СИСТЕМА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ДВИГАТЕЛЕМ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системам и способам управления двигателем с турбонаддувом с дополнительным дросселем, расположенным в трубопроводе между выпуском компрессора и впускным клапаном цилиндра двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатель может содержать турбонагнетатели и может использовать активное управление турбонагнетателем, такое как посредством регулятора давления наддува, впускного дросселя, перепускного канала компрессора, и т.д., чтобы повышать коэффициент полезного действия работы двигателя и, таким образом, ездовые качества транспортного средства. В некоторых транспортных средствах (см. например US 7017531, опубл. 28.03.2006, МПК B60K11/02, F02B29/04), избыточное тепло из двигателя, например, в форме горячего воздуха, может использоваться для подогрева различных компонентов транспортного средства, например, для отапливания кабины транспортного средства, содействия борьбе с обледенением дросселя, и выдачи тепла в системы управления влажностью, подачи тепла в обогреватель стекол, содействия ускоренному прогреву двигателя и выдачи тепла в другие компоненты транспортного средства и двигателя.
Однако, в условиях холодного двигателя, когда температура двигателя меньше, чем пороговая температура, например в условиях холодного запуска до того, как двигатель прогрет в достаточной мере, избыточного тепла двигателя может не быть в распоряжении, чтобы выдавать нагретый воздух в компоненты транспортного средства и двигателя. В некоторых подходах, нагревательные элементы, например, электронагреватели, могут применяться для содействия выдаче, в то время как двигатель прогревается. Однако такие подходы могут снижать коэффициент полезного действия двигателя, например, могут понижать экономию топлива, поскольку каждый нагревательный элемент потребляет дополнительную энергию во время работы.
Кроме того, в некоторых условиях работы двигателя с наддувом, давление/поток в системе турбонагнетателя могут побуждать турбонагнетатель давать помпаж, потенциально ухудшая характеристики компонентов турбонагнетателя и снижая эксплуатационные качества транспортного средства. Например, компрессор может давать помпаж вследствие условий низкого потока воздуха при высоком давлении, например, когда впускной дроссель закрыт или частично открыт. Например, такое событие помпажа может происходить после события отпускания педали акселератора водителем, где уменьшенная величина наддува запрашивается для работы двигателя.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Авторы в материалах настоящего описания выявили описанные выше проблемы и предложили систему для транспортного средства с двигателем, содержащую
турбонагнетатель, содержащий компрессор;
первый дроссель, расположенный на впуске двигателя между выпуском компрессора и впускным клапаном цилиндра двигателя;
второй дроссель, расположенный в трубопроводе между выпуском компрессора и первым дросселем; и
контроллер, выполненный с возможностью
открывания второго дросселя для отведения части сжатого воздуха из места ниже по потоку от компрессора в теплообменник в ответ на температуру двигателя, меньшую чем пороговая температура; и
регулировки первого дросселя на основании условий работы двигателя.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер дополнительно выполнен с возможностью закрывания второго дросселя в ответ на температуру двигателя, большую, чем пороговая температура, для прерывания отведения части сжатого воздуха из места ниже по потоку от компрессора в теплообменник, и регулировки первого дросселя на основании условий работы двигателя.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер дополнительно выполнен с возможностью открывания второго дросселя для отведения части сжатого воздуха из места ниже по потоку от компрессора в теплообменник в ответ на условие помпажа, при котором температура двигателя больше, чем пороговая температура.
В одном из еще примерных подходов также предусмотрен способ транспортного средства с двигателем с турбонагнетателем. Способ включает в себя этапы, на которых осуществляют в состоянии холодного запуска, например, когда температура двигателя меньше, чем пороговая температура, или находится в пределах пороговой температуры от температуры окружающей среды, отведение части сжатого воздуха из места ниже по потоку от компрессора в теплообменник и подогрев компонентов транспортного средства посредством теплообменника. Способ дополнительно может включать этапы, на которых осуществляют в ответ на условие помпажа, когда температура двигателя больше, чем пороговая температура, отведение части сжатого воздуха из места ниже по потоку от компрессора в теплообменник.
Например, дополнительный дроссель и отводный трубопровод могут быть включены в состав между впускным коллектором и компрессором в двигателе с турбонаддувом, так чтобы нагретый воздух высокого давления мог подаваться в теплообменник для выдачи тепла в потребляющие тепло компоненты транспортного средства и двигателя, даже в условиях холодного двигателя. Кроме того, такой дополнительный дроссель может использоваться для отведения части сжатого воздуха от впускного коллектора двигателя, так чтобы компрессор мог осуществлять поток дополнительного воздуха без всасывания воздуха двигателем, чтобы ослаблять помпаж.
Таким образом, нагретый воздух может выдаваться в различные компоненты двигателя и транспортного средства в условиях холодного запуска, например, в то время как температура двигателя меньше, чем пороговая температура двигателя, не полагаясь на дополнительные нагревательные элементы, например, электронагреватели, которые потребляют дополнительную энергию. Таким образом коэффициент полезного действия двигателя может повышаться наряду с предоставлением более быстрого источник избыточного тепла во время холодных условий. Кроме того, этот дополнительный дроссель может использоваться для обеспечения большего контроля над работой турбонагнетателя, например, для уменьшения событий помпажа и для удовлетворения запросов наддува во время работы двигателя.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 показывает схематичное изображение примерной системы двигателя, содержащей систему турбонагнетателя;
Фиг.2 показывает схематичное изображение примерной системы двигателя, содержащей дополнительный дроссель на впуске двигателя ниже по потоку от выпуска компрессора.
