СПОСОБ ОБОГРЕВА КАБИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОБОГРЕВОМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD FOR HEATING VEHICLE CABIN, SYSTEM AND METHOD OF ADMINISTRATION OF HEATING VEHICLE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к системе для обогрева кабины моторного транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Быстрый прогрев кабины моторного транспортного средства требуется особенно во время холодных условий окружающей среды для обеспечения комфорта пассажиров. Классически, тепло в кабине поступает из хладагента двигателя, который может опосредованно нагреваться посредством массивного повышения теплоты выхлопных газов. Однако такой способ энергетически неэффективен и растрачивает топливо, так как всего лишь небольшая доля тепла выхлопных газов проявляется в хладагенте двигателя.
Авторы выявили, что тепло выхлопных газов, чей маршрут изменяется посредством дросселирования выхлопных газов, может извлекаться и скорее направляться непосредственно в систему обогрева кабины, нежели направляться в систему обогрева кабины опосредованно через систему охлаждения двигателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, в одном из аспектов изобретения предложен способ обогрева кабины транспортного средства, включающий в себя этапы, на которых:
закрывают выпускной дроссель при отведении по меньшей мере части дросселированных выхлопных газов через охладитель системы рециркуляции выхлопных газов (EGR), присоединенный выше по потоку от дросселя; и
переносят тепло из охладителя EGR в радиатор отопителя для обеспечения тепла в кабину транспортного средства.
В одном из вариантов предложен способ, в котором перенос тепла из охладителя EGR в радиатор отопителя включает в себя этап, на котором осуществляют работу циркуляционного насоса радиатора отопителя для нагнетания хладагента из охладителя EGR через радиатор отопителя.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых регулируют скорость потока циркуляционного насоса радиатора отопителя на основании температуры на впуске радиатора отопителя.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых направляют хладагент из радиатора отопителя в двигатель перед возвратом хладагента в охладитель EGR.
В одном из вариантов предложен способ, в котором отведение части дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR включает в себя этап, на котором отводят часть дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR, расположенный в канале EGR, при этом поддерживают клапан EGR в канале EGR в более закрытом положении, причем канал EGR соединяет по текучей среде выпуск двигателя из местоположения выше по потоку от выпускного дросселя к впуску двигателя выше по потоку от впускного компрессора.
В одном из вариантов предложен способ, в котором канал EGR является каналом EGR низкого давления.
В одном из вариантов предложен способ, в котором отведение дополнительно включает в себя этап, на котором направляют часть дросселированных выхлопных газов из выпуска охладителя EGR на выпуск двигателя ниже по потоку от выпускного дросселя через перепускной канал.
В одном из вариантов предложен способ, в котором выпускной дроссель присоединен ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, и дополнительно включающий в себя этапы, на которых при температуре каталитического нейтрализатора выхлопных газов ниже пороговой температуры и при закрытом выпускном дросселе осуществляют запаздывание установки момента искрового зажигания, причем величину запаздывания зажигания регулируют на основании температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых после того, как температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов станет выше пороговой температуры, поддерживают выпускной дроссель закрытым, при этом осуществляют опережение установки момента искрового зажигания.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых после того, как температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов станет выше пороговой температуры, регулируют выпускной дроссель на основании температуры на впуске радиатора отопителя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка включает в себя этап, на котором при увеличении температуры на впуске радиатора отопителя смещают выпускной дроссель из более закрытого положения в более открытое положение.
В одном из дополнительных аспектов предложена система транспортного средства, содержащая:
двигатель, содержащий впуск и выпуск;
канал рециркуляции выхлопных газов (EGR), присоединяющий выпуск к впуску, причем канал EGR содержит охладитель EGR и клапан EGR;
перепускной канал EGR, присоединенный в параллель охладителю EGR;
систему обогрева кабины, содержащую радиатор отопителя и циркуляционный насос, выполненный с возможностью нагнетания хладагента из охладителя EGR в радиатор отопителя; и
выпускной дроссель, расположенный в выпуске ниже по потоку от впуска канала EGR и выше по потоку от выпуска перепускного канала EGR.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая контроллер, содержащий команды для закрывания в режиме обогрева кабины выпускного дросселя и клапана EGR для проталкивания дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR и обратно в выпуск через перепускной канал EGR для подогрева охладителя EGR.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для регулировки скорости потока хладагента на основании температуры на впуске радиатора отопителя.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для вывода из работы циркуляционного насоса, когда температура на впуске радиатора отопителя находится ниже пороговой температуры, и ввода в действие циркуляционного насоса, когда температура на впуске радиатора отопителя находится выше пороговой температуры.
В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ, включающий в себя этапы, на которых:
регулируют скорость потока хладагента, нагнетаемого из охладителя системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) в радиатор отопителя системы обогрева кабины, на основании температуры на впуске радиатора отопителя; и
дросселируют в выбранных условиях выхлопные газы, чтобы повышать давление выхлопных газов и чтобы направлять выхлопные газы через охладитель EGR, при этом тепло из выхлопных газов переносится в радиатор отопителя через охладитель EGR.
В одном из вариантов предложен способ, в котором выбранные условия содержат одно или более из только того, что температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов ниже первой пороговой температуры, а температура на впуске радиатора отопителя ниже второй пороговой температуры.
В одном из вариантов предложен способ, в котором дросселирование выхлопных газов включает в себя этап, на котором закрывают выпускной дроссель, расположенный в выпуске двигателя, причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором в ответ на закрывание клапана EGR ниже по потоку от охладителя EGR направляют дросселированные выхлопные газы из охладителя EGR обратно в выпуск двигателя ниже по потоку от выпускного дросселя через перепускной канал EGR.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых в ответ на клапан EGR являющийся по меньшей мере частично открытым направляют выхлопные газы из охладителя EGR во впуск двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка скорости потока хладагента на основании температуры на впуске радиатора отопителя включает в себя этап, на котором осуществляют работу циркуляционного насоса радиатора отопителя, чтобы направлять хладагент в радиатор отопителя, только когда температура хладагента на впуске охладителя EGR выше пороговой температуры.
Таким образом, выхлопные газы могут дросселироваться, чтобы направлять поток выхлопных газов через охладитель EGR, и тепло выхлопных газов может переноситься в хладагент системы обогрева кабины через охладитель EGR. При действии таким образом, радиатор отопителя системы обогрева кабины может снабжаться ранним теплом выхлопных газов вместо рассеяния раннего тепла выхлопных газов через двигатель и соприкасающиеся поверхности. По существу, энергия, используемая для обогрева кабины транспортного средства, может уменьшаться, повышая экономию топлива.
Таким образом, в описанном выше способе теплу выхлопных газов может быть определен приоритет для обогрева кабины выше прогрева двигателя. Фактически, хладагент двигателя мог бы быть холодным как лед, и эта система по-прежнему снабжала бы кабину теплом, извлеченным из выхлопных газов двигателя. Это может обладать многочисленными преимуществами. Во-первых, она дает быстрый прогрев кабины при запуске. Во-вторых, она обеспечивает эффективный способ доставки тепла выхлопных газов в радиатор отопителя кабины, что является критическим для условий холостого хода при низких температурах окружающей среды. Кроме того, когда достаточное тепло хладагента имеется в распоряжении для обогрева кабины, система работает традиционным образом. В этом традиционном случае прекращали бы дросселировать выхлопные газы для направления их через охладитель EGR. Если потребуется охлаждение EGR, кабина имеет первоочередное использование этого извлеченного тепла. Если отопление кабины не требуется, тепло добавляется в систему охлаждения.
Кроме того, в некоторых примерах может быть целенаправленной конденсация выхлопных газов в теплообменнике из выхлопных газов в воду. Это дает улучшенный перенос тепла из выхлопных газов в теплообменник вследствие теплоты парообразования. В некоторых примерах контроллер может регулировать работу таким образом, что потоку выхлопных газов не предоставляется возможность течь в систему впуска двигателя до тех пор, пока температура теплообменника (охладителя EGR) не достаточно высока, чтобы избегать конденсации. Но конденсация выхлопных газов в выпускном тракте является явлением при большинстве, если не при всех, запусках двигателя.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение системы двигателя.
Фиг. 2 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ обогрева кабины транспортного средства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 показывает примерную регулировку циркуляционного насоса выпускного дросселя и радиатора отопителя для ускорения прогрева радиатора отопителя согласно настоящему изобретению.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ максимизации переноса тепла в кабину транспортного средства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 и 6 показывают схемы, иллюстрирующие подходы для выбора скорости потока для максимизации переноса тепла в кабину транспортного средства согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложены способы и системы для ускорения прогрева радиатора отопителя в двигателе транспортного средства, таком как система двигателе по фиг. 1. Во время холодного запуска и прогрева двигателя, синергетические выгоды повышенного противодавления выхлопных газов и последующего отвода тепла в охладителе EGR могут преимущественно использоваться для быстрого подъема температуры хладагента, подаваемого в радиатор отопителя. Традиционный подход для отбирания тепла из выхлопных газов и в хладагент двигателя включает в себя максимизацию скорости потока хладагента и минимизацию объема хладагента (посредством изоляции ветвей охлаждения, таких как ветвь в радиатор).
