СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАЖДЕНИЕМ НАДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ С НАДДУВОМ, ЧТОБЫ АКТИВНО ПОДДЕРЖИВАТЬ ЦЕЛЕВУЮ ТЕМПЕРАТУРУ ВОЗДУХА ВО ВПУСКНОМ КОЛЛЕКТОРЕ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к двигателям с турбонаддувом, в частности к системе двигателя для управления охлаждением наддувочного воздуха для двигателей с наддувом, чтобы поддерживать целевую температуру воздуха во впускном коллекторе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели с турбонаддувом используют охладитель наддувочного воздуха (САС) для охлаждения сжатого воздуха из турбокомпрессора до того, как он поступает в двигатель. САС могут использовать охлажденную охлаждающую жидкость, проходящую сквозь САС, или окружающий воздух, проходящий через САС, для охлаждения наддувочного воздуха, проходящего сквозь внутреннюю часть САС. По существу, насос системы охлаждения САС или вентилятор САС, присоединенные к САС, могут регулировать местное охлаждение САС. Заслонки облицовки радиатора, расположенные в передней части транспортного средства, и вентилятор охлаждения двигателя могут регулировать поток окружающего воздуха извне транспортного средства в САС, тем самым, регулируя внешнее охлаждение САС. Температура наддувочного воздуха в коллекторе или температура воздуха, выходящего из САС, могут регулироваться посредством настройки местного и внешнего охлаждения САС. САС могут использоваться для поддержания наддувочного воздуха на температуре, достаточно низкой, чтобы увеличивать стабильность сгорания, но достаточно высокой, чтобы уменьшать формирование конденсата внутри САС. Однако, в некоторых случаях, САС могут быть медленными, чтобы реагировать на колебания температуры и скорее повышать, нежели понижать, температуры наддувочного воздуха ниже по потоку.
Другие попытки принять меры в ответ на поддержание целевой температуры наддувочного воздуха включают в себя настройку насоса системы охлаждения CAC (например, включение/выключение), заслонок облицовки радиатора и/или вентилятора охлаждения двигателя в ответ на измеренную температуру наддувочного воздуха в коллекторе (например, температуру воздуха на выходе CAC). Например, в ответ на возрастание температуры наддувочного воздуха в коллекторе выше целевого значения, насос системы охлаждения может включаться для понижения температуры наддувочного воздуха, выходящего из CAC.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки распознали потенциальные проблемы у таких систем. В качестве одного из примеров, настройка вышеприведенных охлаждающих устройств исключительно в ответ на измеренную температуру наддувочного воздуха в коллекторе может давать в результате пониженную точность поддержания целевой температуры наддувочного воздуха в коллекторе. Например, если температура окружающего воздуха повышается или снижается, этот тип управления может не настраивать охлаждающие устройства до тех пор, пока температура наддувочного воздуха в коллекторе не отдаляется от целевой температуры. По существу, может увеличиваться формирование конденсата или нестабильность сгорания.
В уровне техники, заявка на патент EP 2375035 A1, опубликованная 12.10.2011, озаглавленная «Intake temperature control device for internal combustion engine» (Устройство управления температурой на входе для двигателя внутреннего сгорания), известно устройство управления температурой на входе, обеспеченное для двигателя внутреннего сгорания. Исполнительный механизм регулирует расход охлаждающей текучей среды, чтобы регулировать количество тепла, принятого в единицу времени от нагнетаемого наддувом, всасываемого воздуха в промежуточный охладитель. Устройство управления включает в себя устройство установки расхода и операционное устройство. Устройство установки расхода предназначено для установки расхода охлаждающей текучей среды на большее значение, когда выходная мощность двигателя становится выше, при условии, что запрос для охлаждения всасываемого воздуха, который подается в двигатель, выполнен. Операционное устройство предназначено для задействования исполнительного механизма для того, чтобы фактический расход охлаждающей текучей среды достигал расхода, который установлен устройством установки расхода. Однако известное устройство не обеспечивает настройку одного или более из открывания заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха; и настройку скорости работы насоса системы охлаждения на основании разности между температурой воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе, разности между целевой температурой охлаждающей жидкости и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха, массового расхода воздуха и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В настоящей заявке раскрыта система двигателя, содержащая: двигатель, включающий в себя впускной коллектор; компрессор, присоединенный к впускному коллектору выше по потоку от дросселя; охладитель наддувочного воздуха с водяным охлаждением наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора; насос системы охлаждения, присоединенный к водяной стороне охладителя наддувочного воздуха; заслонки облицовки радиатора, расположенные в передней части транспортного средства; вентилятор охлаждения двигателя; и контроллер с машинно-читаемыми командами для настройки одного или более из открывания заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха; и настройки скорости работы насоса системы охлаждения на основании разности между температурой воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе, разности между целевой температурой охлаждающей жидкости и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха, массового расхода воздуха и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе.
В качестве одного из примеров, проблемы, описанные выше, могут быть решены способом для настройки вентилятора охладителя наддувочного воздуха или насоса системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха, и вентилятора охлаждения двигателя и/или заслонок облицовки радиатора транспортного средства на основании целевой температуры наддувочного воздуха в коллекторе и дополнительных температур воздуха и охлаждающей жидкости. Дополнительные температуры воздуха и охлаждающей жидкости могут включать в себя температуру окружающего воздуха, температуру охлаждающей жидкости CAC и температуру воздуха на входе CAC.
В одном из примеров, одно или более из положения заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя могут настраиваться на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха. Настройки в отношении заслонок облицовки радиатора и вентилятора охлаждения двигателя дополнительно могут быть основаны на температуре окружающей среды. Дополнительно, отдача насоса системы охлаждения, такая как скорость работы насоса системы охлаждения, может настраиваться на основании разности между температурой воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха и целевой температурой воздуха охладителя наддувочного воздуха. Настройки в отношении скорости работы насоса системы охлаждения дополнительно могут быть основаны на массовом расходе воздуха, разности между целевой температурой охлаждающей жидкости и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха (например, холодопроизводительности CAC), и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. С использованием этого способа, насос и вентилятор охлаждения двигателя могут эксплуатироваться, только когда требуется, на основании вышеприведенных значений температуры. По существу, регулирование температуры наддувочного воздуха в коллекторе таким образом может повышать эффективность эксплуатации двигателя и снижать износ компонентов системы охлаждения наряду с повышением достоверности и точности поддержания целевой температуры наддувочного воздуха в коллекторе.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта патентования полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект патентования полезной модели не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает принципиальную схему первого варианта осуществления системы охлаждения двигателя, охладителя наддувочного воздуха и ассоциативно связанных компонентов в транспортном средстве.
Фиг. 2 показывает принципиальную схему второго варианта осуществления системы охлаждения двигателя, охладителя наддувочного воздуха и ассоциативно связанных компонентов в транспортном средстве.
Фиг. 3 показывает первый вариант осуществления расположения CAC, радиатора и двигателя в пределах транспортного средства относительно заслонок облицовки радиатора и ассоциативно связанного потока окружающего воздуха.
Фиг. 4 показывает второй вариант осуществления расположения CAC, радиатора и двигателя в пределах транспортного средства относительно заслонок облицовки радиатора и ассоциативно связанного потока окружающего воздуха.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа для определения режима охлаждения CAC.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа для настройки местного и внешнего охлаждения CAC на основании температур двигателя.
Фиг. 7 показывает примерную схему, иллюстрирующую алгоритм для определения процентных долей местного и внешнего охлаждения для CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха.
Фиг. 8 показывает примерную схему, иллюстрирующую алгоритм для определения процентных долей местного и внешнего охлаждения для CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам для настройки вентилятора охладителя наддувочного воздуха или насоса системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха, и/или заслонок облицовки радиатора транспортного средства на основании целевой температуры наддувочного воздуха в коллекторе. Охлаждение наддувочного воздуха может обеспечиваться охладителем наддувочного воздуха в системе двигателя, такой как системы двигателя, показанные на фиг. 1-2. Охладитель наддувочного воздуха (CAC) может быть CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха, который охлаждает наддувочный воздух внутренней циркуляцией охлаждающей жидкости, или CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, который охлаждает наддувочный воздух потоком окружающего воздуха через ребра CAC. В обоих типах CAC, усиленный поток окружающего воздуха извне транспортного средства может усиливать охлаждение CAC. Посредством увеличения открывания заслонок облицовки радиатора и/или увеличения скорости работы вентилятора охлаждения двигателя, может усиливаться поток окружающего воздуха в CAC. Фиг. 3-4 показывают положения CAC, радиатора и двигателя в пределах транспортного средства относительно заслонок облицовки радиатора и ассоциативно связанного потока окружающего воздуха. На основании измеренной температуры наддувочного воздуха в коллекторе и температуры охлаждающей жидкости охладителя наддувочного воздуха, контроллер двигателя может настраивать режим охлаждения охладителя наддувочного воздуха. На основании режима охлаждения, CAC может давать большее или меньшее охлаждение в отношении наддувочного воздуха, проходящего сквозь CAC. Фиг. 5 представляет способ для определения режима охлаждения CAC на основании измеренной температуры наддувочного воздуха в коллекторе и температуры охлаждающей жидкости охладителя наддувочного воздуха. Если CAC находится в режиме непрерывного охлаждения, контроллер может непрерывно настраивать местное и внешнее охлаждение CAC на основании температур двигателя. В одном из примеров, местное охлаждение может обеспечиваться насосом системы охлаждения контура низкотемпературного радиатора, а внешнее охлаждение может обеспечиваться заслонками облицовки радиатора и/или вентилятором охлаждения двигателя. Способ для настройки местного охлаждения CAC и внешнего охлаждения CAC представлен на фиг. 6. Процентная доля или величина местного и внешнего охлаждения может определяться посредством алгоритма, который использует различные температуры охлаждающей жидкости и воздуха в двигателе. Фиг. 7-8 - схемы, иллюстрирующие алгоритм для определения процентных долей местного и внешнего охлаждения для CAC.
Фиг. 1 показывает первый примерный вариант осуществления системы 110 заслонок облицовки радиатора и системы 100 двигателя в моторном транспортном средстве 102, проиллюстрированном схематично. Система 100 двигателя может быть включена в транспортное средство, такое как дорожное транспортное средство, в числе других транспортных средств. Несмотря на то, что примерные применения системы 100 двигателя будут описаны со ссылкой на транспортное средство, должно быть принято во внимание, что могут использоваться различные типы двигателей и силовых установок транспортного средства, включая легковые автомобили, грузовики, и т.д.
