СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD OF OPERATION OF VEHICLE AIR CONDITIONING SYSTEM (EMBODIMENTS) AND VEHICLE SYSTEM

Область техники
Настоящая заявка относится к способам и системам для регулирования потока охлаждающей жидкости через несколько компонентов двигателя.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Системы транспортных средств могут содержать несколько контуров охлаждения для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости через отличные друг от друга группы компонентов двигателя. Поток охлаждающей жидкости может поглощать тепло из некоторых компонентов (тем самым ускоряя их охлаждение) и передавать его другим компонентам (тем самым ускоряя их нагрев). Например, высокотемпературный контур охлаждения выполнен с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через двигатель для поглощения сбросного тепла двигателя. Охлаждающая жидкость также может принимать сбросное тепло охладителя РОГ (EGR), охладителя выпускного коллектора, охладителя турбонагнетателя и охладителя трансмиссионного масла. Тепло от нагретой охлаждающей жидкости может быть передано сердцевине обогревателя (для нагрева салона транспортного средства) и/или рассеяно в атмосферу после прохождения через радиатор, содержащий вентилятор. В качестве другого примера, низкотемпературный контур охлаждения выполнен с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через охладитель наддувочного воздуха. При необходимости (например, когда запрошено кондиционирование воздуха в салоне), охлаждающую жидкость в низкотемпературном контуре можно дополнительно перекачивать через конденсатор системы кондиционирования воздуха КВ (АС) для поглощения тепла, отданного в конденсаторе хладагентом системы КВ. Тепло из нагретой охлаждающей жидкости может быть рассеяно в атмосферу после прохождения через еще один радиатор, содержащий вентилятор. Один пример такой системы охлаждения транспортного средства раскрыт Улри (Ulrey) с соавторами в US 20150047374. Еще один пример системы охлаждения раскрыт Изермейером (Isermeyer) с соавторами в US 20150040874. В нем теплообменник обеспечивает теплообмен между контуром охлаждения наддувочного воздуха и контуром хладагента конденсатора.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки таких систем охлаждения. В качестве одного примера, в системах транспортных средств, где система КВ выполнена с возможностью постоянного обеспечения максимального охлаждения, возможна потеря топливной экономичности в связи с необходимостью непрерывной эксплуатации насоса охлаждающей жидкости. Кроме того, возможен чрезмерный износ насоса, в связи с чем возникают издержки по гарантийным обязательствам. Даже в установившихся режимах подача насоса может быть больше необходимой. В то же время, если насос выборочно выключают при отсутствии потребности в КВ, могут иметь место задержки в обеспечении охлаждения салона при последующем возникновении потребности в КВ. В частности, может иметь место задержка в работе насоса и подаче необходимого потока охлаждающей жидкости через конденсатор КВ для удовлетворения потребности в охлаждении.
Еще одним потенциальным недостатком является расположение системы КВ относительно других подкапотных компонентов. В вариантах осуществления, содержащих контур хладагента, специально предназначенный для конденсатора КВ, например, согласно решению по документу '874, конденсатор КВ расположен в передней части транспортного средства перед другими подкапотными компонентами, что обеспечивает возможность направления большей части охлаждающего воздуха транспортного средства в конденсатор. При этом если решение предусматривает совместное использование охлаждающей жидкости конденсатором КВ и другими компонентами, может возникнуть необходимость размещения конденсатора КВ дальше от передней части транспортного средства, например, чтобы освободить место для радиатора высокотемпературного контура охлаждения. Часть охлаждающего воздуха транспортного средства, поступающая в конденсатор в его новом местоположении, может быть меньше, в связи с чем возрастает зависимость от насоса охлаждающей жидкости. Кроме того, возможно отклонение температуры в подкапотном пространстве от температуры установившегося режима, в связи с чем нужна перекачка дополнительной охлаждающей жидкости для отвода тепла из подкапотного пространства и эксплуатации системы КВ в равновесии.
Еще один потенциальный недостаток вариантов осуществления, предусматривающих совместное использование охлаждающей жидкости конденсатором и другими компонентами двигателя (например, охладителем наддувочного воздуха), состоит в том, что в состояниях, когда и потребность КВ, и потребность в охлаждении двигателя являются высокими, может отсутствовать возможность удовлетворения обеих потребностей. Как следствие, одна или обе потребности в охлаждении могу остаться без удовлетворения.
В одном примере вышеуказанные недостатки может преодолеть способ эксплуатации системы кондиционирования воздуха транспортного средства, в котором: в ответ на потребность в охлаждении салона и потребность в охлаждении двигателя, превышающие пороговые потребности, регулируют поток охлаждающей жидкости параллельно через конденсатор кондиционирования воздуха (КВ) и охладитель наддувочного воздуха (ОНВ) контура охлаждения для удовлетворения потребности в охлаждении двигателя и потребности в охлаждении салона, при этом поток охлаждающей жидкости регулируют на основании давления нагнетания КВ и, дополнительно, на основании температуры на выходе ОНВ. Это позволяет улучшить распределение охлаждающей жидкости между компонентами контура охлаждения на основании потребности и эксплуатационных характеристик, и, тем самым, удовлетворить потребности в охлаждении во всех компонентах.
Например, конденсатор системы КВ и ОНВ могут быть соединены с разными ветвями контура охлаждения ниже по потоку от пропорционального клапана, при этом охлаждающую жидкость направляют в данный контур посредством насоса охлаждающей жидкости. Конденсатор также может быть соединен с контуром хладагента системы КВ, а контур охлаждения может быть также соединен с масляным контуром трансмиссии в охладителе трансмиссионного масла. Конденсатор КВ может быть расположен ближе к заднему краю подкапотного пространства. Во время работы транспортного средства, при изменении запроса водителя и потребности в охлаждении салона, можно изменять распределение потока охлаждающей жидкости в каждую из ветвей. Например, при наличии потребности в охлаждении салона, определяют необходимую температуру охлаждающей жидкости. Затем с помощью двумерной диаграммы или модели, устанавливающей зависимость расхода охлаждающей жидкости, необходимой температуры охлаждающей жидкости и давления нагнетания КВ с учетом паразитных потерь, можно определить целевой расход охлаждающей жидкости через конденсатор КВ (как точку минимумов асимптоты двумерной диаграммы). В частности, расход охлаждающей жидкости может быть таким, что при его превышении изменение температуры охлаждающей жидкости будет незначительным из-за роста паразитных потерь в ОНВ. Данный расход охлаждающей жидкости может быть задан в качестве необходимого расхода охлаждающей жидкости по контуру КВ. Кроме того, может быть определено соответствующее опорное давление нагнетания КВ. Затем упреждающим образом обеспечивают необходимый расход охлаждающей жидкости посредством регулирования подачи насоса и регулирования пропорционального клапана в комбинации, при этом учитывая ограничения других контуров и других компонентов системы. На основании отклика, характеризующего ошибку между фактическим давлением нагнетания КВ и опорным давлением нагнетания КВ, можно дополнительно отрегулировать поток. Например, если КВ работает интенсивнее ожидаемого, поток охлаждающей жидкости через контур КВ можно увеличить посредством увеличения прохода клапана в сторону контура КВ. Расход охлаждающей жидкости через конденсатор КВ можно регулировать непрерывно, так как параметры работы КВ меняются и влияют на давление нагнетания КВ. В состояниях, когда потребность в охлаждении салона отсутствует, можно определить минимальный расход охлаждающей жидкости для обеспечения температуры охлаждающей жидкости, определяемой на основании температуры окружающей среды. В состояниях с одновременным наличием потребности в охлаждении салона и потребности в охлаждении двигателя, при этом обе потребности насыщены, может быть обеспечен калиброванный фиксированный расход охлаждающей жидкости через конденсатор КВ и ОНВ.
Таким образом, можно распределять поток охлаждающей жидкости по разным компонентам для удовлетворения их потребностей в охлаждении с обеспечением экономии топлива. Поддержание минимального расхода охлаждающей жидкости через конденсатор КВ даже в отсутствие потребности в охлаждении салона позволяет сократить задержки в обеспечении охлаждения салона при последующем возникновении потребности в охлаждении салона. В частности, в ответ на внезапное возрастание потребности в охлаждении салона, можно изменить подачу насоса и положение пропорционального клапана для быстрого обеспечения необходимого потока охлаждающей жидкости через конденсатор КВ для удовлетворения указанной потребности в охлаждении. Кроме того, в состояниях повышенной потребности и в охлаждении салона, и в охлаждении двигателя, обеспечение фиксированного соотношения потоков охлаждающей жидкости через указанные отличные друг от друга компоненты позволяет удовлетворять обе потребности, не поступаясь ни одной из них. Технический результат, достигаемый применением одной и той же охлаждающей жидкости для нескольких компонентов с отличными друг от друга потребностями в охлаждении, состоит в уменьшении потребности в дополнительных охлаждающих компонентах, например радиаторах и вентиляторах. Это обеспечивает возможность размещения компонентов КВ в задней части подкапотного пространства, что сокращает издержки по гарантийным обязательствам без ущерба для возможностей охлаждения. В целом, происходит улучшение показателей охлаждения двигателя.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание фигур чертежей
ФИГ. 1 изображает пример осуществления системы двигателя с наддувом.
ФИГ. 2 изображает пример осуществления системы охлаждения, соединенной с системой двигателя на ФИГ. 1.
ФИГ. 3 изображает диаграмму состояний, иллюстрирующую разные рабочие режимы системы охлаждения.
ФИГ. 4 изображает высокоуровневую блок-схему, иллюстрирующую алгоритм с возможностью реализации для эксплуатации системы охлаждения на основании потребности в охлаждении и параметров работы двигателя.
ФИГ. 5 изображает высокоуровневую блок-схему, иллюстрирующую алгоритм с возможностью реализации для распределения потока охлаждающей жидкости между разными компонентами двигателя.
На ФИГ. 6А-6В раскрыты примеры диаграмм, описывающих зависимость между подачей насоса охлаждающей жидкости, давлением нагнетания КВ и расходом охлаждающей жидкости.
ФИГ. 7 изображает высокоуровневую блок-схему, иллюстрирующую алгоритм с возможностью реализации для диагностики ухудшения характеристик системы КВ.
