СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТКРЫТИЯ ЗАСЛОНКИ РЕШЕТКИ РАДИАТОРА, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ВОЗДУХА В ПЕРЕДНЕЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR ADJUSTMENT OF RADIATOR GRILLE GATE OPENING, CONTROL METHOD OF AIR FLOW CONTROL DEVICE IN ENGINE FRONT PART (EMBODIMENTS)

Область техники
Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам управления двигателем автомобиля.
Уровень техники/Сущность изобретения
Автомобили, снабженные цилиндрами сгорания, могут быть выполнены с возможностью осуществления непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания. При такой конфигурации подаваемое в цилиндр топливо может попадать на стенки отверстия цилиндра и накапливаться в маслосборнике картера. Если скорость накопления превышает скорость испарения топлива из картера (например, посредством системы принудительной вентиляции картера (ПВК)), топливо может разжижать масло в маслосборнике картера. Разжижение масла топливом может ухудшать качество масла, вызывать неприятный запах топлива в моторном масле, и ухудшать состояние датчиков потребления кислорода посредством испарения.
Другие попытки решить проблему разжижения масла топливом предусматривают выборочную подачу хладагента в двигатель на основе разжижения масла топливом. Один пример подхода описан Такахаши и соавт. в патенте США 7493883. По данному патенту рубашку охлаждения, окружающую картер двигателя, учитывают в контуре хладагента, когда разжижение масла топливом ниже порогового уровня, и не учитывают в контуре хладагента, когда разжижение масла топливом превышает пороговый уровень, чтобы поднять температуру картера и обеспечить большее испарение топлива.
Однако, авторы настоящего изобретения выявили возможные проблемы, связанные с подобными системами. В одном примере экономия топлива может быть ухудшена в ситуациях, при которых двигатель находится при высокой температуре из-за разжижения масла топливом, но событием ускорения управляют. В качестве дополнительного примера хладагент можно только полностью подавать в картер двигателя, или он может отсутствовать в рубашке охлаждения, и не подавать частично в рубашку охлаждения, обеспечивая меньший, чем требуют, уровень контроля температуры картера двигателя.
В одном примере описанные выше проблемы можно решать путем выборочного регулирования открытия заслонки решетки радиатора (ЗРР) в ответ на разжижение масла топливом. Регулирование заслонки решетки радиатора в ответ на разжижение масла топливом может быть скоординировано с регулированием заслонки решетки радиатора для контроля температуры хладагента и аэродинамики для поддержания эффективности охлаждения двигателя и улучшения экономии топлива, соответственно.
В качестве примера, в ответ на то, что уровень разжижения масла топливом превышает верхнее пороговое значение, заслонку решетки радиатора можно регулировать от первого промежуточного положения, более отдаленного от полностью закрытого положения, до второго промежуточного положения, более близкого ко полностью закрытому положению. Температуры внутри отсека двигателя могут тогда повышаться, и больше топлива может испаряться из масла в картере. В ответ на то, что уровень разжижения масла топливом возвращается к уровню, который ниже верхнего порогового значения, заслонку решетки радиатора можно регулировать от второго промежуточного положения до другого положения на основе одного или более из следующего: температуры хладагента, температуры охладителя наддувочного воздуха и разных параметров движения автомобиля. Таким образом, можно улучшить разжижение масла топливом и одновременно обеспечить точный контроль температуры хладагента и повысить экономию топлива.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые дополнительно раскрыты в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивают вариантами осуществления, устраняющими какие-либо вышеуказанные недостатки или недостатки в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 изображена система двигателя с регулируемыми заслонками решетки радиатора, содержащая турбонагнетатель, топливные форсунки непосредственного впрыска для подачи бензина, принудительную вентиляцию картера (ПВК), рециркуляцию отработавших газов и продувку топливных паров.
На ФИГ. 2 изображена топливная система, выполненная с возможностью непосредственного впрыска топлива.
На ФИГ. 3 изображена блок-схема регулирования открытия заслонки решетки радиатора на основе ТХД, ускорения/замедления, дополнительных рабочих условий двигателя, включая температуру ОНВ, и разжижения масла.
На ФИГ. 4 изображена блок-схема для оценки величины разжижения масла на основе либо стратегии компенсации топлива ПВК, либо режима разжижения масла.
На ФИГ. 5 изображена блок-схема стратегии компенсации топлива ПВК, используемой для оценки величины разжижения масла на основе измерений датчика содержания кислорода во впускном воздухе.
На ФИГ. 6 изображена блок-схема выборочного регулирования заданного положения заслонки решетки радиатора на основе как ТХД, так и разжижения масла.
На ФИГ. 7 изображена блок-схема регулирования заданного положения заслонки решетки радиатора по второму способу.
На ФИГ. 8 изображена возможная последовательность регулирования открытия заслонки решетки радиатора на основе как ТХД, так и ускорения/замедления, и выборочного регулирования открытия в дополнение к этому на основе разжижения масла.
Осуществление изобретения
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам регулирования открытия заслонки решетки радиатора на основе разжижения масла топливом. ФИГ. 1 и 2 изображают пример системы двигателя, с которой можно осуществлять эти способы. На ФИГ. 3 приведена блок-схема высокого порядка регулирования открытия заслонок решетки радиатора на основе нескольких рабочих условий двигателя, включая ТХД, ускорение/замедление, и разжижения масла. Разжижение масла можно оценить посредством алгоритма, приведенного на ФИГ. 4. Один способ оценки разжижения масла может предусматривать оценку величины разжижения на основе содержания углеводорода в картерных газах, поступающих в датчик содержания кислорода во впускном воздухе, как показано на ФИГ. 5. На ФИГ. 6-7 приведены два способа регулирования заданного положения заслонки решетки радиатора на основе расчетной величины разжижения масла, заданного положения заслонки решетки радиатора, определенного на основе прочих рабочих условий двигателя. ФИГ. 8 показывает графический пример регулирования заслонок решетки радиатора на основе температуры хладагента двигателя, ускорения/замедления и величины разжижения масла.
ФИГ. 1 показывает примерный вариант осуществления системы 110 заслонки решетки радиатора и системы 100 двигателя в автомобиле 102, изображенных схематично. Система 100 двигателя может быть предусмотрена в автомобиле, таком как дорожный автомобиль, помимо других типов автомобилей. Хотя примерные варианты применения системы 100 двигателя будут раскрыты применительно к автомобилю, следует учесть, что могут быть использованы разные типы двигателей и движительных систем автомобилей, включая легковые машины, грузовые машины и т.д.
Пример конфигурации многоцилиндрового двигателя в основном обозначен позиционным номером 111, который может быть предусмотрен в движительной системе автомобиля. Двигателем 111 можно управлять, по меньшей мере, частично, с помощью управляющей системы 160 автомобиля, содержащей контроллер 166, и с помощью входных данных от водителя 132 автомобиля через вводное устройство 130. В этом примере вводное устройство 130 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для создания пропорционального сигнала положения педали (ПП) (не показано).
В изображенном варианте осуществления изобретения двигатель 111 представляет собой двигатель с наддувом, соединенный с турбонагнетателем, включающем в себя компрессор 50, приводимый в движение турбиной 62. Дополнительно, двигатель 111 выполнен с возможностью подачи топлива из топливного бака 128 непосредственно в камеру 34 сгорания посредством топливной форсунки 220 непосредственного впрыска. Таким образом, в примерах, в которых топливо в топливном баке 128 представляет собой бензин, двигатель 111 является бензиновым двигателем с непосредственным впрыском и турбонагнетателем. В частности, свежий воздух подают по впускному каналу 12 в двигатель 111 через воздушный фильтр 54 и он поступает в компрессор 50. Компрессор может представлять собой соответствующий компрессор впускного воздуха, такой, как компрессор нагнетателя с приводом от мотора или приводного вала. В системе 100 двигателя компрессор изображен как компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 62 посредством вала (не показан), при этом турбину 62 приводят в движение расширяющимися отработавшими газами двигателя. В одном из вариантов осуществления изобретения компрессор и турбину могут объединять в турбонагнетателе с двойной улиткой. В другом варианте осуществления изобретения турбонагнетателем может быть турбонагнетатель с изменяемой геометрией (ТИГ), при котором геометрию турбины активно меняют в функциональной зависимости от частоты вращения двигателя и других рабочих условий. В еще другом примере осуществления изобретения турбина и компрессор могут быть представлены в нагнетателе.
Двигатель 111 может содержать нижнюю часть блока двигателя, в основном обозначенную позиционным номером 26, которая может содержать картер 28 с коленчатым валом 30. Картер 28 может содержать масляный поддон 32, иначе именуемый как маслоотстойник, удерживающий смазку двигателя (например, масло), расположенную под коленчатым валом 30. При определенных условиях топливо может попадать в картер 28 через цилиндры двигателя, например. Отверстие 29 залива масла может быть расположено в картере 28 так, чтобы обеспечить подачу масла в масляный поддон 32. Отверстие 29 залива масла может содержать масляной колпачок 33 для закрытия отверстия 29 залива масла при работе двигателя. Трубка 37 щупа также может быть расположена в картере 28 и может содержать щуп 35 для измерения уровня масла в масляном поддоне 32. Кроме того, картер 28 может содержать множество других отверстий для обслуживания компонентов в картере 28. Эти отверстия в картере 28 могут быть оставлены закрытыми во время работы двигателя так, чтобы система вентиляции картера (раскрыта ниже) могла функционировать во время работы двигателя. Дополнительно, картер 28 может содержать датчик воздушно-топливного отношения для определения воздушно-топливного отношения в системе 16 принудительной вентиляции картера (ПВК).
Верхняя часть блока 26 двигателя может содержать камеру (например, цилиндр) 34 сгорания. Камера 34 сгорания может содержать стенки 36 камеры сгорания с поршнем 38, расположенным внутри. Поршень 38 может быть соединен с коленчатым валом 30 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Камера 34 сгорания может принимать топливо из топливных форсунок (например, форсунок 220 непосредственного впрыска) и впускной воздух из впускного коллектора 42, расположенного ниже по потоку от дросселя 44. Блок 26 двигателя может также предусматривать содержание датчика 46 температуры хладагента двигателя (ТХД) в контроллере 166 (более подробно раскрыто ниже в данной заявке).
Автомобиль 102 дополнительно содержит систему 110 решетки радиатора, включающую в себя решетку 112, обеспечивающую открытие (например, открытие решетки радиатора, открытие бампера и т.д.), для получения потока 116 наружного воздуха через или рядом с передней частью автомобиля и в отсек двигателя. По этой причине поток 116 наружного воздуха в данном случае также называют потоком воздуха в передней части двигателя. Поток 116 наружного воздуха может быть затем задействован радиатором 80, охлаждающим вентилятором 92 двигателя и низкотемпературным радиатором (не показан) для поддержания двигателя и/или трансмиссии в охлажденном состоянии. Охлаждающий вентилятор 92 двигателя можно регулировать для дополнительного увеличения или уменьшения потока воздуха, поступающего к компонентам двигателя.
Заслонки 114 решетки радиатора можно выборочно регулировать для воздействия на величину потока 116 наружного воздуха, проходящего через решетку 112 радиатора. В контексте настоящего изобретения регулирование заслонок 114 решетки радиатора предусматривает регулирование степени открытия заслонки решетки радиатора в результате положения или угла наклона заслонок 114 решетки радиатора. Положение или угол наклона заслонок 114 решетки радиатора можно оценить на основе обратной связи от датчика 118 положения заслонки решетки радиатора. Открытие заслонки решетки радиатора может представлять собой процент открытости в интервале от 0 до 100%, где 0% - полностью закрыта, а 100% - полностью открыта. Например, заслонки 114 решетки радиатора могут быть отрегулированы до полного закрытия (0% открытия заслонки решетки радиатора) и не давать потоку воздуха проходить через решетку 112 радиатора, или могут быть отрегулированы до полного открытия (100% открытия заслонки решетки радиатора) и позволять неограниченному потоку воздуха проходить через решетку 112 радиатора. Дополнительно, заслонки 114 решетки радиатора могут быть отрегулированы в бесконечное множество положений от полностью закрытой до полностью открытой (в соответствии с открытием заслонки решетки радиатора от 0% до 100%). Таким образом, путем регулирования положения заслонки решетки радиатора можно регулировать поток воздуха в передней части двигателя (например, поток 116 наружного воздуха).
Хотя этот пример относится к работе заслонок решетки радиатора, могут быть также использованы разные другие устройства, переменно ограничивающие поток воздуха, поступающий в отсек двигателя, например, изменяемое крыло или спойлер, как один из примеров, которые можно регулировать под разными углами, включая промежуточные углы между максимальным и минимальным угловыми положениями.
Используемые в настоящей заявке термины «открытое положение заслонки решетки радиатора» и «открытое положение» относятся к положению заслонки решетки радиатора, которая больше, чем полуоткрыта или, иными словами, заслонка решетки радиатора открыта больше, чем на 50%. Также, термины «закрытое положение заслонки решетки радиатора» и «закрытое положение» относятся к положению заслонки решетки радиатора, которая меньше, чем полуоткрыта или, иными словами, заслонка решетки радиатора открыта меньше, чем на 50%. Дополнительно, положение «полностью открытое» или «полностью открытое» относится к заслонке решетки радиатора, открытой на 95-100%, тогда как «полностью закрытое» или «полностью закрытое» положение относится к заслонке решетки радиатора, открытой на 0-5%. В контексте настоящего изобретения промежуточное открытие относится к открытию заслонки решетки радиатора между полностью закрытой (открыта на 0%) и полностью открытой (открыта на 100%).
Когда заслонки 114 решетки радиатора полностью закрыты, горячий воздух внутри отсека двигателя может оставаться в отсеке двигателя и влиять на повышение температуры окружающего воздуха внутри отсека двигателя. Когда заслонки 114 решетки радиатора полностью открыты поток 116 наружного воздуха может способствовать выводу горячего воздуха из отсека двигателя, тем самым снижая температуру окружающего воздуха внутри отсека двигателя. Регулирование степени наклона заслонок 114 решетки радиатора между полностью закрытыми и полностью открытыми может привести к большему потоку 116 наружного воздуха и более высокой температуре окружающего воздуха по сравнению с теми же параметрами, возникающими при полностью открытых заслонках 114 решетки радиатора. Таким образом, температуру внутри отсека 102 двигателя можно, по крайней мере, частично контролировать путем регулирования угла наклона заслонок решетки радиатора. Дополнительно, как подробно раскрыто ниже, открытие заслонки решетки радиатора можно регулировать в ответ на разные рабочие условия двигателя, такие как частоту вращения двигателя и нагрузку на двигатель, скорость автомобиля, положение педали, условия ОНВ (температура ОНВ, давление ОНВ и эффективность), температуры двигателя, ТХД, уровень разжижения масла топливом, содержание кислорода во впускном воздухе, положение обратной связи заслонки решетки радиатора, и т.д., чтобы улучшить одно или более из следующего: экономию топлива, производительность двигателя, и уровни разжижения масла. Например, аэродинамика автомобиля 102 может быть улучшена при полностью закрытой заслонке 114 решетки радиатора путем придания обтекаемости передней части автомобиля и, таким образом, при определенных условиях полностью закрытая заслонка решетки радиатора может улучшить экономию топлива.