В изображенном варианте осуществления, двигатель является двигателем с наддувом, присоединенным к турбонагнетателю 13, включающему в себя компрессор, приводимый в движение турбиной 16. Более точно, свежий воздух вводится по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 11 и втекает в компрессор 14. Компрессор может быть пригодным компрессором всасываемого воздуха, таким как компрессор нагнетателя с приводом от электродвигателя или с приводом от ведущего вала. В системе 100 двигателя, компрессор показан в качестве компрессора турбонагнетателя, механически присоединенного к турбине 16 через вал 19, турбина 16 приводится в движение расширяющимися отработавшими газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в качестве функции числа оборотов двигателя и других условий эксплуатации. В еще одном другом варианте осуществления. турбина и компрессор могут быть включены в состав в качестве турбонагнетателя.
Как показано на фиг. 1, компрессор 14 присоединен, через дроссельный клапан 20, к охладителю 18 наддувочного воздуха (CAC). В альтернативном варианте осуществления, дроссельный клапан 20 может быть присоединен к впускному коллектору 22 двигателя ниже по потоку от CAC 18. Из компрессора, заряд горячего сжатого воздуха проходит сквозь дроссельный клапан 20, поступает на вход CAC 18, остывает по мере того, как он проходит через CAC, а затем, выходит во впускной коллектор 22. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, CAC 18 является теплообменником из воды в воздух. По существу, CAC 18 содержит последовательность трубок для охлаждающей жидкости, сквозь которые может течь вода или охлаждающая жидкость для охлаждения наддувочного воздуха, проходящего по наружной поверхности трубок для охлаждающей жидкости. Трубки для охлаждающей жидкости CAC 18 могут быть присоединены к контуру 130 низкотемпературного радиатора. Контур 130 низкотемпературного радиатора может включать в себя низкотемпературный радиатор 118, трубопровод 120 для охлаждающей жидкости и насос 122 системы охлаждения. Низкотемпературный радиатор 118 может охлаждать нагретую охлаждающую жидкость, вытекающую из CAC 18. По существу, насос 122 системы охлаждения может откачивать охлажденную охлаждающую жидкость из низкотемпературного радиатора 118 через трубопровод 120 для охлаждающей жидкости и в CAC 18. Охлаждающая жидкость затем течет через трубки для охлаждающей жидкости CAC 18, тем самым, охлаждая более теплый наддувочный воздух, проходящий сквозь CAC 18. По мере того, как охлаждающая жидкость проходит через CAC, температура охлаждающей жидкости может возрастать. Нагретая охлаждающая жидкость затем может проходить из CAC 18 обратно в низкотемпературный радиатор 118, чтобы вновь охлаждаться.
Контур 130 низкотемпературного радиатора также может включать в себя датчик 132 температуры для измерения температуры охлаждающей жидкости на входе охлаждающей жидкости CAC (например, температуры охлаждающей жидкости CAC, CAC-CT). Насос 122 системы охлаждения может быть насосом переменной скорости. По существу, контроллер 12 может повышать или понижать скорость работы насоса системы охлаждения в ответ на условия эксплуатации двигателя. Например, скорость работы насоса системы охлаждения может повышаться для усиления охлаждения наддувочного воздуха, проходящего сквозь CAC 18. В качестве альтернативы, скорость работы насоса системы охлаждения может понижаться для ослабления охлаждения наддувочного воздуха. По существу, настройка скорости работы насоса 122 системы охлаждения может настраивать местное охлаждение CAC. Дополнительные подробности об управлении насосом системы охлаждения представлены ниже со ссылкой на фиг. 5-8.
Охлаждение CAC дополнительно может настраиваться элементами внешнего охлаждения. Более точно, поток 116 окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через облицовку 112 радиатора в передней части транспортного средства и проходить через низкотемпературный радиатор 118, чтобы помогать охлаждению охлаждающей жидкости, проходящей через CAC. Таким образом, усиление потока 116 окружающего воздуха через низкотемпературный радиатор 118 может оказывать дополнительное влияние на температуру охлаждающей жидкости, тем самым, изменяя эффективность и холодопроизводительность CAC 18. Например, усиление потока 116 окружающего воздуха через низкотемпературный радиатор 118 может повышать эффективность охлаждения низкотемпературного радиатора, тем самым, понижая температуру охлаждающей жидкости.
Конденсат может формироваться и накапливаться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где наддувочный воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Когда наддувочный воздух включает в себя рециркулированные отработавшие газы, конденсат может становиться кислотным и подвергать коррозии корпус CAC. Коррозия может приводить к утечкам между зарядом воздуха, атмосферой и возможно охлаждающей жидкостью в случае охладителей водяным охлаждением наддувочного воздуха. Дополнительно, конденсат может накапливаться на дне CAC, а затем, втягиваться в двигатель за раз во время разгона (или нажатия педали акселератора), увеличивая вероятность пропусков зажигания в двигателе. Таким образом, как конкретизировано в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 5-8, температура на выходе CAC может регулироваться, из условия чтобы уменьшались формирование конденсата и события пропусков зажигания в двигателе, к тому же, наряду с достаточным охлаждением наддувочного воздуха для сгорания.
Система 100 двигателя дополнительно может включать в себя датчик 134 температуры на входе CAC и датчик 136 температуры на выходе CAC. Датчик 134 температуры на входе CAC может считывать температуру наддувочного воздуха, поступающего в CAC, наряду с тем, что датчик 136 температуры на выходе CAC может считывать температуру наддувочного воздуха, выходящего из CAC. По существу, датчик 136 температуры на выходе CAC может давать показание температуры на выходе CAC или температуры наддувочного воздуха в коллекторе. Контроллер 12 может использовать данные с этих датчиков для управления различными элементами охлаждения системы двигателя, в том числе, вентилятором 92 охлаждения двигателя, насосом 122 системы охлаждения и открыванием заслонок 114 облицовки радиатора (описанных ниже). В некоторых вариантах осуществления, второй вентилятор может быть включен в систему 100 двигателя присоединенным непосредственно к низкотемпературному радиатору 118.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора считывается датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (MAP), а давление наддува считывается датчиком 124 давления наддува. Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть присоединен последовательно между входом и выходом компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открываться в выбранных условиях эксплуатации, чтобы сбрасывать избыточное давление наддува. Например, перепускной клапан компрессора может открываться во время условий замедления числа оборотов двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 присоединен к ряду камер 31 сгорания через ряд впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания, кроме того, присоединены к выпускному коллектору 36 через ряд выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления, показан одиночный выпускной коллектор 36. Однако, в других вариантах осуществления, выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора могут давать выходящему потоку из разных камер сгорания возможность направляться в разные местоположения в системе двигателя. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 36 выше по потоку от турбины 16. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода отработавших газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.
Как показано на фиг. 1, отработавшие газы из одной или более секций выпускного коллектора направляются в турбину 16, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество отработавших газов взамен может направляться через регулятор давления наддува (не показан), обходя турбину. Объединенный поток из турбины и регулятора давления наддува затем протекает через устройство 70 снижения токсичности выбросов. Вообще, одно или более устройств 70 снижения токсичности выбросов могут включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитически очищать поток отработавших газов, тем самым, снижать количество одного или более веществ в потоке отработавших газов.
Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 70 снижения токсичности выбросов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35. В зависимости от условий эксплуатации, однако, некоторая часть отработавших газов может взамен отводиться в канал 51 EGR через охладитель 50 EGR и клапан 52 EGR на вход компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью допускать отработавшие газы, отведенные ниже по потоку от турбины 16. Клапан EGR может открываться, чтобы допускать регулируемое количество охлажденных отработавших газов на вход компрессора для желательных рабочих характеристик сгорания и снижения токсичности выбросов. Таким образом, система 100 двигателя приспособлена для выдачи внешнего EGR низкого давления (LP). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному протоку EGR LP в системе 100 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию отработавших газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, размещение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов для повышенной имеющейся в распоряжении массы EGR и улучшенных рабочих характеристик.
Моторное транспортное средство 102 дополнительно включает в себя систему 104 охлаждения, которая осуществляет циркуляцию охлаждающей жидкости через двигатель 10 внутреннего сгорания, чтобы поглощать потерянное тепло, и распределяет нагретую охлаждающую жидкость по радиатору 80 и/или активной зоне 90 отопителя посредством магистралей 82 и 84 охлаждающей жидкости, соответственно. В частности, фиг. 1 показывает систему 104 охлаждения, присоединенную к двигателю 10 и осуществляющую циркуляцию охлаждающей жидкости двигателя из двигателя 10 в радиатор 80 через водяной насос 86 с приводом от двигателя и обратно в двигатель 10 через магистраль 82 охлаждающей жидкости. Водяной насос 86 с приводом от двигателя может быть присоединен к двигателю через привод 88 вспомогательных устройств передней части (FEAD) и вращаться пропорционально числу оборотов двигателя посредством ремня, цепи, и т.д. Более точно, водяной насос 86 с приводом от двигателя осуществляет циркуляцию охлаждающей жидкости через каналы в блоке цилиндров, головке блока цилиндров двигателя, и т.д., для поглощения тепла двигателя, которое затем переносится через радиатор 80 в окружающий воздух. В примере, где водяной насос 86 с приводом от двигателя является центробежным насосом, создаваемое давление (и результирующий поток) может быть пропорциональным частоте вращения коленчатого вала, которая, в примере по фиг. 1, прямо пропорциональна числу оборотов двигателя. В еще одном примере, может использоваться насос с приводом от электродвигателя, который может настраиваться независимо от вращения двигателя. Температура охлаждающей жидкости может стабилизироваться управляемым термостатом клапаном 38, расположенным в магистрали 82 охлаждения, который может удерживаться закрытым до тех пор, пока охлаждающая жидкость не достигает пороговой температуры.
Система 100 двигателя может включать в себя электрический вентилятор или вентилятор 92 охлаждения двигателя для направления потока охлаждающего воздуха по направлению в низкотемпературный радиатор 118, систему 104 охлаждения двигателя и/или другие компоненты системы двигателя. Вентилятор 92 охлаждения двигателя может быть присоединен к радиатору 80, для того чтобы поддерживать поток воздуха через радиатор 80, когда транспортное средство 102 медленно перемещается или останавливается, в то время как работает двигатель. Частота вращения или направление вентилятора могут управляться контроллером 12, подробнее описанным в дальнейшем. В одном из примеров, вентилятор 92 охлаждения двигателя также может направлять поток охлаждающего воздуха через низкотемпературный радиатор 118. В качестве альтернативы, вентилятор 92 охлаждения двигателя может быть присоединен к системе привода вспомогательных устройств двигателя, приводимых в движение коленчатым валом двигателя. В некоторых вариантах осуществления, может быть два или более электрических вентиляторов в системе двигателя. Например, один может быть присоединен к радиатору (как показано) для охлаждения двигателя, наряду с тем, что другой может быть присоединен где-нибудь еще, чтобы направлять охлаждающий воздух непосредственно в направлении низкотемпературного радиатора. В одном из примеров, еще один электрический вентилятор может быть присоединен непосредственно к низкотемпературному радиатору 118 для дополнительного регулирования температуры охлаждающей жидкости. В этом примере, два или более электрических вентиляторов могут управляться порознь (например, с разными частотами вращения), чтобы обеспечивать охлаждение для своих соответственных компонентов.