ФИГ. 8 изображает высокоуровневую блок-схему, иллюстрирующую алгоритм с возможностью реализации для регулирования потока охлаждающей жидкости через ОТМ на основании проскальзывания гидротрансформатора.
На ФИГ. 9-12 раскрыты примеры регулировки подачи насоса охлаждающей жидкости и распределения потока охлаждающей жидкости между КВ и охладителем наддувочного воздуха системы охлаждения в ответ на изменение потребностей в охлаждении и параметров работы двигателя.
Осуществление изобретения
Предложены способы и системы для улучшения эксплуатационных показателей компонентов, охлаждаемых системой охлаждения двигателя, например, системой охлаждения на ФИГ. 2, соединенной с системой двигателя на ФИГ. 1. Систему охлаждения можно эксплуатировать в одном из множества рабочих состояний, при этом переход системы охлаждения из одного состояния в другое осуществляют в зависимости от параметров работы двигателя и изменений потребности в охлаждении (как раскрыто на ФИГ. 3). Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма управления, например, алгоритмов на ФИГ. 4-5, для координации регулировок подачи насоса охлаждающей жидкости и положения пропорционального клапана для изменения потока охлаждающей жидкости через различные компоненты системы охлаждения для удовлетворения потребности в охлаждении с меньшими паразитными потерями. Например, контроллер выполнен с возможностью обращения к диаграмме, например, диаграммам на ФИГ. 6А-6В, для определения подачи насоса и расхода охлаждающей жидкости, при которых показатели кондиционирования воздуха являются оптимальными. Кроме того, контроллер может регулировать пропорцию охлаждающей жидкости, направляемой через охладитель трансмиссионного масла в контуре охлаждения, в зависимости от проскальзывания гидротрансформатора. Примеры регулировки раскрыты на ФИГ. 9-12. Кроме того, контроллер выполнен с возможностью диагностирования ухудшения характеристик системы КВ по разности ожидаемого и фактического давлений нагнетания КВ, как раскрыто на примере ФИГ. 7.
На ФИГ. 1 схематически представлены особенности примера системы 100 двигателя, содержащей двигатель 10. В раскрываемом варианте двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, соединенный с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 114 с приводом от турбины 116. А именно, свежий воздух поступает по заборному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 112, а затем - в компрессор 114. Компрессор может представлять собой любой подходящий компрессор всасываемого воздуха, например мотор-компрессор или приводимый от вала компрессор нагнетателя. В системе двигателя 10 компрессор представляет собой компрессор в составе турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 116 через вал 19, при этом турбину 116 приводят в действие расширяющиеся отработавшие газы двигателя. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут быть соединены в составе турбонагнетателя с двойной улиткой. В еще одном варианте осуществления турбонагнетатель может представлять собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией ТИГ (VGT), в котором геометрию турбины активно изменяют в зависимости от частоты вращения двигателя.
Компрессор 114 на ФИГ. 1 соединен через охладитель 18 наддувочного воздуха (ОНВ) (в настоящем описании также именуемый «промежуточный охладитель») с дроссельной заслонкой 20. Дроссельная заслонка 20 соединена с впускным коллектором 22 двигателя. Заряд сжатого воздуха из компрессора поступает через охладитель 18 наддувочного воздуха и дроссельную заслонку во впускной коллектор. Охладитель наддувочного воздуха может представлять собой теплообменник охлаждения воздуха воздухом, например. Контур охлаждения, соединенный с ОНВ, детально раскрыт ниже на примере ФИГ. 2. В варианте на ФИГ.1 давление заряда воздуха во впускном коллекторе измеряет датчик 124 давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP). Так как при протекании через компрессор возможен нагрев сжимаемого воздуха, ниже по потоку установлен ОНВ 18 с возможностью охлаждения заряда сжатого всасываемого воздуха перед подачей на впуск двигателя.
Один или несколько датчиков могут быть соединены с входом компрессора 114. Например, датчик 55 температуры может быть соединен с указанным входом для оценки температуры на входе компрессора, а датчик 56 давления может быть соединен с указанным входом для оценки давления на входе компрессора. В другом примере датчик 57 влажности может быть соединен с указанным входом для оценки влажности заряда воздуха, поступающего в компрессор. В число других датчиков могут входить, например, датчики воздушно-топливного отношения и т.п. В других примерах один или несколько параметров на входе компрессора (например, влажность, температуру, давление и т.п.) можно опосредованно определять по параметрам работы двигателя. Кроме того, когда осуществляют рециркуляцию отработавших газов (РОГ), указанные датчики могут оценивать температуру, давление, влажность и воздушно-топливное отношение смешанного заряда воздуха, включающего в себя свежий воздух, рециркулируемый сжатый воздух и остаточные отработавшие газы, поступающие на вход компрессора.
Система 100 двигателя может также содержать систему 82 кондиционирования воздуха (КВ), например, в составе системы 84 ОВКВ транспортного средства. Система 82 КВ может содержать различные компоненты, например, компрессор для перекачки хладагента, испаритель для испарения хладагента, конденсатор для конденсации хладагента и несколько датчиков температуры. Систему КВ можно задействовать или эксплуатировать по запросу водителя на охлаждение салона транспортного средства, осушение воздуха салона и/или размораживание. Как раскрыто в настоящем описании, когда система КВ задействована, создаваемое при работе системы КВ (а именно, в конденсаторе системы КВ) тепло может быть сброшено в (первый) контур охлаждения охлаждающей жидкостью, соединенный с ОНВ, системой ОВКВ и радиатором, при этом первый контур охлаждения не соединен с коллектором двигателя, головкой блока цилиндров или охладителем РОГ. В частности, конденсатор выполнен с возможностью сброса тепла, а испаритель КВ поглощает тепло, создаваемое при работе КВ. В целом, система КВ преобразует тепло в работу (Q_evap+Wjnech). Выпускной коллектор, головка блока цилиндров и охладитель РОГ могут быть соединены с другим контуром охлаждения охлаждающей жидкостью (например, еще одним высокотемпературным контуром охлаждения). Данный высокотемпературный контур охлаждения также может быть выполнен с возможностью охлаждения и нагрева масла двигателя. Регулирование подачи насоса первого контура охлаждения, а также пропорционального клапана, позволяет распределять поток охлаждающей жидкости через систему КВ и ОНВ в зависимости от их потребностей в охлаждении с уменьшением паразитных потерь в системе и улучшением топливной экономичности. Кроме того, можно ускорить регулирование температуры контура охлаждения и ОНВ с одновременным уменьшением перегрева. В частности, определяют давление нагнетания КВ для системы КВ, при этом давление нагнетания КВ представляет собой давление системы КВ в месте ниже по потоку от компрессора КВ и выше по потоку от расширительного вентиля. Оно представляет собой давление на стороне высокого давления системы КВ, расположенной за компрессором и, как правило, перед конденсатором. Как раскрыто в настоящем описании, давление нагнетания КВ применяют при управлении системой КВ с воздушным охлаждением для управления муфтой, компрессором переменного рабочего объема и вентилятором.
Впускной коллектор 22 соединен с несколькими камерами 30 сгорания через несколько впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания в свою очередь соединены с выпускным коллектором 36 через несколько выпускных клапанов (не показаны). В раскрываемом варианте показан одинарный выпускной коллектор 36.
При этом в других вариантах выпускной коллектор может содержать множество секций выпускного коллектора. Конфигурации с множеством секций выпускного коллектора позволяют направлять отработавшие газы из разных камер сгорания в разные области в системе двигателя.
В одном варианте осуществления любой из выпускных и впускных клапанов может быть выполнен с возможностью электронного приведения в действие или управления. В еще одном варианте любой из выпускных и впускных клапанов может быть выполнен с кулачковым приводом или управлением. Независимо от типа привода - электронного или кулачкового, моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов можно регулировать для достижения необходимых показателей в части сгорания и снижения токсичности выбросов.
В камеры 30 сгорания можно подавать одно или несколько топлив, например, бензин, спиртосодержащие смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.п., через форсунку 66. Топливо можно подавать в камеры сгорания непосредственным впрыском, впрыском во впускной канал, впрыском в корпус дроссельной заслонки или используя любую комбинацию указанных способов. Для начала процесса горения в камерах сгорания можно использовать искровое зажигание и (или) воспламенение от сжатия.
Как показано на ФИГ. 1, отработавшие газы из одной или нескольких секций выпускного коллектора 36 направляют в турбину 116 для приведения ее в действие. Когда нужно снизить крутящий момент турбины, некоторую часть отработавших газов можно направить через регулятор 90 давления наддува в обход турбины. В частности, привод 92 регулятора давления наддува выполнен с возможностью приведения в действие для открытия регулятора и по меньшей мере частичного сброса давления отработавших газов из области выше по потоку от турбины 116 в область ниже по потоку от нее через регулятор 90 давления наддува. Снижение давления отработавших газов выше по потоку от турбины позволяет уменьшить число оборотов турбины, что, в свою очередь, позволяет регулировать наддув. Объединенный поток из турбины и регулятора давления наддува далее течет через устройство 170 снижение токсичности выбросов. Как правило, одно или несколько устройств 170 снижения токсичности выбросов могут представлять собой один или несколько каталитических нейтрализаторов доочистки отработавших газов с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и, тем самым, снижения содержания одного или нескольких веществ в потоке отработавших газов. Например, один каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливания оксидов азота из потока отработавших газов, когда они являются обедненными, и восстановления уловленных оксидов азота, когда отработавшие газы являются обогащенными. В других примерах каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью диспропорционирования или избирательного восстановления оксидов азота с помощью восстановителя. В других примерах каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или угарного газа в потоке отработавших газов. Различные катализаторы доочистки отработавших газов с подобными функциональными возможностями могут быть расположены в покрытиях из пористых оксидов или в других областях ступеней доочистки отработавших газов по отдельности или совместно. В некоторых вариантах в состав указанных ступеней доочистки отработавших газов может входить регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливания и окисления твердых частиц в потоке отработавших газов.
Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности выбросов можно сбрасывать в атмосферу через выхлопную трубу 35. При этом, в зависимости от параметров работы, часть отработавших газов можно перенаправить по магистрали 50 РОГ через охладитель 51 РОГ и клапан 52 РОГ во вход компрессора 114. Магистраль 50 РОГ соединяет выпускной коллектор двигателя ниже по потоку от турбины 116 с впускным коллектором двигателя выше по потоку от компрессора 114.
Клапан 52 РОГ можно открывать для пропуска регулируемого количества отработавших газов во вход компрессора для обеспечения необходимых показателей сгорания и снижения токсичности выбросов. Таким образом, система двигателя 10 выполнена с возможностью внешней рециркуляции отработавших газов (РОГ) низкого давления НД (LP) посредством отбора отработавших газов из области ниже по потоку от турбины 116. Клапан 52 РОГ также может быть выполнен бесступенчато-регулируемым. При этом в другом примере клапан 52 РОГ может быть выполнен двухпозиционным. Вращение компрессора и относительно длинный путь потока РОГ НД в системе двигателя 10 обеспечивают отличную гомогенизацию отработавших газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, расположение точек отбора и смешивания газов РОГ обеспечивает очень эффективное охлаждение отработавших газов для увеличения массы газов РОГ, которые могут быть использованы, и улучшения эксплуатационных показателей. В дополнительных вариантах осуществления система двигателя может содержать путь потока РОГ высокого давления, где происходит отбор отработавших газов из области выше по потоку от турбины 116 и их рециркуляция во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от компрессора 114.
С магистралью 50 РОГ может быть соединен охладитель 51 РОГ для охлаждения газов РОГ, подаваемых в компрессор. Кроме того, с магистралью 50 РОГ могут быть соединены один или несколько датчиков для выдачи информации о составе и состоянии газов РОГ. Например, датчик температуры может быть установлен для определения температуры газов РОГ, датчик давления - для определения давления газов РОГ, датчик влажности - для определения влажности или содержания воды в газах РОГ, а датчик 54 воздушно-топливного отношения - для оценки воздушно-топливного отношения газов РОГ. Или же параметры РОГ можно выводить из показаний одного или нескольких из датчиков 55-57 температуры, давления, влажности и воздушно-топливного отношения, соединенных с входом компрессора. Проход клапана РОГ можно регулировать в зависимости от параметров работы двигателя и параметров РОГ для обеспечения необходимой величины разбавления в двигателе.
Система 100 двигателя может также содержать систему 14 управления. Система 14 управления показана получающей информацию от множества датчиков 16 (ряд примеров которых раскрыт в настоящем описании) и направляющей управляющие сигналы множеству исполнительных устройств 81 (ряд примеров которых раскрыт в настоящем описании). В качестве одного примера, в число датчиков 16 могут входить: датчик 126 отработавших газов, расположенный выше по потоку от устройства снижения токсичности выбросов, датчик 124 ДВК, датчик 128 температуры отработавших газов, датчик 129 давления отработавших газов, датчик 55 температуры на входе компрессора, датчик 56 давления на входе компрессора, датчик 57 влажности на входе компрессора и датчик 54 РОГ. Прочие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и состава могут быть установлены в различных местах в системе 100 двигателя. В число исполнительных устройств 81 могут входить, например, дроссель 20, клапан 52 РОГ, рециркуляционный клапан компрессора, регулятор 92 давления наддува и топливная форсунка 66. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер выполнен с возможностью приема входных данных от различных датчиков, обработки этих входных данных и приведения в действие различных исполнительных устройств в зависимости от результатов обработки входных данных в соответствии с инструкцией или кодом, запрограммированным в нем и соответствующим одному или нескольким алгоритмам. Алгоритмы управления раскрыты в настоящем описании на примерах ФИГ. 4, 5 и 7.
На ФИГ. 2 раскрыт пример системы 200 охлаждения, соединенной с двигателем на ФИГ. 1. Двигатель может быть соединен с пассажирским транспортным средством или иным автодорожным транспортным средством. Система охлаждения обеспечивает возможность передачи тепла размораживания, рекуперированного при работе в режиме размораживания, в ОНВ для ускорения нагрева двигателя. А именно, за счет потока через нагретый ОНВ ограничивают охлаждение охлаждающей жидкости, обеспечивая возможность нагрева воздуха воздухом из компрессора, уже являющимся горячим, а также за счет кондуктивной/конвективной теплопередачи от двигателя, и, тем самым, улучшения эксплуатационных показателей двигателя в условиях низкой температуры.
Система 200 охлаждения содержит первую схему или контур 202 охлаждения и вторую схему или контур 204 охлаждения, соединенные с отличными друг от друга группами компонентов системы двигателя. Первый контур 202 охлаждения образует низкотемпературный контур охлаждения, включающий в себя низкотемпературный НТ (LT) радиатор 206 и относящийся к нему вентилятор 207, насос 208 охлаждающей жидкости, водно-воздушный охладитель 210 наддувочного воздуха (ОНВ) и конденсатор 260 системы КВ. Насос 208 охлаждающей жидкости может представлять собой электрический насос переменной подачи с приводом от электромотора. Первый контур 202 охлаждения также содержит пропорциональный клапан 250, в раскрываемом примере выполненный трехходовым. Кроме того, с первым контуром охлаждения соединен охладитель 220 трансмиссионного масла (ОТМ). Конденсатор 260 системы КВ может быть соединен с системой 270 кондиционирования воздуха, входящей в состав более крупной системы ОВКВ транспортного средства (например, системы КВ на ФИГ. 1). Система 270 КВ может содержать контур 272 хладагента с возможностью циркуляции хладагента через систему КВ для обеспечения охлаждения за счет циклов сжатия и расширения хладагента, при этом контур 270 хладагента сопряжен с контуром охлаждения в конденсаторе 260. Контур хладагента может включать в себя тепловой расширительный вентиль 272, муфту 274 КВ и компрессор 276 КВ. Расширительный вентиль выполнен с возможностью регулирования количества хладагента, текущего в конденсатор, и, тем самым, регулирования перегрева на выходе испарителя. Таким образом, тепловой расширительный вентиль функционирует как дозирующее устройство системы КВ. Муфта КВ выполнена с возможностью регулирования потока хладагента из компрессора КВ. Таким образом, и хладагент, и охлаждающая жидкость могут циркулировать через конденсатор КВ.
ОТМ 220 содержит охладитель и нагреватель для регулирования температуры текущего через него трансмиссионного масла. Контур 280 трансмиссионного масла может быть соединен с первым контуром 202 охлаждения и вторым контуром 204 охлаждения в ОТМ. По контуру 280 трансмиссионного масла течет масло, отбираемое из масляного поддона 282, через трансмиссию 284. Датчик температуры 286, соединенный с контуром трансмиссии, например, у масляного поддона, выполнен с возможностью выдачи результата оценки температуры трансмиссионного масла (ТТМ) контроллеру 12. ТТМ может служить входным параметром для изменения контроллером 12 подачи насоса 208, а также изменения распределения охлаждающей жидкости посредством регулирования положения пропорционального клапана 250. Теплообмен с контурами 202, 204 охлаждения позволяет удерживать температуру масла в трансмиссии в пределах порога, что оптимизирует эксплуатационные показатели трансмиссии. Рассеивание тепла в масло в трансмиссии создает преимущество, состоящее в возможности нагрева двигателя. Аналогичным образом, рассеивание тепла в контур охлаждения, проходящий через двигатель, создает преимущество, состоящее в возможности нагрева трансмиссионного масла и, тем самым, двигателя.
В условиях наличия потребности в охлаждении в конденсаторе КВ (например, когда система КВ задействована в связи с наличием запроса охлаждения салона или размораживания), или потребности в охлаждении в ОНВ (например, во время работы компрессора всасываемого воздуха двигателя), или потребности в охлаждении в охладителе трансмиссионного масла (ОТМ) (например, когда температура трансмиссионного масла выше порога), можно включить насос 208 охлаждающей жидкости для направления охлаждающей жидкости в контур 202. Кроме того, положение пропорционального клапана 250 регулируют для изменения расхода охлаждающей жидкости через различные компоненты контура в зависимости от их потребностей в охлаждении. Например, пропорциональный клапан 250 можно отрегулировать для направления первого количества охлаждающей жидкости в первый подконтур 242, включающий в себя ОНВ 210, второго количества охлаждающей жидкости во второй подконтур 244, включающий в себя конденсатор 260 КВ, и остального, третьего, количества охлаждающей жидкости в основной контур 246, включающий в себя ОТМ 220. Как раскрыто в настоящем описании, координированное регулирование подачи насоса 208 и положения пропорционального клапана 250 позволяет регулировать расход охлаждающей жидкости через каждый компонент для удовлетворения соответствующих потребностей в охлаждении с одновременным уменьшением паразитных потерь в насосе и улучшением топливной экономичности двигателя в целом.
Необходимый расход охлаждающей жидкости для конденсатора КВ может быть задан в зависимости от измеренной температуры охлаждающей жидкости. Необходимый расход охлаждающей жидкости может представлять собой расход, соответствующий минимальным паразитным потерям по результатам определения при установлении соответствий и калибровке. Расход можно дополнительно регулировать в зависимости от разности ожидаемого и фактического давлений нагнетания КВ. Затем необходимый расход охлаждающей жидкости во всех ветвях вводят в инверсную гидравлическую модель, задающую положение пропорционального клапана и число оборотов насоса охлаждающей жидкости, для определения необходимого расхода. Так определяют минимальную производительность насоса с учетом удельных потребностей в потоке для каждой ветви и совокупных потребностей в потоке.