Однако, в заявленной конфигурации, хладагент исходит из общей системы охлаждения двигателя, проходит через элемент отбора тепла (охладитель EGR), а затем, проходит через теплоотвод (радиатор отопителя) и выделяется в общую систему охлаждения двигателя. В этом случае, есть заданная скорость потока хладагента, которая обеспечивает максимальный перенос тепла в радиатор отопителя. Такая скорость потока хладагента является функцией падения температуры на радиаторе отопителя. Максимальное тепло переносится, когда доведено до максимума произведение падения температуры на радиаторе отопителя и скорости потока.
Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять способ, такой как примерные способы по фиг. 2 и 4, чтобы дросселировать выпускной клапан, расположенный ниже по потоку от отбора канала EGR, чтобы повышать противодавление выхлопных газов, к тому же, наряду с закрыванием клапана EGR, для осуществления потока по меньшей мере части дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR. Посредством дросселирования выхлопных газов вместо отведения выхлопных газов, выхлопные газы получают увеличенное время пребывания в теплообменнике. Может быть некоторый третичный эффект лучшего переноса тепла при более высоком давлении. Повышенное противодавление дает возможность быстрого повышения температуры двигателя посредством захвата горячих выхлопных газов в цилиндрах двигателя наряду с тем, что поток дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR дает возможность повышения температуры хладагента посредством отвода тепла выхлопных газов в охладителе EGR. Примерные регулировки циркуляционного насоса радиатора отопителя и выпускного дросселя описаны на фиг. 3-4. Примерные характеристики системы и параметры выбора скорости потока описаны на фиг. 5-6.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение системы 106 транспортного средства. Система 106 транспортного средства включает в себя систему 108 двигателя, включающую в себя двигатель 100, присоединенный к системе 122 снижения токсичности выхлопных газов. Двигатель 100 включает в себя множество цилиндров 130. Двигатель 100 также включает в себя впуск 123 и выпуск 125. Впуск 123 может принимать свежий воздух из атмосферы через впускной канал 142. Воздух, поступающий во впускной канал 142, может фильтроваться воздушным фильтром 190. Впускной канал 142 может включать в себя воздушный впускной дроссель 182, расположенный ниже по потоку от впускного компрессора 152 и охладителя 184 всасываемого наддувочного воздуха. Впускной дроссель 182 может быть выполнен с возможностью регулировать поток всасываемых газов (например, подвергнутого наддуву всасываемого воздуха), поступающих во впускной коллектор 144 двигателя. Выпуск 125 включает в себя выпускной коллектор 148, ведущий в выпускной канал 145, который направляет выхлопные газы в атмосферу через выхлопную трубу 135.
Двигатель 100 может быть двигателем с наддувом, включающим в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель 150. Турбонагнетатель 150 может включать в себя впускной компрессор 152, расположенный вдоль впускного коллектора 142, и турбину 154 с приводом от выхлопной системы, расположенную вдоль выпускного канала 145. Компрессор 152 может быть по меньшей мере частично приводиться в движение турбиной 154 через вал 156. Величина наддува, выдаваемого турбонагнетателем, может меняться контроллером двигателя. В некоторых вариантах осуществления перепускной канал, регулируемый посредством регулятора давления наддува (не показан), может быть присоединен в параллель турбине с приводом от выхлопной системы, так чтобы некоторая часть или все выхлопные газы, текущие через выпускной канал 145, могли обходить турбину 154. Посредством регулировки положения регулятора давления наддува, количество выхлопных газов, подаваемых через турбину, может меняться, тем самым меняя величину наддува, подаваемого на впуск двигателя.
В дополнительных вариантах осуществления подобный перепускной канал, управляемый перепускным клапаном (не показан), может быть присоединен в параллель впускному компрессору, так чтобы некоторая часть или весь всасываемый воздух, сжатый компрессор 152 мог рециркулироваться во впускной канал 142 выше по потоку от компрессора 152. Посредством регулировки положения перепускного клапана компрессора, давление в системе впуска может сбрасываться в выбранных условиях, чтобы уменьшать воздействия нагрузки помпажа компрессора.
Возможный охладитель 184 наддувочного воздуха может быть включен в состав местоположение ниже по потоку от компрессора 152 во впускном канале, чтобы понижать температуру всасываемого воздуха, сжатого турбонагнетателем. Более точно, доохладитель 184 может быть включен в состав местоположение выше по потоку от впускного дросселя 182 или встроен во впускной коллектор 144.
x
Система 122 снижения токсичности выхлопных газов, присоединенная к выпускному каналу 145, включает в себя каталитический нейтрализатор 170. Каталитический нейтрализатор может включать в себя многочисленные брикеты катализатора в одном из примеров. В еще одном примере могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выхлопных газов, каждое с многочисленными брикетами. Каталитический нейтрализатор 170 в одном из примеров может быть каталитическим нейтрализатором трехкомпонентного типа. В других примерах каталитический нейтрализатор 170 может быть окислительным каталитическим нейтрализатором, уловителем обедненных NO, устройством избирательного каталитического восстановления (SCR), сажевым фильтром или другим устройством очистки выхлопных газов. Несмотря на то что каталитический нейтрализатор 170 расположен ниже по потоку от турбины 154 в вариантах осуществления, описанных в материалах настоящего описания, в других вариантах осуществления каталитический нейтрализатор 170 может быть расположен выше по потоку от турбины турбонагнетателя или в другом местоположении в выпускном канале двигателя, не выпускя из объема этого изобретения.
Выпускной дроссель или клапан 164 противодавления может быть расположен в выпускном канале ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170 выхлопных газов. В вариантах осуществления, описанных в материалах настоящего описания, контроллер 120 может управлять положением выпускного дросселя 164 на основании различных условий работы и значений параметров двигателя (например, холодного запуска, уровня накопленного разрежения, выключения двигателя и т.д.). В других вариантах осуществления выпускной дроссель, выпускной канал и другие компоненты могут быть сконструированы, чтобы выпускной дроссель управлялся механически, как необходимо во время различных условий работы двигателя, без вмешательства системы управления. Выпускной дроссель 164 может не просто перепускать поток мимо охладителя 162 EGR, но также может направлять выхлопные газы через ограничивающий поток тракт, который включает в себя охладитель 162 EGR, перепускной канал 165, выпускной канал 168 и выхлопную трубу 135. Это уменьшение проходного сечения выпускного дросселя 164 дает в результате дросселирование выхлопных газов, а также усиливающийся поток через охладитель 162 EGR. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2, выпускной дроссель 164 может избирательно закрываться контроллером 120 во время условий холодного запуска двигателя, чтобы быстро поднимать давление и температуру выхлопных газов. Посредством дросселирования выпускного клапана большее количество горячих выхлопных газов может захватываться в цилиндре двигателя, дополнительно поднимая температуру выхлопных газов и ускоряя достижение расположенным ниже по потоку каталитическим нейтрализатором выхлопных газов его температуры активизации. Дросселированные выхлопные газы также могут иметь повышенное давление относительно недросселированных выхлопных газов, приводя к повышенной температуре и/или увеличенному времени пребывания в различных компонентах системы выпуска. Кроме того, горячие выхлопные газы могут направляться через охладитель EGR, расположенный в канале EGR, присоединяющем выпуск двигателя к впуску двигателя. Охладитель EGR может действовать в качестве теплообменника из выхлопных газов в хладагент, чтобы нагревать хладагент, который направляется в радиатор отопителя системы обогрева кабины, таким образом, ускоряя прогрев кабины. Отметим, что любое тепло, извлеченное из охладителя EGR, сначала имеется в распоряжении у радиатора отопителя кабины, и только если существует избыточное тепло, создает перенос тепла в систему охлаждения двигателя.
По существу, улучшение переноса тепла в двигатель, каталитический нейтрализатор выхлопных газов и радиатор отопителя системы обогрева кабины посредством дросселирования выхлопных газов может приписываться по меньшей мере двум эффектам. Прежде всего, какая-нибудь заданная масса выхлопных газов имеет большее время пребывания в охладителе 162 EGR вследствие повышенной массы выхлопных газов в охладителе 162 EGR благодаря тому, что возрастает их плотность. Иначе говоря, когда дросселируются, высокотемпературные выхлопные газы проводят больше времени в соприкосновении с каталитическим нейтрализатором и охладителем EGR, желательными получателями тепла. Кроме того, распространение в атмосферу после прохождения через каталитический нейтрализатор и охладитель EGR потенциально понижает температуру ниже температуры окружающей среды, в доказательство эффективности забирания тепла, в то время как давление по-прежнему является высоким. В частности, посредством использования выпускного дросселя после каталитического нейтрализатора, время и температура, с которыми данная масса выхлопных газов находится в соприкосновении с частями двигателя, существенно увеличивается. Это ускоряет активизацию каталитического нейтрализатора. Следует принимать во внимание, что, несмотря на то что изображенный вариант осуществления добивается расширения выхлопных после каталитического нейтрализатора посредством выпускного дросселя, в альтернативных вариантах осуществления то же самое может достигаться посредством диафрагмы после каталитического нейтрализатора в выпускном канале 168 двигателя.
Выпускной дроссель 164 может поддерживаться в полностью открытом положении (или широко открытым дросселем) во время большинства условий работы двигателя, но может быть выполнен с возможностью закрываться для повышения противодавления выхлопных газов в определенных условиях, как будет детализировано ниже. В одном из вариантов осуществления выпускной дроссель 164 может иметь два уровня ограничения, полностью открытый или полностью закрытый. Однако в альтернативном варианте осуществления положение выпускного дросселя 164 может переменно регулироваться на множество уровней ограничения контроллером 120.