Охлаждающая жидкость двигателя может течь через магистраль 84 охлаждающей жидкости, как описано выше, и/или через магистраль 84 охлаждающей жидкости в активную зону 90 отопителя, где тепло может передаваться в пассажирское отделение 106, и охлаждающая жидкость течет назад в двигатель 10. В некоторых примерах, водяной насос 86 с приводом от двигателя может действовать для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости через обе магистрали 82 и 84 охлаждающей жидкости.
Фиг. 1 дополнительно показывает систему 28 управления. Система 28 управления может быть с возможностью взаимодействия присоединена к различным компонентам системы 100 двигателя, чтобы выполнять управляющие процедуры и действия, описанные в материалах настоящей заявки. Например, как показано на фиг. 1, система 28 управления может включать в себя электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, включающем в себя микропроцессорный блок, порты ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для хранения выполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, дежурную память и шину данных. Как изображено, контроллер 12 может принимать входные данные с множества датчиков 30, которые могут включать в себя пользовательские устройства ввода и/или датчики (такие как положение передачи трансмиссии, входной сигнал педали газа, входной сигнал тормоза, положение рычага управления трансмиссией, скорость транспортного средства, число оборотов двигателя, массовый расход воздуха через двигатель, давление наддува температура окружающей среды, влажность окружающей среды, температура всасываемого воздуха, скорость работы вентилятора, и т.д.), датчики системы охлаждения (такие как температура охлаждающей жидкости, скорость работы вентилятора, температура в пассажирском отделении, влажность окружающей среды, и т.д.), датчики 18 CAC (такие как температура воздуха на выходе CAC, температура и давление воздуха на выходе CAC, и т.д.), скорость работы насоса системы охлаждения и другие. В дополнение, контроллер 12 может принимать данные из GPS 34 (глобальной системы определения местоположения) и/или устанавливаемой на транспортном средстве коммуникационной и развлекательной системы 26 транспортного средства 102.
Устанавливаемая на транспортном средстве коммуникационная и развлекательная система 26 может поддерживать связь с устройством 40 беспроводной связи посредством различных протоколов беспроводной связи, таким как беспроводные сети, передачи вышек сотовой связи и/или их комбинации. Данные, полученные из устанавливаемой на транспортном средстве коммуникационной и развлекательной системы 26, могут включать в себя погодные условия реального времени и предсказанные погодные условия. Погодные условия, такие как температура, осадки (например, дождь, снег, град, и т.д.) и влажность, могут получаться через различные приложения устройства беспроводной связи и веб-сайты с прогнозом погоды. Данные, полученные из устанавливаемой на транспортном средстве коммуникационной и развлекательной системе, могут включать в себя текущие и предсказанные погодные условия для текущего местоположения, а также будущих местоположений вдоль запланированного маршрута передвижения. В одном из вариантов осуществления, где устанавливаемая на транспортном средстве коммуникационная и развлекательная система включает в себя GPS, текущие и будущие данные погоды могут соотноситься с текущим и будущими маршрутами передвижения, отображенными на GPS. В альтернативном варианте осуществления, в котором система транспортного средства включает в себя выделенную GPS 34, каждая из GPS и устанавливаемой на транспортном средстве коммуникационной и развлекательной системы может поддерживать связь с устройством 40 беспроводной связи, а также друг с другом, чтобы сообщать текущие и будущие данные погоды с текущим и будущими маршрутами передвижения. В одном из примеров, развлекательная система может осуществлять доступ к различным картам погоды, хранимым в сети Интернет или других системах с облачными вычислениями. Хранимые карты погоды могут включать в себя информацию о дожде, влажности, осадках и/или температуре, например, выдаваемую в качестве контурных карт. В одном из примеров, устройство 40 беспроводной связи может транслировать данные влажности в реальном времени в устанавливаемую на транспортном средстве коммуникационную и развлекательную систему 26 и/или GPS 34, которые затем передаются в контроллер 12. Контроллер 12 сравнивает принятые данные влажности с пороговыми значениями и определяет надлежащую настройку электрического вентилятора и заслонок облицовки радиатора. Например, если влажность является более высокой, чем определенное пороговое значение, одна или более заслонок облицовки радиатора могут закрываться, а электрический вентилятор может выключаться.
В других вариантах осуществления, присутствие дождя может подразумеваться по другим сигналам или датчикам (например, датчикам дождя). В одном из примеров, дождь может логически выводиться из сигнала включения/выключения переднего стеклоочистителя транспортного средства. Более точно, в одном из примеров, когда передние стеклоочистители включаются, сигнал может отправляться в контроллер 12, чтобы указывать на дождь. Контроллер может использовать эту информацию для предсказания вероятности формирования конденсата в CAC и настройки исполнительных механизмов транспортного средства, таких как электрический вентилятор 92 и/или система 110 заслонок облицовки радиатора.
Более того, контроллер 12 может поддерживать связь с различными исполнительными механизмами 32, которые могут включать в себя исполнительные механизмы двигателя (такие как топливные форсунки, электрически управляемую воздушную дроссельную заслонку, свечи зажигания, и т.д.), исполнительные механизмы системы охлаждения (такие как вентиляционные отверстия обращения воздуха и/или клапаны дозирования воздуха в системе кондиционирования воздуха пассажирского отделения, и т.д.), и другие. В некоторых примерах, запоминающий носитель может быть запрограммирован машинно-читаемыми данными, представляющими команды, приводимые в исполнение процессором для выполнения способов, описанных ниже, а также других вариантов, которые предвидятся, но не перечислены прямо.
Как отмечено в материалах настоящей заявки, количество потерянного тепла, переносимого в охлаждающую жидкость из двигателя, может меняться в зависимости от условий эксплуатации, тем самым, оказывая влияние на количество тепла, передаваемого в потоки воздуха. Например, по мере того, как уменьшается крутящий момент на выходном валу двигателя или поток топлива, вырабатываемое количество потерянного тепла может пропорционально уменьшаться.
Моторное транспортное средство 102 дополнительно включает в себя облицовку 112 радиатора, предусматривающую проем (например, проем облицовки радиатора, проем бампера, и т.д.) для приема потока 116 окружающего воздуха через или возле передней части транспортного средства и в пассажирское отделение. Такой поток 116 окружающего воздуха затем может использоваться радиатором 80, вентилятором 92 охлаждения двигателя и низкотемпературным радиатором 118, чтобы поддерживать двигатель и/или трансмиссию охлажденными. Вентилятор 92 охлаждения двигателя может настраиваться для дополнительного увеличения или уменьшения потока воздуха в компоненты двигателя.
Фиг. 2 показывает второй вариант осуществления системы 110 заслонок облицовки радиатора и системы 100 двигателя в моторном транспортном средстве 102, проиллюстрированном схематично. Компоненты двигателя, описанные выше со ссылкой на фиг. 1, также могут быть включены во второй вариант осуществления, показанный на фиг. 2. По существу, подобные компоненты пронумерованы соответствующим образом на фиг. 2. Смотрите приведенное выше описание фиг. 1 для описаний подобных компонентов.
Во втором варианте осуществления, показанном на фиг. 2, CAC 218 является теплообменником из воздуха в воздух. По существу, наддувочный воздух, проходящий сквозь CAC 218, охлаждается воздухом вместо охлаждения охлаждающей жидкостью (как показано на фиг. 1). Из компрессора 14, горячий сжатый воздух поступает на вход CAC 218, остывает, по мере того, как он проходит через CAC, а затем, выходит, чтобы проходить через дроссельный клапан 20 во впускной коллектор 22. Поток 116 окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через облицовку 112 радиатора в передней части транспортного средства и проходить через CAC, чтобы помогать охлаждению наддувочного воздуха.
Как показано на фиг. 2, система 100 двигателя может включать в себя вентилятор 92 охлаждения двигателя для направления потока охлаждающего воздуха (например, потока 116 окружающего воздуха) по направлению в CAC 218, систему 104 охлаждения двигателя и/или другие компоненты системы двигателя. В одном из примеров, вентилятор 92 охлаждения двигателя также может направлять поток охлаждающего воздуха в направлении CAC 218. В некоторых вариантах осуществления, может быть два или более электрических вентиляторов в системе двигателя. Например, один может быть присоединен к радиатору (как показано) для охлаждения двигателя, наряду с тем, что другой может быть присоединен где-нибудь еще, чтобы направлять охлаждающий воздух непосредственно в направлении CAC. В одном из примеров (как показано на фиг. 2), еще один электрический вентилятор может быть присоединен непосредственно к CAC для дополнительного регулирования местного охлаждения CAC. В этом примере, оба вентилятора могут управляться порознь (например, на разных частотах вращения), чтобы обеспечивать охлаждение для своих соответственных компонентов.
Более точно, вентилятора 140 CAC может быть присоединен к CAC 218, чтобы дополнительно помогать в охлаждении наддувочного воздуха. Например, контроллер 12 может повышать частоту вращения вентилятора 140 CAC, чтобы втягивать поток 116 окружающего воздуха в направлении CAC 218 и дополнительно усиливать охлаждение наддувочного воздуха. В альтернативном варианте осуществления, вентилятор 92 охлаждения двигателя может выдавать поток окружающего воздуха как в радиатор 80, так и в CAC 218. В этом варианте осуществления, CAC 218 может не включать в себя вентилятор 140 CAC. Дополнительные подробности о настройке вентилятора 140 CAC для регулирования охлаждения наддувочного воздуха и температуры наддувочного воздуха, выходящего из CAC 218, представлены ниже со ссылкой на фиг. 5-8.
Фиг. 3-4 показывают два примерных варианта осуществления местоположений CAC 18, радиатора 80, вентилятора 92 охлаждения двигателя и системы 100 двигателя в пределах транспортного средства 102 относительно заслонок облицовки радиатора и ассоциативно связанного потока 116 окружающего воздуха. Другие подкапотные компоненты (топливная система, аккумуляторные батареи, и т.д.) также могут извлекать пользу из потока охлаждающего воздуха. Таким образом, система 110 заслонок облицовки радиатора и вентилятор 92 охлаждения двигателя могут содействовать системе 104 охлаждения в охлаждении двигателя 10 внутреннего сгорания. Система 110 заслонок облицовки радиатора содержит одну или более заслонок 114 облицовки радиатора, выполненных с возможностью настраивать величину потока воздуха, принимаемого через облицовку 112 радиатора.