Например, в условиях наличия потребности в охлаждении в ОНВ, потребности в охлаждении в КВ и потребности в охлаждении в ОТМ, ни одна из которых не является насыщенной, систему охлаждения можно эксплуатировать в режиме непрерывного регулирования, в котором поток через каждый контур определяют в зависимости от упреждающих компонентов и компонентов обратной связи. Например, поток охлаждающей жидкости по контуру ОНВ можно определять с упреждением в зависимости от массового расхода воздуха (например, результата измерения МРВ (MAF) ниже по потоку от ОНВ) и температуры охлаждающей жидкости ОНВ (на входе в ОНВ). Первое упреждающее значение давления нагнетания КВ можно вывести из температуры охлаждающей жидкости ОНВ. Упреждающее значение потока охлаждающей жидкости также может зависеть от температуры гидротрансформатора ТГТ (ТСТ) (поток воздуха из области выше по потоку в ОНВ) с возможностью коррекции по данным обратной связи по температуре заряда в коллекторе ТЗК (МСТ). Например, если ТЗК выше целевой температуры, направляют большее количество охлаждающей жидкости для ее снижения. В качестве другого примера, если ТЗК ниже целевой температуры, направляют меньшее количество охлаждающей жидкости для ограничения охлаждения. Аналогичным образом, поток охлаждающей жидкости по контуру КВ можно определять с упреждением в зависимости от давления нагнетания КВ с возможностью коррекции по данным обратной связи по давлению нагнетания КВ. Например, если давление нагнетания КВ выше целевого давления, может быть направлено большее количество охлаждающей жидкости через систему КВ для охлаждения системы КВ и снижения давления. В качестве другого примера, если давление нагнетания КВ ниже целевого давления, поток охлаждающей жидкости через систему КВ можно ограничить для ограничения охлаждения системы КВ и повышения давления нагнетания КВ. Кроме того, поток охлаждающей жидкости по контуру ОТМ можно определять с упреждением в зависимости от проскальзывания гидротрансформатора с возможностью коррекции по данным обратной связи по температуре трансмиссионного масла. Например, в случае перегрева трансмиссии (что может часто происходить в автоматической трансмиссии, когда вращающий момент проходит через разомкнутую гидравлическую муфту, например, разомкнутый гидротрансформатор), можно отрегулировать поток охлаждающей жидкости. На перегрев трансмиссии может указывать температура трансмиссионного масла (ТТМ). То есть по мере роста ТТМ можно увеличивать величину потока охлаждающей жидкости. Если потребность в охлаждении в каком-либо контуре отсутствует, например, когда отсутствует потребность в кондиционировании воздуха и поток охлаждающей жидкости по контуру КВ не нужен, поток охлаждающей жидкости через эту ветвь можно свести к минимуму. Определив необходимый поток охлаждающей жидкости по каждой ветви, можно определить заданную подачу насоса, а также положение пропорционального клапана. В одном примере, если потребность в охлаждении отсутствует во всех ветвях, поток охлаждающей жидкости можно подавать в каждую из ветвей с минимальным расходом, и насос можно эксплуатировать с минимальным числом оборотов. Это позволяет быстро увеличить охлаждение при последующем росте потребности в охлаждении (например, в связи с внезапным возникновением потребности в кондиционировании воздуха). На ФИГ. 6А представлена трехмерная диаграмма зависимости оптимального расхода охлаждающей жидкости, температуры охлаждающей жидкости ОНВ ТОЖОНВ (САССТ) и давления нагнетания КВ. На ФИГ. 6В представлен двумерный срез диаграммы на ФИГ. 6А, при этом точка 614 соответствует точке на оптимальной кривой 602 на ФИГ. 6А, отражающей оптимальный расход при конкретной ТОЖОНВ и соответствующее опорное давление нагнетания КВ (ДКВ). При минимальном потоке можно быстро определить температуру охлаждающей жидкости, имеющейся для удовлетворения неустановившейся или уравновешенной потребности, ускорив подачу охлаждающего потока точной величины. Кроме того, в случае заторможенного потока в какой-либо из ветвей, есть риск выкипания, который устраняют посредством регулирования для создания минимального потока. Следует понимать, что затормаживание потока охлаждающей жидкости происходит только в конкретных, точно количественно определенных, условиях.
Насос 208 охлаждающей жидкости в первом контуре охлаждения 202 выполнен с возможностью перекачки горячей охлаждающей жидкости, поступившей из конденсатора 260 и ОНВ 210, в радиатор 206 с возможностью сброса тепла в окружающую среду. А именно, воздух окружающей среды может течь через радиатор 206, поглощая тепло, сбрасываемое на радиаторе. ОНВ 210 выполнен с возможностью охлаждения заряда сжатого всасываемого воздуха, поступившего из компрессора, перед подачей данного заряда воздуха на впуск двигателя. Во время работы двигателя с наддувом, всасываемый воздух, сжатый в компрессоре, поступает в двигатель после прохождения через ОНВ (например, ОНВ 18 на ФИГ. 1). Сброс тепла из воздуха происходит в охлаждающую жидкость, текущую через ОНВ.
Когда потребность в охлаждении в ОНВ 210 насыщена, контроллер двигателя устанавливает пропорциональный клапан 250 в положение, в котором происходит перекачка насосом 208 охлаждающей жидкости большего количества охлаждающей жидкости по первому подконтуру 242 и отведение охлаждающей жидкости в сторону от конденсатора 260 КВ и ОТМ 220. Для сравнения, когда потребность в охлаждении в конденсаторе 260 КВ насыщена, контроллер двигателя устанавливает пропорциональный клапан 250 в положение, в котором происходит перекачка насосом 208 охлаждающей жидкости большего количества охлаждающей жидкости по второму подконтуру 244 и отведение охлаждающей жидкости в сторону от ОНВ 210 и ОТМ 220. Таким образом, клапан 250 влияет на поток ОТМ из-за разного сопротивление клапана на протяжении его хода.
В других примерах, когда потребность в охлаждении в ОНВ и КВ насыщена, подачу насоса и положение пропорционального клапана можно отрегулировать для совместного использования имеющейся охлаждающей жидкости с одновременным удовлетворением потребности в охлаждении в каждом компоненте. Например, когда обе потребности насыщены, систему охлаждения можно эксплуатировать в предельном режиме, в котором задана максимальная подача насоса (например, с максимальным числом оборотов), и пропорциональный клапан установлен в положение, обеспечивающее калиброванное разделение потока охлаждающей жидкости между КВ и ОНВ. В одном примере калиброванное разделение предусматривает поступление в КВ и ОНВ по 50% потока охлаждающей жидкости. Например, если суммарная потребность КВ и ОНВ превышает поток, который может обеспечить система, контроллер может настроить насос на максимум («полностью включен») и распределять потоки по ветвям в соответствии с заранее заданным разделением ресурса, например, посредством настройки клапана на 50% (в сторону ОНВ) (см, например «предельный режим 308» на ФИГ. 3).
В качестве другого примера, если потребность КВ отсутствует (КВ выключено), а потребность ОНВ превышает возможность системы (например, во время гонки на треке), клапан настраивают на 100% (что предусматривает направление 100% потока в сторону ОНВ) (см., например, «режим 310 приоритета ОНВ» на ФИГ. 3). В еще одном примере, если давление нагнетания КВ (ДКВ) выше порога (например, критически высокое), а нагрузка ОНВ низкая, клапан может быть настроен на 5% (что предусматривает направление 5% потока в сторону ОНВ и остальных 95% потока в сторону КВ) (см., например, «режим 312 приоритета КВ» на ФИГ. 3). Таким образом, насос охлаждающей жидкости осуществляет подачу в конденсатор КВ, ОНВ и ОТМ, при этом происходит смешивание выходного потока из конденсатора КВ, ОНВ и ОТМ на входе насоса. В результате, когда наддув двигателя не осуществляют, из конденсатора выходит более горячая охлаждающая жидкость, а из ОНВ выходит более холодная охлаждающая жидкость, смешивающиеся с образованием теплой охлаждающей жидкости на входе насоса.
Второй контур 204 охлаждения образует высокотемпературный контур и включает в себя высокотемпературный радиатор 216 и относящийся к нему вентилятор 217 и блок 218 цилиндров двигателя. Кроме того, охладитель 220 трансмиссионного масла (также действующий как нагреватель трансмиссионного масла) может быть установлен в месте сопряжения контура 202 охлаждения и контура 204 охлаждения. Приводимый от двигателя механический насос охлаждающей жидкости может быть соединен с блоком 218 цилиндров двигателя для перекачки охлаждающей жидкости через высокотемпературный ВТ (НТ) контур 204 охлаждения. В число дополнительных компонентов, соединенных с высокотемпературным контуром 204, могут входить охладитель РОГ, сердцевина обогревателя, охладитель 290 турбонагнетателя и охладитель 292 выпускного коллектора.
Второй контур 204 охлаждения представляет собой традиционный контур охлаждения с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через двигатель 218 внутреннего сгорания для поглощения сбросного тепла двигателя и раздачи нагретой охлаждающей жидкости в радиатор 216 и/или сердцевину обогревателя. Радиатор 216 может содержать вентилятор 217 радиатора для повышения эффективности охлаждения. Второй контур охлаждения также выполнен с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через охладитель РОГ, соединенный с системой РОГ (на ФИГ. 1). А именно, во время подачи газов РОГ происходит сброс тепла отработавших газов в охладителе РОГ. По второму контуру охлаждения также осуществляют циркуляцию охлаждающей жидкости через охладитель 220 трансмиссионного масла и турбонагнетатель и прием сброшенного из них тепла.
Следует понимать, что, несмотря на то, что в раскрытой конфигурации те или иные компоненты показаны соединенными с первым, низкотемпературным (НТ), контуром охлаждения, а другие компоненты - со вторым, высокотемпературным (ВТ), контуром охлаждения, она не является ограничивающей. В других примерах выбор компонентов для высокотемпературного или низкотемпературного контуров охлаждения может зависеть от удобства направления и/или местоположения компонентов относительно друг друга в системе двигателя. В одном примере конденсатор КВ, ОНВ, охладитель дизельного топлива (при его наличии) могут быть соединены с низкотемпературным контуром, так как данные компоненты могут быть более эффективными в низкотемпературном контуре охлаждения из-за более низких температур в нем, а также для снижения температуры низкотемпературного контура охлаждения до температуры окружающей среды.