Фиг.3 показывает примерный способ двигателя с турбонагнетателем в соответствии с описанием.
Фиг.4 показывает примерные графики, иллюстрирующие примерную процедуру управления для двигателя с турбонагнетателем в соответствии с описанием.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Последующее описание относится к системам и способам управления двигателем с турбонаддувом с дополнительным дросселем, расположенным в трубопроводе между выпуском компрессора и впускным клапаном цилиндра двигателя, такого как изображенный на фиг.1-2. Как описано со ссылкой на фиг.3 и 4, этот дополнительный дроссель может использоваться вместе с впускным дросселем и другими клапанами в системе турбонагнетателя, например, клапаном регулятора давления наддува и противопомпажным клапаном, чтобы выдавать тепло в различные компоненты в условиях холодного двигателя и чтобы выдавать повышенную величину управляющего воздействия на работу турбонагнетателя в разных условиях работы двигателя. Например, в условиях холодного двигателя, например, вслед за холодным запуском из состояния покоя, дополнительный дроссель может открываться, чтобы направлять нагретый сжатый воздух в один или более теплообменников, чтобы подогревать различные компоненты транспортного средства и двигателя, в то время как двигатель прогревается. В качестве еще одного примера, дополнительный дроссель может приводиться в действие в некоторых условиях, чтобы содействовать уменьшению событий помпажа в системе турбонагнетателя.
Фиг.1 показывает схематичное изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и пару одинаковых турбонагнетателей 120 и 130. В качестве одного из неограничивающих примеров, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух через впускной канал 140. Впускной канал 140 может включать в себя воздушный фильтр 156. По меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 122 турбонагнетателя 120 через первую ветвь впускного канала 140, как указано на 142, и по меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через вторую ветвь впускного канала 140, как указано на 144.
Первая часть совокупного всасываемого воздуха может сжиматься посредством компрессора 122, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Подобным образом, вторая часть совокупного всасываемого воздуха может сжиматься посредством компрессора 132, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 формируют вторую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Как показано на фиг.1, всасываемый воздух из впускных каналов 146 и 148 может повторно объединяться посредством общего впускного канала 149 перед подачей во впускной коллектор 160, где всасываемый воздух может выдаваться в двигатель. В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе для оценки давления в коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора для оценки температуры воздуха в коллекторе (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. Впускной канал 149 может включать в себя охладитель 154 воздуха и/или дроссель 158. Положение дросселя может регулироваться системой управления посредством исполнительного механизма 157 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12. В некоторых примерах, впускной канал 149 может включать в себя датчик 172 давления для оценки давления выше по потоку от впускного дросселя 158 и/или датчик 173 температуры для оценки температуры (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. Как показано на фиг.1, противопомпажный клапан 152 может быть предусмотрен для избирательного обхода компрессорных каскадов турбонагнетателей 120 и 130 через перепускной канал 150. В качестве одного из примеров, противопомпажный клапан 152 может открываться, чтобы давать возможность потока через перепускной канал 150, когда давление всасываемого воздуха выше по потоку от компрессоров достигает порогового значения.
Двигатель 10 может включать в себя множество цилиндров 14. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя шесть цилиндров, расположенных в V-образной конфигурации. Более точно, шесть цилиндров расположены в двух рядах 13 и 15, причем, каждый ряд включает в себя три цилиндра. В альтернативных примерах, двигатель 10 может включать в себя два или более цилиндров, к примеру, 4, 5, 8, 10 или более цилиндров. Эти различные цилиндры могут быть поровну поделены и расположены в альтернативных конфигурациях, таких как V-образная, рядная, коробчатая, и т.д. Каждый цилиндр 14 может быть выполнен с топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является форсункой непосредственного впрыска в цилиндр. Однако, в других примерах, топливная форсунка 166 может быть выполнена в виде топливной форсунки впрыска во впускной канал.
Всасываемый воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в материалах настоящего описания также указываемый ссылкой как камера 14 сгорания) через общий впускной канал 149, может использоваться для сжигания топлива, и продукты сгорания затем могут выпускаться через специфичные ряду параллельные выпускные каналы. В изображенном примере, первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 19.
Продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускные каналы 17, могут направляться через выпускную турбину 124 турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 122 через вал 126, чтобы обеспечивать сжатие для всасываемого воздуха. В качестве альтернативы, некоторая часть или все выхлопные газы, протекающие через выпускной канал 17, могут обходить турбину 124 через обводной канал 123 турбин, в то время как управляются регулятором 128 давления наддува. Положение регулятора 128 давления наддува может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может регулировать положение регулятора 128 давления наддува посредством соленоидного клапана. В этом конкретном примере, соленоидный клапан 121 может принимать перепад давлений для облегчения приведения в действие регулятора 128 давления наддува посредством привода 129 от разности давлений воздуха между впускным каналом 142, расположенным выше по потоку от компрессора 122, и впускным каналом 149, расположенным ниже по потоку от компрессора 122. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие регулятора 128 давления наддува.
Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускной канал 19, могут направляться через выпускную турбину 134 турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 132 через вал 136, чтобы обеспечивать сжатие всасываемого воздуха, протекающего через вторую ветвь системы впуска двигателя. В качестве альтернативы, некоторая часть или все выхлопные газы, протекающие через выпускной канал 19, могут обходить турбину 134 через обводной канал 133 турбин, в то время как управляются регулятором 138 давления наддува. Положение регулятора 138 давления наддува может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может регулировать положение регулятора 138 давления наддува посредством соленоидного клапана. В этом конкретном примере, соленоидный клапан 121 может принимать перепад давлений для облегчения приведения в действие регулятора 138 давления наддува посредством привода 129 от разности давлений воздуха между впускным каналом 144, расположенным выше по потоку от компрессора 132, и впускным каналом 149, расположенным ниже по потоку от компрессора 132. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие регулятора 138 давления наддува.