В одном примере система двигателя может обнаружить разжижение масла топливом в картере (например, при работе совместно с алгоритмом 400 на ФИГ. 4, при наличии соответствующих инструкций, хранящихся в памяти контроллера 166) и в ответ может отрегулировать заслонку 114 решетки радиатора в более закрытое положение. В одном из примеров открытие заслонки решетки радиатора можно отрегулировать до 0%. В другом примере, если заслонка решетки радиатора открыта на 100% или находится в промежуточном положении открытия, открытие заслонки решетки радиатора можно отрегулировать до положения, близкого к 0%, но не полностью закрытого. Таким образом, можно поднять температуру окружающего воздуха в отсеке двигателя и можно повысить испарение топлива из масла картера.
В другом примере контроллер двигателя может предполагать событие ускорения (например, от оператора 132 через вводное устройство 130) в ближайшем будущем. В ответ на предполагаемое событие ускорения контроллер двигателя может отрегулировать открытие заслонки решетки радиатора до 100%. В другом примере, если заслонка решетки радиатора находилась в 0% положении или в промежуточном положении, открытие заслонки решетки радиатора можно отрегулировать до положения, близкого к 100%, но не полностью открытого. Таким образом, можно понизить температуру окружающего воздуха в отсеке двигателя и можно избежать перегрева двигателя из-за предполагаемого ускорения, тем самым повышая эффективность двигателя. Другие примеры регулирования заслонки решетки радиатора в ответ на разные условия двигателя рассматривают со ссылками на ФИГ. 3, 6-8.
Воздух может попадать в отсек двигателя через систему 110 решетки радиатора и попадать во впускной воздушный канал 12. Впускной воздушный канал 12 может содержать воздушный фильтр 54 и дополнительно может содержать датчик 53 барометрического давления (датчик БД) выше по потоку от воздушного фильтра 54, для оценки барометрического давления (БД), а также датчик 58 давления на входе компрессора (ДнВК) может быть подсоединен к впускному каналу 12 ниже по потоку от воздушного фильтра 54 и выше по потоку от компрессора 50 для обеспечения оценки давления на входе компрессора (ДнВК). Эти датчики могут быть электронно связаны с контроллером 166.
Впуск двигателя может быть в гидравлическом сообщении с системой 16 принудительной вентиляции картера (ПВК), системой 17 продувки топливных паров (ПТП) и системой 18 рециркуляции отработавших газов (РОГ). В частности, вентиляционная трубка 74 картера системы 16 ПВК может быть подсоединена ко впускному каналу 12 выше по потоку от компрессора 50 через первый край 101 и может быть дополнительно соединена с картером 28 через маслоотделитель 81 и второй край 103. Вентиляционная трубка 74 картера может соединять картер 28 со впускным каналом 12 ниже по потоку от воздушного фильтра 54 и выше по потоку от компрессора 50. В условиях работы с наддувом газы в картере можно выводить из картера через трубку 74 управляемым способом. В некоторых примерах газы, поступающие из картера 28 во впускной воздушный канал 12 через трубку 74 и первый край 101, могут содержать топливные пары, которые предварительно вышли из камеры 34 сгорания и растворились в масле масляного поддона 32. По этой причине вентиляционную трубку 74 картера можно также в данном случае называть выталкивающей трубкой или выталкивающей трубой, а первый край 101 можно называть в данном случае выталкивающим отверстием. Дополнительно, проходящие таким образом газы можно называть в данном случае выталкивающим потоком ПВК, при этом выталкивающий ПВК поток считают «действующим» или «существующим», когда газы поступают из картера 28 во впускной воздушный канал 12 через выталкивающую трубку 74 и выталкивающее отверстие 101. Однако, в условиях работы без наддува вакуум, создаваемый во впускном коллекторе 42 может принуждать воздух поступать из впускного канала 12 в картер 28 через трубку 74.
Трубка 76 системы 16 ПВК может подавать газы из картера 28 во впускной коллектор 42, ниже по потоку от каждого из следующего: компрессора 50, датчика 88 СКВВ и дросселя 44. В условиях работы с наддувом клапан 78 ПВК может предотвратить поступление картерных газов по трубке 76 во впускной коллектор 42. Однако, в условиях работы без наддува во впускном коллекторе может возникать вакуум, и вакуум может выталкивать газы из картера 28 по трубке 76 во впускной коллектор 42 через клапан 78 ПВК и отверстие 77. По этой причине трубку 76 можно также в данном случае называть втягивающей трубой или втягивающей трубкой, а отверстие 77 можно в данном случае называть втягивающим отверстием. Дополнительно, проходящие таким образом газы можно называть в данном случае втягивающим потоком ПВК, при этом втягивающий поток ПВК считают «действующим» или «существующим», когда газы поступают из картера 28 во впускной коллектор 42 через втягивающую трубку 76 и втягивающее отверстие 77. В некоторых примерах газы, поступающие из картера 28 во впускной коллектор 42 через втягивающую трубку 76, могут содержать топливные пары, которые предварительно вышли из камеры 34 сгорания и растворились в масле масляного поддона 32.
Система 17 продувки топливных паров может быть соединена с возможностью гидравлического сообщения со впускным воздушным каналом 12 выше по потоку от компрессора 50 через канал 152 и со впускным коллектором 42 ниже по потоку от дросселя 44 через канал 148, и может быть выполнена с возможностью подачи топливных паров из топливного бака 128 как во впускной канал 12, так и во впускной коллектор 42. В одном примере, при активировании ПТП топливные пары могут поступать во впускную систему по каналу 152 в условиях работы с наддувом и по каналу 148 в условиях работы без наддува. Канал 51 системы 18 РОГ может направлять поток отработавших газов ниже по потоку от турбины 62 в выпускной канал 60 и обратно во впускной канал 12, ниже по потоку от воздушного фильтра 54 и выше по потоку от компрессора 50.
Впускной коллектор 42 может содержать датчик 86 давления для измерения давления в впускном коллекторе (ДВК). Впускной коллектор 42 дополнительно содержит датчик 88 содержания кислорода во впускном воздухе (СКВВ) для измерения содержания кислорода во впускном воздухе, поступающем в цилиндр 34. Датчик 88 СКВВ может быть одним из линейных универсальных или широкодиапазонных датчиков содержания кислорода, двухрежимным датчиком содержания кислорода и нагреваемым датчиком содержания кислорода. Датчик 88 СКВВ может быть расположен ниже по потоку от каждого из гидравлических подсоединений к системам 17 и 18 ПТП и РОГ, и выше по потоку от впускного клапана 31, так что содержание кислорода измеряют после того, как все стоки введены во впускной поток. Дополнительно, датчик СКВВ может быть расположен ниже по потоку от выталкивающей трубки 74, но выше по потоку от втягивающей трубки 76. При определенных условиях, при которых РОГ и продувка топливных паров не действуют, а выталкивающий ПВК поток действует (например, в условиях работы с наддувом), измерения датчика 88 СКВВ можно использовать для определения концентрации углеводорода (УВ) в газах из картера 28. При других условиях измерения датчика 88 СКВВ можно использовать для определения величины рециркулированных отработавших газов для ввода во впускной коллектор 42 по системе 18 РОГ.
Как показано на ФИГ. 1, компрессор 50 соединен с охладителем 52 наддувочного воздуха (ОНВ). В альтернативном варианте осуществления изобретения дроссель 44 может быть соединен со впускным коллектором 42 двигателя ниже по потоку от ОНВ 52. Горячий наддувочный воздух из компрессора поступает на впуск ОНВ 52, охлаждается при прохождении через ОНВ, проходит через дроссельную заслонку 44, а затем выходит во впускной коллектор 42. В варианте осуществления изобретения, изображенном на ФИГ. 1, ОНВ 52 представляет собой водовоздушный теплообменник. Таким образом, ОНВ 52 содержит ряд трубок хладагента, по которым может проходить вода или хладагент для охлаждения наддувочного воздуха, проходящего вокруг трубок хладагента. Трубки хладагента ОНВ 52 могут быть подсоединены к контуру низкотемпературного радиатора (не показан). Контур низкотемпературного радиатора может содержать низкотемпературный радиатор, трубки хладагента и насос хладагента (не показан). Низкотемпературный радиатор может охлаждать нагретый хладагент, поступающий из ОНВ 52. Таким образом, насос хладагента может подавать охлажденный хладагент от низкотемпературного радиатора через трубки хладагента в ОНВ 52. Хладагент затем поступает по трубкам хладагента ОНВ 52, тем самым охлаждая нагретый наддувочный воздух, проходящий через ОНВ 52. По мере прохождения хладагента через ОНВ температура хладагента может повышаться. Нагретый хладагент может затем поступать обратно из ОНВ 52 в низкотемпературный радиатор снова для охлаждения.
Дроссель 44 может быть расположен во впускном канале 12 для контроля потока воздуха, поступающего во впускной коллектор 42, а перед ним выше по потоку может быть расположен компрессор 50, после которого может следовать, например, охладитель 52 наддувочного воздуха. Компрессор 50 может нагнетать впускной воздух в двигатель 111, тем самым повышая давление и плотность впускного воздуха, и обеспечивать условия работы двигателя с наддувом (например, давление воздуха в коллекторе > барометрического давления), например, во время повышенных нагрузок двигателя. Воздушный фильтр 54 может быть расположен выше по потоку от компрессора 50 и может фильтровать свежий воздух, поступающий во впускной канал 12. В изображенном примере дроссель 44 расположен выше по потоку от втягивающего отверстия 77 ПВК и канала 148 ПТП, и ниже по потоку от каждого из следующего: выталкивающего отверстия 101 ПВК, канала 51 РОГ, канала 152 ПТП, компрессора 50, ОНВ 52, и датчика 88 СКВВ.
Впускной коллектор 42 соединен с рядом камер 34 сгорания через ряд впускных клапанов 31. Следует понимать, что хотя, как изображено на ФИГ. 1, впускной коллектор 42 содержит только одну секцию, подающую сток только в одну камеру 34 сгорания, двигатель 111 может содержать множество камер 34 сгорания, только одна из которых показана, а впускной коллектор 42 может содержать множество секций впускного коллектора для подачи стока из общего впускного канала во множество камер 34 сгорания. Камеры сгорания в свою очередь соединены с выпускным коллектором 60 посредством ряда выпускных клапанов 39. В изображенном варианте осуществления изобретения показан единственный выпускной коллектор 60. Однако, в других вариантах осуществления изобретения выпускной коллектор 60 может содержать множество секций выпускного коллектора. Конфигурации с множеством секций выпускного коллектора могут обеспечивать направление стока из разных камер сгорания в разные участки системы двигателя, универсальный датчик 64 кислорода в отработавших газах (УДКОГ) показан в соединении с выпускным коллектором 60 выше по потоку от турбины 62. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик содержания кислорода в отработавших газах может быть использован вместо датчика 64 УДКОГ.
На примере на ФИГ. 1, система 16 принудительной вентиляции картера (ПВК) соединена с воздухозаборником 12 двигателя, чтобы можно было контролируемым образом выпускать газы из картера 28. Во время обычной работы двигателя газы в камере 34 сгорания могут выходить, минуя поршень. Такие просачивающиеся газы могут содержать несгоревшее топливо, продукты сгорания и воздух. Просачивающиеся газы могут разжижать и загрязнять масло, приводя к эрозии компонентов двигателя и наращиванию отложений, снижая защитные и смазочные свойства масла. При высоких частотах вращения двигателя просачивающиеся газы могут повышать давление в картере, в результате чего может возникнуть утечка масла с герметичных поверхностей двигателя. Система 16 ПВК может поспособствовать в выпуске и удалении просачивающихся газов из картера двигателя контролируемым образом, чтобы уменьшить вредные воздействия просачивающихся газов и может комбинировать их со впускным потоком двигателя, чтобы они могли сгорать внутри двигателя. Перенаправляя просачивающиеся газы во впуск двигателя, система 16 ПВК дополнительно помогает сокращать выбросы двигателя, предотвращая выпуск просачивающихся газов в атмосферу.
В одном примере система 16 ПВК может способствовать устранению разжижения масла топливом в картере 28 двигателя. В частности, когда температуры двигателя превышают пороговую температуру, топливо, растворенное в масле картера может испаряться из раствора и вместо этого частично попадать в просочившийся газ, выпускаемый системой ПВК. Величина топливных паров может увеличиваться с повышением температуры. Таким образом, путем повышения температур двигателя, например, путем закрытия заслонок 114 решетки радиатора системы 100 двигателя, больше топливных паров может попадать в просачивающийся газ картера 28 и выводиться из картера, тем самым уменьшая разжижение масла топливом в картере. Таким образом, разжижение масла можно улучшить в условиях, при которых система ПВК действует.