Приводимый от двигателя водяной насос осуществляет циркуляцию охлаждающей жидкости по каналам в блоке 218 цилиндров двигателя, а именно, через впускной и выпускной коллекторы, головку блока цилиндров двигателя и блок цилиндров двигателя для поглощения тепла двигателя. Охлаждающая жидкость из двигателя течет обратно в двигатель после прохождения через охладитель РОГ и радиатор 216. Происходит передача тепла через радиатор 216 и вентилятор 217 воздуху окружающей среды. Таким образом, в условиях, когда происходит подача газов РОГ, можно осуществлять циркуляцию тепла, сброшенного в охладителе РОГ, через двигатель 218, обеспечивая преимущество, состоящее в возможности прогрева двигателя, например, в условиях низкой температуры окружающей среды. Приводимый от двигателя водяной насос может быть соединен с двигателем посредством привода переднерасположенных вспомогательных агрегатов (ППВА (FEAD), не показан) с возможностью вращения пропорционально частоте вращения двигателя посредством ремня, цепи и т.п. В одном примере, если насос является центробежным, создаваемое давление (и возникающий в результате поток) может быть пропорционально частоте вращения коленчатого вала, которая в примере на ФИГ. 2 прямо пропорциональна частоте вращения двигателя. Второй контур охлаждения также может содержать вспомогательный насос для поддержания потока охлаждающей жидкости через систему РОГ и турбонагнетатель. Температуру охлаждающей жидкости может регулировать термостатический клапан с возможностью удержания в закрытом положении до тех пор, пока не будет достигнута пороговая температура охлаждающей жидкости.
Вентиляторы 207, 217 могут быть соединены с радиаторами 206, 216 соответственно для поддержания потока воздуха через радиаторы во время медленного движения или остановки транспортного средства с работающим двигателем. В некоторых примерах скорость вентилятора может регулировать контроллер. Или же вентилятор 217 может быть соединен с приводимым от двигателя водяным насосом. Кроме того, в некоторых примерах теплообменники 206 и 216 могут быть установлены вплотную друг к другу с возможностью протягивания воздуха через оба теплообменника единственным вентилятором.
Горячая охлаждающая жидкость также может быть направлена в сердцевину обогревателя посредством вспомогательного насоса. Вспомогательный насос можно задействовать для циркуляции охлаждающей жидкости через сердцевину обогревателя в случаях, когда двигатель 218 выключен (например, при работе только на электрической тяге) и/или для содействия приводимому от двигателя насосу, когда двигатель работает. Как и приводимый от двигателя насос, вспомогательный насос может быть центробежным, при этом давление (и возникающий в результате поток), создаваемое вспомогательным насосом, могут быть пропорциональны количеству мощности, поступающей на насос из устройства аккумулирования энергии системы (не показано).
Систему охлаждения на ФИГ. 2 можно эксплуатировать в одном из множества режимов с возможностью перехода из одного режима в другой в зависимости от параметров работы двигателя. Диаграмма 300 состояний различных возможных режимов и состояний, обуславливающих переход из одного режима в другой, раскрыта на ФИГ. 3.
Например, система охлаждения может находиться в нерабочем режиме 302, в котором электрический насос первого контура охлаждения выключен, а пропорциональный клапан установлен в положение, блокирующее поток охлаждающей жидкости в систему КВ и ОНВ. Так можно направить большее количество охлаждающей жидкости в сторону от контуров КВ и ОНВ, при этом большее количество охлаждающей жидкости может быть направлено по основному контуру. В качестве другого примера, в связи с быстрым движением транспортного средства без охлаждения салона, систему охлаждения можно перевести в режим 310 приоритета ОНВ, в котором подачу насоса увеличивают, а пропорциональный клапан устанавливают в положение, в котором приоритетным является поток в ОНВ. Систему КВ можно перевести в режим 304 непрерывного регулирования, в котором насос и клапан регулируют согласно раскрытой выше стратегии регулирования для удовлетворения потребностей в охлаждении всех устройств. В качестве другого примера, если температура на выходе турбонагнетателя выше температуры располагаемого охлаждающей жидкости, а температура конденсации приточного воздуха находится на уровне порогового содержания влаги и давления, систему охлаждения можно перевести в режим 306 борьбы с конденсацией, в котором пропорциональный клапан устанавливают в положение, в котором поток регулируют с помощью насоса и клапана для сведения к минимуму или устранения образования конденсата во впускной системе. В еще одном примере, если потребности и КВ, и ОНВ являются высокими и не могут быть одновременно полностью удовлетворены даже за счет полной подачи насоса, систему охлаждения можно перевести в предельный режим 308 разделения, в котором электрический насос первого контура охлаждения полностью включен (с максимальной подачей), а пропорциональный клапан установлен в положение, в котором происходит распределение потока охлаждающей жидкости в систему КВ и ОНВ в заранее заданном количестве, например, 50% в сторону ОНВ и 50% в сторону системы КВ, или 45% в сторону ОНВ и 55% в сторону системы КВ. Фиксированное соотношение представляет собой более высокое соотношение потока охлаждающей жидкости через конденсатор и потока в охладитель наддувочного воздуха. Если давление нагнетания КВ превысит пороговое, а нагрузка ОНВ будет ниже пороговой, например, в случае отсутствия потребности в охлаждении в ОНВ и наличия потребности в охлаждении в КВ, достаточно высокой для предельной загрузки насоса (например, потребность в охлаждении превышает возможность охлаждения), из предельного режима систему охлаждения можно перевести в режим 312 приоритета КВ, в котором электрический насос первого контура охлаждения полностью включен (работает с максимальной подачей), а пропорциональный клапан установлен в положение для создания максимального потока охлаждающей жидкости в систему КВ (например, клапан настроен на 100% в сторону системы КВ). Или же, в ответ на превышение пороговой потребности ОНВ (то есть, когда ОНВ работает с максимальной располагаемой производительностью по охлаждению) при отсутствии потребности в охлаждении салона (например, во время гонки по треку), систему охлаждения можно перевести в режим 310 приоритета ОНВ, в котором электрический насос первого контура охлаждения полностью включен (работает с максимальной подачей), а пропорциональный клапан установлен в положение для создания максимального потока охлаждающей жидкости в ОНВ (например, клапан настроен на 100% в сторону ОНВ).
На ФИГ. 4 раскрыт пример алгоритма 400 для регулирования работы системы охлаждения двигателя, например, системы охлаждения на ФИГ. 2, для удовлетворения потребности в охлаждении компонентов двигателя с одновременным снижением паразитных потерь и улучшением топливной экономичности. Инструкции для реализации способа 400 и остальных раскрытых в настоящем описании способов может осуществлять контроллер в соответствии с инструкциями в памяти контроллера и во взаимосвязи с сигналами от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше на примере ФИГ. 1. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами. Например, в зависимости от давления нагнетания КВ, и/или температуры ОНВ, и/или температуры трансмиссионного масла, контроллер двигателя может изменять подачу электрического насоса и регулировать положение пропорционального клапана низкотемпературного контура системы охлаждения.
На шаге 402 способа оценивают и/или измеряют параметры работы двигателя. Например, контроллер может определить частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, водительский запрос, давление наддува, ДВК, МРВ, температуру ОНВ, потребность в охлаждении салона, температуру двигателя, температуру масла двигателя, температура трансмиссионного масла и т.п.
На шаге 404 способа определяют целевой поток охлаждающей жидкости через каждый компонент системы охлаждения. Например, контроллер может вычислить целевой (необходимый) поток охлаждающей жидкости через подконтур КВ, подконтур ОНВ и контур ОТМ первого контура охлаждения. Как раскрыто на ФИГ. 5, необходимый поток охлаждающей жидкости через каждый контур можно определять в зависимости от потребности в охлаждении в каждом компоненте, а также коэффициента приоритетности, зависящего от параметров работы двигателя. В одном примере контроллер может использовать диаграмму, например, диаграмму на ФИГ. 6А и/или ФИГ. 6В, для определения необходимого потока охлаждающей жидкости по контуру КВ для поддержания заданного давления нагнетания КВ при заданной температуре охлаждающей жидкости ОНВ. На этой диаграмме точка 614 соответствует упреждающему значению необходимого потока охлаждающей жидкости точки 616. Если ДКВ выше опорного давления (точка 618), то к значению обратной связи по потоку прибавляют некоторое количество охлаждающей жидкости, в результате чего получают чистое значение потока, превышающее значение в точке 616.
Например, для определения необходимого потока охлаждающей жидкости для оптимальной топливной экономичности при работе насоса с установившимся числом оборотов и потоке охлаждающей жидкости в КВ на максимуме, контроллер может выполнить прогонку значений расхода охлаждающей жидкости и температуры окружающей среды для вычисления суммарных паразитных потерь. В частности, диаграмма на ФИГ. 6А служит для установления соответствий и калибровки. С помощью диаграммы на ФИГ. 6А и 6В, контроллер может определить наименьшую паразитную потерю потока для данной температуры охлаждающей жидкости ОНВ (ТОЖОНВ), по результатам измерения на выходе низкотемпературного теплообменника. Контроллер может использовать кривую 602 и зависимость ТОЖОНВ, идеального/целевого давления нагнетания КВ (ДКВ_идеальное) и целевого /идеального потока охлаждающей жидкости для регулирования потока охлаждающей жидкости. Результат оценки наименьших паразитных потерь может быть задан в качестве базового значения для разомкнутого регулирования расхода по контуру КВ. Соответствующее опорное давление нагнетания КВ для данной ТОЖОНВ также можно определить по указанной диаграмме и использовать в качестве опорного давления для замкнутого регулирования потока охлаждающей жидкости по контуру КВ. Затем можно определить параметр прироста Kp на основании ошибки между фактически измеренным давлением нагнетания КВ и опорным/ожидаемым давлением нагнетания КВ. Значения параметра прироста и ошибки можно использовать для замкнутого регулирования расхода охлаждающей жидкости по контуру КВ.
В одном примере разомкнутое регулирование потока охлаждающей жидкости по контуру КВ может быть запущено в связи с включением КВ и/или получением запроса охлаждения салона. В связи с потребностью в кондиционировании воздуха, контроллер может измерить температуру охлаждающей жидкости, которая может быть подана в конденсатор КВ в низкотемпературном контуре охлаждения. Затем по измеренной температуре контроллер может найти необходимый оптимальный расход охлаждающей жидкости, при котором потери топливной экономичности будут минимальными, например, обратившись к диаграмме 600 на ФИГ. 6А. В противном случае, при отсутствии потребности в кондиционировании воздуха, контроллер может выключить разомкнутое регулирование потока охлаждающей жидкости по контуру КВ. В этом случае контроллер может измерить температуру охлаждающей жидкости, которая может быть подана в конденсатор КВ в низкотемпературном контуре охлаждения, а затем найти необходимый расход охлаждающей жидкости при выключенном КВ для создания условий для КВ при его следующем включении. Данные контуры могут работать непрерывно для улучшения КПД КВ. Поддержание небольшого (нижней пороговой величины) потока охлаждающей жидкости даже тогда, когда систему КВ не используют, позволяет предварительно подготовить конденсатор КВ в части температуры для следующего запроса. Аналогичным образом, поддержание небольшого (нижней пороговой величины) потока охлаждающей жидкости даже тогда, когда систему КВ не используют, в состояниях пуска/останова, когда происходит сброс остаточного давления КВ, позволяет предварительно подготовить КВ в части давления и температуры для следующего пуска двигателя и пуска компрессора.