В некоторых примерах, турбины 124 и 134 с приводом от выхлопных газов могут быть выполнены в виде турбин с переменной геометрией, при этом контроллер 12 может регулировать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока выхлопных газов и сообщается их соответственному компрессору. В качестве альтернативы, турбины 124 и 134 с приводом от выхлопных газов могут быть выполнены в виде турбин с регулируемым соплом, при этом контроллер 12 может регулировать положение сопла турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока выхлопных газов и сообщается их соответственному компрессору. Например, система управления может быть сконфигурирована для независимого изменения положения лопастей или сопла турбин 124 и 134 с приводом от выхлопных газов через соответствующие приводы.
Продукты сгорания, выпускаемые цилиндрами через выпускной канал 19, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 170 наряду с тем, что продукты сгорания, выпускаемые через выпускной канал 19, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 180. Выпускные каналы 170 и 180 могут включать в себя одно или более устройств последующей очистки выхлопных газов, таких как каталитический нейтрализатор, и один или более датчиков выхлопных газов.
Положение впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра 14 может регулироваться посредством толкателей с гидравлическим приводом, присоединенных к штокам толкателя клапана, или посредством механизма переключения профиля кулачка, в котором используются рабочие выступы кулачка. В этом примере, по меньшей мере впускные клапаны каждого цилиндра 14 могут управляться посредством приведения в действие кулачков с использованием системы приведения в действие кулачков. Более точно, система 25 приведения в действие кулачков впускных клапанов может включать в себя один или более кулачков и может использовать переменные установку фаз кулачкового распределения или подъем для впускных и/или выпускных клапанов. В альтернативных вариантах осуществления, впускные клапаны могут управляться электрическим клапанным распределителем. Подобным образом, выпускные клапаны могут управляться системами приведения в действие кулачков или электрическим клапанным распределителем.
Чтобы выдавать тепло в компоненты двигателя и транспортного средства в условиях холодного двигателя, и чтобы усиливать контроль над работой турбонагнетателя во время работы двигателя, дополнительный или второй дроссель 185 включен в трубопровод 181, расположенный между впускными клапанами в одном или более цилиндров двигателя и выпуском компрессора. Положение дросселя может регулироваться системой управления посредством исполнительного механизма 187 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12. Трубопровод 181 расположен между выпуском компрессора, например, компрессора 132 и/или компрессора 122, и впускным клапаном в цилиндре двигателя. Например, трубопровод 181 может быть присоединен к впускному каналу 149 в положении выше по потоку от впускного дросселя 158 и ниже по потоку от охладителя 172 воздуха. Однако, в других примерах, трубопровод 181 может быть присоединен к трубопроводу 148 ниже по потоку от выпуска компрессора 132 или присоединен к трубопроводу 146 ниже по потоку от выпуска компрессора 122 или любом другом пригодном местоположении для отведения части сжатого воздуха от одного или более впускных клапанов в двигателе. В качестве примера, фиг.1 показывает трубопровод 181, присоединенный к трубопроводу 146 ниже по потоку от выпусков компрессоров 122 и 132 и выше по потоку от промежуточного охладителя 154.
Трубопровод 181 выполнен с возможностью отводить нагретый сжатый воздух, выводимый компрессором, например, компрессором 132 и/или компрессором 122, в один или более теплообменников, например, теплообменник 189. Например, теплообменник 189 может быть присоединен по текучей среде к трубопроводу 181 в положении ниже по потоку от второго дросселя 181. Нагретый воздух, принятый в теплообменнике 189, может использоваться для выдачи тепла в один или более компонентов 191 двигателя или транспортного средства, например, для отапливания кабины транспортного средства, содействия борьбе с обледенением дросселя, выдачи тепла в системы управления влажностью, подачи тепла в обогреватель стекол, содействия ускоренному прогреву двигателя и выдачи тепла в другие компоненты транспортного средства и двигателя. Кабина транспортного средства может быть внутренним пространством, в котором расположены сиденья для пассажиров и/или водителя/оператора транспортного средства. Теплообменник может обмениваться теплом с воздухом в воздуховодах системы HVAC (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) пассажирского отделения ниже и/или выше по потоку от активного элемента отопителя (активный элемент отопителя присоединен в охлаждающем контуре двигателя). Кроме того, теплообменник может обмениваться теплом с системами охлаждения двигателя через контур охлаждения двигателя выше по потоку от активного элемента отопителя и/или другие текучие среды.
Система 100 двигателя может включать в себя различные другие датчики. Например, каждый из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчик массового расхода воздуха (не показан). В некоторых примерах, только один из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчик массового расхода воздуха (MAF). В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора, каждый поддерживает связь с контроллером 12. В некоторых примерах, общий впускной канал 149 может включать в себя датчик 192 давления на впуске дросселя (TIP) для оценки давления на впуске заслонки (TIP) и/или датчик 193 температуры на впуске дросселя для оценки температуры воздуха на дросселе (TCT), каждый находится на связи с контроллером 12.