Система 16 ПВК содержит клапан 78 ПВК,. соединенный с возможностью гидравлического сообщения с картером 28 двигателя. В качестве примера, клапан 78 ПВК может быть соединен с крышкой клапана в двигателе, что может позволить системе ПВК отводить просачивающиеся газы из двигателя, сокращая захват масла из картера. Клапан 78 ПВК может быть также соединен с возможностью гидравлического сообщения со впускным коллектором 42 двигателя. Степень расхода газа клапана ПВК может меняться в зависимости от условий двигателя, таких как, частота вращения двигателя и нагрузка двигателя, и клапан 78 ПВК можно калибровать для конкретного применения двигателя, при котором степень расхода газа клапана ПВК можно регулировать по мере изменения рабочих условий. В качестве примера, когда двигатель выключен, клапан ПВК может быть закрыт и никакой газ не будет проходить через клапан 78 ПВК. Когда частота вращения двигателя на уровне холостых оборотов или низкая, или при замедлении, когда вакуум впускного коллектора относительно высокий, клапан 78 ПВК может быть немного открыт, обеспечивая ограниченный расход газа через клапан ПВК. При частотах вращения двигателя или нагрузках двигателя, которые выше холостых оборотов, вакуум впускного коллектора может снизиться, и клапан 78 ПВК может увеличить расход газа клапана ПВК. Клапан 78 ПВК может содержать обычный клапан ПВК или клапан ПВК двухпозиционного типа выталкивания-втягивания. В качестве примера, клапан 78 ПВК может быть обратным клапаном.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вентиляционная трубка 74 картера может содержать присоединенный к ней датчик 61 давления. Датчик 61 давления может быть датчиком абсолютного давления или мерным датчиком. Один или более дополнительных датчиков давления и/или расхода могут быть подсоединены к системе 16 ПВК в альтернативных местах. В одном примере, датчик 61 давления может быть выполнен в виде мерного датчика, а датчик 58 барометрического давления, соединенный со впускным каналом 12 выше по потоку от воздушного фильтра 54, может быть использован в сочетании с датчиком 61 давления. В некоторых вариантах осуществления изобретения датчик 58 давления на входе компрессора (ДнВК) может быть соединен со впускным каналом 12 ниже по потоку от воздушного фильтра 54 и выше по потоку от компрессора 50 для выполнения оценки давления на входе компрессора (ДнВК).
В то время, как двигатель работает под небольшой нагрузкой и при умеренно открытом дросселе, например, в условиях работы без наддува, давление воздуха во впускном коллекторе может быть ниже давления воздуха в картере. Пониженное давление во впускном коллекторе 42 втягивает свежий воздух в него, выталкивая воздух из выталкивающей трубки 74 через картер (где он разжижается и смешивается с газами сгорания), из картера по втягивающей трубке 76 через клапан 78 ПВК и во впускной коллектор 42. Однако, при иных условиях, таких, как высокая нагрузка или в условиях работы с наддувом, давление воздуха во впускном коллекторе может быть выше давления воздуха в картере. Таким образом, впускной воздух может проходить по трубке 76 ПВК в картер 28.
В частности, в условиях работы без наддува (когда давление во впускном коллекторе (ДВК) меньше барометрического давления (БД)), система 16 ПВК втягивает воздух в картер 28 через сапун или вентиляционную (воздухоотводную) трубку 74 картера. Первый край 101 вентиляционной трубки 74 картера может быть механически связан или соединен с воздухозаборником 12 выше по потоку от компрессора 50. В некоторых примерах первый край 101 вентиляционной трубки 74 картера может быть соединен с воздухозаборником 12 ниже по потоку от воздушного фильтра 54 (как показано). В других примерах вентиляционная трубка картера может быть соединена с воздухозаборником 12 выше по потоку от воздушного фильтра 54. В еще одном примере вентиляционная трубка картера может быть соединена с воздушным фильтром 54. Второй край 102, противоположный первому краю 101, вентиляционной трубки 74 картера может быть механически связан или соединен с картером 28 через маслоотделитель 81.
Также в условиях работы без наддува система 16 ПВК может выпускать воздух из картера 28 во впускной коллектор 42 по втягивающей трубке 76, которая, в некоторых примерах, может содержать односторонний клапан 78 ПВК для обеспечения непрерывной эвакуации газов из картера 28 перед соединением со впускным коллектором 42. В одном примере осуществления изобретения клапан 78 ПВК может менять свои ограничения потока в ответ на падение в нем давления (или степень расхода через него). Однако, в других примерах трубка 76 может не содержать односторонний клапан ПВК. Еще в других примерах, клапан ПВК может представлять собой клапан с электронным управлением от контроллера 166. Следует понимать, что, в связи с использованием в данном изобретении, под втягивающим потоком ПВК понимается поток газов через трубку 76 и втягивающее отверстие 77 из картера во впускной коллектор 42. В качестве примера, втягивающий поток ПВК можно определить по степени впрыска топлива (например, газообразного топлива), воздушно-топливному отношению на впуске двигателя и содержанию кислорода в отработавших газах посредством датчика 64 отработавших газов с использованием известных способов.
Используемый в настоящей заявке термин «противоток ПВК» относится к потоку газов через втягивающую трубку 76 из впускного коллектора 42 в картер 28. Противоток ПВК может возникать, когда давление во впускном коллекторе выше давления в картере (например, при работе двигателя с наддувом). В некоторых примерах (таких, как изображенный пример) система 16 ПВК может быть снабжена обратным клапаном для предупреждения противотока ПВК. Следует понимать, что хотя в изображенном примере клапан 78 ПВК показан как пассивный клапан, это не является ограничением, и в других вариантах осуществления изобретения клапан 78 ПВК может быть клапаном с электронным управлением (например, управляемым клапаном блока управления трансмиссией (БУТ)), причем контроллер 166 управляющей системы 160 может давать сигнал на изменение положения клапана от открытого положения (или положения высокого расхода) до закрытого положения (или положение низкого расхода) или наоборот, или любое промежуточное положение между ними.
В условиях работы с наддувом (когда ДВК выше БД) газы поступают из картера через маслоотделитель 81 и выталкивающую трубку 74 в воздухозаборник 12, и, в конечном счете, в камеру 34 сгорания. Это можно выполнить в режиме спертого воздуха, при котором воздух из впускного коллектора не подается в картер 28 или в режиме принудительной вентиляции картера, при котором некоторую порцию воздуха из коллектора вводят в картер 28. Поток газов из картера через выталкивающую трубку 74 во впускной канал 12 через выталкивающее отверстие 101 также называют в данном случае выталкивающим ПВК потоком или выталкивающим потоком ПВК.
Газы в картере 28 могут содержать несгоревшее топливо, несгоревший воздух и полностью или частично сгоревшие газы. Дополнительно может присутствовать смазочный туман. Таким образом, различные маслоотделители можно встроить в систему 16 принудительной ПВК для снижения выхода масляного тумана, обеспечивая одновременно выход топливных паров из картера 28 через систему 16 ПВК. Например, трубка 76 может содержать односторонний маслоотделитель 82, фильтрующий масло из паров, выходящих из картера 28 прежде, чем они поступят во впускной коллектор 42. Другой маслоотделитель 81 может быть расположен в вентиляционной трубке 74 картера для удаления масла из потока газов, выходящих из картеров во время работы с наддувом. Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления изобретения, трубка 76 может также содержать вакуумный датчик 84, соединенный с системой 16 ПВК.
Отработавшие газы сгорания выходят из камеры 34 сгорания по выпускному каналу 60, расположенному выше по потоку от турбины 62. Датчик 64 отработавших газов может быть расположен в выпускном канале 60 выше по потоку от турбины 62. Турбина 62 может быть оснащена регулятором давления наддува (не показан) в ее обход и привод турбины 62 может быть осуществлен от потока отработавших газов, проходящих через нее. Дополнительно турбина 62 может быть механически соединена с компрессором 50 посредством стандартного вала (не показан), так, чтобы вращение турбины 62 могло приводить в действие компрессор 50. Датчик 64 может быть соответствующим датчиком для обеспечения индикации воздушно-топливного отношения двигателя по компонентам отработавших газов. Например, датчиком 64 может быть линейный датчик содержания кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик содержания кислорода или ДКОГ, НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик содержания оксидов азота (OA), УВ или монооксида углерода. Датчик 64 отработавших газов может иметь электрическое соединение с контроллером 166. Как уже обсуждалось в данной заявке, воздушно-топливное отношение двигателя можно использовать для оценки величины разжижения масла.
Все или часть отработавших газов могут выделяться из устройства 69 контроля токсичности (УКТ) в атмосферу через выпускную трубку 70. В зависимости от условий работы, в то же время, часть отработавших газов может вместо этого быть направлена в канал 51 РОГ через охладитель 47 РОГ и клапан 49 РОГ во вход 50 компрессора. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью приема отработавших газов, выводимых ниже по потоку от турбины 62. Клапан РОГ может быть открыт для впуска контролируемой величины охлажденных отработавших газов во вход компрессора для осуществления требуемого сгорания и контроля выбросов. Таким образом, система 100 двигателя адаптирована для обеспечения внешней РОГ низкого давления (НД). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному пути потока РОГ НД в системе 100 двигателя, обеспечивает очень хорошее однородное содержание отработавших газов для нагнетания впускного воздуха. Кроме того, расположение участков вывода и точек смешения РОГ обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов для повышенной имеющейся массы РОГ и лучшей производительности.
В некоторых примерах система 18 РОГ может также содержать датчик перепада давления на клапане (ПДНК) (не показан). В одном примере степень расхода РОГ может быть определена на основе системы ПДНК, содержащей датчик ПДНК, предназначенный для регистрации перепада давления между областью выше по потоку от клапана 49 РОГ и областью ниже по потоку от клапана 49 РОГ. Частично данная степень расхода РОГ может быть использована для определения влияния газов РОГ на измерения содержания кислорода во впускном воздухе, замеренном датчиком 88 СКВВ.
Топливная система 19 может содержать топливный бак 128, соединенный с системой 202 топливного насоса. Система 202 топливного насоса может содержать один или более насосов для подачи топлива под давлением на форсунки двигателя 111, такие, как изображенные примерные топливные форсунки 220 непосредственного впрыска. Хотя показана только одна топливная форсунка 220, в каждом цилиндре могут быть дополнительные топливные форсунки, например, топливная форсунка 221 распределенного впрыска на ФИГ. 2. Следует понимать, что топливная система 19 может быть безвозвратной системой подачи топлива, возвратной системой подачи топлива или топливной системой другого типа. Пары, создаваемые в топливной системе 19, можно направлять в адсорбер 104 топливных паров, описанный дополнительно ниже, по трубке 135, прежде чем пройти продувку в системе 17 продувки топливных паров. Трубка 135 может дополнительно содержать запорный клапан топливного бака. Среди других функций запорный клапан топливного бака может обеспечивать поддержку низкого давления или вакуума в адсорбере 104 топливных паров без повышения интенсивности испарения топлива из бака (которое иначе бы имело место, если бы давление в топливном баке понизилось). Топливный бак 128 может содержать множество марок топлива, включая топливо с разным уровнем содержания спирта, например, этиловый бензин разной смеси, в том числе Е10, Е85, бензин и т.д. и их комбинации.
Адсорбер 104 топливных паров может быть наполнен соответствующим адсорбентом и выполнен для временного улавливания топливных паров (включая испарившиеся углеводородные пары) во время операций по доливке топливного бака и «потери энергии при работе» (то есть, топливных паров во время работы автомобиля). В одном примере используемым адсорбентом является активированный уголь. Адсорбер 104 топливных паров может также содержать вентиляционный клапан 136, который может направлять газы из адсорбера 104 в атмосферу при задерживании или улавливании топливных паров из топливной системы 19. Вентиляционный клапан 136 также обеспечивает подачу свежего воздуха в адсорбер 104 топливных паров при продувке скопившихся топливных паров из топливной системы 19 во впускной канал 12 через систему 17 продувки топливных паров. Хотя это в этом примере вентиляционный клапан 136 показан сообщающимся со свежим, не нагретым воздухом, могут быть использованы и другие модификации. Поток воздуха и паров между адсорбером 104 топливных паров и атмосферой можно регулировать с помощью вентиляционного электромагнитного клапана адсорбера (не показан), соединенного с вентиляционным клапаном 172 адсорбера.
Адсорбер 104 топливных паров предназначен для хранения паров углеводородов (УВ) из топливной система 19. При некоторых условиях работы, как например, во время заправки топлива, топливные пары, присутствующие в топливном баке, могут быть вытеснены при добавлении жидкости в бак. Вытесняемый воздух и/или топливные пары могут быть направлены из топливного бака 128 в адсорбер 104 топливных паров и затем в атмосферу через вентиляционный клапан 136. Таким образом, в адсорбере 104 топливных паров можно хранить повышенное количество паров УВ.
При дальнейшей работе двигателя хранимые пары можно выпустить обратно во впускной наддувочный воздух через систему 17 продувки топливных паров. Система 17 продувки топливных паров содержит эжектор 140 с корпусом 168. В корпусе 168 могут быть установлены один или более обратных клапанов. Дополнительно эжектор 140 содержит первое отверстие 142, второе отверстие 144 и третье отверстие 146. В одном примере предусмотрены только эти три отверстия. Канал 148 соединяет первое отверстие 142 эжектора 140 со впускным каналом 12 ниже по потоку, как от компрессора 50, так и от дросселя 44. Канал 150 соединяет второе отверстие 144 эжектора 140 с адсорбером 104 топливных паров. Канал 152 соединяет третье отверстие 146 эжектора 140 со впускным каналом 12 выше по потоку от компрессора 50 (т.е. на верхнем входе компрессора). Канал 152 может быть соединен со впускным каналом 12 ниже по потоку от воздушного фильтра 54. В канале 150 установлен ПКА 158 для регулирования потока паров из адсорбера 104 топливных паров в эжектор 140. Опционально третий обратный клапан 170 может быть установлен в канале 148 между эжектором и впускным каналом. Эжектор выполнен таким образом, чтобы в условия работы с наддувом в эжекторе возникала зона низкого давления, которая втягивает топливные пары из ПКА в верхний вход компрессора. В условиях вакуума, например, при наличии вакуума во впускном коллекторе, топливные пары выводят из ПКА через эжектор во впускной коллектор.
Следует понимать, что адсорбер 104 топливных паров не соединен напрямую со впускным каналом 12 или впускным коллектором 42. Скорее, адсорбер соединен с эжектором 140 посредством канала 150, и эжектор 140 соединен со впускным каналом 12 выше по потоку от компрессора 50 посредством канала 152 и со впускным каналом 12 ниже по потоку от дросселя 44 посредством канала 148. Дополнительно, следует понимать, что адсорбер 104 топливных паров соединен (посредством канала 150 и эжектора 140) со впускным каналом 12 ниже по потоку от дросселя, а не выше по потоку от дросселя. Таким образом, поток паров из адсорбера 104 топливных паров проходит через второе отверстие 144 эжектора 140 прежде, чем попасть во впускной канал через третье отверстие 146 или первое отверстие 142 эжектора, в зависимости от того, какие условия в наличии: наддув или вакуум.