На шаге 406, в зависимости от необходимого потока охлаждающей жидкости через каждый компонент, можно координированно отрегулировать подачу электрического насоса охлаждающей жидкости и положение пропорционального клапана. Как раскрыто на примере ФИГ. 5, насос и пропорциональный клапан можно регулировать в зависимости от температуры ОНВ и давления нагнетания КВ для удовлетворения потребностей в охлаждении. Например, при возрастании запрошенного водителем крутящего момента и давления наддува (например, во время ускорения транспортного средства), может быть установлено, что приоритет должен быть отдан охлаждению ОНВ, и можно отрегулировать подачу насоса для обеспечения необходимого расхода охлаждающей жидкости с одновременным регулированием пропорционального клапана для подачи большей части охлаждающей жидкости в контур ОНВ. В качестве другого примера, при возрастании потребности в охлаждении салона, можно установить, что приоритет должен быть отдан охлаждению КВ, и отрегулировать подачу насоса для обеспечения необходимого расхода охлаждающей жидкости с одновременным регулированием пропорционального клапана для подачи большей части охлаждающей жидкости в контур КВ. В других примерах, при возрастании температуры трансмиссионного масла (ТТМ), можно установить, что приоритет должен быть отдан охлаждению ОТМ, и отрегулировать подачу насоса для обеспечения необходимого расхода охлаждающей жидкости с одновременным регулированием пропорционального клапана для подачи большей части охлаждающей жидкости в контур ОТМ.
На шаге 408 можно смоделировать ожидаемое давление нагнетания КВ в зависимости от потока охлаждающей жидкости по контуру КВ. В частности, давление нагнетания КВ можно определять в зависимости от ТОЖОНВ, температуры охлаждающей жидкости из низкотемпературного радиатора, потока охлаждающей жидкости через ОНВ и отдачи двигателя. Например, контроллер может обратиться к трехмерной диаграмме, например, диаграмме на ФИГ. 6А, для моделирования ожидаемого давления нагнетания КВ. В контексте настоящего описания, давление нагнетания КВ означает давление системы КВ ниже по потоку от компрессора КВ и выше по потоку от расширительного вентиля, то есть на стороне высокого давления системы КВ. Авторы настоящего изобретения выявили, что, по сравнению с температурой КВ и, в частности, температурой испарителя, давление нагнетания КВ больше зависит от тепловой нагрузки на конденсатор КВ.
Определение потока охлаждающей жидкости по давлению нагнетания КВ позволяет быстрее изменять поток охлаждающей жидкости в связи с изменениями потребности в охлаждении.
На ФИГ. 6А-6В раскрыто установление соответствий значений в ряду установившихся точек, по которым можно определять базовый установившийся оптимальный рабочий поток охлаждающей жидкости и ожидаемое давление нагнетания КВ в качестве опорных значений. Впоследствии их сравнивают с фактическим давлением нагнетания КВ для определения того, насколько интенсивно работает система (то есть определения коэффициента производительности или КП (СОР)). Данный параметр используют в качестве основания для коррекции расхода охлаждающей жидкости. В частности, чем больше разность фактического и ожидаемого давлений нагнетания КВ и, как следствие, чем больше КП, тем больше должна быть коррекция расхода охлаждающей жидкости для более быстрого возврата системы в оптимальную/наиболее эффективную точку. На КП отрицательно влияет возрастание давления нагнетания КВ, подразумевающее увеличение работы сжатия для данной холодильной нагрузки. Кроме того, на КП отрицательно влияют паразитные потери в насосе охлаждающей жидкости (оптимальный установившийся поток).
Кроме того, применение того же давления нагнетания КВ для управления муфтой КВ улучшает эксплуатационные показатели КВ. В частности, если давление нагнетания КВ превышает пороговый (нормальный) диапазон, но компрессор КВ не находится под угрозой из-за этого повышенного давления, муфту КВ оставляют в зацеплении, и увеличивают поток охлаждающей жидкости до максимального расхода, который может обеспечить насос. При этом, если поток охлаждающей жидкости еще недостаточно большой, а давление нагнетания КВ возрастает до точки, где может произойти повреждение компрессора, муфту КВ размыкают.
На диаграмме 600 изображена трехмерная диаграмма 610 изменения давления нагнетания КВ при изменении потока охлаждающей жидкости (в галлонах в минуту) и температуры охлаждающей жидкости охладителя наддувочного воздуха (ТОЖОНВ). При возрастании температуры охлаждающей жидкости (в низкотемпературном контуре охлаждения) растет давление нагнетания КВ. При возрастании расхода охлаждающей жидкости падает давление нагнетания КВ. При постоянной температуре охлаждающей жидкости давление нагнетания КВ выходит на асимптоту (см. также ФИГ. 6В). Таким образом, большой рост расхода охлаждающей жидкости приводит к небольшому падению давления КВ. Паразитные потери могут быть определены как сумма потерь компрессора КВ и насоса охлаждающей жидкости в ваттах. При возрастании потока охлаждающей жидкости, паразитные потери падают, а затем возрастают. Минимальная потеря насоса КВ имеет место при температуре охлаждающей жидкости, соответствие которой может быть установлено с помощью диаграммы 610.
Например, измеряют ТОЖОНВ и получают соответствующие ей оптимальный расход охлаждающей жидкости и ожидаемое давление нагнетания КВ из двух отдельных, но согласованных, функций ТОЖОНВ. Решение данных функций происходит в системе управления, а ФИГ. 6А-6В используют для заполнения данных функций:
AC_Pressure_ref=2D_table(CACCT_coolant temperature);
Base_AC_coolant_flow=2D_table(CACCT_coolant temperature).
Вернемся к ФИГ. 4: на шаге 410 можно определить, равен ли фактическое давление нагнетания КВ ожидаемому давлению КВ или находится ли он в поровых пределах ожидаемого давления КВ. Если ответ будет "да", на шаге 412 способ предусматривает непрерывное регулирование положения пропорционального клапана и подачи электрического насоса охлаждающей жидкости в зависимости от изменения потребности в потоке по каждому контуру.
Если ответ будет "нет", на шаге 414 способа определяют, ниже ли фактическое давление нагнетания, чем ожидаемое давление. Если ответ будет "да", на шаге 416 можно диагностировать ухудшение характеристик системы КВ по соотношению фактического и ожидаемого давления КВ. Как раскрыто на примере ФИГ. 7, контроллер двигателя может диагностировать причину падения давления и отличить друг от друга падение давления из-за ухудшения характеристик компонента (например, насоса конденсатора КВ), утечки хладагента из системы КВ и наличия защемленной линии. На шаге 418, в связи с указанием наличия ухудшения характеристик системы КВ, можно изменить расход охлаждающей жидкости и пропорцию потока охлаждающей жидкости через КВ.
Если фактическое давление нагнетания выше ожидаемого давления, на шаге 420 контроллер может установить наличие напряженного состояния системы КВ. Например, может быть установлено, что КПД КВ упал, и то, что конденсатор КВ работает с большей термодинамической интенсивностью, чем необходимо, например, из-за колебаний температуры в подкапотном пространстве. В частности, при остановке транспортного средства происходит уменьшение потока воздуха через радиатор и под капот. Из-за этого постепенно растет температура всех компонентов под капотом, в том числе охлаждающих жидкостей и хладагентов. В результате, нужно увеличить поток охлаждающей жидкости для обеспечения той же функции охлаждения, что и при более высоких скоростях транспортного средства (например, при 20 милях в час) с меньшим количеством охлаждающей жидкости. Соответственно, в связи с указанием наличия напряженного состояния системы КВ, можно изменить расход охлаждающей жидкости и пропорцию потока охлаждающей жидкости через КВ. Например, подачу насоса можно уменьшить, а поток охлаждающей жидкости через КВ - увеличить, для снижения давления нагнетания КВ. Затем алгоритм следует на шаг завершения.
В одном примере контроллер может использовать «инверсную» гидравлическую модель, учитывающую значения необходимого потока и определяющую соответствующие настройки устройств. Указанный гидравлический подход позволяет учитывать сопротивление ветви и вязкость. По существу, 3-ходовой пропорциональный клапан регулируют в зависимости от распределения потока в ветвях. После того, как будут учтены влияния сопротивления ветви, значения потока суммируют и по результату определяют команду управления насосом. Для насоса и клапана может быть выполнена «компенсация характеристик механической части» с учетом изменений механической части. Оба указанных устройства с бесступенчато-регулируемым расходом (электрический насос и 3-ходовой пропорциональный клапан) регулируют таким образом, чтобы запросы направления потока в ветвь выполнялись в точности с обеспечением минимального потока в параллельной ветви. В результате, электрический насос работает с минимальной настройкой и минимизированными паразитными потерями, при этом обеспечивая необходимое охлаждение. Добавление нескольких функций позволяет создать единую модель (раскрытую ниже) посредством калибровки для нескольких фактических гидравлических конфигураций.