Как детализировано в материалах настоящего описания, регулировки положения выпускного дросселя могут оказывать влияние на поток воздуха через двигатель. Например, полностью закрытый выпускной дроссель может объясняться посредством такого понятия, как «картофелина в выхлопной трубе», которая ограничивает поток выхлопных газов, тем самым вызывая повышение противодавления выхлопных газов местоположение выше по потоку от закрытого выпускного дросселя. Это повышение противодавления выхлопных газов ведет к непосредственному повышению переноса тепла выхлопных газов, которое может преимущественно использоваться в выбранных условиях (например, во время холодного запуска и прогрева двигателя) для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора 170 выхлопных газов и/или системы обогрева кабины. В некоторых вариантах осуществления наряду с закрыванием выпускного дросселя установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию, чтобы дополнительно поднимать температуры выхлопных газов, тем самым дополнительно ускоряя активизацию каталитического нейтрализатора.
Чтобы компенсировать воздействия регулировки выпускного дросселя на поток воздуха двигателя, могут регулироваться один или более других компонентов двигателя. В качестве примера, по мере того как выпускной дроссель закрывается, массовый расход воздуха может изначально снижаться и, таким образом, впускной дроссель, такой как впускной дроссель 182, может открываться, чтобы впускать большее количество воздуха в двигатель для поддержания скорости вращения двигателя и снижения колебания крутящего момента. Таким образом, в то время как выпускной дроссель используется для управления противодавлением, поток воздуха может регулироваться для ограничения крутящего момента на выпускном валу двигателя. В качестве еще одного примера установка момента зажигания может регулироваться (например, подвергаться опережению), в то время как закрывается выпускной дроссель, чтобы улучшать стабильность сгорания. В некоторых вариантах осуществления регулировки установки фаз клапанного распределения также могут использоваться (например, регулировки в отношении величины перекрытия клапанов) вместе с регулировками положения дросселя для улучшения стабильности сгорания. Например, установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов могут регулироваться для регулировки внутренней рециркуляции выхлопных газов и повышения стабильности сгорания.
Система 106 транспортного средства дополнительно включает в себя систему 161 EGR низкого давления (LP-EGR). Система 161 LP-EGR включает в себя канал 163 EGR, который соединяет выпускной канал 145 ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170 выхлопных газов и выше по потоку от выпускного дросселя 164 с воздушным впускным каналом 142 выше по потоку от компрессора 152. Охладитель 162 EGR, расположенный в канале 163 EGR, охлаждает выхлопные газы, протекающие через него, как будет детализировано ниже. Положение клапана 159 EGR, расположенного в канале 163 EGR на стороне впускного канала охладителя 162 EGR (например, ниже по потоку от выпуска охладителя 162 EGR), может регулироваться контроллером 120 для изменения количества и/или скорости выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции из выпускного канала во впускной канал через систему LP-EGR. В некоторых вариантах осуществления один или более датчиков могут быть расположены в канале 163 LP-EGR, чтобы выдавать показание одного или более из давления, температуры и топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, подвергаемых рециркуляции по каналу LP-EGR. Например, датчик 118 температуры может быть присоединен к выпуску (на стороне впускного канала) охладителя 162 EGR и может быть выполнен с возможностью выдавать оценку температуры на выпуске охладителя EGR. Как конкретизировано ниже, во время холодного запуска и прогрева двигателя, открывание выпускного дросселя 164 может регулироваться на основании температуры на выпуске охладителя EGR, чтобы ускорять разогрев температуры двигателя. Выхлопные газы, подвергнутые рециркуляции по каналу 163 LP-EGR, могут разбавляться свежим воздухом в точке смешивания, расположенной в месте соединения канала 163 LP-EGR и впускного канала 142. Более точно, посредством регулировки положения клапана 159 EGR, может регулироваться разбавление потока EGR.
По существу, когда клапан 159 EGR закрыт, по меньшей мере часть выхлопных газов может направляться через охладитель 162 EGR. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2, посредством избирательного увеличения количества (горячих) выхлопных газов, направляемого через охладитель 162 EGR, может увеличиваться отвод тепла на охладителе EGR. Поскольку охладитель EGR является теплообменником, выполненным с возможностью обмениваться с хладагентом, который по текучей среде присоединен к системе охлаждения двигателя, дополнительное тепло, отведенное в охладителе EGR, может использоваться для нагрева хладагента, направляемого в радиатор отопителя системы обогрева кабины, тем самым отапливая кабину. После прохождения через радиатор отопителя, хладагент может направляться в систему охлаждения двигателя, где она может проходить через двигатель и/или один или более теплообменников. Посредством использования этого отвода тепла для повышения температуры радиатора отопителя в выбранных условиях работы, таких как во время холодного запуска и прогрева двигателя, активизация каталитического нейтрализатора выхлопных газов может ускоряться, к тому же, наряду с обеспечением обогрева кабины во время холодного запуска. По существу, это дает более эффективный способ регенерации скрытого тепла из воды в выхлопных газах. В то время как выхлопные газы конденсируются, они могут направляться через теплообменник и обратно в выхлопную трубу. В то время как выхлопные газы не конденсируются, они имеются в распоряжении для LP-EGR. (Типично, требуется избегать жидкости в воздушных каналах двигателя.) В то время как клапан 159 EGR открыт, может быть необходимо эксплуатировать насос 54 на расчетной скорости потока для предотвращения вскипания хладагента в охладителе 162 EGR.
Перепускной канал 165 может быть включен в систему 106 транспортного средства, чтобы соединять по текучей среде канал 163 EGR с выпускным каналом 145. В частности, перепускной канал 165 может соединять канал 163 EGR, на стороне впускного канала охладителя 162 EGR с выпускным каналом 145 ниже по потоку от выпускного дросселя 164 (по существу в выхлопной трубе 135). Перепускной канал 165 дает по меньшей мере части выхлопных газов возможность выпускаться в атмосферу по каналу через охладитель 162 EGR. В частности, во время условий, когда клапан 159 EGR закрыт, выхлопные газы (такие как дросселированные выхлопные газы, сформированные при закрывании дросселя 164) могут направляться в канал 163 EGR, затем, в канал 163 EGR, а затем, в выхлопную трубу 135 через перепускной канал 165. Посредством вентиляции некоторого количества выхлопных газов через перепускной канал 165, когда закрыт клапан 159 EGR, давление выхлопных газов в канале 163 EGR (выше по потоку и в охладителе 162 EGR) может поддерживаться в определенных пределах. По существу, это уменьшает повреждение в отношении компонентов системы LP-EGR. В сравнении, во время условий, когда клапан 159 EGR открыт, на основании степени открывания клапана 159 EGR и выпускного дросселя 164, а кроме того, на основании запрошенной величины EGR и отношения давлений во впускном и впускном коллекторах, выхлопные газы могут течь из местоположения выше по потоку от выпускного дросселя 164 в местоположение ниже по потоку от EBV 164, через охладитель 162 EGR и перепускной канал 165, или из местоположения ниже по потоку от выпускного дросселя 164 на сторону впускного канала охладителя 162 EGR через промежуточный канал. Так как EGR может подвергаться потоку для разбавления при более интенсивных потоках выхлопных газов, то обстоятельство, что некоторая часть выхлопных газов обходит дроссель 164 через аспиратор 168, может иметь минимальное влияние.
В некоторых вариантах осуществления (как изображено) эжектор 168 может быть расположен в перепускном канале 165. Побудительный поток выхлопных газов через эжектор 168 может использоваться для формирования разрежения на окне всасывания эжектора 168. Окно всасывания эжектора 168 может быть соединено с и расположено в вакуумном резервуаре 177. Накопленное разрежение затем может подаваться на один или более потребителей разрежения системы транспортного средств, таких как усилитель тормозов, клапаны с вакуумным приводом и т.д. Датчик 192 разрежения может быть присоединен к вакуумному резервуару 177, чтобы давать оценку имеющегося в распоряжении разрежения. В некоторых примерах выхлопные газы могут течь с впуска эжектора 168 (на стороне впускного канала эжектора) на выпуск эжектора 168 (на стороне выпускного канала эжектора). В дополнение к разрежению из эжектора 168, вакуумный резервуар 177 может быть соединен с одним или более дополнительных источников разрежения, таких как другие эжекторы, расположенные внутри системы 106 транспортного средства, вакуумные насосы с электрическим приводом, вакуумные насосы с приводом от двигателя и т.д. Запорный клапан может быть расположен между вакуумным резервуаром 177 и эжектором 168, чтобы предотвращать потерю разрежения в вакуумном резервуаре 177.