Система 100 автомобиля может также содержать управляющую систему 160. Управляющая система 160 показана с возможностью получения информации от множества датчиков 162 и передачи управляющих сигналов на множество приводов 164. Датчики 162 могут содержать, например, датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения, и состава. Приводы 164, например, могут содержать топливную форсунку 132, ПКА 158, дроссель 44 и привод заслонки решетки радиатора (не показан). Управляющая система 160 может содержать контроллер 166. Контроллер способен принимать входные сигналы от различных датчиков, обрабатывать входные сигналы и приводить в действие различные приводы в ответ на обработанные входные сигналы, на основе инструкции или кода, запрограммированного в нем, в соответствии с одним или более алгоритмами. Например, в соответствии с подробным описанием ниже со ссылкой на ФИГ. 3, контроллер может определять требуемый угол наклона заслонок 114 решетки радиатора на основе рабочих условий двигателя.
Что касается ФИГ. 2, на ней изображена топливная система 200 непосредственного впрыска, соединенная с двигателем 210 внутреннего сгорания, которая может быть выполнена как движительная система для автомобиля. Двигатель 210 внутреннего сгорания может содержать множество камер или цилиндров 34 сгорания. Топливо СНГ можно подавать непосредственно в цилиндры 34 с помощью форсунок 220 непосредственного впрыска, установленных в цилиндрах. Как схематически показано на ФИГ. 2, двигатель 210 может принимать впускной воздух и выпускать продукты сгоревшего топлива и воздуха.
Топливо можно подавать в двигатель 210 посредством форсунок 220 и системы топливного насоса, в основном обозначенной позиционным номером 202. В данном конкретном примере система 202 топливного насоса содержит топливный накопительный бак 128 для хранения топлива на автомобиле, топливный насос 230 низкого давления (например, топливоподкачивающий насос), топливный насос высокого давления или топливный насос 240 непосредственного впрыска, топливную рампу 258 и различные топливные каналы 254, 255 и 256. В примере, показанном на ФИГ. 2, по топливному каналу 254 топливо поступает от насоса 230 низкого давления в топливный фильтр 206. Топливный канал 255 подает топливо от топливного фильтра 206 в камеру 237 охлаждения топлива до того, как топливо достигнет топливного насоса 240 непосредственного впрыска. Топливный канал 256 подает топливо из насоса 240 впрыска топлива на топливную рампу 258.
Камера 237 охлаждения топлива содержит топливную форсунку 223, на которую подают топливо из топливного канала 255. Топливная форсунка 223 может впрыскивать топливо в камеру 237 охлаждения топлива, в которой топливо под давлением расширяется до пара и охлаждает жидкое топливо, поступающее в топливный насос 240 непосредственного впрыска. Расширенное топливо можно выпрыскивать в двигатель 210 через топливную форсунку 221 распределенного впрыска, которая впрыскивает топливные пары во впускной коллектор двигателя или впускные тракты цилиндра. В ином случае, расширенное топливо может выходить из камеры 237 охлаждения топлива и может быть возвращено в топливный бак 252 по каналу 233. Топливную форсунку 223 открывают и закрывают посредством модулированного напряжения продолжительности импульса, подаваемого контроллером 270. Данное газообразное топливо можно также направить в систему продувки топливных паров, установленную в бензиновой топливной системе, если автомобиль оборудован дополнительной бензиновой системой.
Топливная рампа 258 может распределять топливо в любую из множества топливных форсунок 220. Любая из множества топливных форсунок 220 может быть установлена в соответствующем цилиндре 34 двигателя 210 так, чтобы в процессе работы топливных форсунок 220 топливо впрыскивалось непосредственно в каждый соответствующий цилиндр 34. В качестве альтернативного варианта (или дополнительно) двигатель 210 может содержать топливные форсунки, расположенные у входного отверстия каждого цилиндра так, что во время работы топливных форсунок топливо впрыскивается во входное отверстие каждого цилиндра. В проиллюстрированном примере двигатель 210 содержит четыре цилиндра. Однако, следует понимать, что двигатель может содержать разное количество цилиндров.
Топливный насос 230 низкого давления можно приводить в действие посредством контроллера 270 для подачи топлива в насос 240 впрыска топлива через топливный канал 254. Топливный насос 230 низкого давления может представлять собой так называемый топливоподкачивающий насос. В качестве одного примера, топливный насос 230 низкого давления может содержать электродвигатель для привода насоса, причем увеличением давления на насосе и/или объемным расходом насоса можно управлять путем изменения электрической мощности, подаваемой на двигатель насоса, тем самым увеличивая или уменьшая частоту вращения двигателя. Например, объемный расход и/или увеличение давления на насосе 230 можно понижать путем снижения электрической мощности, передаваемой на насос 230, посредством контроллера 270. Объемный расход и/или увеличение давления на насосе можно повышать путем повышения электрической мощности, передаваемой на насос 230. В качестве одного примера, электрическую мощность, передаваемую на двигатель насоса низкого давления, можно получать от генератора переменного тока или другого устройства накопления энергии на автомобиле (не показано), в результате чего управляющая система может контролировать электрическую нагрузку, используемую для обеспечения питания насоса 230 низкого давления. Таким образом, путем изменения напряжения и/или тока, подаваемых на топливный насос 230 низкого давления через проводник 282, можно регулировать посредством контроллера 270 степень расхода и давление топлива, подаваемых на насос 240 впрыска топлива и, в конечном счете, на топливную рампу.
Топливный насос 230 низкого давления может быть гидравлически связан с обратным клапаном 204 для обеспечения поставки топлива, предупреждения противотока топлива и поддержания давления в топливопроводе. В частности, обратный клапан 204 содержит шаровой пружинный механизм, фиксирующийся и герметизирующийся при определенном перепаде давления, чтобы подать топливо ниже по потоку от обратного клапана 204. В некоторых примерах топливная система 250 может содержать ряд обратных клапанов, гидравлически соединенных с топливным насосом 230 низкого давления с целью предотвращения обратного затекания топлива выше по потоку от клапанов. Обратный клапан 204 гидравлически связан с топливным фильтром 206. Топливный фильтр 206 может удалять мелкие загрязнения, возможно содержащиеся в топливе, которые потенциально могут ограничить поток топлива. Топливо можно подавать из фильтра 206 в топливную форсунку 223 и топливный насос 240 высокого давления (например, насос впрыска топлива). Насос 240 впрыска топлива может повышать давление топлива, получаемого из топливного фильтра, с первого уровня давления, генерируемого топливным насосом 230 низкого давления на второй уровень давления, превышающий первый уровень. Насос 240 впрыска топлива может подавать топливо под высоким давлением в топливную рампу 258 по топливопроводе 256. Работу топливного насоса 240 непосредственного впрыска можно регулировать на основе рабочих условий автомобиля с тем, чтобы снизить шум/вибрацию/резкость (ШВР), что может быть положительно воспринято водителем автомобиля.
Топливным насосом 240 непосредственного впрыска можно управлять с помощью контроллера 270 для подачи топлива в топливную рампу 258 по топливному каналу 256. В качестве одного из не ограничивающих примеров насос 240 впрыска топлива может использовать клапан регулировки расхода, «перепускной клапан» (ПК) с электромагнитным приводом или регулятор расхода топлива (РРТ), обозначенный позиционным номером 242, чтобы управляющая система могла изменять полезный объем насоса каждого хода насоса. Насос 240 впрыска топлива может быть приведен в действие механически двигателем 210 в отличие от топливного насоса низкого давления, приводимого в действие электродвигателем, или топливоподкачивающего насоса 230. Насосный поршень 244 топливного насоса 240 непосредственного впрыска может получать механическое входное воздействие от коленчатого вала двигателя или распределительного вала посредством кулачка 246. Таким образом, насос 240 впрыска топлива может быть приведен в действие в соответствии с принципом работы одноцилиндрового насоса с кулачковым управлением.
Как показано на ФИГ. 2, датчик 248 топлива расположен в канале 254 ниже по потоку от топливоподкачивающего насоса 230. Датчик 248 топлива может измерять состав топлива и может работать на основе емкостного сопротивления топлива или количества молей диэлектрической жидкости в пределах обнаруживаемого объема. Например, количество этанола (например, жидкого этанола) в топливе можно определить (например, когда используется смесь топливного спирта) на основе емкостного сопротивления топлива. Датчик 248 топлива можно использовать для определения уровня испарения топлива, так как топливный пар имеет меньшее количество молей в пределах обнаруживаемого объема, чем жидкое топливо. Таким образом, испарение топлива можно определить при падении емкостного сопротивления топлива. Как более подробно описано со ссылкой на Фиг. 4 и 5, датчик 248 топлива можно использовать для определения уровня испарения топлива так, чтобы контроллер 270 мог регулировать выходное давление топливоподкачивающего насоса для снижения испарения топлива в пределах топливоподкачивающего насоса 230.
Дополнительно, в некоторых примерах топливный насос 240 непосредственного впрыска может работать как датчик 248 топлива и определять уровень испарения топлива. Например, узел поршень-цилиндр насоса 240 впрыска топлива образует жидко-наливной конденсатор. Таким образом, узел поршень-цилиндр позволяет насосу 240 впрыска топлива выступать емкостным элементом в датчике состава топлива. В некоторых примерах, узел поршень-цилиндр насоса 240 впрыска топлива может быть самой теплой точкой в системе, такой, что именно там в первую очередь образуются топливные пары. В таком примере, топливный насос 240 непосредственного впрыска можно использовать как датчик обнаружения испарения топлива, так как испарение топлива может возникать в узле поршень-цилиндр прежде, чем оно возникнет где-то еще в системе.
Как показано на ФИГ. 2, топливная рампа 258 содержит датчик 262 давления в топливной рампе для передачи в контроллер 270 данных о давлении в топливной рампе. Для передачи в контроллер 270 данных о частоте вращения двигателя может быть использован датчик 264 частоты вращения двигателя. Данные о частоте вращения двигателя могут быть использованы для определения скорости насоса 240 впрыска топлива, так как насос 240 приводится в действие механически двигателем 210, например, посредством коленчатого вала или распределительного вала. Датчик 266 отработавших газов может быть использован передачи контроллеру 270 данных о составе отработавших газов. В качестве одного из примеров газовый датчик 266 может содержать универсальный датчик кислорода в отработавших газах (УДКОГ). Датчик 266 отработавших газов может быть использован контроллером как источник обратной связи для регулирования величины топлива, подаваемого в двигатель форсунками 220. Таким образом, контроллер 270 может контролировать воздушно-топливное отношение, подаваемое в двигатель до требуемого уровня воздушно-топливного отношения.
Дополнительно контроллер 270 может получать другие сигналы о параметрах двигателя/отработавших газов от других датчиков двигателя, о таких параметрах, как температура хладагента двигателя, частота вращения двигателя, положение дросселя, абсолютное давление в коллекторе, температура устройства контроля токсичности и т.д. Дополнительно к этому контроллер 270 может обеспечивать контроль с обратной связью на основе сигналов, получаемых от датчика 248 топлива, датчика 262 давления и датчика 264 частоты вращения двигателя, среди прочих. Например, контроллер 270 может посылать сигналы для регулирования текущего уровня, текущей скорости изменения, продолжительности импульса электромагнитного клапана (ЭК) 242 насоса 240 впрыска топлива и подобных устройств для регулирования работы насоса 240 впрыска топлива, заданного значения регулятора давления топлива и/или величины впрыска топлива, и/или установки момента впрыска на основе сигналов датчика 248 топлива, датчика 262 давления, датчика 264 частоты вращения двигателя и т.п.
Контроллер 270 может индивидуально приводит в действие как форсунки 220, так и форсунку 223. Контроллер 270 и другие подходящие контроллеры системы двигателя могут содержать управляющую систему. Контроллер 270, в данном конкретном примере, содержит электронный управляющий блок, содержащий одно или более из следующего: устройство 272 ввода/вывода, микропроцессорное устройство 274 (МПУ), постоянное запоминающее устройство 276 (ПЗУ) или долговременная память, оперативное запоминающее устройство 277 (ОЗУ) и энергонезависимое запоминающее устройство 278 (ЭЗУ). ПЗУ 276 электронного носителя данных может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой энергонезависимые инструкции, исполняемые процессором 274, для осуществления способов, раскрываемых далее, а также других вариантов, предвиденных, но не указанных в конкретном виде.
Как показано, топливная система 200 непосредственного впрыска представлена безвозвратной системой подачи топлива и может быть механической безвозвратной системой подачи топлива (МБСПТ) или электронной безвозвратной системой подачи топлива (ЭБСПТ). В случае с МБСПТ давление топливной рампы можно контролировать с помощью регулятора давления (не показан), расположенного на топливном баке 128. В случае с ЭБСПТ датчик 262 давления может быть установлен на топливной рампе 258 для измерения давления топливной рампы относительно давления в коллекторе. Сигнал от датчика 262 давления может быть возвращен на контроллер 270, модулирующий напряжение на насосе 240 впрыска топлива для подачи требуемого давления топлива и степени расхода топлива на форсунки.
Хотя это и не показано на ФИГ. 2, в других примерах топливная система 200 непосредственного впрыска может содержать возвратный топливопровод, по которому излишки топлива возвращаются из двигателя посредством регулятора давления топлива в топливный бак по возвратному топливопроводу. Регулятор давления топлива может быть в соединении на одной прямой с возвратным топливопроводом для регулирования топлива, поставляемого в топливную рампу 258 с требуемым давлением. Для регулирования давления топлива на требуемом уровне регулятор давления топлива может возвращать излишки топлива в топливный бак 128 по возвратному топливопроводу. Следует понимать, что работу регулятора давления топлива можно регулировать, чтобы менять требуемое давление топлива в соответствии с рабочими условиями.
ФИГ. 3 иллюстрирует пример алгоритма 300 для определения требуемого открытия заслонки решетки радиатора (ЗРР) (например, открытия заслонок 114 решетки радиатора на ФИГ. 1) на основе различный рабочих условий двигателя и команды на регулировку открытия заслонки решетки радиатора в заданное положение, при этом заданное положение определяют на основе требуемого положения. Таким образом, можно регулировать поток воздуха в передней части двигателя. В некоторых примерах, требуемое и заданное положения заслонки решетки радиатора можно ограничить полностью открытым или полностью закрытым положением. Однако в других примерах, требуемое и заданное положения заслонки решетки радиатора можно дополнить промежуточным положением между полностью открытым и полностью закрытым.