Как раскрыто на примере ФИГ. 2, низкотемпературный контур системы охлаждения содержит по меньшей мере три устройства, для которых нужен поток охлаждающей жидкости: охладитель наддувочного воздуха, водоохлаждаемый конденсатор КВ и охладитель трансмиссионного масла. Контур содержит два привода непрерывного действия, насос и 3-ходовой (отводной/пропорциональный) клапан. Охладитель трансмиссионного масла имеет собственный двухпозиционный переключатель. Гидравлический контур отделяет потребителей охлаждающей жидкости, управляемых с помощью клапана, от остальной части системы охлаждения. Прочими компонентами в данном контуре также можно было бы управлять с помощью клапана, однако данный контур предназначен для потребителей низкотемпературного охлаждения. В частности, отдачу низкотемпературного радиатора совместно используют три разных потребителя, а именно - водоохлаждаемый конденсатор КВ, охладитель наддувочного воздуха и охладитель автоматической трансмиссии (или прогреватель, в настоящем описании также именуемый ПАТ (ATWU)). Потребители расположены параллельно друг другу, но последовательно с насосом охлаждающей жидкости и радиатором. Управляемые с помощью клапана потребители сгруппированы с образованием управляемого клапаном пути. Как следствие, каждая ветвь рассматривается как содержащая меньший виртуальный насос для обеспечения потока в данной ветви. Объединив подачи этих виртуальных насосов можно получить необходимую настройку реального единственного большого насоса. На уровне теории, суммарный необходимый поток для управляемого клапаном пути обеспечивают с помощью (большого) виртуального насоса, а с помощью клапана распределяют поток между устройствами, сгруппированными в управляемом пути. Таким образом, клапан управляет разделением потока между ОНВ и КВ, после чего контроллер проверяет, обеспечен ли минимальный расход ОТМ. Затем расход ОТМ регулирует насос.
Согласно раскрытому решению, для анализа системы охлаждения используют эквивалентную электрическую цепь. Насос рассматривают как эквивалент источника напряжения, что справедливо для лопастных насосов, таких как в системе охлаждения. Поток в отдельных ветвях рассматривают (и обозначают) как эквивалент тока , а гидравлические сопротивления в отдельных устройствах обозначают как . Подстрочные надписи обозначают название потребителя или устройства («rad» - «радиатор НТ», «cac» - «охладитель наддувочного воздуха», «pupm» - «электрический насос охлаждающей жидкости», «atwu» - «охладитель трансмиссионного масла», a «cond» - «конденсатор КВ»). Применив законы для напряжения и тока, получим следующие уравнения:
pump
rad
pump
atwu
atwu
V=I(R+R)+IR
pump
rad
pump
cac
cac
V=I(R+R)+IR
pump
rad
pump
cond
cond
V=I(R+R)+IR
pump
atwu
cac
cond
I=I+I+I
Затем с помощью вышеуказанных уравнений можно исключить ток в потоке через ПАТ и насос. Будут получены следующие зависимости:
ν
Сопротивления в двух ветвях управляемого клапаном пути не являются независимыми; напротив, они зависят в первую очередь от положения клапана u. С учетом нелинейностей системы, данные сопротивления также могли бы зависеть от потоков в указанных двух ветвях. В самом общем случае, данные сопротивления могут быть описаны следующим образом:
ν,eq
Уравнение (4) относится к доле потока через ветвь ОНВ (или приоритетную ветвь), а второе уравнение относится к эквивалентному сопротивлению управляемого клапаном пути R.
Чтобы связать сопротивления с током через каждую ветвь, мы определяем долю потока через клапан, идущую через одну из ветвей. Данная доля также относится к гидравлическим сопротивлениям указанных двух ветвей. Зависимость для доли потока через ОНВ имеет вид
p
Потенциал насоса V зависит от входного параметра числа оборотов насоса u и гидравлического сопротивления контура. Можно предположить, что потенциал или подача насоса для данного числа оборотов является результатом пересечения кривых характеристик насоса и гидравлического сопротивления контура.
p
ν
Управляющие входные сигналы u и u можно определить с помощью Уравнений с (1) по (4), если известно следующее:
cac
cond
1. Запрашиваемые значения для I и I
ν
ν
cac
cond
2. Зависимость между долей потока и положением клапана ƒ{u,I,I}
ν,Req
ν
cac
cond
3. Эквивалентное сопротивление управляемого клапаном пути ƒ{u,I,I}
4. Сопротивление в пути ПАТ
5. Сопротивления в частях контура, относящихся к насосу и радиатору
pump
6. Результат определения зависимости между указанными характеристиками и гидравлическим сопротивлением контура ƒ
ν,Req
ν
cac
cond
ν,eq
cac
cond
ν,total
В первом случае, относящемся к насосу, эквивалентные сопротивления могут не зависеть от положения клапана, то есть ƒ{u,I,I}=R, является постоянной. Переформулировав задачу регулирования потоков в ветви ОНВ и конденсатора (COND) в задачу регулирования суммарного потока через управляемые клапаном ветви I+I=I получим
cac
Во втором случае, относящемся к клапану, сопротивления в отдельных ветвях не зависят от абсолютных значений I and .
В представленном сценарии имеется один параллельный путь, влияющий на зависимость подачи насоса и потока через управляемый клапаном контур. Согласно Уравнению (2), имеется зависимость между суммарным потоком через управляемый клапаном путь и подачей насоса. Используя переменные эквивалентного сопротивления и суммарного расхода через клапан можно сократить уравнение до:
pump
ν,total
Если контур охладителя трансмиссии закрыт, отсутствует поток воздуха через ветвь ПАТ, следовательно I=I.Таким образом, полученная зависимость между командой управления насосом и суммарным потоком через клапан имеет вид
Таким образом, открытие или закрытие относящейся к ПАТ части контура влияет на суммарное сопротивление контура и, как следствие, на зависимость между потоком через 3-ходовой клапан и командой управления насосом.
В одном примере ограниченного состояния требуемый суммарный расход через клапан может превышать поток, возможный в ветви. Это возможно, если требуемый поток предусматривает задание максимального значения для насоса , при этом поток через клапан все же будет меньше суммарного необходимого потока. Или же это возможно, если имеют место ограничения для заданного для насоса значения, обусловленные каким-либо потребителем/устройством, не входящим в состав управляемого клапаном пути. Это можно выразить как .
Если насос настроен на , то ожидаемый поток через клапан может быть описан с помощью Уравнения (5) и зависимости между расходами через насос и клапан следующим образом:
Согласно данному сценарию, удовлетворяют потребности приоритетного потребителя, а остальной поток отводят к другим потребителям. Для этого определяют новый термин - «исправленный поток через конденсатор» (поток неприоритетного пути). Ожидаемый поток через ветвь имеет вид:
Согласно данному сценарию, удовлетворяют потребности приоритетного потребителя, а остальной поток отводят к другому потребителю. Возникающий в результате исправленный поток через конденсатор (поток неприоритетного пути) представлял бы собой
В еще одном примере ограниченного состояния требуемый суммарный расход через клапан может быть меньше потока, возможного в ветви. Это может быть обусловлено тем, что для насоса задано минимальное значение , при этом поток через клапан больше суммарного необходимого потока. Или же это возможно, если минимальное заданное для насоса значение обусловлено потребителем/устройством, не входящим в состав управляемого клапаном пути.
Например, если для ПАТ нужен определенный минимальный расход , минимальный поток, требуемый в ветви ПАТ, можно преобразовать в минимальный суммарный поток через управляемый клапаном путь, используя вышеприведенное уравнение. Суммарный поток в управляемом клапаном пути и ПАТ связаны нижеследующей зависимостью.
Или, если команда управления насосом имеет определенное минимальное значение:
Если минимальный требуемый поток больше суммарного потока, потребности обоих путей не могут быть удовлетворены одновременно. В данном случае клапан также настраивают для направления остатка потока в неприоритетный путь.
В еще одном примере ограниченного состояния команда управления насосом может быть фиксированной. В этом случае заданное значение может быть обусловлено потребителем/устройством, не входящим в состав управляемого клапаном пути. В этом случае:
Если произойдет изменение приоритетности потребителей в управляемом клапаном пути, может быть выполнено вычисление с повторным просчетом, при этом значение ОНВ пересчитывают, если приоритет изменится. Например, если приоритетным было КВ, то:
В одном примере вышеуказанное может быть реализовано в виде двумерной табулированной зависимости с возможностью определения настройки клапана. Табулированная зависимость может задействовать весь объем свободной памяти в контроллере. Ожидаемый суммарный поток может служить входным параметром для компенсации нелинейных реакций клапана. Указанная реализация может быть жестко запрограммирована для 3-ходового клапана.
В число входных параметров для вычисления могут входить требуемые значения для потока охлаждающей жидкости по контурам ОНВ и КВ. Если I_сас и I_cond являются нормализованными переменными потока, они должны быть нормализованы с одним и тем же количеством, например, максимальным потоком через клапан. Контроллер также может определить настройки ОТМ (влияющие на гидравлическое сопротивление в пути, не управляемом данным клапаном). Контроллер также может определить соответствие между подачей насоса и потоком через управляемый клапаном путь. Затем определяют команду управления насосом по суммарному потоку через насос и сопротивлениям в отдельных ветвях с помощью вышеприведенных уравнений. Затем устанавливают соответствие суммарного потока через клапан и подачи насоса. Если зависимость является значительно нелинейной, можно использовать табулированную зависимость. Входным параметром может служить положение клапана, если имеет место значительное взаимодействие, в связи с которым может возникнуть необходимость решения в виде числового повторения. Таблицы можно калибровать по настройкам ПАТ.
На ФИГ. 5 раскрыт пример алгоритма 500 для распределения потока охлаждающей жидкости через разные компоненты системы охлаждения в зависимости от потребности в охлаждении. Способ позволяет удовлетворять разные потребности в охлаждении с установлением приоритета тех или иных потребностей в охлаждении перед другими в определенных условиях. Это может быть нужно при наличии противоречащих друг другу потребностей в охлаждении в отдельных контурах или при невозможности удовлетворения кратковременных потребностей в охлаждении в отдельных контурах из-за ограничений производительности.
На шаге 502 способа определяют удельные потребности компонентов в потоке. Например, необходимую величину охлаждения в контуре КВ, контуре ОНВ и контуре ОТМ можно определять по таким параметрам, как МРВ, ТЗК, ТГТ, ТОЖОНВ, запрошенное водителем охлаждение, а также результатам оценки температуры и влажности окружающей среды. В качестве другого примера, потребность КВ может зависеть от потребностей в охлаждении салона, а потребность ОНВ - от температуры воздуха, поступающего в охладитель наддувочного воздуха. Кроме того, потребность ОНВ может изменяться при изменении водительского запроса, при этом потребность ОНВ возрастает, когда возрастает водительский запрос и должно быть создано давление наддува. Возросшая работа компрессор всасываемого воздуха приводит к тому, что в ОНВ поступает более теплый заряд. Определение потребностей в охлаждении может включать в себя определение величины потока охлаждающей жидкости, необходимого давления охлаждающей жидкости в компоненте, а также необходимого изменения температуры в каждом компоненте. На шаге 504 можно определить удельные расходы охлаждающей жидкости через компоненты в зависимости от удельных потребностей компонентов в охлаждении и удельных потребностей компонентов в потоке.
