей жидкости в ответ на то, что температура стенки воздуховода перед компрессором не превышает температуру Т1 точки росы. Тем не менее, в другом варианте регулировка клапана охлаждающей жидкости может быть выполнена до того, как температура стенки воздуховода перед компрессором упадет ниже температуры точки росы. Таким образом, с помощью управления клапаном охлаждающей жидкости может поддерживать более стабильную температуру стенки воздуховода перед компрессором. Кроме того, в примере, представленном в данном описании, температура Т1 точки росы остается на постоянном уровне; тем не менее, в других примерах температура Т1 точки росы может быть изменена на основании влажности, температуры и давления воздуховода перед компрессором. Как показано на Фиг. 5, клапан охлаждающей жидкости может быть отрегулирован между открытым и закрытым положениями. Однако, в альтернативных примерах клапан охлаждающей жидкости может быть отрегулирован в соответствии с несколькими положениями между полностью открытым и полностью закрытым положениями.
смеси
стенки
стенки
стенки
стенки
До момента t1 времени клапан охлаждающей жидкости закрыт, и, таким образом, подача нагретой охлаждающей жидкости двигателя в воздуховод перед компрессором отсутствует (часть 408 графика). Между моментом t1 времени и моментом t2 времени, Т и Т падают (части 404 и 402 графика). Далее в момент t1 времени T падает ниже температуры Т1 точки росы (часть 402 графика). В ответ на это контроллер открывает клапан охлаждающей жидкости для подачи нагретой охлаждающей жидкости в воздуховод перед компрессором. В одном примере нагретая охлаждающая жидкость двигателя может протекать через клапан EGR и далее через стенку воздуховода перед компрессором. В другом примере нагретая охлаждающая жидкость двигателя может проходить от прохода охлаждающей жидкости двигателя к стенке воздуховода перед компрессором, не проходя при этом через клапан EGR. При прохождении нагретой охлаждающей жидкости двигателя к стенке воздуховода перед компрессором, Т возрастает. В момент t2 времени Т возрастает и превышает температуру точки росы, тем самым обозначая то, что образование конденсата не превышает пороговое значение (часть 402 графика). В результате контроллер закрывает клапан охлаждающей жидкости для того, чтобы прекратить расход охлаждающей жидкости к воздуховоду перед компрессором, тем самым уменьшая подогрев стенки воздуховода перед компрессором (часть 408 графика).
Как показано в момент t1 времени на Фиг. 5, поток охлаждающей жидкости двигателя к стенке воздуховода перед компрессором может быть увеличен в ответ на падение температуры стенки воздуховода перед компрессором ниже температуры точки росы. В другом примере расход охлаждающей жидкости двигателя к стенке воздуховода перед компрессором может не быть увеличен в ответ на превышение температурой воздуховода перед компрессором температуры точки росы.
Как показано в момент t1 времени на Фиг. 5, увеличение потока охлаждающей жидкости двигателя включает в себя перемещение клапана охлаждающей жидкости в полностью открытое положение. В одном варианте кожух клапана рециркуляции выхлопных газов встроен в стенку воздуховода перед компрессором, и клапан охлаждающей жидкости расположен на проходе охлаждающей жидкости, соединяющей кожух клапана EGR и воздуховод перед компрессором. В данном варианте при открытом клапане охлаждающей жидкости нагретая охлаждающая жидкость двигателя проходит через проход охлаждающей жидкости, стенку воздуховода перед компрессором и затем обратно к системе охлаждения двигателя. В другом примере клапан охлаждающей жидкости может быть расположен на проходе охлаждающей жидкости, соединенной с контуром охлаждающей жидкости двигателя и проходящей через стенку воздуховода перед компрессором. В данном варианте при открытом клапане охлаждающей жидкости нагретая охлаждающая жидкость двигателя проходит через проход охлаждающей жидкости и затем обратно к системе охлаждения двигателя.
Далее, как показано в момент t2 времени, расход охлаждающей жидкости двигателя может быть уменьшен в ответ на превышение температурой стенки воздуховода перед компрессором температуры точки росы. В одном примере уменьшение расхода охлаждающей жидкости двигателя осуществляется перемещеним клапана охлаждающей жидкости в полностью закрытое положение и остановку подачи нагретой охлаждающей жидкости в клапан рециркуляции выхлопных газов и к стенке воздуховода перед компрессором. Как описано выше, температура стенки воздуховода перед компрессором может быть вычислена на основании одного или нескольких из следующих значений: температура воздуха в воздуховоде перед компрессором, температура газов, выходящих из системы рециркуляции выхлопных газов и поступающих в воздуховод перед компрессором, расход газов через систему рециркуляции выхлопных газов, расход воздуха, скорость транспортного средства и температура окружающего воздуха
Таким образом, дополнительное тепло может быть подано на воздуховод перед компрессором для того, чтобы уменьшить образование конденсата на стенке воздуховода перед компрессором и последующее разрушение крыльчатки компрессора. В одном примере тепло может быть передано от нагретой охлаждающей жидкости двигателя посредством части трубопровода охлаждающей жидкости, проходящей к стенке воздуховода перед компрессором. Управление подачей нагретой охлаждающей жидкости двигателя к стенке воздуховода перед компрессором может быть выполнено путем регулировки клапана охлаждающей жидкости, расположенного на трубопроводе нагретой охлаждающей жидкости. Клапан охлаждающей жидкости может быть открыт для увеличения подогрева стенки воздуховода перед компрессором в ответ на падение температуры стенки воздуховода перед компрессором ниже температуры точки росы. Кроме того, трубопровод нагретой охлаждающей жидкости может проходить через клапан EGR, установленный в воздуховоде перед компрессором. Таким образом, клапан EGR может быть охлажден охлаждающей жидкостью двигателя, после чего стенка воздуховода перед компрессором может быть подогрета нагретой охлаждающей жидкостью. Таким образом, подогрев воздуховода перед компрессором может уменьшить образование конденсата на стенке воздуховода перед компрессором, тем самым уменьшая износ крыльчатки компрессора, благодаря поглощению больших капель воды.
Следует отметить, что примеры процедур оценки и управления, описанные в настоящем документе, могут быть использованы вместе с различными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Конкретные процедуры, приведенные в настоящем документе, могут представлять собой одну или несколько стратегий обработки, например, управление по событиям, управление по прерываниям, многозадачность, многопоточность и т.д. Также различные действия, операции или функции могут быть выполнены в указанной последовательности или параллельно, а некоторые из них могут быть опущены. Аналогичным образом порядок управления необязательно должен сохраняться для достижения отличительных признаков и преимуществ иллюстративного варианта осуществления, описанного в данном документе, поскольку он был приведен для наглядности и упрощения описания. Одно или несколько представленных действий или функций может быть выполнено несколько раз в зависимости от конкретной используемой стратегии. Также описанные действия могут графически представлять собой программный код на машиночитаемом носителе в системе управления двигателем.
Следует понимать, что конфигурации и способы, раскрытые в настоящем документе, являются иллюстративными по своей природе и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться как ограничения, поскольку возможны различные изменения. Например, описанная выше технология может быть использована в двигателях V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитных 4-хцилиндровых двигателях и т.д. Предмет настоящего полезной модели включает в себя все новые и неочевидные комбинации или подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные особенности, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем документе.