Двигатель 10 может принимать параметры управления из контроллера 12, и входные данные от водителя 190 транспортного средства через устройство 192 ввода. В этом примере, устройство 192 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Как дополнительно конкретизировано на фиг.4-6, в ответ на впускной сигнал, принятый от водителя транспортного средства, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулировать величину наддува, выдаваемого турбонагнетателями 120 и 130, и тем самым, регулировать TIP. В одном из примеров, контроллер 12 может добиваться этого посредством изменения положения дросселя 158 посредством регулировки привода 157 дросселя. В еще одном примере, контроллер 12 может добиваться этого посредством регулировки регуляторов 128 и 138 давления наддува, чтобы, тем самым, регулировать количество выхлопных газов, которые обходят турбины 124 и 134. В еще одном примере, контроллер 12 может добиваться этого посредством регулировки положения лопастей и/или положения сопла турбины с переменной геометрией.
Следует понимать, что, хотя фиг.1 показывает примерную систему двигателя, включающую в себя конфигурацию сдвоенного турбонагнетателя, в других примерах, могут использоваться любое количество турбонагнетателей и любая конфигурация турбонагнетателя. Например, система двигателя может включать в себя одиночный турбонагнетатель с одиночными компрессором и турбиной.
Фиг.2 показывает еще одно схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя дополнительный или второй дроссель на впуске двигателя ниже по потоку от выпуска компрессора. Идентичные номера, показанные на фиг.2, соответствуют аналогичным элементам, показанным на фиг.1, описанной выше. Как показано на фиг.2, дополнительный или второй дроссель 185 расположен в трубопроводе 181, который присоединен к впускному каналу 149 ниже по потоку от выпуска 214 компрессора 216 и выше по потоку от впускного клапана 202 цилиндра 14 двигателя. Как описано выше, двигатель может включать в себя любое подходящее количество цилиндров в любой пригодной конфигурации, где каждый цилиндр включает в себя впускной клапан и выпускной клапан. Например, как показано на фиг.2, цилиндр 14 включает в себя впускной клапан 202 и выпускной клапан 204, а трубопровод 181 расположен выше по потоку от по меньшей мере одного впускного клапана цилиндра в двигателе. В некоторых примерах, трубопровод 181 может быть расположен выше по потоку от впускного коллектора 160 так чтобы трубопровод был расположен выше по потоку от всех впускных клапанов во всех цилиндрах двигателя. Кроме того, в некоторых примерах, как показано на фиг.2, трубопровод 181 может быть расположен выше по потоку от основного или первого впускного дросселя 158.
Трубопровод 181 может быть присоединен к впускному каналу 149 в месте 206 соединения, так чтобы, во время работы двигателя с наддувом, когда второй дроссель 185 приводится в действие или по меньшей мере частично открывается, по меньшей мере часть сжатого воздуха, выведенного компрессором 216 через выпуск 214, направляется из впускного дросселя 158 в трубопровод 185 в направлении одного или более теплообменников, например, теплообменника 189. Даже в условиях холодного двигателя, например, когда температура двигателя меньше, чем пороговая температура, сжатый воздух, выводимый компрессором 122, может по меньшей мере частично нагреваться до того, что, когда этот нагретый сжатый воздух направляется в теплообменник 189, теплообменник может подавать тепло в один или более компонентов 191 транспортного средства или двигателя.
Как замечено выше, различные системы датчиков могут быть включены в систему двигателя, каждая поддерживает связь с контроллером 12. Например, фиг.2 показывает систему 212 датчиков, расположенную во впускном канале 149 ниже по потоку от впускного дросселя 158, систему 210 датчиков, расположенную ниже по потоку от выпуска 210 компрессора, и систему 208 датчиков, расположенную выше по потоку от компрессора 216. Системы 212, 210 и 208 датчиков могут включать в себя датчики давления, датчики расхода воздуха, датчики температуры, и т.д., и могут использоваться для определения рабочих параметров двигателя, и условия работы двигателя и турбонагнетателя могут регулироваться в ответ на эти определенные параметры. Например, как подробнее описано ниже со ссылкой на фиг.3 и 4, в ответ на изменения условий работы двигателя и/или турбонагнетателя, один или более из впускного дросселя 158, второго дросселя 185, клапана регулятора давления наддува (например, регулятора 128 давления наддува и/или регулятора 138 давления наддува) и противопомпажного клапана 152 могут приводиться в действие и регулироваться.
Фиг.3 показывает примерный способ 300, для двигателя с турбонаддувом, включающего в себя дополнительный или второй дроссель, например, второй дроссель 185, расположенный в трубопроводе, присоединенном между выпуском компрессора и впускным клапаном цилиндра в двигателе. Например, двигатель с турбонаддувом может включать в себя первый дроссель, например, впускной дроссель 158, расположенный на впуске двигателя ниже по потоку от выпуска компрессора, и второй дроссель, который отличен от первого дросселя, может использоваться во время выбранных условий для отведения части сжатого воздуха из места ниже по потоку от компрессора в теплообменник. Отведение может уводить воздух от впуска двигателя, так чтобы он не поступал в цилиндры двигателя, где воздух, выходящий из теплообменника, не поступает в цилиндры двигателя, но скорее приводится для нагревания других текучих сред. Кроме того, в некоторых примерах, может не быть теплообменника, а скорее нагретый воздух может использоваться непосредственно для нагрева компонентов, таких как ветровое стекло или другой компонент в моторном отсеке. Таким образом, сжатый воздух может отводиться от впуска двигателя для подогрева различных компонентов двигателя и транспортного средства и/или для усиления контроля над работой двигателя с наддувом.
На этапе 302, способ 300 включает в себя определение, удовлетворены ли начальные условия. Начальные условия могут включать в себя запрос запуска двигателя, например, событие включения зажигания для запуска двигателя из состояния покоя. Кроме того, начальные условия могут включать в себя определение, выполнен ли двигатель с возможностью работать с наддувом. Если начальные условия удовлетворены на этапе 304, способ 300 переходит на этап 304.