В зависимости от положения выпускного дросселя 164 и клапана 159 EGR, некоторое количество или все из выхлопных газов, выходящих из каталитического нейтрализатора 170, могут обходить клапан противодавления выхлопных газов, поступать в канал EGR и течь через перепускной канал 165, обеспечивая побудительный поток через эжектор 168. Например, когда выпускной дроссель 164 открыт, а клапан EGR закрыт, выпускной дроссель не ограничивает поток выхлопных газов через выпускной канал 145 EBV, и небольшое количество или нисколько выхлопных газов, текущих в выпускном канале 145 ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170, обходят выпускной дроссель через канал 165 (в зависимости от величины потока выхлопных газов и относительных диаметров каналов 145 и 165). Когда выпускной дроссель частично открыт, а клапан EGR закрыт, в зависимости от величины потока выхлопных газов и относительных диаметров каналов 145 и 165, некоторое количество выхлопных газов может течь в обход выпускного дросселя наряду с тем, что оставшаяся часть выхлопных газов отводится через эжектор 168 через канал 165, обходя выпускной дроссель. Когда выпускной дроссель полностью закрыт, а клапан EGR закрыт, весь поток выхлопных газов направляется в канал 165. Когда клапан EGR открыт, на основании открывания клапана EGR, по меньшей мере часть выхлопных газов, выходящих из каталитического нейтрализатора 170 может обходить клапан противодавления выхлопных газов, поступать в канал EGR и рециркулироваться во впускной канал 142. Положение выпускного дросселя и клапана EGR может регулироваться для работы системы двигателя в одном из многочисленных режимов работы. При действии таким образом потребности в EGR и подогреве двигателя могут удовлетворяться, к тому же, наряду с преимущественным формированием разрежения на выпускном эжекторе 168.
В некоторых вариантах осуществления (как изображено) система 106 транспортного средства дополнительно включает в себя систему 71 EGR высокого давления (HP-EGR). Система 171 HP-EGR включает в себя канал 173 EGR, который соединяет выпускной канал 145 выше по потоку от турбины 154 с воздушным впускным каналом 142 ниже по потоку от компрессора 152 и выше по потоку от охладителя 184 наддувочного воздуха и впускного дросселя 182. Охладитель 172 EGR, расположенный в канале 173 EGR, охлаждает выхлопные газы, протекающие через него. Положение клапана 179 EGR, расположенного в канале 173 EGR на стороне впускного канала охладителя 172 EGR, может регулироваться контроллером 120 для изменения количества и/или скорости выхлопных газов, подвергнутых рециркуляции из выпускного канала во впускной канал через систему HP-EGR. В некоторых вариантах осуществления один или более датчиков могут быть расположены в канале 173 HP-EGR, чтобы выдавать показание одного или более из давления, температуры и топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, подвергаемых рециркуляции по каналу HP-EGR.
Система 106 транспортного средства, кроме того, включает в себя отопительный контур 50 кабины. Как показано, отопительный контур 50 кабины включает в себя радиатор 52 отопителя, циркуляционный насос 54, магистраль 56 для хладагента и резервуар для хладагента. Резервуар для хладагента может быть относительно большим объемом хладагента и может быть двигателем 100 в одном из примеров. В еще одном примере резервуар может быть отдельным баком или резервуаром, таким как резервуар 60 для хладагента (например, резервуар для хладагента может быть баком-дегазатором или бачком для хранения хладагента). Радиатор 52 отопителя принимает хладагент из охладителя 162 EGR через магистраль 56 для хладагента. Циркуляционный насос 54 выполнен с возможностью нагнетания хладагента из резервуара для хладагента в охладитель 162 EGR и радиатор 52 отопителя. Циркуляционный насос 54 может быть расположен где-нибудь последовательно с охладителем EGR и радиатором отопителя. Циркуляционный насос 54 может включать в себя электродвигатель, например, который вводится в действие посредством сигнала из контроллера 120. В некоторых примерах циркуляционный насос 54 может быть выполнен с возможностью регулировать скорость потока хладагента, прокачиваемой из охладителя 162 EGR в радиатор 52 отопителя, например, на основании обратной связи с датчика 58a температуры, расположенного на впуске радиатора 52 отопителя, и/или на основании обратной связи с датчика 58b температуры, расположенного на выпуске радиатора 52 отопителя. Вентилятор или нагнетатель воздуха (не показан) может продувать воздух через радиатор 52 отопителя и в кабину транспортного средства, чтобы отапливать кабину транспортного средства. Как показано, после выпуска из радиатора 52 отопителя, хладагент направляется в один или более из двигателя 100 и резервуара 60 для хладагента. В некоторых примерах как показано пунктирной линией 59, хладагент может направляться через двигатель 100 и резервуар 60 для хладагента. Хладагент, направляемый через двигатель 100, например, может направляться через одну или более охлаждающих рубашек или патрубков для хладагента, расположенных в блоке цилиндров двигателя. Дополнительные магистрали для хладагента, насосы, радиаторы, термостаты и т.д. могут быть представлены и выполнены с возможностью пропускать хладагент через двигатель и/или радиатор на основании температуры двигателя.
Во время условий прогрева двигателя, где двигатель находится ниже пороговой температуры (например, ниже температуры розжига каталитического нейтрализатора в системе выпуска), двигатель 100 и/или резервуар 60 для хладагента могут действовать для хранения относительно большого объема холодной хладагента, в то время как хладагент охлаждается после прохождения через радиатор отопителя и не разогревается двигателем (так как двигатель еще холоден). По существу, для максимизации переноса тепла в кабину транспортного средства, скорость потока хладагента, поступающей в радиатор отопителя (после нагревания охладителем EGR), может регулироваться на основании падения температуры на радиаторе отопителя и зависимости между падением температуры на радиаторе отопителя и скоростью потока хладагента (которая может быть основана на различных параметрах системы, таких как нагрузка отопителя кабины, скорость работы нагнетателя воздуха и т.д.), чтобы давать скорость потока, которая максимизирует перенос тепла в кабину транспортного средства. Скорость потока воздуха, которая максимизирует перенос тепла в кабину транспортного средства во время условий прогрева двигателя, может не быть максимальной скоростью потока в некоторых условиях.
Таким образом, изображенная система дает как рекуперацию тепла выхлопных газов по требованию, так и формирование разрежения по требованию за счет повышенного противодавления выхлопных газов (только при необходимости). Несмотря на то что регенерация тепла выхлопных газов известна, описанная выше компоновка регенерации тепла выхлопных газов обеспечивает прежде всего отопление кабины, а разогрев двигателя только в качестве более низкого приоритета. По существу, есть три функции, которые полагаются на давление выхлопных газов. Первой функцией является EGR. Более точно, EGR полагается на минимальное противодавление, чтобы течь при данных состоянии двигателя и требовании скорости потока EGR. Во-вторых, регенерации тепла выхлопных газов полагается на определенное противодавление для достижения ее цели переноса тепла. В заключение, эжектор полагается на заданное противодавление выхлопных газов для достижения заданной скорости откачки. Контроллер использует стратегию арбитража, которая выбирает противодавление выхлопных газов на основании приоритетов и ограничений всей системы, давая возможность удовлетворяться различным потребностям.
x
Двигатель 100 может управляться, по меньшей мере частично, системой 140 управления, включающей в себя контроллер 120 и входными сигналами от водителя транспортного средства через устройство ввода (не показано). Система 15 управления выполнена с возможностью принимать информацию с множества датчиков 160 (различные примеры которых описаны в материалах настоящего описания) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 180. В качестве одного из примеров датчики 160 могут включать в себя датчик 126 кислорода выхлопных газов, присоединенный к выпускному коллектору 148, датчик 121 MAP, присоединенный к впускному коллектору 144, датчик 117 температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов, датчик 119 давления выхлопных газов, расположенный выше по потоку от каталитического нейтрализатора 170 в выхлопной трубе 135, датчик 128 температуры выхлопных газов и датчик 129 давления выхлопных газов, расположенные ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170 в выхлопной трубе 135, датчик 58a температуры на впуске радиатора отопителя, датчик 58b температуры на выпуске радиатора отопителя и датчик 192 разрежения, расположенный в вакуумном резервуаре 177. Различные датчики выхлопных газов также могут быть включены в выпускной канал 145 ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170, такие как датчики твердых частиц (PM), датчики NO, датчики кислорода, датчики аммиака, датчики углеводородов и т.д. Другие датчики, такие как дополнительные датчики давления, температуры, топливно-воздушного соотношения и состава могут быть присоединены к различным местоположениям в системе 106 транспортного средства. В качестве еще одного примера исполнительные механизмы 180 могут включать в себя форсунку 166, выпускной дроссель 164, клапан 159 EGR, циркуляционный насос 54 (например, электродвигатель циркуляционного насоса) и впускной дроссель 182. Другие исполнительные механизмы, такие как многообразие дополнительных клапанов и заслонок, могут быть присоединены к различным местоположениями в системе 106 транспортного средства. Контроллер 120 может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или кода, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 2-4. Циркуляционный насос 54 может быть заменен насосом, возбуждаемым на постоянной мощности, но дросселированным для ограничения скорости потока, в некоторых примерах.
Несмотря на то что фиг. 1 включает в себя выпускной дроссель для дросселирования в меньшей степени ограничивающего тракта (например, выпускного канала) и выталкивания выхлопных газов во в большей степени ограничивающий тракт (например, канал EGR), возможны другие конфигурации для направления выхлопных газов через охладитель EGR. Например, отводной клапан может непосредственно пропускать выхлопные газы через канал EGR и в охладитель EGR.
Таким образом, система по фиг. 1 предусматривает систему транспортного средства, содержащую: двигатель, включающий в себя впуск и выпуск; канал рециркуляции выхлопных газов (EGR), присоединяющий выпуск к впуску, канал EGR включает в себя охладитель EGR и клапан EGR; перепускной канал EGR, присоединенный в параллель охладителю EGR; систему обогрева кабины, включающую в себя радиатор отопителя и циркуляционный насос, выполненный с возможностью нагнетания хладагента из охладителя EGR в радиатор отопителя; и выпускной дроссель, расположенный в выпуске ниже по потоку от впуска канала EGR и выше по потоку от выпуска перепускного канала EGR.