Заданное положение может быть отличным от требуемого положения в тех случаях, в которых имеются в наличии множество условий двигателя, соответствующих разным требуемым положениям. Например, может иметь место первое условие двигателя, соответствующее полностью закрытому положению, тогда как может иметь место второе условие двигателя, соответствующее полностью отрытому положению заслонки решетки радиатора. В этом примере, заданное положение может быть промежуточным положением между полностью закрытым и полностью открытым. В изображенном варианте осуществления изобретения требуемое и заданное положения заслонки решетки радиатора определяют на основе как температуры хладагента, так и ускорения автомобиля, и затем выборочно регулируют на основе расчетного уровня разжижения масла топливом.
Алгоритм 300 начинается с оценки и/или измерения рабочих условий двигателя. Рабочие условия двигателя могут содержать частоту вращения двигателя и нагрузку на двигатель, скорость автомобиля, положение педали, условия ОНВ (температура ОНВ, и давление ОНВ), эффективность ОНВ, температуры двигателя, ТХД, положение обратной связи заслонки решетки радиатора и т.д. На шаге 304 способ предусматривает определение, превышает ли ТХД верхнюю пороговую температуру. Пороговая температура может быть основана на ТХД, указывающей на необходимость повышения охлаждения радиатора и дополнительных компонентов двигателя. Если ТХД не превышает верхнюю пороговую температуру, алгоритм 300 продолжается до шага 306.
В другом варианте, на шаге 304, если ТХД превышает пороговую температуру, алгоритм 300 продолжается до шага 308, на котором контроллер определяет требуемое и соответствующее заданное положение заслонки решетки радиатора на основе ТХД и независимо от дополнительных рабочих условий двигателя. В изображенном примере определение требуемого и заданного положений на основе только ТХД предусматривает выбор требуемого и заданного положений как полностью открытых в ответ на то, что ТХД превышает верхнюю пороговую температуру. В альтернативном варианте осуществления изобретения требуемое и заданное положения можно выбрать как открытые промежуточные положения, более открытые, чем текущее положение заслонки решетки радиатора, тем самым увеличивая поток воздуха в передней части двигателя. Таким образом, поток воздуха в передней части двигателя может быть увеличен в ответ на то, что температура хладагента превышает верхнюю пороговую температуру, тем самым увеличивая вентиляцию в отсеке двигателя и снижая температуры двигателя.
В другом примере, на шаге 308, требуемое положение заслонки решетки радиатора может быть в функциональной зависимости только от ТХД, и соответствующее заданное положение заслонки решетки радиатора может быть основано на требуемом положении заслонки решетки радиатора и скорости автомобиля. В другом примере требуемое и/или заданное положение заслонки решетки радиатора может быть в функциональной зависимости от ТХД, начиная с базовой степени открытия в процентах. Базовая степень открытия в процентах может быть представлена частично открытым положением. В одном из примеров базовая степень открытия в процентах может составлять 10%. В другом примере базовая степень открытия в процентах может быть больше 0% и меньше или больше 10%. Таким образом, контроллер может открывать заслонки решетки радиатора, по крайней мере, до базового открытия, при котором ТХД превышает пороговое значение.
Продолжая шаг 306, контроллер может определить, обнаружено ли ускорение автомобиля на шаге 302. В одном примере событие ускорения может быть обнаружено посредством сигнала положения педали от датчика положения педали (например, датчика 134 положения педали на ФИГ. 1) или в другом примере посредством акселерометра. Если обнаружено ускорение автомобиля и температура хладагента двигателя не превышает верхнюю пороговую температуру (обратите внимание, что это второе условие было подтверждено на шаге 304), алгоритм 300 переходит к шагу 310. На шаге 310 требуемое и заданное положения выбирают как полностью закрытые. В альтернативном варианте осуществления изобретения требуемое и заданное положения можно выбрать как закрытые промежуточные положения, более закрытые, чем текущее положение заслонки решетки радиатора, тем самым уменьшая поток воздуха в передней части двигателя. Таким образом, если температура хладагента не указывает на перегрев, экономия топлива может быть улучшена во время ускорения автомобиля посредством улучшенной аэродинамики. После выбора заданного положения как полностью закрытого, алгоритм 300 переходит к шагу 318.
На шаге 312, контроллер может определить требуемое и соответствующее заданное положение заслонки решетки радиатора на основе ТХД и дополнительных рабочих условий двигателя, не включая разжижение масла. Дополнительные рабочие условия двигателя могут содержать одно или более условий движения, замедление, эффективность ОНВ, уровень конденсации ОНВ, скорость автомобиля и т.д. Требуемое положение заслонки решетки радиатора может быть полностью открытым в ответ на событие замедления. Требуемое положение заслонки решетки радиатора может быть полностью закрытым в ответ на понижение температуры хладагента двигателя ниже пороговой температуры.
В некоторых примерах определение требуемого и заданного положений заслонки решетки радиатора может быть основано только на температуре хладагента двигателя. В некоторых примерах определение требуемого и заданного положений заслонки решетки радиатора может быть основано как на температуре хладагента двигателя, так и на ускорении/замедлении автомобиля. Дополнительно, в условиях отсутствия как ускорения, так и замедления автомобиля определение требуемого и заданного положений заслонки решетки радиатора на основе температуры хладагента двигателя и ускорения/замедления автомобиля на шаге 312 может предусматривать определение требуемого и заданного положений заслонки решетки радиатора на основе только температуры хладагента двигателя. В другом примере определение заданного положения на шаге 312 может быть основано на средневзвешенном значении требуемых положений, обусловленных различными рабочими условиями двигателя.
На шаге 314 оценивают величину топлива, растворенного в подаче масла картера (например, топливо, растворенное в масляном поддоне 32 на ФИГ. 1), в данном случае также называемую величиной разжижения масла и уровнем разжижения масла топливом. В одном примере уровень разжижения масла топливом может быть оценен посредством алгоритма 400 на ФИГ. 4. В данном случае, как раскрыто более подробно ниже, для оценки величины разжижения масла можно использовать либо модель разжижения масла, либо стратегию компенсации топлива ПВК. На шаге 315 расчетную величину разжижения масла можно сравнить с пороговой величиной разжижения и требуемое положение заслонки решетки радиатора можно выборочно регулировать на основе этого сравнения. В одном примере пороговое значение может быть основано на ряде операций холодного запуска без прогрева, на расчетном разжижении и расчетном разжижении горячего цикла при выключении. В другом примере пороговое значение можно определить на основе температуры масла при последней команде выключения двигателя, что может предоставить указание на величину топлива, накопленного во время предыдущих поездок автомобиля.
На шаге 316 принимают решение на основе сравнения, сделанного на шаге 315. В частности, если уровень разжижения масла топливом ниже порогового уровня разжижения, алгоритм 300 переходит непосредственно к шагу 320, чтобы отрегулировать заслонку решетки радиатора в заданное положение, как определено на шаге 312, независимо от расчетного уровня разжижения масла топливом. В другом случае, если уровень разжижения масла превышает пороговый уровень, требуемое положение заслонки решетки радиатора можно регулировать от положения, определенного на шаге 312, до заданного положения, дополнительно основанного на расчетном уровне разжижения масла топливом. В одном примере заданное положение можно регулировать на основе требуемого положения заслонки решетки радиатора, соответствующего расчетной величине разжижения масла. В другом примере заданное положение можно отрегулировать до требуемого положения, соответствующего расчетной величине разжижения масла. Регулирование заданного открытия заслонки решетки радиатора, основанного на расчетной величине разжижения масла, можно осуществлять посредством одного из алгоритмов 600 и 700, и более подробно обсуждается со ссылками на ФИГ. 6-7. После дополнительного регулирования заданного положения заслонки решетки радиатора на основе расчетной величины разжижения масла на шаге 318, алгоритм 300 переходит к шагу 320, чтобы отрегулировать заслонку решетки радиатора в заданное положение.
На шаге 320 алгоритм 300 регулирует заслонку решетки радиатора в заданное положение заслонки решетки радиатора, например, посредством привода заслонки решетки радиатора. В одном примере регулирование открытия заслонки решетки радиатора предусматривает регулирование угла открытия от первого промежуточного положения до второго, другого промежуточного положения. Регулирование заслонки решетки радиатора в заданное положение может предусматривать регулирование заслонки решетки радиатора в заданное положение и поддержание заслонки решетки радиатора в заданном положении или в течение определенной продолжительности, при этом определенная продолжительность основана на расчетном темпе повышения температуры для одного или более из следующего: моторного масла и хладагента двигателя. Регулирование заслонки решетки радиатора до заданного положения может быть также основано на обратной связи от датчика положения заслонки решетки радиатора (например, датчика 118 на ФИГ. 1). В качестве не ограничивающих примеров заданное положение можно было бы определить на основе ТХД, независимо от других рабочих условий двигателя (например, на шаге 308), на основе события ОТРЗ (например, на шаге 310), на основе ТХД и других рабочих условий двигателя (например, на шаге 312) или на основе расчетного уровня разжижения масла топливом в дополнение к ТХД и другим рабочим условиям двигателя (например, на шаге 318).
Если текущее положение заслонки решетки радиатора представляет собой положение, более открытое, чем заданное положение заслонки решетки радиатора, то регулирование положения заслонки решетки радиатора на шаге 320 может предусматривать уменьшение открытия заслонки решетки радиатора на определенную величину (например, регулирование открытия на определенный процент или градус наклона). Уменьшение открытия заслонки решетки радиатора может предусматривать регулирование открытия заслонки решетки радиатора от первого открытого положения до второго открытого положения, при этом первое открытое положение представляет собой более открытое положение, чем второе. В качестве другого примера уменьшение открытия заслонки решетки радиатора может предусматривать регулирование открытия заслонки решетки радиатора от открытого положения до закрытого положения. Еще в одном примере, уменьшение открытия заслонки решетки радиатора может предусматривать регулирование открытия заслонки решетки радиатора от первого закрытого положения до второго закрытого положения, при этом второе закрытое положение более закрыто, чем первое. Таким образом, в результате уменьшения открытия заслонки решетки радиатора температуры в отсеке двигателя могут повышаться и способствовать испарению топлива, тем самым снижая разжижение масла топливом.
Как альтернативный пример, если текущее положение заслонки решетки радиатора представляет собой положение, менее открытое, чем заданное положение заслонки решетки радиатора, то регулирование положения заслонки решетки радиатора на шаге 320 может предусматривать увеличение открытия заслонки решетки радиатора на определенную величину (например, регулирование открытия на определенный процент или угол наклона). Увеличение открытия заслонки решетки радиатора может предусматривать регулирование открытия заслонки решетки радиатора от первого открытого положения до второго открытого положения, при этом второе открытое положение представляет собой более открытое положение, чем второе. В качестве другого примера увеличение открытия заслонки решетки радиатора может предусматривать регулирование открытия заслонки решетки радиатора от закрытого положения до отрытого положения. В еще одном примере, увеличение открытия заслонки решетки радиатора может предусматривать регулирование открытия заслонки решетки радиатора от первого закрытого положения до второго закрытого положения, при этом первое закрытое положение более закрыто, чем первое. Таким образом, путем регулирования заслонок решетки радиатора до более открытого положение, можно обеспечить адекватную вентиляцию двигателя во время события ускорения.
Таким образом, путем выборочного регулирования открытия заслонки решетки радиатора в ответ на разжижение масла топливом, и регулирования открытия заслонки решетки радиатора, дополнительно основанного на одном или более из следующего: температуре хладагента двигателя, температуре охладителя наддувочного воздуха и ускорении/замедлении, можно решить проблему разжижения масла топливом, обеспечивая требуемый контроль за температурами двигателя и эффективностью топлива.
В некоторых примерах, шаг 320 может также предусматривать регулирование одного или более других рабочих условий двигателя для снижения разжижения масла. Такие регулировки предусматривают, но не ограничиваются, установку раннего момента впрыска топлива, повышение давление топлива и осуществление раздельного впрыска топлива в разных условиях. Таким образом, рабочие параметры двигателя можно регулировать на основе величины разжижения масла с целью снижения разжижения масла и снижения токсичности выбросов. На этом алгоритм 300 завершается.
Как описано в настоящей заявке, во время работы двигателя топливо может разжижать масло. Например, разжижение масла топливом может увеличиваться при рабочих температурах двигателя ниже порогового значения испарения. Разжижение масла можно отслеживать на основе температуры окружающего воздуха, температуры блока двигателя, температуры хладагента двигателя, частоты вращения двигателя, нагрузки на двигатель, давление впрыска топлива, установки момента впрыска топлива, времени работы двигателя, заданного воздушно-топливного отношения и воздушно-топливного отношения двигателя, как описано со ссылкой на ФИГ. 4, и на основе величины разжижения масла, рабочих параметров двигателя, таких как момент впрыска топлива, можно регулировать для снижения разжижения масла. При определенных условиях разжижение масла можно дополнительно контролировать на основе измерений датчика содержания кислорода во впускном воздухе (например, датчика 88 СКВВ на ФИГ.1) относительно газов ПВК при помощи стратегии компенсации топлива ПВК, как дополнительно подробно рассмотрено со ссылкой на ФИГ. 5. В одном примере стратегия компенсации топлива ПВК предусматривает оценку содержания углеводорода во впускном воздухе, и может выборочно быть осуществлена, когда и РОГ, и продувка топливных паров не функционируют. Регулировка заслонок решетки радиатора на основе разжижения масла будет дополнительно рассмотрена со ссылкой на ФИГ. 4-6.
Что касается ФИГ. 4, на ней показан пример алгоритма 400, который изображает способ для оценки величины разжижения масла. В одном примере алгоритм 400 выполняют как часть алгоритма регулирования рабочих условий двигателя, включая открытие заслонки решетки радиатора на основе расчетной величины разжижения масла (например, на шаге 314 в алгоритме 300). Величину разжижения масла определяют на основе одного или каждого из двух способов, а именно, модели разжижения масла и/или стратегии компенсации топлива ПВК, при этом конкретный используемый способ определяют на основе рабочих условий двигателя. В изображенном примере стратегию компенсации топлива ПВК используют для оценки величины разжижения масла при наличии выталкивающего ПВК потока и деактивированных РОГ и продувки топливных паров, в то время как в иных условиях для оценки величины разжижения масла может быть использована модель разжижения масла. В качестве конкретного примера, если РОГ и продувка топливных паров деактивированы, но выталкивающая ПВК отсутствует (например, если отсутствуют условия работы с наддувом, тем самым, исключая выталкивающий ПВК поток), то для оценки величины разжижения масла используют модель разжижения масла. В альтернативном примере расчетная величина разжижения масла может быть основана на модели разжижения масла при всех условиях, и оценка может быть дополнительно основана на стратегии компенсации топлива ПВК при наличии выталкивающего ПВК потока, и деактивированной как РОГ, так и продувки топливных паров. В альтернативных примерах, в которых система 18 РОГ дополнительно содержит датчик ПДНК, разжижение масла можно оценить на основе стратегии компенсации топлива ПВК при наличии выталкивающего ПВК потока, активированной РОГ, но деактивированной ПТП.