На этапе 304, способ 300 включает в себя определение, является ли температура двигателя меньшей, чем пороговая температура. Например, один или более датчиков температуры в системе двигателя могут использоваться для определения температуры двигателя. Например, один или более датчиков в системе выпуска двигателя могут использоваться для определения температуры двигателя. В качестве еще одного примера, один или более датчиков, расположенных ниже по потоку от выпуска компрессора в двигателе, могут использоваться для определения температуры двигателя. Эта температура двигателя может использоваться для определения, присутствуют ли условия холодного запуска. Пороговая температура может быть основана на количестве тепла, потребляемом различными компонентами двигателя и транспортного средства, и таким образом, может быть основана на количестве избыточного тепла из двигателя, используемого для достаточного нагревания этих компонентов.
Например, после запуска двигателя из состояния покоя, двигатель может не быть прогретым в достаточной мере, чтобы выдавать избыточное тепло в различные компоненты двигателя и транспортного средства, в то время как двигатель прогревается после холодного запуска, например, когда оператор запрашивает отопление через систему HVAC транспортного средства. Таким образом, если температура двигателя меньше, чем пороговая температура на этапе 304, способ 300 переходит на этап 306, чтобы отводить нагретый сжатый воздух в теплообменник. Например, второй дроссель 185 может приводиться в действие в по меньшей мере частично открытое положение, чтобы отводить некоторое количество нагретого сжатого воздуха, выводимого компрессором, например, компрессором 216, от впускного коллектора двигателя и в трубопровод 181.
Нагретый сжатый воздух затем может использоваться для содействия подогреву различных компонентов двигателя и транспортного средства в условиях работы холодного двигателя. Таким образом, на этапе 308, способ 300 включает в себя подогрев компонента(ов) теплообменником. Например, горячий сжатый воздух, направляемый через трубопровод 181, может подаваться в один или более теплообменников, например, теплообменник 189, которые термически связаны с потребляющими тепло компонентами двигателя и транспортного средства.
На этапе 310, способ 300 включает в себя определение, происходит ли запрос повышенного наддува наряду с тем, что температура двигателя меньшей, чем пороговая температура. Например, запрос повышенного наддува может происходить в ответ на повышенную нагрузку двигателя и/или в ответ на нажатие педали акселератора водителем, где водитель нажимает педаль акселератора, чтобы запросить повышенную величину крутящего момента.
Если происходит запрос повышенного наддува на этапе 310, способ 300 переходит на этап 312, чтобы регулировать клапан регулятора давления наддува для достижения требуемого наддува. Например, один или более из клапанов 128 и 138 регулятора давления наддува могут приводиться в действие для удовлетворения запроса повышенного наддува. Например, открывание клапана регулятора давления наддува может уменьшаться, чтобы увеличивать количество подвергнутого наддуву воздуха, выдаваемого в двигатель, наряду с тем, что второй дроссель поддерживается в постоянном открытом положении.
Во время управления наддувом, в то время как температура двигателя меньше, чем пороговая температура, регулировка клапанов для управления двигателем может выбираться, чтобы поддерживать второй дроссель в открытом положении, так чтобы нагретый сжатый воздух отводился для подогрева потребляющих тепло компонентов двигателя и транспортного средства, во время прогрева двигателя. Например, изначально, второй дроссель может открываться в полностью открытое положение, и регулировки регулятора давления наддува могут производиться, чтобы регулировать наддув. Однако если регулятор давления наддува регулируется в полностью закрытое положение, чтобы повышать наддув, но запрос повышенного наддува все еще не был удовлетворен, то регулировки могут производиться в отношении положения второго дросселя. Например, второй дроссель может регулироваться из полностью открытого положения в частично открытое положение, чтобы удовлетворять запрос наддува.
Таким образом, на этапе 314, способ 300 включает в себя определение, достигается ли требуемый наддув регулировкой клапана регулятора давления наддува. Если требуемый наддув достигнут на этапе 312, то способ 300 переходит обратно на этап 304, чтобы определять, находится ли температура двигателя по-прежнему ниже пороговой температуры. Однако, если требуемый наддув не достигнут на этапе 314, способ 300 переходит на этап 316, чтобы регулировать второй дроссель для достижения требуемого наддува. Например, второй дроссель 185 может регулироваться из начального открытого положения во второе открытое положение, где, в начальном открытом положении, величина открывания второго дросселя больше, чем величина открывания второго дросселя во втором открытом положении. Как только запрос повышения наддува удовлетворен этими регулировками, способ 300 затем может возвращаться на этап 304, чтобы определять, является ли температура двигателя по-прежнему меньшей, чем пороговое значение температуры.
Возвращаясь на этап 310, если запрос повышенного наддува не имеет места, то способ 300 переходит на этап 318, чтобы определять, происходит ли запрос пониженного наддува. Например, запрос пониженного наддува может происходить в ответ на снижение нагрузки двигателя и/или в ответ на отпускание педали акселератора водителем, где водитель выключает педаль акселератора, чтобы запросить пониженную величину крутящего момента. Если запрос пониженного наддува не происходит на этапе 318, способ 300 переходит на этап 324, чтобы регулировать клапан регулятора давления наддува для достижения требуемого наддува. Например, наряду с поддержанием второго дросселя в постоянном открытом положении, один или более клапанов регулятора давления наддува в системе двигателя могут регулироваться, чтобы регулировать величину наддува, подаваемого в двигатель.