Система дополнительно содержит контроллер, содержащий команды для, в режиме обогрева кабины, закрывания выпускного дросселя и клапана EGR, чтобы проталкивать дросселированные выхлопные газы через охладитель EGR и обратно в выпуск через перепускной канал EGR для подогрева охладителя EGR. Режим обогрева кабины может инициироваться в ответ на одно или более из температуры двигателя, находящейся ниже порогового значения, температуры окружающей среды, находящейся ниже порогового значения, температуры радиатора отопителя, находящейся ниже порогового значения, и отопительной нагрузки кабины выше порогового значения, например, выдаваемой на основании запроса обогрева от водителя или пассажира транспортного средства.
Контроллер содержит дополнительные команды для регулировки скорости потока хладагента на основании температуры на впуске радиатора отопителя. Это может включать в себя вывод из работы циркуляционного насоса, когда температура на впуске радиатора отопителя находится ниже пороговой температуры, и ввод в действие циркуляционного насоса, когда температура на впуске радиатора отопителя находится выше пороговой температуры.
Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ 200 для выдачи тепла в кабину транспортного средства. Способ 200 может выполняться контроллером, таким как контроллер 120, согласно командам, хранимым в нем, чтобы рекуперировать тепло выхлопных газов посредством охладителя EGR (такого как охладитель 162 EGR) и выдавать тепло в радиатор отопителя системы обогрева кабины (такой как радиатор 52 отопителя).
На этапе 202 способ включает в себя оценку условий работы двигателя. Это может включать в себя измерение и/или логический вывод условий, таких как температура двигателя, температура и давление выхлопных газов, барометрическое давление, скорость вращения двигателя, уровень наддува, давление в коллекторе, поток воздуха в коллекторе, тепловая нагрузка кабины транспортного средства и т.д. На этапе 204 на основании оцененных условий работы, может определяться потребность в EGR двигателя. Например, может определяться величина разбавления или остаточных газов в двигателе, требуемая для улучшения рабочих характеристик двигателя и стабильности сгорания. На основании определенной потребности в EGR может определяться положение клапана EGR. В частности, открывание клапана EGR может определяться на основании потребности в EGR, открывание клапана EGR увеличивается (то есть, клапан EGR перемещается в более открытое положение) по мере того, как возрастает потребность в EGR.
На этапе 206 определяется, указана ли работа в режиме рекуперации тепла выхлопных газов. В режиме рекуперации тепла выхлопных газов, как будет подробнее пояснено ниже, температура выхлопных газов может повышаться посредством закрывания выпускного дросселя (например, выпускного дросселя 164) ниже по потоку от канала EGR (такого как канал 163 EGR). Выхлопные газы затем направляются через охладитель EGR, расположенный в канале EGR, и, в зависимости от положения клапана EGR ниже по потоку от охладителя EGR, во впуск двигателя или в выпуск двигателя через перепускной канал EGR. Посредством дросселирования выхлопных газов, температура выхлопных газов возрастает, которая может действовать для повышения температуры каталитического нейтрализатора выше по потоку от выпускного дросселя и увеличения тепла, имеющегося в распоряжении для отведения в хладагент в охладителе EGR. Так как охладитель EGR находится в тепловом контакте с радиатором отопителя системы кабины и системой охлаждения двигателя, температура радиатора отопителя и двигателя может повышаться, когда выпускной дроссель закрыт.
Таким образом, работа в режиме рекуперации тепла выхлопных газов может указываться на основании одного или более рабочих параметров. В одном из примеров двигатель может эксплуатироваться в режиме рекуперации тепла выхлопных газов, когда температура двигателя находится ниже порогового значения, и/или когда тепловая нагрузка кабины транспортного средства находится выше порогового значения. Во время этих условий может требоваться быстрый прогрев кабины транспортного средства и, таким образом, тепло выхлопных газов может рекуперироваться для нагревания радиатора отопителя. В еще одном примере режим рекуперации тепла выхлопных газов может указываться, когда температура на впуске радиатора отопителя системы обогрева кабины находится ниже пороговой температуры. В других примерах режим рекуперации тепла выхлопных газов может указываться, когда температура окружающей среды находится ниже пороговой температуры, температура каталитического нейтрализатора находится ниже порогового значения (например, температуры розжига каталитического нейтрализатора) и/или когда температура на выпуске охладителя EGR находится ниже порогового значения.
Если режим рекуперации тепла выхлопных газов не указан, способ 200 переходит на этап 208, чтобы регулировать выпускной дроссель и клапан EGR на основании потребностей в EGR. Например, выпускной дроссель может регулироваться для обеспечения требуемой величины противодавления выхлопных газов, необходимого, чтобы выгонять EGR во впуск двигателя. Способ 200 затем осуществляет возврат.
Если указан режим рекуперации тепла выхлопных газов, способ 200 переходит на этап 210, чтобы перемещать выпускной дроссель в закрытое положение и направлять по меньшей мере часть выхлопных газов в охладитель EGR. В одном из примеров закрывание выпускного дросселя включает в себя полное закрывание выпускного дросселя. В еще одном примере закрывание выпускного дросселя включает в себя перемещение выпускного дросселя из текущего положения в более закрытое положение. Посредством закрывания выпускного дросселя, противодавление выхлопных газов может повышаться, тем самым повышая температуру выхлопных газов, которая содействует ускорению прогрева каталитического нейтрализатора выхлопных газов и охладителя EGR. В дополнение, в режиме рекуперации тепла выхлопных газов, и наряду с тем, что закрыт выпускной дроссель, способ 200 может включать в себя осуществление запаздывания установки момента искрового зажигания на этапе 212. Посредством осуществления запаздывания установки момента зажигания, температура выхлопных газов может повышаться дальше, дополнительно содействуя ускорению прогрева выхлопных газов. Величина применяемого запаздывания зажигания, например, может регулироваться на основании температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов или на основании температуры радиатора отопителя. Например, по мере того, как возрастает разность между температурой каталитического нейтрализатора выхлопных газов и пороговой температурой, может применяться большее запаздывание зажигания (до тех пор пока не ухудшается стабильность сгорания).
Режим рекуперации тепла выхлопных газов может включать в себя на этапе 214 перемещение клапана EGR в закрытое положение и направление выхлопных газов через перепускной канал EGR после пропускания через охладитель EGR. В некоторых примерах клапан EGR может закрываться полностью наряду с тем, что в других примерах клапан EGR может перемещаться в частично закрытое положение. Посредством закрывания клапана EGR, выхлопные газы, которые иначе направлялись бы во впуск двигателя, направляются через перепускной канал EGR и обратно в выпуск. Таким образом, только запрошенная величина EGR (которая может включать в себя, особенно во время холодного запуска двигателя, отсутствие EGR) подается во впуск двигателя, по-прежнему наряду с пропусканием дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR, чтобы нагревать охладитель EGR. Когда включен в состав, разрежение может формироваться посредством эжектора, расположенного в перепускном канале EGR.
На этапе 216 способ 200 включает в себя регулировку скорости потока хладагента циркуляционного насоса радиатора отопителя. В одном из примеров скорость потока хладагента может регулироваться на основании температуры радиатора отопителя, как указано на этапе 217. Чтобы ускорять прогревание кабины, радиатор отопителя системы обогрева кабины снабжается теплом, отведенным из выхлопных газов в охладитель EGR через хладагент, прокачиваемую из охладителя EGR в радиатор отопителя циркуляционным насосом. Во время этого режима, нагревание радиатора отопителя приоритезировано над охлаждением EGR и, по существу, скорость потока хладагента может регулироваться, чтобы снабжать радиатор отопителя горячей хладагентом из охладителя EGR и поддерживать радиатор отопителя на целевой температуре. Таким образом, в некоторых примерах циркуляционный насос радиатора отопителя может вводиться в действие, только когда температура хладагента, выходящей из охладителя EGR, больше, чем пороговая температура, как указано на этапе 218. Кроме того, как указано на этапе 220, хладагент направляется из охладителя EGR в радиатор отопителя системы обогрева кабины транспортного средства, когда циркуляционный насос введен в действие. Регулировка скорости потока циркуляционного насоса может включать в себя повышение скорости потока, когда температура радиатора отопителя (например, температура на впуске радиатора отопителя) находится ниже пороговой температуры. Регулировка скорости потока также может включать в себя повышение скорости потока, когда температура хладагента, выходящей из охладителя EGR, больше, чем пороговая температура, и понижение скорости потока, когда температура хладагента находится ниже пороговой температуры. Таким образом, только нагретая хладагент подается в радиатор отопителя, максимизируя нагревание радиатора отопителя. Пороговая температура хладагента может быть пригодной температурой, такой как большая чем температура радиатора отопителя, равная или большая чем целевая температура радиатора отопителя, или другая пороговая температура.
В некоторых примерах циркуляционный насос не эксплуатируется на скорости потока быстрее, чем тепло может извлекаться из хладагента на радиаторе отопителя. Если насос работает слишком медленно, может происходить небольшой перенос тепла или никакого. Подобным образом, если насос работает слишком быстро, происходит небольшой перенос тепла. На оптимальной скорости работы, он перемещает наибольшее тепло из выхлопных газов в кабину. Когда дельта T на радиаторе отопителя, умноженная на скорость потока, находится на максимуме, то скорость потока хладагента оптимальна. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления скорость потока хладагента может регулироваться на основании падения температуры на радиаторе отопителя и на основании скорости потока хладагента, как указано на этапе 221 и подробнее описано ниже со ссылкой на фиг. 4.