В изображенном примере система двигателя автомобиля, выполняющего алгоритм 400, содержит каждую из системы ПВК, системы РОГ и системы ПТП (например, автомобиль 102 на ФИГ. 1). Однако, в альтернативных примерах алгоритм 400 может быть выполнен автомобилем с системой ПВК, но без РОГ или ПТП, и в этом случае стратегию компенсации ПВК можно использовать для оценки уровня разжижения масла при наличии выталкивающего ПВК потока.
Регулирование рабочих условий двигателя в ответ на расчетную величину разжижения масла может предусматривать дополнительно закрытие заслонок решетки радиатора при определенных условиях. Например, в ответ на заданную величину разжижения масла, превышающую пороговый уровень, положение заслонки решетки радиатора может быть отрегулировано до положения, более закрытого, чем текущее положение заслонки решетки радиатора. Таким образом, температуры двигателя могут быть повышены для испарения большего количества топлива из масла, тем самым снижая разжижение масла. В ответ на то, что расчетная величина разжижения масла ниже пороговой величины, уровень разжижения масла топливом может быть не использован для регулирования положения заслонки решетки радиатора.
На шаге 410 алгоритм 400 может содержать оценку и/или измерение одного или более рабочих условий двигателя. Рабочие условия двигателя могут содержать температуру окружающего воздуха, температуру двигателя, частоту вращения двигателя, нагрузку на двигатель, давление впрыска, установку момент впрыска, продолжительность работы двигателя, воздушно-топливное отношение двигателя и т.д. После определения рабочих условий двигателя алгоритм может перейти к шагу 412.
На шаге 412 расчетную скорость осаждения топлива в масле определяют на основе давление впрыска, угла распыла впрыска, начала впрыска (НВ) и температуры впускного наддувочного воздуха. На шаге 414, если температуры двигателя превышают предельные температуры, расчетную скорость испарения можно определить на основе предположения о видах топлива, накапливающихся в масле, и давлении паров этих видов. Предположение о видах топлива, накапливающихся в масле, может предусматривать предположение о классе углеводородов, присутствующих в топливе, подаваемом в форсунку непосредственного впрыска. В одном примере низкая пороговая температура может быть температурой испарения топлива, определенной на основе свойств топлива и масла в системе двигателя.
На шаге 420 алгоритм может предусматривать определение модели разжижения масла на основе рабочих условий двигателя. В одном примере модель разжижения масла может быть основана на разнице между заданным воздушно-топливным отношением и воздушно-топливным отношением двигателя, определенным датчиком отработавших газов. Заданное воздушно-топливное отношение можно определить на основе величины впрыска топлива, определенного контроллером двигателя для поддержания стехиометрического соотношения продуктов отработавших газов. Воздушно-топливное отношение двигателя можно определить на основе показаний датчика отработавших газов УДКОГ (например, датчика 64 на ФИГ. 1).
Например, в условиях холодного запуска, когда установлено, что контроллер отпускает больше топлива для поддержания воздушно-топливного отношения двигателя на уровне стехиометрического соотношения, можно сделать вывод, что возникают потери топлива, просачивающегося сквозь поршневые кольца в маслосборник. Соответственно, когда заданное воздушно-топливное отношение более насыщено, чем стехиометрическое соотношение, и воздушно-топливное отношение от датчика отработавших газов равно стехиометрическому составу, величина разжижения масла может быть увеличена. Величина повышения может быть основана на интегрированной разнице между заданным воздушно-топливным отношением и воздушно-топливным отношением двигателя, определенным датчиком содержания кислорода в отработавших газов. Таким же образом, когда контроллер отпускает меньше топлива для поддержания воздушно-топливного отношения на уровне стехиометрического соотношения, можно сделать вывод, что излишки топлива (для поддержания стехиометрического воздушно-топливного отношения двигателя) могут поступать из системы ПВК. Соответственно, величина разжижения масла может быть уменьшена. Величина понижения может быть основана на интегрированной разнице между заданным воздушно-топливным отношением и воздушно-топливным отношением двигателя.
В другом примере модель разжижения масла может быть основана на продолжительности работы двигателя и установке момента впрыска топлива. Например, при работе двигателя в прогретом состоянии (например, температура двигателя может быть равна или превышать пороговую температуру, каталитический нейтрализатор может быть равен или превышать температуру активации каталитического нейтрализатора, и т.д.), контроллер может определить, был ли выполнен поздний впрыск топлива в одном или более цилиндрах с момента запуска двигателя. Таким образом, поздние впрыски топлива могут быть выполнены во время холодного запуска для снижения выброса твердых частиц. Другими словами, начало установки момента впрыска топлива во время холодного запуска может запаздывать от начала установки момента впрыска топлива, когда двигатель не работает в условиях холодного запуска. Однако, поздний впрыск топлива может увеличить разжижение масла в картере. Поэтому, если с момент запуска двигателя выполнен поздний впрыск топлива, контроллер может определить, является ли продолжительность работы двигателя в прогретом состоянии больше пороговой продолжительности. Пороговая продолжительность может быть основана на величине топлива, впрыснутого позже остановки двигателя. Например, может потребоваться время при работе двигателя в прогретом состоянии после холодного запуска, чтобы в системе ПВК сгорели излишки топлива (излишки топлива в системе ПВК могут возникать в силу установки поздних моментов впрыска топлива, используемых во время холодного запуска для снижения твердых частиц и количества выбросов твердых частиц). Поэтому, если продолжительность работы двигателя в прогретом состоянии превышает пороговую продолжительность, излишки топлива в системе ПВК могут быть сожжены. Соответственно, величина разжижения масла может быть уменьшена. Однако, если установлено, что продолжительность работы двигателя не превышает пороговую продолжительность, излишки топлива в системе ПВК могут быть не сожжены. В результате, величина разжижения масла может быть не уменьшена.
Таким образом, величина, на которую может повышаться или увеличена или уменьшена величина разжижения масла, когда двигатель не работает в состоянии холодного запуска, может быть основана на продолжительности работы двигателя в прогретом состоянии и величине топлива, впрыснутого при позднем впрыске топлива. Например, величина увеличения величины разжижения масла может увеличиваться по мере уменьшения продолжительности работы двигателя в прогретом состоянии. Кроме того, величина увеличения величины разжижения масла может увеличиваться с увеличением величины топлива позднего впрыска. Таким же образом, величина уменьшения величины разжижения масла может увеличиваться по мере увеличения продолжительности работы двигателя в прогретом состоянии и уменьшения величины топлива позднего впрыска.
В еще одном дополнительном примере модель разжижения масла топливом может быть основана как на текущих данных автомобиля, так и на прошлых данных, включая, но не ограничиваясь, изменение температуры двигателя и температуры окружающего воздуха во времени. В других примерах, включая и выше приведенный, модель разжижения масла топливом может оценивать уровень разжижения на основе прошлых оценок уровня разжижения дополнительно к расчетной скорости осаждения топлива в масле и расчетной скорости испарения топлива из масла. В частности, можно определить разницу между расчетной скоростью осаждения и расчетной скоростью испарения топлива из масла, и эту скорость можно применить в отношении предыдущей оценки для разжижения масла топливом (например, через интеграл) для определения текущей оценки разжижения масла топливом.
Продолжая шаг 430, принимают решение на основе того, деактивированы ли система РОГ и система продувки топливных паров. В одном примере, РОГ может быть активирована на основе условий частоты вращения-нагрузки двигателя, при которых можно достичь преимуществ РОГ. Например, РОГ может быть активирована, когда частота вращения двигателя превышает пороговую скорость (например, выше холостых оборотов) и когда нагрузка на двигатель превышает пороговую нагрузку (например, превышает минимальную нагрузку). Контроллер может определить, что РОГ активирована, если клапан РОГ открыт и РОГ поступает по каналу РОГ (например, клапану 49 РОГ и каналу 51 РОГ, изображенных на ФИГ. 1). При наличии рециркулированного отработавшего газа контроллер может не суметь отличить воздействие углеводородов РОГ на датчик содержания кислорода в сравнении с таким же воздействием углеводородов ПВК. Поэтому, оценка уровня разжижения масла топливом при активированной РОГ может снизить точность таких оценок. Используемая в настоящей заявке РОГ относится к РОГ низкого давления, рециркулированных из выпускного коллектора, ниже по потоку от турбины, во впускной коллектор, выше по потоку от компрессора.
В одном примере адсорбер топливных паров (такой как адсорбер 104 топливных паров, показанный на ФИГ. 1) может быть продут, когда нагрузка адсорбера превысит пороговое значение, двигатель работает и продувочный клапан открыт. Таким образом, если продувочный воздух поступает во впускной наддувочный воздух, углеводороды (УВ) продувки могут поступить вместе с остаточными выхлопными газами в РОГ. При наличии продувочного воздуха контроллер может не суметь отличить воздействие углеводородов продувки на датчик содержания кислорода в сравнении с таким же воздействием углеводородов ПВК. Поэтому, оценка уровня разжижения масла топливом при активированной продувке может снизить точность таких оценок.
Таким образом, если на шаге 430 активирована РОГ или продувка, способ продолжает действовать до шага 434 для оценки величины разжижения масла посредством модели разжижения масла, описанной выше. В альтернативном варианте осуществления изобретения способ может закрывать продувочный клапан и клапан РОГ, чтобы обеспечить использование стратегии компенсации топлива ПВК для оценки величины разжижения масла. Другими словами, стратегию компенсации топлива ПВК осуществляют для оценки величины разжижения масла только, если нет другого восстановительного воздействия от РОГ или продувочного воздуха во впускном канале. Если и РОГ, и продувка деактивированы, алгоритм 400 вместо этого переходит к шагу 432 для оценки величины разжижения масла посредством стратегии компенсации топлива ПВК.
В альтернативном примере оценки разжижения масла можно сделать только посредством стратегии компенсации топлива ПВК, и, таким образом, только на основе измерений датчика содержания кислорода во впускном воздухе. В таком примере заслонки решетки радиатора нельзя регулировать на основе величины разжижения масла, если условия не позволяют осуществить стратегию компенсации топлива ПВК. Таким образом, способ регулирования открытия заслонки решетки радиатора в ответ на разжижение масла топливом (например, алгоритм 300 на ФИГ. 3) может быть осуществлен, когда выталкивающий ПВК поток действует, и не может быть осуществлен, когда выталкивающий ПВК поток не действует. Дополнительно, как описано в данной заявке, регулирование могут не выполнять, когда один из клапана РОГ и клапана ПТП открыт.Другими словами, регулирование не может быть осуществлено, когда одна из системы РОГ и системы ПТП активирована, но может быть осуществлено, когда обе системы деактивированы.
Продолжая шаг 432, стратегию компенсации топлива ПВК можно использовать для оценки величины разжижения масла топливом на основе одного или более из следующего: степени расхода ПВК, разной температуры двигателя и предполагаемого содержания углеводородов во впускном газе, при этом предполагаемое содержание углеводородов основано на измерениях датчика содержания кислорода во впускном воздухе (например, датчика 88 СКВВ на ФИГ. 1). Пример стратегии компенсации топлива ПВК показан алгоритмом 500 на ФИГ. 5 и описан там более подробно.
В других вариантах на шаге 434 величину разжижения масла можно оценить на основе модели разжижения масла. Например, модель разжижения масла можно применить к монитору качества масла для получения расчетной величины разжижения масла.
В одном примере, когда установлено, что контроллер отпускает больше топлива для достижения стехиометрического воздушно-топливного отношения двигателя, монитор качества масла, поддерживающий текущую величину разжижения масла, можно отрегулировать путем приращения величины разжижения масла. Величина повышения может быть основана на разнице между заданным воздушно-топливным отношением и воздушно-топливным отношением двигателя. Так как разница между заданным воздушно-топливным отношением и воздушно-топливным отношением двигателя увеличивается, величина повышения величины разжижения масла может увеличиться.
В другом примере, когда установлено, что контроллер отпускает меньше топлива для поддержания воздушно-топливного отношения двигателя на уровне стехиометрического соотношения, монитор качества масла, поддерживающий текущую величину разжижения масла, можно отрегулировать путем уменьшения величины разжижения масла.
В еще другом примере, когда заданное воздушно-топливное отношение и воздушно-топливное отношение двигателя находятся на уровне стехиометрического соотношения, можно сделать вывод, что в масле отсутствует топливо. То есть, разжижение масла может быть нулевым.
В еще другом примере при холодном запуске автомобиля можно генерировать показатель качества разжижения масла при холодном запуске на основе смоделированного разжижения масла. Как следствие, можно определить скользящее среднее показателя качества разжижения масла при холодном запуске и можно получить расчетную величину разжижения масла на основе скользящего среднего.
После оценки величины разжижения масла алгоритм может перейти к шагу 440. На шаге 440 расчетную величину загружают в память для использования в качестве величины разжижения масла в других алгоритмах. Например, расчетную величину можно использовать в алгоритме 300 (на ФИГ. 3) для определения, находится ли величина разжижения масла выше или ниже пороговой величины. Расчетную величину также можно использовать как величину в одной или более моделях разжижения масла, например, ее можно использовать в качестве вводных данных для робота-оператора масла или логической схемы монитора качества масла. Алгоритм 400 затем возвращается к алгоритму более высокого порядка или завершается.
На ФИГ. 5 изображена стратегия компенсации топлива ПВК, подробно описанная алгоритмом 500. В изображенном примере стратегия компенсации топлива ПВК предусматривает определение содержания углеводорода во впускном воздухе на основе датчика содержания кислорода во впускном воздухе (например, датчика 88 СКВВ на ФИГ. 1) и преобразование величины содержания УВ в расчетную величину разжижения масла, и стратегию осуществляют как часть алгоритма 400 (на шаге 440) для оценки величины разжижения масла.