Однако если запрос пониженного наддува имеет место на этапе 318, то способ 300 переходит на этап 320, чтобы регулировать второй дроссель для достижения требуемого наддува. Например, если второй дроссель 185 находится в частично открытом положении, когда величина открывания второго дросселя может увеличиваться, чтобы понижать количество подвергнутого наддува воздуха, подаваемого в двигатель. Таким образом, увеличенное количество нагретого воздуха может отводиться для подогрева компонентов двигателя и транспортного средства, в то время как двигатель все еще прогревается. Однако, если второй дроссель настроен в полностью открытое положение, а запрос пониженного наддува все еще не удовлетворен, то регулировка одного или более клапанов регулятора давления наддува может использоваться для дальнейшего понижения наддува, выдаваемого в двигатель, для удовлетворения запроса пониженного наддува.
Таким образом, на этапе 322, способ 300 определяет, достигается ли требуемый наддув посредством регулировки второго дросселя. Если требуемый наддув достигнут на этапе 322, способ 300 возвращается на этап 305, чтобы определять, является ли температура двигателя все еще меньшей, чем пороговая температура. Однако если требуемый наддув не достигнут на этапе 322, то способ 300 переходит на этап 324, чтобы регулировать регулятор давления наддува для достижения требуемого наддува. Например, величина открывания одного или более клапанов регулятора давления наддува в системе двигателя может повышаться, чтобы понижать величину наддува, выдаваемого в двигатель, для удовлетворения запроса пониженного наддува.
В некоторых примерах, условия работы двигателя и турбонагнеателя могут приводить к событию помпажа в турбонагнетателе, которое может ухудшать характеристики компонентов турбонагнетателя и работу двигателя. Например, в условиях высокого давления и низкого расхода, компрессор может давать помпаж. Например, эти условия помпажа могут возникать вслед за отпусканием педали акселератора водителем, когда открывание впускного дросселя 158 уменьшается наряду с тем, что давление наддува остается высоким. Таким образом, на этапе 326, способ 300 включает в себя определение, присутствует ли условие помпажа. Например, определение, присутствует ли условие помпажа, может быть основано на одном или более из показаний давления, показаний температуры и показаний расхода воздуха из различных систем датчиков в системе двигателя, например, систем 212, 210 и 208 датчиков. Например, если давление наддува определено находящимся выше порогового значения давления, а величина потока подвергнутого наддуву воздуха во впускном коллекторе 149 определена находящейся ниже порогового значения расхода воздуха, то может идентифицироваться условие помпажа. В качестве еще одного примера, идентификация условия помпажа может быть основана на положении впускного дросселя 185 вместе с количеством наддувочного воздуха, выдаваемым компрессором. Например, если количество подвергнутого наддуву воздуха больше, чем пороговое значение, и если величина впускного дросселя 158 меньше, чем пороговая величина, то может идентифицироваться условие помпажа.
Если условие помпажа не присутствует на этапе 326, способ 300 возвращается на этап 304, чтобы определять, находится ли температура двигателя все еще ниже пороговой температуры. Однако если имеет место условие помпажа на этапе 326, способ 300 переходит на этап 328, чтобы регулировать второй дроссель для ослабления условий помпажа. Например, величина открывания второго дросселя 185 может увеличиваться, чтобы отводить увеличенную часть подвергнутого наддуву воздуха в трубопровод 181 для подачи в теплообменник 189. Однако, если второй дроссель находится в полностью открытом положении, и условия помпажа все еще присутствуют, то противопомпажный клапан, расположенный в трубопроводе между выпуском компрессора и впуском компрессора, например, клапан 152, может регулироваться, чтобы дополнительно уменьшать количество подвергнутого наддуву воздуха во впускном канале 149. Таким образом, способ 300 включает в себя определение, ослабляются ли условия помпажа посредством регулировки второго дросселя. Если условия помпажа ослаблены на этапе 330, то способ переходит на этап 334, чтобы регулировать регулятор давления наддува для достижения требуемого наддува. Однако если условия помпажа не ослаблены на этапе 330, на этапе 332 способ 300 включает в себя регулировку противопомпажного клапана для ослабления помпажа. Например, величина открывания противопомпажного клапана 152 может увеличиваться, чтобы уменьшать количество подвергнутого наддуву воздуха во впускном коллекторе 149, так чтобы понижались условия помпажа.
Способ затем возвращается на этап 304, чтобы определять, является ли температура двигателя меньшей, чем пороговое значение температуры. Если температура двигателя не меньше, чем пороговое значение температуры, например, если температура двигателя больше, чем пороговое значение температура на этапе 304, то способ 300 переходит на этап 336. На этапе 336, способ 300 включает в себя прерывание отведения нагретого сжатого воздуха в теплообменник. Например, второй дроссель 185 может регулироваться на закрытое положение, как только двигатель прогрелся и имеет достаточно избыточного тепла, чтобы выдавать тепло в потребляющие тепло компоненты транспортного средства и двигателя. Однако, после того, как двигатель прогрет, второй дроссель 185 может использоваться для содействия в управлении работой турбонагнетателя и для уменьшения появления событий помпажа, как описано ниже.