В некоторых вариантах осуществления термостат может быть предусмотрен выше по потоку или ниже по потоку от циркуляционного насоса радиатора отопителя. Термостат может блокировать поток хладагента в радиатор отопителя до тех пор, пока хладагент не достигает пороговой температуры. Если предусмотрен термостат, вместо того, чтобы регулировать скорость потока циркуляционного насоса, насос может эксплуатироваться на максимальной скорости потока. Поскольку термостат не воспринимает падение температуры на радиаторе отопителя, он не может устанавливать оптимальную скорость потока. Однако, он мог бы предотвращать закачивание недостаточно горячей хладагента в радиатор отопителя.
На этапе 222 способ 200 включает в себя определение, было ли удовлетворено температурное условие. Температурное условие может быть основано на условиях работы, которые указывали, что двигатель должен эксплуатироваться в режиме рекуперации тепла выхлопных газов. Например, если режим рекуперации тепла выхлопных газов указывался, так как температура двигателя была ниже пороговой температуры, и тепловая нагрузка кабины была большей, чем пороговая нагрузка, температурное условие может включать в себя одно или более из температуры двигателя, достигающей пороговой температуры, и радиатора отопителя системы обогрева кабины, достигающего целевой температуры (целевая температура основана на отопительной нагрузке кабины). В еще одном примере температурное условие может включать в себя каталитический нейтрализатор, достигающий температуры розжига. Если температурное условие не было удовлетворено, способ 200 возвращается на этап 210, чтобы продолжать дросселировать выхлопные газы и направлять нагретую хладагент из охладителя EGR в радиатор отопителя.
Если температурное условие было удовлетворено, способ 200 переходит на этап 224, чтобы перемещать выпускной дроссель в направлении открытого положения. В одном из примеров выпускной дроссель может открываться полностью. В альтернативном примере, после того как удовлетворено температурное условие, выпускной дроссель может регулироваться на основании температуры каталитического нейтрализатора, температуры на выпуске охладителя EGR и/или температуры радиатора отопителя, причем, выпускной дроссель смещается из более закрытого положения в более открытое положение по мере того, как возрастает температура каталитического нейтрализатора, охладителя EGR или радиатора отопителя.
На этапе 226 клапан EGR тоже может открываться (или перемещаться в более открытое положение), если требуется EGR. В частности, открывание клапана EGR может регулироваться на основании потребности в EGR двигателя (и разбавлении в двигателе). Кроме того, на этапе 228 установка момента искрового зажигания может подвергаться опережению, если установка момента искрового зажигания подвергалась запаздыванию на этапе 212.
Таким образом, высокая скорость нагрева выхлопных газов, например, получалась посредством осуществления запаздывания установки момента искрового зажигания. В таком случае, выхлопные газы могут дросселироваться, чтобы выталкивать выхлопные газы через охладитель EGR, давая в результате охладитель EGR, служащий в качестве теплообменника из выхлопных газов в хладагент. В заключение, электродвигатель циркуляции радиатора отопителя может управляться, чтобы подавать хладагент выше пороговой температуры в радиатор отопителя. Таким образом, радиатор отопителя системы кабины может быстро нагреваться, не рассеивая тепло выхлопных газов по всей системе охлаждения и контактирующим поверхностям.
Координирование регулировок дросселирования выхлопных газов и циркуляционного насоса радиатора отопителя для ускорения прогрева радиатора отопителя далее показано со ссылкой на пример по фиг. 3. Более точно, многомерная характеристика 300 изображает регулировки выпускного дросселя на графике 302, температуру на выпуске охладителя EGR на графике 304, температуру радиатора отопителя на графике 306 и состояние циркуляционного насоса радиатора отопителя на графике 308. Все графики начерчены за определенное время (вдоль оси x).
В t1, двигатель может запускаться и прогреваться. В частности, в ответ на температуру ниже порогового значения (такую как температура двигателя или температура радиатора отопителя), холодный запуск двигателя может инициироваться в t1. Во время холодного запуска двигателя, двигатель эксплуатируется с закрытыми каждым из выпускного дросселя (302) и клапана EGR. В изображенном примере выпускной дроссель и клапан EGR закрываются полностью, однако, будет приниматься во внимание, что в альтернативных примерах выпускной дроссель и клапан EGR могут перемещаться в более закрытое положение. Закрывание выпускного дросселя побуждает возрастать противодавление выхлопных газов, оцененное выше по потоку (например, непосредственно выше по потоку) от выпускного дросселя, а также повышаться температуру выхлопных газов.
При закрытом выпускном дросселе, по меньшей мере часть дросселированных выхлопных газов отводится в канал EGR (или отвод EGR), включающий в себя клапан EGR и охладитель EGR, расположенный выше по потоку от клапана EGR. В настоящем примере каждый из клапана EGR и охладителя EGR может быть расположен в канале EGR низкого давления, канал EGR присоединяет по текучей среде выпуск двигателя из местоположения выше по потоку от выпускного дросселя и ниже по потоку от каталитического нейтрализатора к впуску двигателя выше по потоку от впускного компрессора. Повышенный поток нагретых выхлопных газов через охладитель EGR вызывает подъем температуры в охладителе EGR (как показано повышением температуры на выпуске охладителя EGR, график 304). Это, в свою очередь, вызывает повышенный отвод тепла в охладителе EGR, тепло отводится в хладагент охладителя EGR.
Перед тем как температура на выпуске охладителя EGR (например, температура хладагента) достигает пороговой температуры (T_COOLANT), циркуляционный насос выводится из работы (график 308). Таким образом, хладагент может скорее удерживаться в охладителе EGR, нежели прокачиваться в радиатор отопителя. По существу, хладагент может быстро нагреваться охладителем EGR. Как только хладагент достигает пороговой температуры в момент t2 времени, циркуляционный насос вводится в действие и эксплуатируется на максимальной скорости потока. Нагретый хладагент накачивается в радиатор отопителя, и температура радиатора отопителя начинает повышаться (график 306).
Скорость потока циркуляционного насоса может регулироваться на основании температуры хладагента в охладителе EGR. По мере того как возрастает время работы двигателя и все больше и больше тепла выхлопных газов становится имеющимся в распоряжении, ожидается, что скорость хладагента должна возрастать. Таким образом, когда отдается меньшее количество тепла, нужна низкая скорость потока, когда отдается много тепла, скорость потока хладагента была бы высокой. (Если в воде нет много тепла, она работает против цели прокачивать воду с высокой скоростью.) В момент t3 времени удовлетворяется температурное условие. В проиллюстрированном примере температурное условие включает в себя достижение радиатором отопителя целевой температуры (T_CORE). Выпускной дроссель перемещается в направлении открытого положения (например, полностью открывается). Следует принимать во внимание, что, несмотря на то что изображенный пример показывает выпускной дроссель, являющийся постепенно перемещаемым в более открытое положение после t2, в альтернативных вариантах осуществления выпускной дроссель может полностью закрываться в t2. Как результат, температура выхлопных газов понижается, и температура на выпуске охладителя EGR также понижается. Скорость потока циркуляционного насоса радиатора отопителя может регулироваться (например, понижаться) на основании нахождения радиатора отопителя на целевой температуре и/или понижения температуры на выпуске охладителя EGR. Скорость потока циркуляционного насоса может продолжать регулироваться (например, повышаться или понижаться), чтобы поддерживать целевую температуру радиатора отопителя.
По выбору, клапан EGR (не показан) может открываться после того, как был открыт выпускной дроссель, чтобы обеспечивать требуемую величину рециркуляции выхлопных газов. По существу, требуемая величина EGR может определяться на основании условий работы двигателя и потребностей в разбавлении в двигателе. Например, если требуется большее разбавление в двигателе, клапан EGR может перемещаться в более открытое положение.
Нагретый хладагент в таком случае приводит к повышению температуры радиатора отопителя, которая помогает повышать коэффициент полезного действия двигателя при холодном запуске, к тому же, наряду с содействием прогрева каталитического нейтрализатора выхлопных газов. При клапане EGR, также закрытом, нагретые выхлопные газы, отведенные через охладитель EGR, затем подвергаются потоку с выпуска охладителя EGR в перепускной канал, который присоединяется обратно к выпуску двигателя ниже по потоку от выпускного дросселя. Оттуда выхлопные газы вентилируются в атмосферу. По существу объединение закрывания выпускного дросселя и клапана EGR (для повышения противодавления и температуры выхлопных газов, а также отвода тепла в охладителе EGR) ускоряет прогрев радиатора отопителя. В частности, как изображено, подход дает температуре радиатора отопителя возможность достигать целевого значения (T_CORE) за меньшее время, чем было бы возможным без закрывания обоих клапанов.
Предшествующие системы типично были сконструированы, чтобы, если хладагент является горячим, он нагнетается (например, с максимальной скоростью потока). Это делается посредством термостатов или управляемых по температуре насоса или клапанов. Однако в системе, описанной в материалах настоящего описания, выбирается скорость нагнетания, которая оптимизирует перенос тепла. Для вычисления оптимальной скорости потока для максимального переноса тепла определяется изменение температуры на теплообменнике. Эта скорость может не быть максимальной или минимальной скоростью потока в некоторых примерах. Тем не менее, если радиатор отопителя находится выше пороговой температуры, нагнетание может не требоваться. Как только температура на выпуске радиатора отопителя находится около целевой температуры, скорость нагнетания может понижаться. Другими словами, если температура на выпуске достаточно высока, нагнетание может прекращаться.