В первом варианте осуществления, как показано на фиг. 3, CAC 18 является CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха. По существу, CAC 18 может быть присоединен по текучей среде к низкотемпературному радиатору 118 и насосу 122 системы охлаждения. В первом варианте осуществления, насос 122 охлаждающей жидкости может управлять местным охлаждением CAC наряду с тем, что вентилятор 92 охлаждения двигателя и/или заслонки 114 облицовки радиатора управляют внешним охлаждением CAC. Во втором варианте осуществления, как показано на фиг. 4, CAC 218 является CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха. По существу, CAC 218 может охлаждаться потоком воздуха через внешнюю поверхность CAC вместо охлаждающей жидкости из низкотемпературного радиатора. Вентилятор 140 CAC может быть присоединен к CAC 218, чтобы дополнительно усиливать поток 116 окружающего воздуха в CAC 218. Во втором варианте осуществления, вентилятор 140 CAC может управлять местным охлаждением CAC наряду с тем, что вентилятор охлаждения двигателя и/или заслонки облицовки радиатора управляют внешним охлаждением CAC. Кроме того, во втором варианте осуществления, контроллер может измерять температуру под капотом для использования в управлении вентилятором 140 CAC, вентилятором 92 охлаждения двигателя и/или заслонками 114 облицовки радиатора. В одном из примеров, температура под капотом может быть температурой воздуха в или вокруг CAC 218. По существу, датчик температуры (не показан) может быть расположен под капотом транспортного средства 102 возле CAC 218.
Как показано на фиг. 3-4, заслонки 114 облицовки радиатора могут покрывать переднюю область транспортного средства, например, простирающуюся прямо от под капота до низа бампера. Посредством перекрывания впуска CAC, уменьшается лобовое сопротивление и снижается поступление наружного охлаждающего воздуха в CAC. В некоторых вариантах осуществления, все заслонки облицовки радиатора могут перемещаться скоординировано посредством контроллера. В других вариантах осуществления, заслонки облицовки радиатора могут быть поделены на подобласти, и контроллер может настраивать открывание/закрывание каждой области независимо. Например, первая область может включать в себя заслонки облицовки радиатора, которые в значительной степени оказывают влияние на лобовое сопротивление, наряду с тем, что другие оказывают влияние на поступление воздуха в CAC. В одном из примеров, первая подобласть может простираться прямо от под капота до верха бампера, наряду с тем, что вторая подобласть может простираться от верха бампера до низа бампера. Каждая подобласть может содержать в себе одну или более заслонок облицовки радиатора. В некоторых вариантах осуществления, каждая область может содержать в себе одинаковое количество заслонок облицовки радиатора наряду с тем, что в других примерах одна подобласть содержит в себе большее количество, чем другая. В одном из вариантов осуществления, первая подобласть может содержать в себе многочисленные заслонки облицовки радиатора наряду с тем что вторая подобласть содержит в себе одну заслонку облицовки радиатора. В альтернативном варианте осуществления, первая подобласть может содержать в себе только одну заслонку облицовки радиатора наряду с тем, что вторая подобласть содержит многочисленные заслонки облицовки радиатора.
Заслонки 114 облицовки радиатора являются подвижными между открытым положением и закрытым положением и могут поддерживаться в одном из двух положений или множестве их промежуточных положений. Другими словами, открывание заслонок 114 облицовки радиатора может настраиваться, из условия чтобы заслонки 114 облицовки радиатора открывались частично, закрывались частично, или циклически, между открытым положением и закрытым положением, чтобы давать поток воздуха для охлаждения компонентов моторного отсека при минимальной потери экономии топлива. Это происходит потому, что закрывание и/или частичное закрывание заслонок 114 облицовки радиатора снижает величину потока воздуха, принимаемого через облицовку 112 радиатора, таким образом, уменьшая лобовое аэродинамическое сопротивление на транспортном средстве. Поддержание заслонок облицовки радиатора в открытом положении предоставляет возможность для достаточного охлаждения двигателя; однако, это также может увеличивать лобовое сопротивление на транспортном средстве и уменьшать экономию топлива. С другой стороны, закрывание заслонок облицовки радиатора уменьшает лобовое сопротивление и улучшает экономию топлива; однако, это может не предоставлять возможность для достаточного охлаждения двигателя. Таким образом, управление заслонками облицовки радиатора может быть основано на многочисленных условиях эксплуатации транспортного средства, дополнительно обсужденных ниже. В некоторых вариантах осуществления, заслонки облицовки радиатора могут использоваться только для управления охлаждением CAC (например, поддержания целевой температуры на выходе CAC). В этом случае, управление заслонками облицовки радиатора может иметь от небольшого до никакого аэродинамического выигрыша.
Когда заслонки облицовки радиатора открыты, вентилятор 92 охлаждения двигателя и/или вентилятор 140 CAC могут использоваться для усиления или ослабления потока 116 охлаждающего окружающего воздуха на компоненты двигателя, в том числе, CAC 18. Например, посредством увеличения частоты вращения вентилятора охлаждения двигателя и/или вентилятора CAC количество и скорость потока воздуха на двигатель будут возрастать. Наоборот, посредством снижения частоты вращения вентилятора, скорость потока воздуха на двигатель уменьшается. В еще одном примере, вентилятор охлаждения двигателя и/или вентилятор CAC могут включаться на низкой частоте вращения для уменьшения эффективности CAC и повышения температуры на выходе CAC. Более точно, на низких скоростях работы, вентилятор охлаждения двигателя может не быть эффективным по охлаждению. Однако, лопасти вентилятора могут действовать для сопротивления потоку воздуха в радиатор и CAC. Таким образом, скорости потока окружающего воздуха непосредственно оказывают влияние на эффективность CAC и температуру на выходе CAC. Таким образом, посредством изменения частоты вращения вентилятора, могут изменяться эффективность и температура на выходе CAC. Когда заслонки облицовки радиатора закрыты, небольшой поток охлаждающего окружающего воздуха проникает в облицовку радиатора. Однако, вентилятор охлаждения двигателя и/или вентилятор CAC по-прежнему могут работать для обеспечения потока воздуха. В дополнение к управлению частотой вращения, вентилятор охлаждения двигателя также может изменять направление вращения. Лопасти вентилятора могут быть сконструированы, из условия чтобы вращение в первом направлении направляло поток воздуха в направлении компонентов двигателя. В последующем описании, это будет служить в качестве нормального или базового направления для работы вентилятора. Вращение лопастей вентилятора во втором направлении, противоположном первому направлению, может направлять поток воздуха от компонентов двигателя. Таким образом, направление вращения вентилятора также может использоваться для изменения потока охлаждающего воздуха, достигающего компонентов двигателя и, впоследствии, эффективности и температуры на выходе CAC.
В некоторых вариантах осуществления, система 28 управления может быть выполнена с возможностью настраивать открывание заслонок 114 облицовки радиатора в ответ на условия эксплуатации транспортного средства. Настройка открывания заслонок 114 облицовки радиатора может включать в себя открывание одной или более из заслонок облицовки радиатора, закрывание одной или более из заслонок облицовки радиатора, частичное открывание одной или более заслонок облицовки радиатора, частичное закрывание одной или более заслонок облицовки радиатора, настройку временных характеристик открывания и закрывания, и т.д. В качестве примера, контроллер 12 может быть присоединен с возможностью обмена информацией к системе 110 заслонок облицовки радиатора и может иметь команды, хранимые на нем, для настройки открывания заслонок 114 облицовки радиатора. Таким образом, контроллер 12 может настраивать заслонки облицовки радиатора транспортного средства посредством увеличения или уменьшения открывания заслонок облицовки радиатора.
Система 28 управления может быть дополнительно выполнена с возможностью приводить в действие вентилятор 92 охлаждения двигателя и/или вентилятор 140 CAC в ответ на условия эксплуатации транспортного средства. Приведение в действие вентилятора может включать в себя повышение частоты вращения вентилятора, снижение частоты вращения вентилятора, останов вращения вентилятора, изменение на обратное направления вращения вентилятора, настройку установки момента включения/выключения вращения, и т.д. В качестве примера, контроллер 12 может быть с возможностью связи присоединен к вентилятору 92 охлаждения двигателя и/или вентилятору 140 CAC и может иметь команды, хранимые в нем, для настройки вращения вентилятора 92 охлаждения двигателя и/или вентилятора 140 CAC.
Система по фиг. 1 и 3 предусматривает систему двигателя транспортного средства, система двигателя имеет двигатель, включающий в себя впускной коллектор. Система двигателя дополнительно может включать в себя компрессор, присоединенный к впускному коллектору выше по потоку от дросселя, охладитель наддувочного воздуха с водяным охлаждением наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора, насос системы охлаждения, присоединенный к водяной стороне охладителя наддувочного воздуха, заслонки облицовки радиатора, расположенные в передней части транспортного средства, вентилятор охлаждения двигателя и контроллер. В одном из примеров, контроллер может иметь машинно-читаемые команды для настройки одного или более из открывания заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха. Дополнительно, контроллер может иметь машинно-читаемые команды для настройки скорости работы насоса системы охлаждения на основании разности между температурой воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе, и разности между целевой температурой охлаждающей жидкости и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха. Настройка скорости работы насоса системы охлаждения дополнительно может быть основана на массовом расходе воздуха и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе.
Система по фиг. 2 и 4 предусматривает систему двигателя транспортного средства, система двигателя имеет двигатель, включающий в себя впускной коллектор. Система двигателя дополнительно может включать в себя компрессор, присоединенный к впускному коллектору выше по потоку от дросселя, охладитель наддувочного воздуха с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора, вентилятор охладителя наддувочного воздуха, присоединенный к охладителю наддувочного воздуха, заслонки облицовки радиатора, расположенные в передней части транспортного средства, вентилятор охлаждения двигателя и контроллер. В одном из примеров, контроллер может иметь машинно-читаемые команды для настройки одного или более из открывания заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой окружающего воздуха (например, температурой окружающей среды). Дополнительно, контроллер может иметь машинно-читаемые команды для настройки скорости работы вентилятора охладителя наддувочного воздуха на основании разности между температурой воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе, и разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой окружающего воздуха. Настройка скорости работы вентилятора охладителя наддувочного воздуха дополнительно может быть основана на массовом расходе воздуха и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе.
Как описано выше, CAC обеспечивает охлаждение для наддувочного воздуха, проходящего сквозь CAC и во впускной коллектор двигателя. Величина охлаждения, обеспечиваемого CAC, может увеличиваться или уменьшаться на основании требуемой температуры наддувочного воздуха в коллекторе, MCAT (например, температуры наддувочного воздуха во впускном коллекторе, ниже по потоку от CAC и выше по потоку от цилиндров двигателя). Охлаждение CAC может содержать две составляющих: местное охлаждение CAC и внешнее охлаждение CAC. Местное охлаждение CAC может включать в себя охлаждение, обеспечиваемое непосредственно или в комплектующем оборудовании CAC, наряду с тем, что внешнее охлаждение может включать в себя охлаждение, обеспечиваемое внешней средой, в которой работает CAC. Например, в CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха, местное или локальное охлаждение может обеспечиваться охлаждающей жидкостью, циркулирующей через одну сторону CAC и обменивающуюся теплом с наддувочным воздухом, протекающим через вторую сторону CAC. В этом примере, внешнее охлаждение может обеспечиваться внешним потоком воздуха, проходящим через наружную поверхность низкотемпературного радиатора. Таким образом, внешний поток воздуха может увеличивать или уменьшать охлаждение, обеспечиваемое низкотемпературным радиатором, тем самым, оказывая влияние на температуру охлаждающей жидкости, проходящей сквозь CAC. В еще одном примере, в CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, местное охлаждение может обеспечиваться местным потоком воздуха, проходящим через наружную поверхность CAC, формируемым вентилятором CAC, присоединенным к наружной поверхности CAC. В этом примере, внешнее охлаждение может обеспечиваться внешним потоком воздуха (например, из области вдали от CAC), проходящим через наружную поверхность CAC. Усиление местного и/или внешнего охлаждения может понижать MCAT наряду с тем, что ослабление местного и/или внешнего охлаждения может повышать MCAT.