Например, на этапе 338, способ 300 включает в себя определение, имеет ли место запрос повышенного наддува. Например, запрос повышенного наддува может происходить в ответ на повышенную нагрузку двигателя или в ответ на нажатие педали акселератора водителем, где водитель нажимает педаль акселератора, чтобы запросить повышенную величину крутящего момента. Если происходит запрос повышенного наддува на этапе 338, то способ 300 переходит на этап 340, чтобы регулировать один или более клапанов регулятора давления наддува для достижения требуемого наддува. Например, один или более из клапанов 128 и 138 регулятора давления наддува могут приводиться в действие для удовлетворения запроса повышенного наддува. Например, открывание клапана регулятора давления наддува может уменьшаться, чтобы увеличивать количество подвергнутого наддуву воздуха, выдаваемого в двигатель, наряду с тем, что второй дроссель поддерживается в закрытом положении.
Однако если запрос повышенного наддува не имеет места на этапе 338, способ 300 переходит на этап 342. На этапе 342, способ 300 включает в себя определение, происходит ли запрос пониженного наддува. Например, запрос пониженного наддува может происходить в ответ на снижение нагрузки двигателя или в ответ на отпускание педали акселератора водителем, где водитель выключает педаль акселератора, чтобы запросить пониженную величину крутящего момента. Если запрос пониженного наддува не происходит на этапе 342, то способ переходит на этап 340, чтобы регулировать один или более клапанов регулятора давления наддува для достижения требуемого наддува. Например, один или более клапанов регулятора давления наддува в системе двигателя могут регулироваться на основании требуемых изменений наддува наряду с поддержанием второго дросселя в закрытом положении.
Однако если запрос пониженного наддува происходит на этапе 342, способ 300 переходит на этап 344. На этапе 344, способ 300 включает в себя регулировку регулятора давления наддува, чтобы добиваться требуемого наддува. Например, величина открывания одного или более клапанов регулятора давления наддува в системе двигателя может повышаться, чтобы уменьшать количество подвергнутого наддува воздуха, выдаваемого в двигатель. Однако, если клапан регулятора давления наддува настроен на полностью открытое положение, и запрос пониженного наддува все еще не достигнут, то второй дроссель может использоваться для содействия в удовлетворении этого запроса пониженного наддува. Таким образом, на этапе 346, способ 300 включает в себя определение, достигнут ли требуемый наддув. Если нет, то способ 300 переходит на этап 348, чтобы регулировать второй дроссель для достижения требуемого наддува. Например, когда клапан регулятора давления наддува полностью открыт, второй дроссель может регулироваться из полностью закрытого положения в открытое положение, чтобы дополнительно понижать величину наддува для удовлетворения запроса пониженного наддува.
На этапе 350, способ 300 включает в себя определение, присутствует ли условие помпажа. Как подмечено выше, определение, присутствует ли условие помпажа, может быть основано на одном или более из показаний давления, показаний температуры и показаний расхода воздуха из различных систем датчиков в системе двигателя, например, систем 212, 210 и 208 датчиков. Например, если давление наддува определено выше порогового значения давления, а величина потока подвергнутого наддуву воздуха определена находящейся ниже порогового значения расхода воздуха, то может идентифицироваться условие помпажа. В качестве еще одного примера, идентификация условия помпажа может быть основана на положении впускного дросселя 185 вместе с количеством подвергнутого наддуву воздуха, выдаваемым компрессором. Например, если количество подвергнутого наддуву воздуха больше, чем пороговое значение, и если величина впускного дросселя 158 меньше, чем пороговая величина, то может идентифицироваться условие помпажа.
Если условие помпажа присутствует на этапе 350, то способ 300 переходит на этап 352, чтобы регулировать противопомпажный клапан для ослабления условий помпажа. Например, открывание противопомпажного клапана 152 может увеличиваться, чтобы уменьшать количество подвергнутого наддуву воздуха, подаваемого во впускной канал 149, чтобы ослаблять условия помпажа. На этапе 354, способ 300 включает в себя определение, были ли условия помпажа ослаблены посредством регулировки противопомпажного клапана. Если условия помпажа были ослаблены на этапе 354, способ 300 переходит на этап 358, чтобы регулировать регулятор давления наддува для достижения требуемого наддува. Однако, если противопомпажный клапан настроен на полностью открытое положение, а условия помпажа все еще присутствуют, то второй дроссель может регулироваться, чтобы ослаблять условия помпажа. Таким образом, если условия помпажа не были ослаблены на этапе 354, то способ 300 переходит на этап 356, чтобы регулировать второй дроссель для ослабления условий помпажа. Например, величина открывания второго дросселя может повышаться, чтобы дополнительно уменьшать количество подвергнутого наддуву воздуха во впускном коллекторе 149, чтобы ослаблять условия помпажа.
Фиг.4 показывает примерные графики, иллюстрирующие примерный способ, например, способ 300, показанный на фиг.3, для двигателя с турбонаддувом, включающего в себя дополнительный или второй дроссель, например, второй дроссель 185, расположенный в трубопроводе, присоединенном между выпуском компрессора и впускным клапаном цилиндра в двигателе. График 402 показывает температуру двигателя в зависимости от времени. График 404 показывает давление на выпуске компрессора относительно атмосферного давления 419 в зависимости от времени. График 406 показывает положение основного или первого впускного дросселя 158 в зависимости от времени, где положение меняется от полностью открытого положения (открытого) на полностью закрытое положение (закрытое). График 408 показывает положение дополнительного или второго дросселя 185 в зависимости от времени, где положение меняется от полностью открытого положения (открытого) на полностью закрытое положение (закрытое). График 410 показывает положение клапана регулятора давления наддува, например, клапана 138 регулятора давления наддува и/или клапана 128 регулятора давления наддува, в зависимости от времени, где положение меняется от полностью открытого положения (открытого) на полностью закрытое положение (закрытое). График 412 показывает положение противопомпажного клапана, например, клапана 152, в зависимости от времени, где положение меняется от полностью открытого положения (открытого) на полностью закрытое положение (закрытое).