Алгоритм 500 начинается на шаге 502, на котором определяют, активированы ли обе системы: как система РОГ, так и система продувки топливных паров. Как упоминалось выше, стратегию компенсации топлива ПВК используют только для оценки величины разжижения масла, если нет другого восстановительного воздействия от РОГ или продувочного воздуха во впускном канале. Таким образом, наличие любых углеводородов согласно измерению датчика СКВВ могут предположительно поступать из картера посредством системы ПВК, а не из отработавших газов или паров из топливного бака. Таким образом, величину разжижения масла можно более точно оценить посредством датчика СКВВ. Если активировать одну из системы РОГ и системы продувки топливных паров, алгоритм 500 переходит к шагу 508, на котором разжижение масла оценивают не посредством стратегии компенсации топлива ПВК, а вместо этого посредством модели разжижения масла, описанной со ссылкой на ФИГ. 4. После шага 508 алгоритм 500 возвращается к шагу 440 на ФИГ. 4.
На шаге 504 определяют, проходят ли просочившиеся газы ПВК через выталкивающую трубку (например, трубку 74 на ФИГ. 1) во впускной воздушный канал (например, впускной канал 12 на ФИГ. 1) через выталкивающее отверстие 101. Определение наличия выталкивающего ПВК потока газов может предусматривать определение состояния клапана ПВК (например, клапан 78 ПВК на ФИГ. 1), впускающего воздух во впускной канал. Например, можно определить, что выталкивающий поток присутствует, если клапан ПВК закрыт (тем самым перекрывая втягивающий поток,) и что выталкивающий поток отсутствует, если клапан ПВК открыт (т.е. присутствует втягивающий ПВК поток, а не выталкивающий ПВК поток). В другом примере, контроллер двигателя может определить присутствие выталкивающего ПВК потока газов путем определения наличия условий работы с наддувом (например, если датчик 86 давления показывает, что давление во впускном коллекторе выше барометрического давления) и может определить, что выталкивающий ПВК поток газов отсутствует, если отсутствуют условия работы с наддувом. При наличии выталкивающего ПВК потока алгоритм 500 переходит непосредственно к шагу 512 для определения содержания углеводорода во впускном воздухе на основе измерений СКВВ. Если газы ПВК не проходят по трубке выталкивающего потока во впускной воздушный канал, алгоритм 500 переходит к шагу 506, чтобы попытаться активировать выталкивающий поток ПВК.
На шаге 506 контроллер определяет, позволяют ли условия двигателя активировать измерение газов ПВК посредством датчика СКВВ. Оценка величины разжижения масла посредством стратегии компенсации топлива ПВК требует наличия выталкивающего потока системы ПВК, чтобы измерить содержание углеводорода в газах в картере. Таким образом, двигатель должен быть с наддувом для подачи таких газов. В качестве одного примера выталкивающий поток ПВК может присутствовать только в условиях работы с наддувом (например, при которых турбонагнетатель производит наддув впускного воздуха). В данном примере, если впускной воздух не нагнетают турбонагнетателем и условия не позволяют начать наддув, то условия выталкивающего потока ПВК не соблюдены. В этом случае алгоритм 500 переходит к шагу 508, на котором разжижение масла оценивают не по стратегии компенсации топлива ПВК, а вместо этого по модели разжижения масла, описанной со ссылкой на ФИГ. 4. После шага 508 алгоритм 500 возвращается к шагу 440 на ФИГ. 4. Если выталкивающий поток ПВК отсутствует, но условия позволяют начать наддув, наддув активируют (тем самым активируя выталкивающий поток) и алгоритм 500 переходит к шагу 512.
Продолжая шаг 512, содержание кислорода по датчику содержания кислорода во впускном воздухе используют для определения содержания углеводорода во впускном воздухе. По мере увеличения величины УВ ПВК, поступающих во впускной канал (выше по потоку от компрессора), например, при наличии выталкивающего потока ПВК в условиях работы с наддувом, углеводороды вступают в реакцию с кислородом на чувствительном элементе датчика содержания кислорода во впускном воздухе. При потреблении кислорода выделяются вода и двуокись углерода. В результате, расчетная концентрация кислорода снижается, даже если остальные переменные, такие как давление во впускном коллекторе, могут оставаться неизменными.
Более того, влияние выталкивающего потока ПВК на измерения кислорода во впускном воздухе можно установить в функциональной зависимости от давления наддува. Как описано выше, выталкивающий поток ПВК может действовать (например, протекать) при всех условиях работы с наддувом (например, при которых турбонагнетатель производит наддув впускного воздуха) и может не действовать условиях работы без наддува. Во время рабочих условий двигателя, при которых РОГ не активирована (например, клапан РОГ закрыт и/или РОГ не циркулирует) продувка топливных паров не активирована (например, продувочный клапан адсорбера топлива закрыт), можно определить влияние ПВК на выходной сигнал от датчика содержания кислорода во впускном воздухе. В частности, во время таких условий можно замерить кислород во впускном воздухе датчиком содержания кислорода во впускном воздухе при отсутствии наддува двигателя. Затем, контроллер может включить наддув и снова измерить кислород во впускном воздухе датчиком содержания кислорода во впускном воздухе. Изменение содержания кислорода во впускном воздухе между условиями работы с наддувом и без наддува может тогда представить вклад потока ПВК в снижение содержания кислорода во впускном воздухе относительно расчетной точки (например, нулевой точки). Такое снижение поступления кислорода можно отнести за счет повышения содержания углеводорода из-за газов ПВК.
На шаге 514 замер содержания углеводорода, выполненный на шаге 512, используют для оценки величины разжижения масла. В одном примере, ожидаемое содержание углеводорода можно определить путем соотношения одного или более из следующего: температуры картера, давления картера, скорости впрыска топлива, массы впрыска топлива, химических свойств топлива (например, как конкретное содержание углеводорода в топливе может влиять на датчик содержания кислорода) и степени просачивания с ожидаемым содержанием углеводорода или концентрацией топливных паров внутри картера. Контроллер может сравнивать расчетное содержание углеводорода на шаге 512 с данным ожидаемым содержанием углеводорода и определять величину разжижения масла на основе этой разницы. В одном примере модель для определения величины разжижения масла может предположить, что разница между расчетным содержанием углеводорода шаге 512 и ожидаемым содержанием углеводорода разжижается в масле. На шаге 516 такую расчетную величину разжижения масла загружают в память для использования в других алгоритмах, например, алгоритмом 400. Алгоритм 500 затем завершается.
На ФИГ. 6 приведен пример алгоритма 600 регулирования заданного положения заслонки решетки радиатора на основе температуры хладагента двигателя и величины разжижения масла. Алгоритм 600 может быть исполнен как часть способа, регулирующего поток воздуха в передней части двигателя на основе температуры хладагента двигателя, и в ответ на то, что величина разжижения масла превышает пороговую температуру, выборочно регулирующего поток воздуха в передней части двигателя на основе как температуры хладагента двигателя, так и величины разжижения масла. В таком примере регулирование потока воздуха в передней части двигателя может предусматривать повышение или понижение потока воздуха в передней части двигателя и регулирование устройства регулирования потока воздуха в передней части двигателя (например, регулируемых заслонок решетки радиатора) от первого положения до второго положения.
В качестве определенного примера повышение потока воздуха может предусматривать регулирование устройства регулирования потока воздуха в передней части двигателя (например, регулируемой заслонки решетки радиатора) от полностью закрытого положения до полностью открытого положения, а уменьшение потока воздуха может предусматривать регулирование устройства регулирования потока воздуха в передней части двигателя от полностью открытого положения до полностью закрытого положения. Однако, в качестве альтернативного примера повышение потока воздуха может предусматривать регулирование устройства регулирования потока воздуха в передней части двигателя от первого промежуточного положения до второго промежуточного положения, при этом второе промежуточное положение более открыто, чем первое, тогда как уменьшение потока воздуха в передней части двигателя может предусматривать регулирование устройства регулирования потока воздуха в передней части двигателя от первого промежуточного положения до второго промежуточного положения, при этом второе промежуточное положение менее открыто, чем первое.
Выборочное регулирование потока воздуха в передней части двигателя может предусматривать, если разжижение масла в двигателе превышает пороговую величину, а температура хладагента двигателя превышает верхнюю пороговую температуру, регулирование на основе температуры хладагента двигателя, а не величины разжижения масла. Выборочное регулирование потока воздуха в передней части двигателя может дополнительно предусматривать, если разжижение масла в двигателе превышает пороговую величину, а температура хладагента двигателя ниже нижней пороговой температуры, регулирование на основе температуры хладагента двигателя, а не величины разжижения масла в двигателе. Таким образом, поток воздуха в передней части двигателя можно регулировать для контроля температур двигателя, и дополнительная гибкость может быть использована для решения проблемы разжижения масла топливом.
В одном примере алгоритм 600 выполняют как часть алгоритма 300 на шаге 318. В контексте алгоритма 300 заданное положение было уже определено на шаге 312 и алгоритм 600 исполняют для дополнительного регулирования заданного положения на основе того, выше или ниже ли величина разжижения масла, оцененная на шаге 314, порогового уровня. Некоторые из шагов алгоритма 300 были предусмотрены в ФИГ. 6 для акцентирования внимания на изображенном способе.
Алгоритм 600 начинается на шаге 602, на котором определяют, превышает ли ТХД верхнюю пороговую температуру. Если ТХД выше верхней пороговой температуры, алгоритм 600 переходит к шагу 604, на котором заданное положение не регулируют на основе разжижения масла и, таким образом, поток воздуха в передней части двигателя регулируют только на основе температуры двигателя. Если ТХД ниже верхней пороговой температуры, алгоритм 600 вместо этого переходит к шагу 606.
На шаге 606 определяют, ниже ли ТХД нижней пороговой температуры. Если ТХД ниже нижней пороговой температуры, алгоритм 600 переходит к шагу 608, на котором заданное положение не регулируют на основе разжижения масла и, таким образом, поток воздуха в передней части двигателя регулируют только на основе температуры двигателя. Если ТХД превышает нижнюю пороговую температуру, алгоритм 600 вместо этого переходит к шагу 610.
На шаге 610 определяют, превышает ли величина разжижения масла пороговую величину. Как один из примеров, в условиях присутствия выталкивающего ПВК потока величину разжижения масла можно определить по измерениям датчика содержания кислорода во впускном воздухе, например, с помощью алгоритма 500, как описано со ссылкой на ФИГ. 5. Если величина разжижения масла превышает пороговую величину, алгоритм 600 переходит к шагу 612. На шаге 612 заданное положение дополнительно регулируют на основе величины разжижения масла. Таким образом, в ответ на то, что величина разжижения масла превышает пороговую величину, можно регулировать поток воздуха в передней части двигателя на основе как температуры хладагента двигателя, так и величины разжижения масла. После шага 612 алгоритм 600 возвращается к алгоритму 300, или, в альтернативных примерах, завершается.
В одном примере регулирование потока воздуха в передней части двигателя на основе как температуры хладагента, так и величины разжижения масла, предусматривает снижение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на то, что температура хладагента находится на уровне или ниже верхней пороговой температуры, и то, что разжижение масла превышает верхнюю пороговую величину, и увеличение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на то, что температура хладагента превышает верхнюю пороговую температуру и разжижение масла превышает верхнюю пороговую величину.
Продолжая шаг 610, если величина разжижения масла в двигателе ниже пороговой величины, заданное положение не регулируют на основе разжижения масла на шаге 614. Таким образом, можно регулировать поток воздуха в передней части двигателя на основе температуры хладагента двигателя. После шага 614 алгоритм 600 возвращается к алгоритму 300, или, в альтернативных примерах, завершается.
На ФИГ. 7 приведен пример алгоритма 700 регулирования заданного положения заслонки решетки радиатора на основе величины разжижения масла. Алгоритм 700 предусматривает, во время первого условия, регулирование заданного положения заслонки решетки радиатора на основе расчетного разжижения масла, и, во время второго условия, выборочное увеличение продолжительностей будущих заданных положений. Дополнительно, если величина разжижения масла не падает ниже пороговой величины после определенной продолжительности, заслонки решетки радиатора регулируют во полностью закрытое положение, пока величина разжижения масла не будет ниже пороговой величины. Первое условие может предусматривать первое заданное положение, открытое меньше определенного верхнего порогового открытия, тогда как второе условие может предусматривать заданное положение, открытое, по крайней мере, так же, как верхнее пороговое открытие. Выборочное увеличение продолжительности будущих заданных положений может предусматривать увеличенные продолжительности будущих заданных положений только, если они меньше нижнего порогового значения открытия. В одном примере, верхнее пороговое значение открытия может быть определено как открытое на 100% (полностью открытое), и нижнее пороговое значение открытия может быть определено как открытое на 0% (полностью закрытое).
Таким образом, если на текущий момент требуется охлаждение двигателя, проблему разжижения масла топливом можно решать при более позднем событии, при котором закрытие заслонки решетки радиатора уже затребовано. Обратите внимание, что заданное положение может быть основано на ТХД и ускорении/замедлении в дополнение к различным рабочим условиям двигателя, и исполнение алгоритма 700 может дополнительно регулировать заданное положение на основе величины разжижения масла. В одном примере алгоритм 700 может быть исполнен как часть способа регулирования открытия заслонки решетки радиатора на основе расчетной величины разжижения масла. В частности, алгоритм 700 может быть исполнен как часть алгоритма 300 на шаге 318, при этом заданное положение определено на шаге 312. Алгоритм 300 может затем использовать отрегулированное заданное положение для регулирования положения заслонки решетки радиатора на шаге 320 или альтернативно увеличить продолжительность будущих заданных положений, которые меньше порогового открытия.
Алгоритм 700 начинается на шаге 702, на котором получают заданное положение и расчетную величину разжижения масла. В изображенном примере осуществления изобретения получение расчетной величины разжижения масла предусматривает получение требуемого положения заслонки решетки радиатора, обусловленного расчетной величиной разжижения масла. На шаге 704 определяют, является ли заданное положение, по крайней мере, таким же открытым, что и верхнее пороговое открытие, описанное выше. Следует понимать, что верхнее пороговое открытие может быть любым значением в диапазоне заслонок решетки радиатора. Пороговый уровень можно определить на основе различных условий двигателя, включая, без ограничения, температуру хладагента двигателя, температуру моторного масла и температуру окружающего воздуха. Как один из примеров, пороговый уровень может быть открыт на 90% и заданные положения, более открытые, чем пороговый уровень, указывают на необходимость охлаждения двигателя посредством потока воздуха через заслонку решетки радиатора. Если заданное положение равно или более закрыто, чем пороговое открытие, алгоритм переходит к шагу 706. Если заданное положение более открыто, чем пороговое открытие, алгоритм 700 переходит к шагу 708. Таким образом, можно решить проблему разжижение масла топливом, когда заданное положение представляет собой уже закрытое положение, на основе других условий двигателя, и при этом решение проблемы разжижения масла топливом можно отложить, если заданное положение представляет собой открытое положение (например, для контроля температур двигателя).