Таким образом, настройка охлаждения CAC может включать в себя настройку местного охлаждения CAC и/или внешнего охлаждения. Различные компоненты двигателя могут настраивать местное и/или внешнее охлаждение в отношении CAC. В одном из примеров, в CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха, местное охлаждение CAC может настраиваться посредством настройки скорости работы насоса системы охлаждения (контура низкотемпературного радиатора). Например, посредством повышения скорости работы насоса системы охлаждения, местное охлаждение, обеспечиваемое посредством CAC, может усиливаться. Наоборот, посредством понижения скорости работы насоса системы охлаждения, местное охлаждение CAC может ослабевать. В еще одном примере, в CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, местное охлаждение CAC может настраиваться посредством настройки работы вентилятора CAC. Например, посредством увеличения скорости вращения вентилятора CAC, местное охлаждение, обеспечиваемое для CAC, может усиливаться. Наоборот, посредством понижения скорости работы вентилятора CAC, местное охлаждение, обеспечиваемое для CAC, может ослабевать. Внешнее охлаждение для CAC может настраиваться посредством настройки скорости работы вентилятора охлаждения двигателя и/или положения заслонок облицовки радиатора. Например, посредством увеличения открывания одной или более заслонок облицовки радиатора, больший поток охлаждающего воздуха может поступать в двигатель, тем самым, усиливая внешнее охлаждение в отношении CAC. Дополнительно или в качестве альтернативы, повышение скорости работы вентилятора охлаждения двигателя может усиливать поток воздуха в CAC или низкотемпературный радиатор, тем самым, усиливая внешнее охлаждение для CAC. В еще одном примере, уменьшение открывания одной или более заслонок облицовки радиатора и/или понижение скорости работы вентилятора охлаждения двигателя могут ослаблять внешнее охлаждение для CAC.
Работа вентилятора охлаждения двигателя, работа вентилятора CAC, работа насоса системы охлаждения и/или работа заслонок облицовки радиатора могут настраиваться на основании целевой температуры наддувочного воздуха в коллекторе, MCAT. Целевая MCAT также может называться целевой температурой на выходе CAC. Целевая MCAT может быть основана на температуре, которая дает стабильное сгорание наряду с уменьшением формирования конденсата в CAC. По мере того, как температура наддувочного воздуха, выходящего из CAC, повышается, контроллер может увеличивать запаздывание искрового зажигания для снижения детонации в двигателе. Однако, увеличение запаздывания искрового зажигания может повышать стабильность сгорания. По мере того, как температура наддувочного воздуха, выходящего из CAC, снижается, формирование конденсата в CAC может увеличиваться, тем самым, повышая вероятность пропусков зажигания в двигателе и нестабильного сгорания. Таким образом, целевая MCAT может устанавливаться, для того чтобы уменьшать формирование конденсата наряду с повышением стабильности сгорания.
Контроллер может использовать целевую MCAT, наряду с алгоритмом и дополнительными системными переменными, для определения местного и внешнего охлаждения для CAC. Например, выходные данные алгоритма могут быть запросом местного и/или внешнего охлаждения. Запрос местного охлаждения может быть представлен в качестве процентной доли местного охлаждения, при этом, процентная доля отражает процентную долю совокупного имеющегося в распоряжении местного охлаждения. Подобным образом, запрос внешнего охлаждения может быть представлен в качестве процентной доли внешнего охлаждения, при этом, процентная доля отражает процентную долю совокупного имеющегося в распоряжении внешнего охлаждения.
Для определения процентной доли местного охлаждения, контроллер сначала может определять тепловую нагрузку CAC. Тепловая нагрузка может быть основана на целевой MCAT и температуре наддувочного воздуха на входе CAC (например, температуре наддувочного воздуха, поступающего в CAC). Контроллер также может определять холодопроизводительность CAC на основании температуры охлаждающей жидкости на входе CAC (например, температуры охлаждающей жидкости, поступающей в CAC) и целевой температуры охлаждающей жидкости. Целевая температура охлаждающей жидкости может быть основана на целевой температуре наддувочного воздуха в коллекторе и температуре окружающей среды. Тепловая нагрузка и холодопроизводительность затем могут использоваться в расчете прямой связи для определения базовой процентной доли местного охлаждения. Базовая процентная доля местного охлаждения затем может настраиваться на основании массового расхода воздуха, проходящего через CAC. Настроенная процентная доля местного охлаждения затем может усекаться выше или ниже на основании разности между целевой MCAT и фактической, измеренной MCAT. Это может давать в результате окончательную процентную долю местного охлаждения.
Контроллер затем может использовать окончательную процентную долю местного охлаждения для настройки насоса системы охлаждения CAC или вентилятора CAC. Например, если CAC является CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха, контроллер может настраивать скорость работы насоса системы охлаждения на уровень, который дает окончательную процентную долю местного охлаждения. В одном из примеров, окончательная процентная доля местного охлаждения 100% может приводить к повышению скорости работы насоса системы охлаждения до 100% максимальной скорости работы насоса. В еще одном примере, если CAC является CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, контроллер может настраивать скорость работы вентилятора CAC на уровень, который обеспечивает процентную долю местного охлаждения. Например, окончательная процентная доля местного охлаждения 50% может приводить к настройке скорости работы вентилятора CAC на 50% максимальной скорости работы вентилятора.
Для повышения эффективности эксплуатации и снижения запросов управления охлаждением прямой связи, может настраиваться внешнее охлаждение. Для определения процентной доли внешнего охлаждения, контроллер сначала может определять температуру окружающего воздуха и температуру охлаждающей жидкости на входе CAC, если CAC является CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха. Процентная доля внешнего охлаждения, в таком случае, может быть основана на температуре окружающего воздуха в зависимости от температуры охлаждающей жидкости на входе CAC и целевой MCAT.
Контроллер затем может использовать процентную долю внешнего охлаждения для настройки заслонок облицовки радиатора и/или вентилятора охлаждения двигателя. В одном из примеров, контроллер может настраивать только одно из вентилятора охлаждения двигателя и заслонок облицовки радиатора, чтобы выдавать определенную процентную долю внешнего охлаждения. Например, если процентная доля внешнего охлаждения определена имеющей значение 60%, заслонки облицовки радиатора могут настраиваться на положение, которое соответствует 60% максимального охлаждения, обеспечиваемого заслонками облицовки радиатора. В одном из примеров, это может включать в себя открывание заслонок облицовки радиатора на 60% максимального открывания. В качестве альтернативы, вентилятор охлаждения двигателя может настраиваться, чтобы выдавать процентную долю внешнего охлаждения 60%. Например, это может включать в себя повышение скорости работы вентилятора охлаждения двигателя до 60% максимальной скорости работы вентилятора.
В еще одном примере, контроллер может настраивать как вентилятор охлаждения двигателя, так и заслонки облицовки радиатора, чтобы выдавать определенную процентную долю внешнего охлаждения. Более точно, запрос внешнего охлаждения может разделяться между вентилятором охлаждения двигателя и заслонками облицовки радиатора. В одном из примеров, если процентная доля внешнего охлаждения определена имеющей значение 60%, заслонки облицовки радиатора могут обеспечивать 40% внешнего охлаждения наряду с тем, что вентилятор охлаждения двигателя обеспечивает 20% внешнего охлаждения. В еще одном примере, заслонки облицовки радиатора могут обеспечивать 25% внешнего охлаждения наряду с тем, что вентилятор охлаждения двигателя обеспечивает 35% запроса внешнего охлаждения.
Координация запроса внешнего охлаждения между заслонками облицовки радиатора и вентилятором охлаждения двигателя может быть основана на дополнительных условиях эксплуатации транспортного средства. Дополнительные условия эксплуатации транспортного средства могут включать в себя температуры двигателя, условия вождения транспортного средства и наружные погодные условия. Например, заслонки облицовки радиатора и вентилятор охлаждения двигателя могут настраиваться, чтобы обеспечивать запрос процентной доли внешнего охлаждения, к тому же, наряду с обеспечением отвечающего требованиям охлаждения двигателя и повышением экономии топлива транспортного средства.
Открывание заслонок облицовки радиатора может увеличивать лобовое сопротивление транспортного средства. Таким образом, в некоторых примерах, когда транспортное средство является разгоняющимся, заслонки облицовки радиатора могут закрываться, чтобы уменьшать лобовое сопротивление и улучшать экономию топлива. В некоторых случаях, во время замедления, транспортное средство может глушиться, а трансмиссия отсоединяться от двигателя для улучшения экономии топлива. В этой ситуации, необходимо дополнительное охлаждение двигателя. Открывание заслонок облицовки радиатора и увеличение скорости работы вентилятора охлаждения двигателя в начале замедления, в этом случае, может предоставлять возможность для предварительного охлаждения двигателя, сохраняя температуры двигателя невысокими. Это также может предоставлять заслонкам облицовки радиатора возможность оставаться закрытыми в течение более длинного периода во время последующих приводимых в движение условий, снижая лобовое сопротивление транспортного средства и вновь улучшая экономию топлива.
В вышеприведенных примерах, если есть запрос закрыть заслонки облицовки радиатора для повышения экономии топлива, процентная доля внешнего охлаждения может обеспечиваться вентилятором охлаждения двигателя, а не посредством увеличения открывания заслонок облицовки радиатора. В еще одном примере, если влажность окружающей среды высока и может увеличивать формирование конденсата в CAC, заслонки облицовки радиатора могут оставаться закрытыми, и процентная доля внешнего охлаждения может обеспечиваться вентилятором охлаждения двигателя. Таким образом, вклады вентилятора охлаждения двигателя и заслонок облицовки радиатора в процентную долю внешнего охлаждения могут быть основаны на дополнительных условиях эксплуатации транспортного средства и двигателя. По существу, вентилятор охлаждения двигателя и заслонки облицовки радиатора могут настраиваться, чтобы обеспечивать процентную долю внешнего охлаждения, к тому же, наряду с обеспечением отвечающего требованиям охлаждения двигателя и повышения экономии топлива транспортного средства. Если нет запроса настраивать внешнее охлаждение (например, процентная доля внешнего охлаждения является по существу равной текущей процентной доле охлаждения, обеспечиваемой вентилятором охлаждения двигателя и заслонками облицовки радиатора), вентилятор охлаждения двигателя и заслонки облицовки радиатора могут настраиваться на основании условий эксплуатации транспортного средства, как описано выше.