В момент t0 времени на фиг.4, происходит холодный запуск двигателя из состояния покоя. Между моментами t0 и t1 времени, первый впускной дроссель и второй дроссель остаются в закрытом положении наряду с тем, что клапан регулятора давления наддува регулируется на полностью открытое положение для содействия регулированию наддува, подаваемого в двигатель, в то время как двигатель прогревается, и в то время как давление на выпуске компрессора находится ниже атмосферного давления. В момент t1 времени, происходит нажатие педали акселератора, так что запрашивается повышенный наддув. В ответ, между моментами t1 и t2 времени, открывание клапана регулятора давления наддува уменьшается до полностью закрытого положения в течение некоторой продолжительности времени, чтобы приспособиться к этому повышению наддува, наряду с тем, что второй дроссель регулируется на полностью открытое положение, чтобы выдавать тепло в различные потребляющие тепло компоненты двигателя и транспортного средства, в то время как двигатель прогревается. В течение этого времени, первый дроссель частично открыт для управления потоком воздуха в двигатель. Второй дроссель может открываться всякий раз, когда давление на выпуске компрессора больше, чем атмосферное давление (которое, к тому же, дает в результате температуру на выпуске компрессора, большую чем температура окружающей среды), и когда есть необходимость в горячем воздухе для подогрева различных потребляющих тепло компонентов двигателя и транспортного средства. Спустя некоторую продолжительность времени после нажатия педали акселератора в t1, через которую запрос повышенного наддува удовлетворен, регулятор давления наддува вновь регулируется в полностью открытое положение.
В момент t2 времени, происходит второе нажатие педали акселератора, так что требуется повышение давления на выпуске компрессора. Таким образом, в момент t2 времени, величина открывания первого дросселя дополнительно увеличивается наряду с тем, что второй дроссель остается в полностью открытом положении, чтобы продолжать выдавать нагретый воздух в компоненты двигателя и транспортного средства. Кроме того, при втором нажатии педали акселератора в t2, регулятор давления наддува регулируется в полностью закрытое положение на продолжительность времени для обеспечения запроса повышенного наддува в t2. После того, как запрос повышенного наддува удовлетворен после момента t2 времени, регулятор давления наддува снова закрывается.
В момент t3 времени, происходит отпускание педали акселератора водителем, так что запрашивается пониженная величина наддува. Чтобы обеспечивать этот запрос пониженного наддува, величина открывания первого дросселя понижается наряду с тем, что второй дроссель и регулятор давления наддува поддерживаются в полностью открытом положении, чтобы дополнительно уменьшать количество подвергнутого наддуву воздуха, выдаваемого в двигатель. Чтобы ослаблять условия помпажа, противопомпажный клапан открывается на короткую продолжительность времени во время отпускания педали акселератора, чтобы предотвращать помпаж, таким образом, противопомпажный клапан регулируется на полностью открытое положение на некоторую продолжительность времени вслед за отпусканием педали акселератора в момент t3 времени. Как только условия пониженного наддува удовлетворены вслед за отпусканием педали акселератора в момент t3 времени, противопомпажный клапан регулируется на закрытое положение.
В момент t4 времени, происходит второе отпускание педали акселератора, так что запрашивается дополнительное понижение давления наддува. В этом примере, давление на выпуске компрессора снижается до ниже атмосферного давления, таким образом, второй дроссель регулируется на закрытое положение в момент t4. Кроме того, величина открывания первого дросселя дополнительно понижается наряду с тем, что клапан регулятора давления наддува поддерживается в полностью открытом положении, чтобы удовлетворять запрос пониженного наддува. Противопомпажный клапан снова открывается в момент t3 времени на некоторую продолжительность времени, чтобы предотвращать помпаж.
В t5, двигатель определен прогретым в достаточной мере, так что избыточное тепло имеется в распоряжении из двигателя для подогрева различных потребляющих тепло компонентов двигателя и транспортного средства. Например, в момент t5 времени, температура двигателя возрастает выше пороговой температуры 414. Поскольку двигатель прогрет в момент t5 времени, второй дроссель регулируется на или поддерживается в закрытом положении в момент t5 времени.
В момент t6 времени, происходит нажатие педали акселератора для формирования запроса повышенного наддува. Таким образом, в момент t6 времени, открывание клапана регулятора давления наддува уменьшается для выдачи увеличенного количества подвергнутого наддуву воздуха в двигатель наряду с тем, что второй дроссель поддерживается в закрытом положении, а открывание первого дросселя увеличивается для регулирования потока воздуха в двигатель.
Отпускание педали акселератора происходит в момент t8 времени, чтобы формировать запрос пониженного наддува, таким образом, в момент t8 времени, открывание клапана регулятора давления наддува увеличивается или поддерживается в полностью открытом положении, а противопомпажный клапан открывается на некоторую продолжительность времени, чтобы предотвращать помпаж вслед за отпусканием педали акселератора. В момент t9 времени, происходит еще одно нажатие педали акселератора, так что запрашивается дополнительное понижение давления наддува. Таким образом, в момент t9 времени, регулятор давления наддува поддерживается открытым, а противопомпажный клапан вновь открывается на некоторую продолжительность времени для предотвращения помпажа.
Отметим, что примерные потоки операций обработки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными системами клапанов, системой двигателя и/или другими конфигурациями системы транспортного средства. Эти потоки операций обработки могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная, которые могут выполняться системой управления. 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 настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или операций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель системы управления.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и потоки обработки, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты.
Предмет 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 настоящего описания. Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.