На шаге 706 заданное положение регулируют на основе величины разжижения масла. Регулирование заданного положения на основе величины разжижения масла может предусматривать регулирование заданного положения на основе требуемого открытия заслонки решетки радиатора, обусловленного расчетной величиной разжижения масла. Требуемое открытие заслонки решетки радиатора, обусловленное расчетной величиной разжижения масла, может уменьшаться (т.е. быть более закрытым) при увеличении величины разжижения. В одном примере заданное положение можно регулировать от закрытого положения до более закрытого положения, при этом отрегулированное заданное положение более открыто, чем требуемое открытие заслонки решетки радиатора на основе величины разжижения. В альтернативном примере заданное положение можно регулировать от открытого положения до открытого положения, менее открытого, чем не отрегулированное заданное положение. В данном примере, отрегулированное заданное положение более открыто, чем требуемое открытие заслонки решетки радиатора на основе величины разжижения. В еще другом примере заданное положение может быть уже полностью закрыто, и заданное положение не регулируют. После шага 706 алгоритм 700 переходит к шагу 709.
В других примерах регулирование заданного положения на шаге 706 может предусматривать регулирование продолжительности заданного положения. Например, если заданное положение заслонки решетки радиатора было полностью закрыто на основе ускорения автомобиля, и была отдана команда сохранять такое положение до конца ускорения, контроллер двигателя может увеличить продолжительность так, что заслонки решетки радиатора сохраняют свое полностью закрытое положение после завершения события ускорения, тем самым улучшая испарение топлива в картере.
Альтернативно, на шаге 708 заданное положение не регулируют. Вместо этого исполняется команда выборочно увеличить продолжительность будущих заданных положений. В частности, если будущее заданное положение более закрыто, чем нижнее пороговое значение открытия, контроллер может увеличить продолжительность данного заданного положения. Как рассматривалось выше, нижнее пороговое значение открытия может составлять 0% или может быть любым закрытым положением, превышающим 0%. В некоторых примерах может быть увеличена продолжительность указанного количества будущих заданных положений, более закрытых, чем нижнее пороговое значение открытия. В других примерах могут быть увеличены все будущие заданные положения, более закрытые, чем нижнее пороговое значение открытия, до тех пор, пока величина разжижения масла ниже пороговой величины. В некоторых вариантах осуществления изобретения, если нижнее пороговое значение открытия превышает 0%, будущие заданные положения можно отрегулировать как более закрытые на основе величины разжижения масла.
На шаге 709 алгоритм ожидает конкретной продолжительности для реализации расчетных эффектов от регулирования закрытия заслонки решетки радиатора. В качестве примера, не имеющего ограничительный характер, определенную продолжительность можно определять на основе скорости повышения температуры хладагента двигателя, скорости возрастания температуры масла, условий движения автомобиля и скорости автомобиля. На шаге 710 величину разжижения масла снова оценивают, чтобы установить, уменьшилось ли разжижение масла при увеличенной продолжительности закрытых положений заслонки решетки радиатора. Если разжижение масла остается выше порогового значения после определенной продолжительности ожидания, заслонки решетки радиатора могут быть полностью закрыты на шаге 714, пока величина разжижения масла не упадет ниже пороговой величины. Альтернативно, если положение заслонки решетки радиатора уже было полностью закрытым, заслонки решетки радиатора могут оставаться во полностью закрытом положении, пока величина разжижения масла не упадет ниже пороговой величины.
После того, как расчетная величина разжижения масла упадет ниже пороговой величины, алгоритм 700 может завершиться или может вернуться к алгоритму регулирования положения заслонки решетки радиатора, например, алгоритму 300 на ФИГ. 3. Таким образом, заслонки решетки радиатора можно поддерживать как полностью закрытые, пока расчетное значение разжижения масла не упадет порогового значения, и в ответ на падение расчетного значения разжижения ниже порогового значения положение заслонки решетки радиатора можно отрегулировать на основании, по крайней мере, температуры хладагента двигателя.
На ФИГ. 8 показаны примеры регулирования заслонок решетки радиатора на основе ТХД, уровня разжижения масла и дополнительных рабочих условий двигателя. Последовательность на ФИГ. 8 может быть обеспечена системой на ФИГ. 1-2 в соответствии со способом на ФИГ. 3. В частности, графическое изображение 800 показывает изменения степени открытия заслонки решетки радиатора в процентах на графике 810, изменения температуры хладагента двигателя на графике 820, изменения положения педали на графике 830 и изменения расчетной величины разжижения масла на графике 840. Низкая пороговая температура Т1 и верхняя пороговая температура Т2 обусловлены ТХД, и когда ТХД выше температуры Т1, но ниже температуры Т2, говорят, что ТХД находится в диапазоне пороговых температур. Положение педали (ПП) может быть одним из дополнительных рабочих условий двигателя, на которых основано положение заслонки решетки радиатора, когда ТХД находится в диапазоне пороговых температур. В изображенном примере ПП, которое ниже порогового положения ПП1, соответствует замедлению автомобиля, ПП, которое выше порогового положения ПП2, соответствует ускорению автомобиля и любое ПП между пороговыми положениями соответствует положениям, поддерживающим скорость автомобиля. В альтернативных вариантах осуществления изобретения дополнительные или альтернативные рабочие условия двигателя, такие как эффективность ОНВ, могут быть использованы для определения положения заслонки решетки радиатора. Вертикальные отметки времени t1-t5 представляют собой исследуемые моменты времени во время рабочей последовательности.
До момента времени t1 ТХД выше нижней пороговой температуры Т1 и ниже верхней пороговой температуры Т2. Положение педали больше ПП2, что указывает на ускорение. Процент открытия заслонки решетки радиатора составляет 0%, так что заслонки решетки радиатора полностью закрыты в ответ на то, что температура хладагента двигателя находится в пределах диапазона пороговых температур, и установленное ускорение автомобиля, тем самым блокируя поток воздуха в передней части двигателя и улучшая аэродинамику автомобиля. Другие рабочие условия двигателя, которые не изображены, такие как температура охладителя наддувочного воздуха, могут также влиять на текущее открытие заслонки решетки радиатора. Хотя разжижение масла изображено ниже пороговой величины, открытие заслонки решетки радиатора можно отрегулировать до или поддерживать в закрытом положении в ответ на ускорение независимо от состояния разжижения масла. При блокировании потока воздуха в передней части двигателя температуры в пределах отсека двигателя могут возрасти.
В момент времени t1 ТХД превышает пороговую температуру Т1. В ответ, положения заслонок решетки радиатора определяют на основе только ТХД и не определяют на основе положения педали (т.е. ускорения/замедления), уровня разжижения масла или любых дополнительных рабочих условий двигателя. Другими словами, поток воздуха в передней части двигателя может быть увеличен в ответ на то, что ТХД превышает верхнюю пороговую температуру, независимо от статуса других рабочих условий, таких как положение педали и разжижение масла. В частности, поток воздуха может быть увеличен в ответ на высокую ТХД, когда положение педали указывает на замедление или ускорение, и когда разжижение масла либо выше, либо ниже пороговой величины разжижения масла. Процент открытия заслонок решетки радиатора повышается при повышении ТХД после момента времени t1, достигая в конечном счете 100% открытия (например, максимального процента открытия). Таким образом, поток воздуха в передней части двигателя увеличивается в ответ на то, что температура хладагента двигателя превышает верхнее пороговое значение, и ускорение автомобиля.
В момент времени t2, в который ТХД падает ниже верхней пороговой температуры Т2, но остается выше нижней пороговой температуры Т1, контроллер может вновь калибровать положение заслонки решетки радиатора на основе температуры хладагента двигателя в дополнение к ускорению/замедлению автомобиля. В изображенном примере положение заслонки решетки радиатора немедленно вновь калибруют. Однако, в других примерах положение заслонки решетки радиатора можно плавно регулировать от первого положения до вновь откалиброванного положения. Вскоре после момента времени t2 положение педали падает ниже ПП1, указывая на замедление. Разжижение масла ниже пороговой величины. Соответственно, в ответ на замедление и то, что температура хладагента двигателя превышает нижнюю пороговую температуру, поток воздуха двигателя увеличивается путем регулирования заслонок решетки радиатора от первого промежуточного положения до второго промежуточного положения, при этом второе промежуточное положение более открыто, чем первое. Таким образом, можно снижать температуры двигателя в ожидании будущего ускорения автомобиля.
В момент времени t3 расчетная величина разжижения масла превышает пороговую величину 842. Дополнительно, положение педали указывает на замедление и на то, что ТХД находится в диапазоне пороговых температур. В ответ на эти условия поток воздуха в передней части двигателя понижают путем сокращения процента открытия заслонки решетки радиатора. В изображенном примере положение заслонки решетки радиатора регулируют от первого промежуточного положения до второго промежуточного положения, при этом второе промежуточное положение более зарыто, чем первое. Поток воздуха дополнительно снижают по мере увеличения величины разжижения масла. Кроме того, второе промежуточное положение представляет собой закрытое положение. В других примерах, положение заслонки решетки радиатора можно отрегулировать до полностью закрытого положения в ответ на ТХД в диапазоне пороговых температур, установленное замедление и то, что величина разжижения масла превышает пороговою величину.
В момент времени t4 расчетное разжижение масла падает ниже пороговой величины. ТХД находится в диапазоне пороговых температур, и ПП ниже ПП1, указывая на замедление. В ответ на ТХД, которая ниже верхней пороговой температуры, замедление и то, что величина разжижения масла превышает пороговую величину, положение заслонки решетки радиатора регулируют до более открытого положения для увеличения потока воздуха. Дополнительно, по мере начала снижения ПП положение заслонки решетки радиатора становится более открытым. Положение заслонки решетки радиатора сохраняют в более открытом положении, пока положение педали продолжает указывать на замедление.
В момент времени t5 ТХД падает ниже нижней пороговой температуры Т1. Положение педали все еще указывает на замедление и разжижение масла ниже пороговой величины. В ответ на ТХД, которая ниже пороговой температуры, поток воздуха в передней части двигателя снижают путем регулирования открытия заслонки решетки радиатора до более закрытого положения. А именно, заслонку решетки радиатора регулируют во полностью закрытое положение. Поток воздуха в передней части двигателя может быть снижен в ответ на ТХД, которая ниже нижней пороговой температуры, независимо от статуса других рабочих условий, таких как положение педали и разжижение масла. В частности, поток воздуха может быть снижен в ответ на низкую ТХД, когда положение педали указывает на замедление или ускорение, и когда разжижение масла либо выше, либо ниже пороговой величины разжижения. Таким образом, температуру хладагента двигателя можно поддерживать в оговоренном диапазоне температур и, когда это условие удовлетворено, поток воздуха можно контролировать на основе рабочих условий двигателя, таких, как ускорение/замедление и разжижение масла.
Таким образом, заслонки решетки радиатора автомобиля можно регулировать на основе ТХД, чтобы обеспечить подачу охлаждающего потока воздуха в двигатель. Когда ТХД ниже порогового значения, контроллер может регулировать заслонки решетки радиатора на основе ТХД и дополнительных рабочих условий двигателя. Дополнительно, когда величина разжижения масла превышает пороговое значение, заслонки решетки радиатора можно дополнительно регулировать на основе величины разжижения масла. Однако, когда ТХД выше порогового значения, контроллер может регулировать заслонки решетки радиатора на основе только ТХД. Таким образом, предложен способ для устройства регулирования потока воздуха в передней части двигателя, предусматривающий регулирование потока воздуха в передней части двигателя на основе ускорения/замедления автомобиля и температуры двигателя, и, в ответ на то, что величина разжижения масла превышает верхнее пороговое значение, регулирование потока воздуха в передней части двигателя на основе ускорения/замедления автомобиля, температуры двигателя и величины разжижения масла. Как описано выше, регулирование потока воздуха в передней части двигателя на основе ускорения/замедления автомобиля и температуры двигателя в соответствии с предложенным способом предусматривает снижение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на ускорение автомобиля и то, что температура хладагента ниже верхней пороговой температуры, увеличение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на ускорение автомобиля и то, что температура хладагента выше верхней пороговой температуры, увеличение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на замедление автомобиля и то, что температура хладагента выше нижней пороговой температуры, и уменьшение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на замедление автомобиля и то, что температура хладагента ниже нижней пороговой температуры.
Дополнительно, регулирование потока воздуха в передней части двигателя на основе ускорения/замедления, температуры двигателя и разжижения масла предусматривает: увеличение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на ускорение автомобиля, на то, что температура хладагента выше верхней пороговой температуры, и на то, что разжижение масла выше пороговой величины; увеличение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на замедление автомобиля, на то, что температура хладагента выше верхней пороговой температуры, и на то, что разжижение масла выше пороговой величины; снижение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на ускорение автомобиля, на то, что температура хладагента ниже верхней пороговой температуры, и на то, что разжижение масла выше пороговой величины; снижение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на ускорение автомобиля, на то, что температура хладагента выше нижней пороговой температуры, и на то, что разжижение масла выше пороговой величины; снижение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на ускорение автомобиля, на то, что температура хладагента ниже нижней пороговой температуры, и на то, что разжижение масла выше пороговой величины; снижение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на замедление автомобиля, на то, что температура хладагента ниже верхней пороговой температуры, и на то, что разжижение масла выше пороговой величины; снижение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на замедление автомобиля, на то, что температура хладагента выше нижней пороговой температуры, и на то, что разжижение масла выше пороговой величины; и снижение потока воздуха в передней части двигателя в ответ на замедление автомобиля, на то, что температура хладагента ниже нижней пороговой температуры, и на то, что разжижение масла выше пороговой величины.
В результате, технический эффект изобретения достигают путем регулирования заслонок решетки радиатора на основе величины разжижения масла, тем самым обеспечивая требуемый уровень прогрева двигателя и увеличивая испарение топлива в картере при обнаружении разжижения масла. Дополнительно, другой технический эффект изобретения достигают путем регулирования заслонок решетки радиатора на основе величины разжижения масла в дополнение к другим рабочим условиям двигателя, таким как ускорение/замедление. В результате, можно улучшить производительность двигателя и повысить экономию топлива и дополнительно решить проблему разжижения масла топливом.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера и комбинации различных датчиков, приводов и других аппаратных средств двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных особенностей и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память накопителя машиночитаемых данных компьютера в управляющей системе двигателя, в которой раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые здесь, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего раскрытия изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего раскрытия изобретения.