Таким образом, одно или более из положения заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя могут настраиваться на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей среды охладителя наддувочного воздуха. Кроме того, элемент местного охлаждения охладителя наддувочного воздуха может настраиваться на основании разности между температурой наддувочного воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. В одном из примеров, охладитель наддувочного воздуха является охладителем наддувочного воздуха с водяным охлаждением наддувочного воздуха, охлаждающая среда охладителя наддувочного воздуха является охлаждающей жидкостью, а настройка элемента местного охлаждения охладителя наддувочного воздуха заключается в том, что настраивают скорость работы насоса системы охлаждения. Настройка скорости работы насоса системы охлаждения дополнительно может быть основана на массовом расходе воздуха, разности между целевой температурой охлаждающей жидкости и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха, и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. Целевая температура охлаждающей жидкости основана на целевой температуре наддувочного воздуха в коллекторе, причем, целевая температура охлаждающей жидкости снижается для понижения целевой температуры наддувочного воздуха в коллекторе. Настройка одного или более из положения заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя может быть дополнительно основана на температуре окружающей среды.
В еще одном примере, охладитель наддувочного воздуха может быть охладителем наддувочного воздуха с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, охлаждающая среда охладителя наддувочного воздуха является подкапотным воздухом, а настройка элемента местного охлаждения охладителя наддувочного воздуха включает в себя настройку вентилятора охладителя наддувочного воздуха. В этом примере, настройка вентилятора охладителя наддувочного воздуха может быть дополнительно основана на массовом расходе воздуха, разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой окружающего воздуха, и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. Настройка одного или более из положения заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя может быть дополнительно основана на скорости транспортного средства, температурах двигателя и наружных погодных условиях.
Охлаждение наддувочного воздуха в CAC может регулироваться в ответ на температуру наддувочного воздуха в коллекторе, MCAT, и, если CAC является теплообменником из воды в воздух, температуру охлаждающей жидкости, протекающей через CAC (например, температуру охлаждающей жидкости CAC, CAC-CT). Более точно, на основании MCAT и CAC-CT, CAC может находиться в различных режимах охлаждения, которые требуют меняющихся величин местного и внешнего охлаждения CAC. Например, на основании этих температур относительно пороговых значений, CAC может находиться в режиме полного охлаждения, режиме нулевого охлаждения, режиме минимального предупредительного охлаждения или режиме непрерывного охлаждения.
Фиг. 5 представляет примерный способ 500 для определения режима охлаждения CAC. Способ 500 может выполняться системой управления транспортного средства, такой как контроллер 12. Способ начинается на 502 посредством оценки и/или измерения условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, температуру и влажность окружающей среды, температуру наддувочного воздуха на входе CAC, температуру наддувочного воздуха на выходе CAC (например, температуру наддувочного воздуха в коллекторе), температуру охлаждающей жидкости на входе CAC (например, CAC-CT), массовый расход воздуха, скорость работы насоса системы охлаждения, положение заслонок облицовки радиатора, скорость работы вентилятора охлаждения двигателя, скорость работы вентилятора CAC, температуры двигателя (например, температуру охлаждающей жидкости двигателя и температуру под капотом), и т.д. Способ 500 сравнивает MCAT и CAC-CT с пороговыми значениями для определения режима охлаждения CAC. Если CAC является CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, способ 500 может быть модифицирован, из условия чтобы температура под капотом или температура системы двигателя сравнивалась с пороговым значением, вместо CAC-CT.
На 504, способ включает в себя определение, находится ли MCAT ниже первой пороговой температуры T1, и находится ли CAC-CT ниже второй пороговой температуры T2. В одном из примеров, первая пороговая температура T1 и вторая пороговая температура T2 могут быть минимальными пороговыми значениями. Например, если MCAT и/или CAC-CT находятся ниже своих соответственных пороговых значений (например, T1 и T2), охлаждение CAC может быть слишком высоким. В этом случае, конденсат может формироваться в CAC. Если MCAT находится ниже первого порогового значения T1, а CAC-CT находится ниже второй пороговой температуры T2, CAC переводиться в режим нулевого охлаждения на 506. По существу, контроллер может формировать запрос отсутствия местного охлаждения и запрос отсутствия внешнего охлаждения. Например, на 506, контроллер может снижать скорость работы насоса системы охлаждения или скорость работы вентилятора CAC (в зависимости от того, является ли CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха или CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха) до 0%. Это может включать в себя выключение насоса системы охлаждения или вентилятора CAC, из условия чтобы местное охлаждение не выдавалось в CAC. В этом режиме, контроллер также может не увеличивать скорость работы вентилятора охлаждения двигателя и запрос открывания заслонок облицовки радиатора. В одном из примеров, это может включать в себя закрывание заслонок облицовки радиатора и/или выключение вентилятора охлаждения двигателя. В еще одном примере, это может включать в себя предоставление заслонкам облицовки радиатора и/или вентилятору охлаждения двигателя возможности управляться на основании других условий эксплуатации двигателя, таких как скорость транспортного средства и температура охлаждающей жидкости двигателя.
Возвращаясь на 504, если MCAT не находится ниже первой пороговой температуры T1, или CAC-CT не находится ниже второй пороговой температуры T2, способ продолжается на 508. На 508 способ определяет, является ли MCAT большей, чем третья пороговая температура T3, или является ли CAC-CT большей, чем четвертая пороговая температура T4. В одном из примеров, третья пороговая температура T3 и четвертая пороговая температура T4 могут быть максимальными пороговыми значениями. Например, если MCAT и/или CAC-CT находятся выше своих соответственных пороговых значений (например, T3 и T4), охлаждение CAC может быть слишком низким. В этом случае, MCAT может находиться на уровне, таком, что могут происходить детонация в двигателе и/или нестабильное сгорание. Таким образом, третья пороговая температура T3 и четвертая пороговая температура T4 могут быть основаны на MCAT, которая может приводить к нестабильному сгоранию. Если MCAT является большей, чем третья пороговая температура T3, или CAC-CT является большей, чем четвертая пороговая температура T4, CAC может переводиться в режим полного охлаждения на 510. По существу, контроллер может формировать запрос полного, или максимального, местного охлаждения и запрос полного внешнего охлаждения. В этом случае, процентные доли или запросы местного и внешнего охлаждения могут иметь значение 100% Способ на 510 может включать в себя повышение скорости работы насоса системы охлаждения или скорости работы насоса CAC до 100% (например, до максимальной скорости работы). Запрос полного внешнего охлаждения может включать в себя повышение запроса скорости работы вентилятора охлаждения двигателя и открывания заслонок облицовки радиатора до 100%. В одном из примеров, это может включать в себя повышение скорости работы вентилятора охлаждения двигателя до 100% и увеличение открывания заслонок облицовки радиатора до 100% (например, максимальной величины открывания). В еще одном примере, это может включать в себя увеличение скорости работы вентилятора охлаждения двигателя и открывания заслонок облицовки радиатора до наивысшего уровня, допускаемого другими условиями эксплуатации двигателя. Это может быть основано на экономии топлива транспортного средства. Например, если транспортное средство разгоняется во время режима полного охлаждения, скорость работы вентилятора охлаждения двигателя может повышаться до 100% наряду с тем, что заслонки облицовки радиатора открываются на меньшую процентную долю, чем 100% на основании экономии топлива транспортного средства. Если потери от нестабильного сгорания на более высокой MCAT являются большими, чем потери экономии топлива, заслонки облицовки радиатора затем могут открываться до 100%.
Возвращаясь на 508, если MCAT находится ниже третьей пороговой температуры T3, а CAC-CT находится ниже четвертой пороговой температуры T4, способ продолжается на 512. На 512, способ включает в себя определение, находится ли MCAT между первой пороговой температурой T1 и пятой пороговой температурой T5, или находится ли CAC-CT между второй пороговой температурой T2 и шестой пороговой температурой T6. Пятая пороговая температура T5 и шестая пороговая температура T6 могут быть минимальными нормальными рабочими температурами двигателя. Например, если MCAT и/или CAC-CT находятся выше пятой пороговой температуры T5 и/или шестой пороговой температуры T6, соответственно, может быть необходимым минимальное вмешательство в охлаждение. Если MCAT находится между первой пороговой температурой T1 и пятой пороговой температурой T5, или если CAC-CT находится между второй пороговой температурой T2 и шестой пороговой температурой T6, CAC может переводиться в режим минимального предупредительного охлаждения на 514. По существу, контроллер может формировать запрос более низкого местного охлаждения и запрос отсутствия внешнего охлаждения. Запрос более низкого местного охлаждения может включать в себя настройку скорости работы насоса системы охлаждения или скорости работы вентилятора CAC на 30%. В одном из примеров, 30% может быть минимальной скоростью работы или относительной длительностью включения для насоса или вентилятора (например, минимальной рабочей скоростью для эксплуатации вентилятора и насоса, и получения точных процентных долей местного и/или внешнего охлаждения). Таким образом, в некоторых примерах, процентная доля местного охлаждения на 514 может быть несколько меньшей или большей, чем 30%, на основании минимальной рабочей скорости насоса системы охлаждения или вентилятора CAC для получения точных процентных долей охлаждения. На 514, контроллер может не увеличивать скорость работы вентилятора охлаждения двигателя и запрос открывания заслонок облицовки радиатора. Это может включать в себя приведение в действие заслонок облицовки радиатора и вентилятора охлаждения двигателя на основании других условий эксплуатации двигателя, таких как скорость транспортного средства и температура охлаждающей жидкости двигателя.
Возвращаясь на 512, если MCAT не находится между первой пороговой температурой T1 и пятой пороговой температурой T5, а CAC-CT не находится между второй пороговой температурой T2 и шестой пороговой температурой T6, способ продолжается на 516. На 516, контроллер может определять, что MCAT и CAC-CT находятся между рабочим (например, пятой пороговой температурой T5 и шестой пороговой температурой T6, соответственно) и верхним (например, третьей пороговой температурой T3 и четвертой пороговой температурой T4, соответственно) пороговыми значениями температуры. По существу, контроллер может эксплуатировать CAC в режиме непрерывного охлаждения на 518. Это может включать в себя настройку насоса системы охлаждения, вентилятора охлаждения двигателя, вентилятора CAC и/или заслонок облицовки радиатора по мере надобности на основании целевой MCAT и дополнительных температур двигателя. Подробности об эксплуатации в режиме непрерывного охлаждения представлены на фиг. 6-8.