Таким образом, способ в качестве описанного выше со ссылкой на фиг. 2 и 3 предусматривает способ обогрева кабины транспортного средства, содержащий закрывание выпускного дросселя наряду с отведением по меньшей мере части дросселированных выхлопных газов через охладитель рециркуляции выхлопных газов (EGR), присоединенный выше по потоку от дросселя; и перенос тепла из охладителя EGR в радиатор отопителя, выполненный с возможностью подачи тепла в кабину транспортного средства.
Способ может включать в себя те случаи, в которых перенос тепла из охладителя EGR в радиатор отопителя содержит работу циркуляционного насоса радиатора отопителя для нагнетания хладагента из охладителя EGR через радиатор отопителя. Способ дополнительно может содержать регулировку скорости потока циркуляционного насоса радиатора отопителя на основании температуры на впуске радиатора отопителя и направление хладагента из радиатора отопителя в двигатель перед возвратом хладагента в охладитель EGR.
Отведение части дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR может включать в себя отведение части дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR, расположенный в канале EGR, наряду с поддержанием клапана EGR в канале EGR в более закрытом положении, канал EGR присоединяет по текучей среде выпуск двигателя из местоположения выше по потоку от выпускного дросселя к впуску двигателя выше по потоку от впускного компрессора. В одном из примеров канал EGR является каналом EGR низкого давления.
Отведение дополнительно может включать в себя направление части дросселированных выхлопных газов с выпуска охладителя EGR на выпуск двигателя ниже по потоку от выпускного дросселя через перепускной канал. Выпускной дроссель может быть присоединен ниже по потоку от каталитического нейтрализатора выхлопных газов, и способ дополнительно может содержать, при температуре каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится ниже пороговой температуры, и при закрытом выпускном дросселе, осуществление запаздывания установки момента искрового зажигания, величина запаздывания зажигания регулируется на основании температуры каталитического нейтрализатора выхлопных газов.
Способ дополнительно может содержать, после того, как температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится выше пороговой температуры, поддержание выпускного дросселя закрытым наряду с осуществлением опережения установки момента искрового зажигания. В еще одном примере способ дополнительно может содержать, после того, как температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится выше пороговой температуры, регулировку выпускного дросселя на основании температуры на впуске радиатора отопителя. Регулировка может включать в себя при увеличении температуры на впуске радиатора отопителя, смещение выпускного дросселя из более закрытого положения в более открытое положение.
В варианте осуществления способ содержит регулировку скорости потока хладагента, перекачиваемой из охладителя рециркуляции выхлопных газов (EGR) в радиатор отопителя системы обогрева кабины, на основании температуры на впуске радиатора отопителя; и в выбранных условиях дросселирование выхлопных газов, чтобы повышать давление выхлопных газов и чтобы направлять выхлопные газы через охладитель EGR, тепло из выхлопных газов переносится в радиатор отопителя через охладитель EGR. Выбранные условия могут содержать одно или более из только когда температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится ниже первой пороговой температуры, и когда температура на впуске радиатора отопителя находится ниже второй пороговой температуры.
Дросселирование выхлопных газов может содержать закрывание выпускного дросселя, расположенного в выпуске двигателя, и способ дополнительно может содержать, когда клапана EGR ниже по потоку от охладителя EGR закрыт, направление дросселированных выхлопных газов из охладителя EGR обратно в выпуск двигателя ниже по потоку от выпускного дросселя через перепускной канал EGR.
Способ дополнительно может содержать, когда клапан EGR по меньшей мере частично открыт, направление выхлопных газов из охладителя EGR во впуск двигателя. Регулировка скорости потока хладагента на основании температуры на впуске радиатора отопителя дополнительно может содержать работу циркуляционного насоса радиатора отопителя, чтобы направлять хладагент в радиатор отопителя, только когда температура хладагента на впуске охладителя EGR находится выше пороговой температуры.
Далее, с обращением к фиг. 4, приведен способ 400 регулировки скорости потока хладагента в теплообменник. Способ 400 может выполняться во время выполнения способа 200 по фиг. 2, как описано выше, чтобы переносить тепло из системы выпуска в кабину транспортного средства через радиатор отопителя (например, радиатор 52 отопителя), или способ 400 может выполняться независимо от способа 200. Несмотря на то что способ 400 описан в качестве происходящего с охладителем EGR (например, охладителем 162 EGR) и системой отвода тепла выхлопных газов, описанными выше, следует понимать, что способ 400 может выполняться с другими теплообменниками, такими как охладитель EGR, охладитель наддувочного воздуха и т.д. Когда выполняется независимо от способа 200, способ 400 может выполняться в ответ на указание, что кабина транспортного средства требует обогрева.
На этапе 402 способ 400 включает в себя оценку и/или измерение условий работы. Условия работы могут включать в себя, но не в качестве ограничения, температуру хладагента (например, измеренная выше по потоку и/или ниже по потоку от радиатора отопителя посредством датчика 58a температуры и датчика 58b температуры), температуру двигателя, мощность насоса для хладагента (такую как мощность циркуляционного насоса 54) и другие условия. На этапе 404 способ 400 включает в себя определение, является ли система работающей в установившихся условиях. В одном из примеров установившиеся условия могут включать в себя постоянную температуру хладагента в радиаторе отопителя (например, температуру хладагента, изменяющуюся меньше, чем на пороговую величину, такую как 10°C) и/или постоянную тепловую нагрузку у кабины транспортного средства. Кроме того, установившиеся условия могут включать в себя достижение двигателем стабильной рабочей температуры. Таким образом, неустановившиеся условия могут включать в себя период прогрева, где температура хладагента изменяется на большую, чем пороговая, величину и/или могут включать в себя период прогрева двигателя, где температура двигателя меньше, чем пороговая температура (такая как температура розжига каталитического нейтрализатора или стандартная рабочая температура двигателя).
Если система является работающей в установившихся условиях, способ 400 переходит на этап 406, чтобы эксплуатировать насос для хладагента на максимальной скорости потока. Во время установившихся условий, где характеристики системы обогрева кабины и/или систем охлаждения и выпуска двигателя не изменяются, максимальный перенос тепла в кабину транспортного средства через радиатор отопителя может обеспечиваться посредством хладагента, текущего через радиатор отопителя на своей максимальной скорости потока. Таким образом, во время установившихся условий (например, когда двигатель не находится в фазе прогрева), насос для хладагента может эксплуатироваться, чтобы осуществлять поток хладагента с максимальной скоростью потока, а затем, способ 400 осуществляет возврат.
Однако во время неустановившихся условий скорость потока хладагента, которая максимизирует перенос тепла в кабину, не обязательно является максимальной скоростью потока. Если температура ниже по потоку от радиатора отопителя находится около температуры выше по потоку от радиатора отопителя, скорость потока может уменьшаться, так как мало тепла направляется в кабину. Таким образом, скорость потока может оптимизироваться по характеристикам системы, чтобы давать максимальный перенос тепла в кабину.
Соответственно, если на этапе 404 определено, что система не работает в установившихся условиях, способ 400 переходит на этап 408, чтобы определять мощность насоса для хладагента и падение температуры на радиаторе отопителя. Мощность насоса может определяться, чтобы определять скорость потока хладагента (поток определяется в зависимости от мощности насоса). Контроллер управляет мощностью насоса и, таким образом, осведомлен о ней. Для определения падения температуры, температура хладагента может изменяться непосредственно в двух точках (выше по потоку и ниже по потоку от радиатора отопителя), и может вычисляться разность температур. В некоторых примерах расположенная ниже по потоку температура может оцениваться на основании еще одного показания температуры, такого как с датчиков температуры в канале отопителя.
На этапе 410 способ 400 включает в себя определение характеристики системы. Характеристики системы могут быть зависимостью между падением температуры на радиаторе отопителя и скоростью потока хладагента в радиатор отопителя. То есть количество тепла, перенесенного посредством радиатора отопителя (например, которое может определяться перепадом температур на радиаторе отопителя), является функцией скорости потока хладагента в радиатор отопителя. Однако различные параметры системы могут оказывать влияние на зависимость между падением температуры и скоростью потока. Например, регулировка нагнетателя воздуха обогрева кабины, температура кабины и/или начальная температура хладагента все могут влиять на то, сколько тепла извлекается радиатором отопителя при данной скорости потока. Вместо измерения всех переменных, которые могут оказывать влияние на зависимость между скоростью потока и падением температуры, может определяться характеристика системы.
Как только характеристика системы определена, скорость потока для максимального переноса тепла в кабину может выбираться для такой заданной характеристики, как указано на этапе 412. Чтобы определять скорость потока для максимального переноса тепла (также указываемого ссылкой как мощность в кабине) для заданной характеристики системы, по которой система работает на данный момент, могут использоваться различные подходы управления. Прежде всего, может быть разработан поисковый алгоритм, который находит максимумы мощности (например, максимальный перенос тепла в кабину) в реальном времени по мере того, как изменяется характеристика системы. Один из примеров этого подхода проиллюстрирован на фиг.5, которая показывает диаграмму 500, иллюстрирующую гиперболы постоянной мощности кабины, касательные к характеристическим линиям системы. Характеристические линии системы (такие как линия 504) иллюстрируют зависимость между падением температуры (графически изображенным по вертикальной оси) и скоростью потока (графически изображенной по горизонтальной оси), и кривые постоянной мощности кабины (такие как кривая 502) графически изображены касательными к соответствующей линии.