Примерный способ 600 для настройки местного и внешнего охлаждения CAC на основании определенных процентных долей местного охлаждения и внешнего охлаждения представлен на фиг. 6. Способ 600 может выполняться системой управления транспортного средства, такой как контроллер 12, посредством измерения различных рабочих параметров двигателя с различных датчиков и использования алгоритма для определения запроса процентной доли местного охлаждения запроса процентной доли внешнего охлаждения. Способ начинается на 602 определением MCAT, CAC-CT (например, температуры охлаждающей жидкости на входе охлаждающей жидкости CAC), температуры наддувочного воздуха на входе CAC, массового расхода воздуха и температуры окружающего воздуха. На 604, контроллер использует данные, определенные на 602, для определения окончательной процентной доли местного охлаждения. Окончательная процентная доля местного охлаждения может определяться с использованием алгоритма, представленного на фиг. 7-8. Окончательная процентная доля местного охлаждения может быть процентной долей за максимальной величиной местного охлаждения, которая может обеспечиваться вентилятором CAC или насосом системы охлаждения CAC, в зависимости от типа (например, воздушного охлаждения наддувочного воздуха против водяного охлаждения наддувочного воздуха) CAC.
После определения процентной доли местного охлаждения, контроллер может настраивать насос системы охлаждения или вентилятор CAC на основании процентной доли местного охлаждения на 606. Более точно, на основании процентной доли местного охлаждения, контроллер может определять требуемую скорость работы насоса системы охлаждения или скорость работы вентилятора CAC. Например, если процентная доля местного охлаждения имеет значение 50%, контроллер может настраивать насос системы охлаждения или вентилятор CAC на 50% максимальной скорости работы насоса системы охлаждения или вентилятора CAC. Если, на 606, скорость работы насоса системы охлаждения или скорость работы вентилятора CAC находится ниже требуемой скорости работы насоса системы охлаждения или скорости работы вентилятора CAC, способ может включать в себя повышение скорости работы вентилятора системы охлаждения или скорости работы вентилятора CAC до определенной процентной доли. В качестве альтернативы, если, на 606, скорость работы насоса системы охлаждения или скорость работы вентилятора CAC является большей, чем требуемая скорость работы насоса системы охлаждения или скорость работы вентилятора CAC, способ может включать в себя понижение скорости работы вентилятора системы охлаждения или скорости работы вентилятора CAC до определенной процентной доли. Если, на 606, скорость работы насоса системы охлаждения или скорость работы вентилятора CAC по существу равна требуемой скорости работы насоса системы охлаждения или скорости работы вентилятора CAC, способ может включать в себя поддержание скорости работы вентилятора системы охлаждения или скорости работы вентилятора CAC на текущей скорости работы.
После настройки насоса системы охлаждения или вентилятора CAC для выдачи определенной процентной доли местного охлаждения, способ продолжается на 608, чтобы определять процентную долю внешнего охлаждения. Процентная доля внешнего охлаждения может определяться с использованием алгоритма, представленного на фиг. 7-8. Процентная доля внешнего охлаждения может быть процентной долей вне максимальной величины внешнего охлаждения, которая может обеспечиваться заслонками облицовки радиатора и/или вентилятором охлаждения двигателя.
После определения процентной доли внешнего охлаждения, контроллер может настраивать заслонки облицовки радиатора и/или вентилятора охлаждения двигателя на основании процентной доли внешнего охлаждения на 610. Более точно, на основании процентной доли местного охлаждения, контроллер может определять требуемые открывание заслонок облицовки радиатора и скорость работы вентилятора охлаждения двигателя. Как описано выше, процентная доля внешнего охлаждения может быть разделена между заслонками облицовки радиатора и вентилятором охлаждения двигателя. По существу, часть процентной доли внешнего охлаждения, обеспечиваемая заслонками облицовки радиатора и вентилятором охлаждения двигателя, может быть основана на дополнительных условиях эксплуатации двигателя. Например, если другие условия эксплуатации двигателя или транспортного средства требуют, чтобы заслонки облицовки радиатора были закрытыми или на меньшем открывании (такими как для экономии топлива при разгоне), процентная доля внешнего охлаждения может преимущественно обеспечиваться вентилятором охлаждения двигателя. Например, в этом случае, если процентная доля внешнего охлаждения определена имеющей значение 40%, скорость работы вентилятора охлаждения двигателя может настраиваться на 40% от максимальной скорости работы наряду с тем, что заслонки облицовки радиатора остаются закрытыми (или на меньшем открывании). Таким образом, использование вентилятора охлаждения двигателя и заслонок облицовки радиатора может быть основано на процентной доле внешнего охлаждения и на условиях эксплуатации транспортного средства, таких как скорость транспортного средства и температуры двигателя.
Если, на 610, внешнее охлаждение, обеспечиваемое текущими открыванием заслонок облицовки радиатора и скоростью работы вентилятора охлаждения двигателя, находится ниже определенной процентной доли внешнего охлаждения, способ может включать в себя увеличение открывания заслонок облицовки радиатора и/или скорости работы вентилятора охлаждения двигателя, чтобы выдавать определенную процентную долю внешнего охлаждения. Как описано выше, величина увеличения открывания заслонок облицовки радиатора в сопоставлении с величиной увеличения скорости работы вентилятора охлаждения двигателя могут быть основаны на дополнительных условиях эксплуатации транспортного средства. В некоторых вариантах осуществления, контроллер может увеличивать открывание заслонок облицовки радиатора до большей величины, поэтому, скорость работы вентилятора охлаждения двигателя может поддерживаться на более низкой скорости работы. По существу, могут уменьшаться износ вентилятора охлаждения двигателя и потребление энергии.
В качестве альтернативы, на 610, внешнее охлаждение, обеспечиваемое текущими открыванием заслонок облицовки радиатора и скоростью работы вентилятора охлаждения двигателя, является большим, чем определенная процентная доля внешнего охлаждения, способ может включать в себя уменьшение открывания заслонок облицовки радиатора и/или скорости работы вентилятора охлаждения двигателя, чтобы выдавать определенную процентную долю внешнего охлаждения. В одном из примеров, это может включать в себя уменьшение скорости работы вентилятора охлаждения двигателя наряду с поддержанием открывания заслонок облицовки радиатора. В еще одном примере, это может включать в себя уменьшение открывания заслонок облицовки радиатора наряду с поддержанием скорости работы вентилятора охлаждения двигателя. В еще одном другом примере, это может включать в себя уменьшение как числа оборотов вентилятора охлаждения двигателя, так и открывания заслонок облицовки радиатора. Если, на 610, внешнее охлаждение, обеспечиваемое текущими открыванием заслонок облицовки радиатора и скоростью работы вентилятора охлаждения двигателя, является по существу равным определенной процентной доле внешнего охлаждения, способ может включать в себя поддержание открывания заслонок облицовки радиатора и скорости работы вентилятора охлаждения двигателя. В качестве альтернативы, если вентилятор охлаждения двигателя или заслонки облицовки радиатора должны быть настроены для экономии топлива или повышенных эксплуатационных характеристик транспортного средства, контроллер может настраивать другое устройство внешнего охлаждения (например, заслонки облицовки радиатора, если вентилятор охлаждения двигателя настроен для экономии топлива), чтобы выдавать определенную процентную долю внешнего охлаждения.
В некоторых вариантах осуществления, способ может происходить одновременно на 604 и 608. Таким образом, вентилятор охлаждения двигателя и заслонки облицовки радиатора могут настраиваться одновременно с насосом системы охлаждения и вентилятором CAC. Кроме того, процентная доля местного охлаждения и процентная доля внешнего охлаждения могут непрерывно рассчитываться или определяться, из условия чтобы заслонки облицовки радиатора, вентилятор охлаждения двигателя, вентилятор CAC и/или насос системы охлаждения могли непрерывно настраиваться для поддержания MCAT около целевой MCAT. Таким образом, формирование конденсата может уменьшаться наряду с повышением стабильности сгорания.
Фиг. 7 показывает примерную схему 700, иллюстрирующую алгоритм для определения процентных долей местного и внешнего охлаждения для CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха. Алгоритм, показанный на схеме 700, может храниться в и выполняться системой управления транспортного средства, такой как контроллер 12. Более точно, контроллер 12 может использовать рабочие параметры двигателя, определенные на 602, в способе 600 для определения процентной доли местного охлаждения и процентной доли внешнего охлаждения. Эти процентные доли затем используются в способе 600 для настройки вентилятора CAC, насоса системы охлаждения CAC, вентилятора охлаждения двигателя и/или заслонок облицовки радиатора.
Расчет местного охлаждения представлен на 702. Прежде всего, контроллер может рассчитывать тепловую нагрузку CAC на 706 посредством определения разности между температурой наддувочного воздуха на входе CAC и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. Температура наддувочного воздуха в коллекторе может быть такой же, как температура наддувочного воздуха на выходе CAC. На 708, контроллер рассчитывает холодопроизводительность CAC, определяя разность между целевой температурой охлаждающей жидкости и температурой охлаждающей жидкости на входе CAC (например, CAC-CT). Целевая температура охлаждающей жидкости может быть основана на целевой температуре наддувочного воздуха в коллекторе. По существу, целевая температура охлаждающей жидкости может быть более низкой для более низкой целевой температуры наддувочного воздуха в коллекторе.
На 710, контроллер 12 может использовать расчет прямой связи для определения базовой процентной доли местного охлаждения на основании определенной тепловой нагрузки и холодопроизводительности. В одном из примеров, контроллер может включать в себя трехмерную справочную таблицу, которая сопоставляет тепловую нагрузку с холодопроизводительностью и определяет базовую процентную долю местного охлаждения для значений тепловой нагрузки и холодопроизводительности.
Эффективность CAC может быть связанной с тем, насколько большой поток воздуха проходит сквозь CAC. Таким образом, контроллер может определять коэффициент умножения, на основании массового расхода воздуха (например, величины потока воздуха, проходящего сквозь CAC), на 712. Базовая процентная доля охлаждения затем умножается на определенный коэффициент умножения, для того чтобы определять настроенную процентную долю местного охлаждения. Контроллер затем усекает настроенную процентную долю местного охлаждения на основании разности между фактической или измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе на 714. Контроллер может увеличивать или уменьшать настроенную процентную долю местного охлаждения на величину, основанную на амплитуде разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. Например, если измеренная температура наддувочного воздуха в коллекторе является меньшей, чем целевая температура наддувочного воздуха в коллекторе, контроллер может уменьшать настроенную процентную долю местного охлаждения на величину, основанную на амплитуде разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. В этом примере, величина уменьшения настроенной процентной доли местного охлаждения может возрастать с увеличением амплитуды разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. В еще одном примере, если измеренная температура наддувочного воздуха в коллекторе является большей, чем целевая температура наддувочного воздуха в коллекторе, контроллер может увеличивать настроенную процентную долю местного охлаждения на величину, основанную на амплитуде разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. В этом примере, величина увеличения настроенной процентной доли местного охлаждения может возрастать с увеличением амплитуды разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. В ином изложении, процентная доля местного охлаждения может возрастать с увеличением разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе.
Выходными данными на 716 является окончательная процентная доля местного охлаждения. Эта окончательная процентная доля местного охлаждения затем используется контроллером для определения настроек для насоса системы охлаждения CAC, как описано выше на фиг. 6.