Нерекурсивный подход включает в себя отображение характеристики системы посредством изменения скорости потока (кусочно-линейно), а затем нахождение, какие из таких скоростей потока дают наивысший тепловой поток (например, мощность) в кабине, и выбор такой рабочей точки (до тех пор пока характеристика системы не отображается повторно). Пример этого подхода проиллюстрирован на фиг. 6, которая показывает диаграмму 600, иллюстрирующую оптимальные смещения скорости потока по мере того, как смещаются характеристики системы. Этот подход признает, что, по мере того как изменяется характеристика системы, изменяется оптимальная скорость потока, и управляет скоростью потока на основании приблизительного отображения характеристики системы. Чтобы приблизительно отображать характеристику системы, падение температуры при максимальной скорости потока и, например, при скорости потока 15% может измеряться и графически отображаться, чтобы давать характеристическую линию системы (такую как линия 602). Кривые мощности (такие как кривая 604 мощности) затем могут вычисляться, и может находиться каждый максимум.
Таким образом, возвращаясь к способу 400 по фиг. 4, скорость потока для максимального переноса тепла может выбираться для заданной характеристики системы. Несмотря на то что многочисленные входные данные могут оказывать влияние на зависимость между скоростью потока и переносом тепла, так как система подвергается отображению характеристики в конкретный момент в своей тепловой истории, способу не нужно знать ничего кроме скорости потока и падения температуры. Как только ΔT * скорость потока имеет максимальное значение, достигается максимальный перенос тепла в кабину. Кроме того, как пояснено выше и указано на этапе 414, скорость потока может регулироваться по мере того, как изменяется характеристика системы. В одном из примеров, по мере того как падение температуры на радиаторе отопителя повышается, скорость потока может повышаться, а по мере того как падение температуры на радиаторе отопителя понижается, скорость потока может понижаться.
Для управления скоростью потока может регулироваться впускная мощность в циркуляционный насос, но даже если бы насос, установленный на максимальную мощность, дросселировался, он добивался бы максимального переноса тепла в конкретный теплообменник. В этом случае таким теплообменником является радиатор отопителя, но им могли бы быть другие теплообменники, такие как, радиаторы, охладители EGR, масляные радиаторы, обогреватели трансмиссии, охладители наддувочного воздуха и т.д.
Таким образом, в одном из вариантов осуществления способ двигателя содержит нагнетание хладагента из резервуара для хладагента в компонент системы выпуска, а затем, в радиатор отопителя, хладагент нагревается компонентом системы выпуска; и во время условий прогрева двигателя, регулировку скорости потока хладагента в радиатор отопителя для максимизации переноса тепла в кабину транспортного средства. Регулировка скорости потока хладагента в радиатор отопителя для максимизации переноса тепла в кабину транспортного средства может содержать осуществление потока хладагента на меньшей, чем максимальная, скорости потока, даже если тепловая нагрузка кабины транспортного средства находится на максимальной тепловой нагрузке.
Регулировка скорости потока хладагента в радиатор отопителя может содержать регулировку скорости потока на требуемую скорость потока хладагента, связанную с данным рабочим состоянием. В примере регулировка скорости потока содержит регулировку скорости потока циркуляционного насоса. Условия прогрева двигателя могут содержать температуру двигателя ниже пороговой температуры, и способ дополнительно может содержать, когда температура двигателя находится выше пороговой температуры, поддержание постоянной скорости потока хладагента в радиатор отопителя.
Способ дополнительно может содержать определение данного рабочего состояния на основании зависимости между измеренным падением температуры на радиаторе отопителя и командной скоростью потока хладагента в радиатор отопителя. Требуемая скорость потока может давать максимальный перенос тепла в кабину транспортного средства для данного рабочего состояния. Компонентом системы выпуска может быть охладитель рециркуляции выхлопных газов (EGR), резервуаром может быть двигатель, и способ дополнительно может содержать направление хладагента в радиатор отопителя из охладителя EGR посредством циркуляционного насоса, хладагент из радиатора отопителя направляется через двигателя перед возвратом в охладитель EGR.
Способ дополнительно может содержать закрывание выпускного дросселя наряду с отведением по меньшей мере части дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR, присоединенный выше по потоку от дросселя, для подогрева охладителя EGR, тепло из охладителя EGR переносится в хладагент. Отведение части дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR может включать в себя отведение части дросселированных выхлопных газов через охладитель EGR, расположенный в канале EGR, наряду с поддержанием клапана EGR в канале EGR в более закрытом положении, канал EGR присоединяет по текучей среде выпуск двигателя из местоположения выше по потоку от выпускного дросселя к впуску двигателя выше по потоку от впускного компрессора.
Еще один вариант осуществления включает в себя систему транспортного средства, содержащую: двигатель, включающий в себя впуск и выпуск; канал рециркуляции выхлопных газов (EGR), присоединяющий выпуск к впуску, канал EGR включает в себя охладитель EGR и клапан EGR; систему обогрева кабины, включающую в себя радиатор отопителя и циркуляционный насос, выполненный с возможностью нагнетания хладагента из охладителя EGR в радиатор отопителя; и контроллер, содержащий команды для, в режиме обогрева кабины, регулировки скорости потока хладагента в радиатор отопителя на основании падения температуры на радиаторе отопителя и скорости потока хладагента в радиатор отопителя.
Контроллер может включать в себя команды для регулировки скорости потока хладагента на требуемую скорость потока, которая дает максимальную мощность в кабине, максимальная мощность в кабине является функцией падения температуры на радиаторе отопителя и требуемой скорости потока. Скорость потока может определяться контроллером на основании мощности циркуляционного насоса.
Система дополнительно может содержать: перепускной канал EGR, присоединенный в параллель охладителю EGR; и выпускной дроссель, расположенный в выпуске ниже по потоку от впуска канала EGR и выше по потоку от выпуска перепускного канала EGR. Контроллер может включать в себя команды для, в режиме обогрева кабины, закрывания выпускного дросселя и клапана EGR, чтобы проталкивать дросселированные выхлопные газы через охладитель EGR и обратно в выпуск через перепускной канал EGR для подогрева охладителя EGR.
Дополнительный вариант осуществления относится к способу, содержащему: нагнетание хладагента через отопительный контур кабины, содержащий охладитель EGR, радиатор отопителя системы обогрева кабины и двигатель; во время установившихся условий, где температура хладагента в радиаторе отопителя находится выше пороговой температуры, работы циркуляционного насоса на максимальной мощности для осуществления потока хладагента в радиатор отопителя с максимальной скоростью потока; и во время неустановившихся условий, где температура хладагента в радиаторе отопителя находится ниже пороговой температуры, регулировки циркуляционного насоса, чтобы осуществлял поток хладагента в радиатор отопителя на меньшей, чем максимальная, скорости потока, меньшая, чем максимальная, скорость потока выбирается для выдачи максимального тепла в кабине.
Регулировка мощности циркуляционного насоса может содержать регулировку мощности циркуляционного насоса на основании падения температуры на радиаторе отопителя и скорости потока хладагента в радиатор отопителя. Способ дополнительно может содержать, по мере того, как возрастает падение температуры, регулировку циркуляционного насоса для повышения скорости потока, а по мере того, как падение температуры убывает, регулировку циркуляционного насоса для понижения скорости потока.
Способ дополнительно может содержать, во время неустановившихся условий, дросселирование выхлопных газов для повышения давления выхлопных газов и для направления выхлопных газов через охладитель EGR, чтобы подогревать охладитель EGR. Дросселирование выхлопных газов может содержать закрывание выпускного дросселя, расположенного в выпуске двигателя, и способ дополнительно может содержать, в ответ на закрывание клапана EGR ниже по потоку от охладителя EGR, направление дросселированных выхлопных газов из охладителя EGR обратно в выпуск двигателя ниже по потоку от выпускного дросселя через перепускной канал EGR. Способ дополнительно может содержать, в ответ на клапан EGR, являющийся по меньшей мере частично открытым, направление выхлопных газов из охладителя EGR во впуск двигателя.
Таким образом, если весь хладагент является горячим (например, выше пороговой температуры), то циркуляционный насос работает на максимальной скорости потока, если не требуется сберегать энергию насоса, в каком случае, насос может эксплуатироваться достаточно быстро, чтобы сохранять температуру на выпуске радиатора отопителя на требуемой температуре. Если хладагент является холодным, насос может работать как можно быстрее, но не настолько быстро, чтобы понижалась температура, поступающая в радиатор отопителя. Другими словами, если теплота источника бесконечна, то насос работает как раз достаточно, чтобы поддерживать выпуск радиатора отопителя около температуры системы. Если теплота источника ограничена, насос работает на скорости потока, который ограничен, чтобы поддерживать температуру на впуске радиатора отопителя высокой.
В некоторых примерах неустановившиеся условия могут включать в себя температуру хладагента в радиатор отопителя, изменяющуюся (например, повышающуюся или понижающуюся) на по меньшей мере пороговую величину, где установившиеся условия включают в себя температуру хладагента в радиатор отопителя, изменяющуюся на меньшую, чем пороговая, величину.
Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания. Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего изобретения.