Расчет внешнего охлаждения представлен на 704. Запрос процентной доли внешнего охлаждения может быть основан на функции температуры охлаждающей среды в зависимости от температуры внешней среды, имеющейся в распоряжении для отвода тепла. В случае CAC с водяным охлаждением наддувочного воздуха, как показано на фиг. 7, охлаждающая среда является охлаждающей жидкостью, подвергаемой циркуляции посредством насоса системы охлаждения, через CAC, а температура внешней среды является температурой окружающей среды. Контроллер может определять процентную долю внешнего охлаждения на 718 на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей жидкости на входе CAC. Чем выше температура охлаждающей жидкости возрастает по направлению к целевой температуре наддувочного воздуха в коллекторе, тем большее внешнее охлаждение может быть запрошено. Другими словами, по мере того, как уменьшается разность между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей жидкости на входе CAC, процентная доля или запрос внешнего охлаждения может увеличиваться. Процентная доля внешнего охлаждения дополнительно может быть основана на температуре окружающей среды. Например, контроллер может определять масштабный коэффициент на основании температуры окружающей среды. В одном из примеров, если температура окружающей среды находится выше, процентная доля внешнего охлаждения может уменьшаться, поскольку более высокая температура окружающей среды может давать меньшее охлаждение в отношении низкотемпературного радиатора, а впоследствии, CAC. В этом примере, открывание заслонок облицовки радиатора и/или приведение в действие вентилятора охлаждения двигателя могут снижать полный коэффициент полезного действия системы, поскольку может быть более низкая выгода от внешнего охлаждения. В таком случае, если окончательная процентная доля внешнего охлаждения находится ниже, расчет местного охлаждения на 702 взамен может увеличивать процентную долю местного охлаждения. В еще одном примере, если температура окружающей среды находится ниже, процентная доля внешнего охлаждения может увеличиваться, поскольку более низкая температура окружающей среды может давать усиленное охлаждение в отношении низкотемпературного радиатора, а впоследствии, в отношении CAC, через охлажденную охлаждающую жидкость.
Выходными данными на 718 является процентная доля внешнего охлаждения. Процентная доля внешнего охлаждения затем используется контроллером для определения настроек в отношении заслонок облицовки радиатора и вентилятора охлаждения двигателя, как описано выше на фиг. 6.
Фиг. 8 показывает примерную схему 800, иллюстрирующую алгоритм для определения процентных долей местного и внешнего охлаждения для CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха. Алгоритм, показанный на схеме 800, может быть подобным алгоритму, показанному на схеме 700. По существу, многие из идентичных вычислений могут производиться наряду с тем, что некоторые входные параметры отличаются. Например, поскольку схема 800 представляет алгоритм для CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, алгоритм не использует температуру охлаждающей жидкости. Взамен, температура окружающего воздуха может использоваться для представления температуры охлаждающей среды (вместо температуры охлаждающей жидкости). Алгоритм, показанный на схеме 800, может храниться в и выполняться системой управления транспортного средства, такой как контроллер 12. Более точно, контроллер 12 может использовать рабочие параметры двигателя, определенные на 602, в способе 600 для определения процентной доли местного охлаждения и процентной доли внешнего охлаждения. Эти процентные доли затем используются в способе 600 для настройки вентилятора CAC, насоса системы охлаждения CAC, вентилятора охлаждения двигателя и/или заслонок облицовки радиатора.
Расчет местного охлаждения представлен на 802. Прежде всего, контроллер может рассчитывать тепловую нагрузку CAC на 806 посредством определения разности между температурой наддувочного воздуха на входе CAC и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. На 808, контроллер рассчитывает холодопроизводительность CAC, определяя разность между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой окружающей среды.
Как описано выше на 710 на схеме 700, на 810, контроллер 12 может использовать расчет прямой связи для определения базовой процентной доли местного охлаждения на основании определенной тепловой нагрузки и холодопроизводительности. Контроллер затем может определять коэффициент умножения на основании массового расхода воздуха на 712. Базовая процентная доля охлаждения затем умножается на определенный коэффициент умножения, для того чтобы определять настроенную процентную долю местного охлаждения. Контроллер затем усекает настроенную процентную долю местного охлаждения на основании разности между фактической или измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе на 814. Последовательность операций на 814 может быть такой же, как описанная для 714 на схеме 700, приведенной выше. Выходными данными на 814 является окончательная процентная доля местного охлаждения. Эта окончательная процентная доля местного охлаждения затем используется контроллером для определения настроек для насоса системы охлаждения CAC, как описано выше на фиг. 6.
Расчет внешнего охлаждения представлен на 804. Запрос процентной доли внешнего охлаждения может быть основан на функции температуры охлаждающей среды в зависимости от температуры внешней среды, имеющейся в распоряжении для отвода тепла. В случае CAC с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, как показано на фиг. 8, охлаждающая среда является подкапотным воздухом или воздухом моторного отсека, а температура внешней среды является температурой подкапотного воздуха или температурой воздуха моторного отсека. По существу, температура охлаждающей среды охладителя наддувочного воздуха является температурой подкапотного воздуха. Контроллер может определять процентную долю внешнего охлаждения на 818 на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой подкапотного воздуха. Чем выше температура подкапотного воздуха возрастает по направлению к целевой температуре наддувочного воздуха в коллекторе, тем меньшее внешнее охлаждение может быть запрошено. Другими словами, по мере того, как уменьшается разность между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой подкапотного воздуха, процентная доля или запрос внешнего охлаждения может уменьшаться. Как описано выше, процентная доля внешнего охлаждения дополнительно может быть основана на температуре окружающей среды. Например, контроллер может определять масштабный коэффициент на основании температуры окружающей среды. В одном из примеров, если температура окружающей среды находится выше, процентная доля внешнего охлаждения может уменьшаться, поскольку более высокая температура окружающей среды может давать меньшее охлаждение в отношении CAC. В этом примере, открывание заслонок облицовки радиатора и/или приведение в действие вентилятора охлаждения двигателя могут снижать полный коэффициент полезного действия системы, поскольку может быть более низкая выгода от внешнего охлаждения. В таком случае, если окончательная процентная доля внешнего охлаждения находится ниже, расчет местного охлаждения на 802 взамен может увеличивать процентную долю местного охлаждения. В еще одном примере, если температура окружающей среды находится ниже, процентная доля внешнего охлаждения может увеличиваться, поскольку более низкая температура окружающей среды может давать усиленное охлаждение в отношении CAC.
Выходными данными на 818 является процентная доля внешнего охлаждения. Процентная доля внешнего охлаждения затем используется контроллером для определения настроек в отношении заслонок облицовки радиатора и вентилятора охлаждения двигателя, как описано выше на фиг. 6.
Таким образом, процентная доля местного охлаждения для охладителя наддувочного воздуха может оцениваться на основании разности между температурой воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе, и холодопроизводительности охладителя наддувочного воздуха. Процентная доля внешнего охлаждения для охладителя наддувочного воздуха может оцениваться на основании разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей среды охладителя наддувочного воздуха. Затем, одна из скорости работы насоса системы охлаждения или скорости работы вентилятора охладителя наддувочного воздуха может настраиваться на основании процентной доли местного охлаждения. В заключение, положение заслонок облицовки радиатора может настраиваться первой величиной, а скорость работы вентилятора охлаждения двигателя может настраиваться второй величиной, первая и вторая величины основаны на процентной доле внешнего охлаждения и условиях эксплуатации транспортного средства. Кроме того, первая величина и вторая величина могут определяться на основании одного или более из скорости транспортного средства, температур двигателя и наружных погодных условий.
Процентная доля местного охлаждения дополнительно может быть основана на массовом расходе воздуха и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. Процентная доля местного охлаждения может возрастать с увеличением массового расхода воздуха и разности между измеренной температурой наддувочного воздуха в коллекторе и целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе. Процентная доля внешнего охлаждения дополнительно может быть основана на температуре окружающей среды, причем, процентная доля внешнего охлаждения убывает с повышением температуры окружающей среды.
В одном из примеров, охладитель наддувочного воздуха может быть охладителем наддувочного воздуха с водяным охлаждением наддувочного воздуха, а холодопроизводительность может быть основана на разности между целевой температурой охлаждающей жидкости и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха. Кроме того, скорость работы насоса системы охлаждения может определяться на основании оцененной процентной доли местного охлаждения. В некоторых случаях, скорость работы насоса системы охлаждения может возрастать для увеличения процентной доли местного охлаждения. Что касается охладителя наддувочного воздуха с водяным охлаждением наддувочного воздуха, температура охлаждающей среды охладителя наддувочного воздуха является температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха, и при этом, процентная доля внешнего охлаждения возрастает по мере того, как уменьшается разность между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой охлаждающей жидкости на входе охладителя наддувочного воздуха.
В еще одном примере, охладитель наддувочного воздуха может быть охладителем наддувочного воздуха с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, а холодопроизводительность может быть основана на разности между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой окружающей среды. Кроме того, скорость работы вентилятора охладителя наддувочного воздуха может определяться на основании оцененной процентной доли охлаждения. Скорость работы вентилятора охладителя наддувочного воздуха может возрастать для увеличения процентной доли местного охлаждения. Что касается охладителя наддувочного воздуха с воздушным охлаждением наддувочного воздуха, температура охлаждающей среды охладителя наддувочного воздуха является температурой подкапотного воздуха. Процентная доля внешнего охлаждения может убывать по мере того, как уменьшается разность между целевой температурой наддувочного воздуха в коллекторе и температурой подкапотного воздуха.
Таким образом, процентная доля или запрос местного и процентная доля или запрос внешнего охлаждения могут определяться на основании целевой температуры наддувочного воздуха в коллекторе и дополнительными температурами воздуха и охлаждающей жидкости в двигателе. Процентная доля местного охлаждения и процентная доля внешнего охлаждения затем могут использоваться для настройки насоса системы охлаждения двигателя, вентилятора CAC, вентилятора охлаждения двигателя и/или заслонок облицовки радиатора транспортного средства, чтобы выдавать определенные доли охлаждения. Процентные доли охлаждения дополнительно могут настраиваться на основании температуры окружающего воздуха и дополнительных условий эксплуатации транспортного средства. Например, настройки заслонок облицовки радиатора и вентилятора охлаждения двигателя также могут быть основаны на повышении экономии топлива и коэффициента полезного действия двигателя транспортного средства. Посредством настройки элементов охлаждения таким образом, наддувочный воздух, поступающий в двигатель, может регулироваться около целевой температуры, тем самым, уменьшая формирование конденсата и детонацию в двигателе, к тому же, наряду с повышением коэффициента действия двигателя.
Отметим, что примерные процедуры управления, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Кроме того, одна или более различных конфигураций системы могут использоваться в комбинации с одной или более описанных диагностических процедур. Объект патентования настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.