На шаге 506 можно обновить значение необходимого потока охлаждающей жидкости через ОТМ в зависимости от режима проскальзывания гидротрансформатора. Как раскрыто на примере ФИГ. 8, в состояниях, когда происходит проскальзывание гидротрансформатора ГТ (ТС) и выработка им дополнительного тепла, температура трансмиссионного масла на выходе ГТ может быть выше, чем температура трансмиссионного масла в поддоне. В таких состояниях, поток охлаждающей жидкости через ОТМ можно отрегулировать в зависимости от результата определения температуры ГТ, а не результата оценки ТТМ в поддоне, для снижения вероятности заниженной оценки температуры и недостаточной подачи потока охлаждающей жидкости. Если оценка температуры трансмиссионного масла будет занижена, может возникнуть кипение охлаждающей жидкости. Например, поток охлаждающей жидкости можно определять по температуре трансмиссионного масла, представляющей собой результат оценки температуры трансмиссионного масла датчиком температуры, соединенным с масляным поддоном, когда проскальзывание гидротрансформатора трансмиссии меньше порогового, при этом температура трансмиссионного масла может представлять собой результат моделирования температуры трансмиссионного масла в зависимости от проскальзывания гидротрансформатора, когда проскальзывание гидротрансформатора трансмиссии больше порогового.
На шаге 507, в зависимости от удельных потребностей компонентов в потоке, можно определить команду управления насосом для электрического насоса охлаждающей жидкости. Например, команду управления насосом можно определить с помощью гидравлической модели, раскрытой в настоящем описании, позволяющей определить совокупную потребность в потоке каждого из компонентов. В одном примере в качестве настройки насоса может быть задано максимальное из значений требуемого потока через ОТМ и требуемых потоков через ОНВ и конденсатор КВ.
На шаге 508 можно определить, нужно ли выбрать поток охлаждающей жидкости в ОНВ в качестве приоритетного (что в настоящем описании также именуется «приоритет ОНВ»). В одном примере ОНВ может быть необходимо выбрать в качестве приоритетного, если потребность в охлаждении в КВ ниже пороговой (например, охлаждение КВ не запрошено) или давление нагнетания КВ ниже порогового, при этом ТЗК выше пороговой (из-за недостаточного охлаждения ОНВ и возросшего водительского запроса). Если ответ будет "да", на шаге 510 способа регулируют пропорциональный клапан для направления охлаждающей жидкости через КВ с минимальным расходом с одновременным направлением охлаждающей жидкости через ОНВ с максимальным расходом. Кроме того, можно увеличить подачу насоса.
Если приоритет ОНВ не будет подтвержден, на шаге 512 можно определить, нужно ли выбрать поток охлаждающей жидкости в КВ в качестве приоритетного (что в настоящем описании также именуется «приоритет КВ»). В одном примере КВ может быть нужно выбрать в качестве приоритетного, если ТЗК ниже пороговой (из-за охлаждения ОНВ) или потребность в охлаждении в ОНВ ниже пороговой (например, охлаждение ОНВ не запрошено), при этом давление нагнетания КВ является высоким. Данные состояния могут указывать на необходимость дополнительного охлаждения КВ. Если ответ будет "да", на шаге 514 способа регулируют пропорциональный клапан для направления охлаждающей жидкости через ОНВ с минимальным расходом с одновременным направлением охлаждающей жидкости через КВ с максимальным расходом. Кроме того, можно увеличить подачу насоса.
Если ни приоритет КВ, ни приоритет ОНВ не будет подтвержден, при этом оба имеют потребность в охлаждении, на шаге 516 способа регулируют положение пропорционального клапана для распределения подачи насоса между указанными разными контурами и подконтурами системы охлаждения для обеспечения удельных расходов через компоненты. Например, в условиях предельной холодильной нагрузки, например, когда транспортное средство осуществляет буксировку на подъеме в условиях пустыни, охлаждение может быть недостаточным для эффективной эксплуатации системы КВ или с максимальной производительностью и одновременного обеспечения достаточного охлаждения с оптимальными эксплуатационными показателями двигателя. В этом случае калибруют компромиссное соотношение. Компромиссное соотношение может быть задано заранее и сохранено в памяти контроллера. Например, калиброванное компромиссное соотношение может предусматривать направление 45% потока охлаждающей жидкости в ОНВ, а остальных 55% потока охлаждающей жидкости - в контур КВ. Так обеспечивают регулирование потока, при котором удовлетворяют все потребности в минимальном потоке.
На ФИГ. 7 раскрыт пример способа 700 для диагностики ухудшения характеристик системы КВ по соотношению фактического давления нагнетания КВ и ожидаемого/смоделированного давления нагнетания КВ (например, смоделированного с помощью диаграммы на ФИГ. 6). В одном примере способ на ФИГ. 7 можно выполнять как часть способа на ФИГ. 4, например, на шаге 416. Способ позволяет лучше отличать падение давления КВ из-за падения уровня хладагента от падения из-за защемленной линии охлаждающей жидкости.
На шаге 702 способа получают подтверждение того, что фактическое (измеренное) давление нагнетания КВ меньше ожидаемого (смоделированного) давления. Ожидаемое давление представляет собой давление, зависящее от текущей температуры охлаждающей жидкости ОНВ системы. В некоторых примерах, помимо подтверждения того, что давление нагнетания КВ меньше ожидаемого давления, можно получить подтверждение того, что фактическое давление остается ниже ожидаемого давления в течение некоторого периода. Если ответ будет "нет", на шаге 704 можно получить подтверждение того, что фактическое давление нагнетания выше ожидаемого давления при текущей температуре охлаждающей жидкости ОНВ системы. Кроме того, могут быть установлены один или несколько порогов. В некоторых примерах, если давление близко к опорному (например, в пределах пороговой разности от порогового давления), могут быть выполнены управляющие воздействия с упреждающей целью.
На шаге 706, если фактическое давление нагнетания выше ожидаемого давления, можно установить, что имеет место напряженное состояние системы КВ из-за повышенной нагрузки по охлаждению салона. Например, может быть установлено, что система КВ работает интенсивнее ожидаемого из-за относительно высоких температур в салоне, например, из-за относительно высокой нагрузки от солнечного излучения (или относительно высоких температур окружающей среды). Соответственно, в связи с указанием наличия напряженного состояния системы КВ, поток охлаждающей жидкости по контуру КВ можно увеличить, запросив больший поток в ветви в контур КВ и координируя подачу насоса и положение клапана для обеспечения запрошенного расхода через ветвь. Например, подачу электрического насоса охлаждающей жидкости и положение пропорционального клапана можно регулировать, используя инверсную гидравлическую модель. В одном примере контроллер может обеспечить запрошенное увеличение потока охлаждающей жидкости посредством увеличения подачи насоса на большую величину и увеличения потока охлаждающей жидкости по контуру КВ на меньшую величину. Или же контроллер может обеспечить то же самое запрошенное увеличение потока охлаждающей жидкости посредством увеличения подачи насоса на меньшую величину и увеличения потока охлаждающей жидкости по контуру КВ на большую величину. Контроллер может сравнить топливную экономичность и время до улучшения давления нагнетания КВ при обоих вариантах и выбрать ту или иную комбинацию. Указанный выбор также может учитывать возникающее в результате изменение потока в ОНВ относительно требуемого потока охлаждающей жидкости в ОНВ.
Вернемся на шаг 702: если фактическое давление нагнетания КВ ниже ожидаемого, на шаге 707 можно проинтегрировать ошибку между фактическим давлением нагнетания КВ и ожидаемым давлением за период. В одном примере данный период соответствует значительной части ездового цикла, например, примерно 700 секундам. На шаге 708 можно определить, лежит ли фактическая температура охлаждающей жидкости ОНВ в ожидаемом диапазоне. Если ответ будет "да", можно установить отсутствие ухудшения характеристик системы КВ и завершить выполнение алгоритма. Или же, если ТОЖОНВ не выходит за пределы диапазона, можно сделать вывод о том, что возможно имеет место проблема с конденсатором КВ, и, если ТОЖОНВ выходит за пределы диапазона, объяснить ее наличием ненадлежащее поведение системы.
Если фактическая температура охлаждающей жидкости ОНВ выходит за пределы ожидаемого диапазона, с учетом текущей температуры охлаждающей жидкости ОНВ системы, на шаге 710 можно определить, превышает ли интегральная ошибка первую пороговую ошибку (Порог_1). Если температура охлаждающей жидкости выходит за пределы ожидаемого диапазона, и интегральная ошибка превышает первую пороговую ошибку, на шаге 712 можно указать наличие ухудшения характеристик системы КВ. В частности, можно указать нарушение теплообменной функции системы КВ (например, в конденсаторе), например, из-за защемленной линии. Кроме того, на шаге 714, в связи с указанием наличия защемленной линии, поток охлаждающей жидкости по контуру КВ можно уменьшить, а поток охлаждающей жидкости по контуру ОНВ - соответственно увеличить без какого-либо влияния на ОНВ, кроме избыточного охлаждения.
Если фактическая температура охлаждающей жидкости ОНВ выходит за пределы ожидаемого диапазона с учетом существующей температуры охлаждающей жидкости ОНВ системы, а интегральная ошибка не превышает первую пороговую ошибку, на шаге 717 можно определить, превышает ли интегральная ошибка вторую пороговую ошибку (Порог_2), которая меньше первой пороговой ошибки (Порог_1). Если ответ будет "нет", алгоритм возвращается на шаг 709 для указания отсутствия ухудшения характеристик системы КВ, и выполнение алгоритма завершают. В противном случае, если фактическая температура охлаждающей жидкости ОНВ выходит за пределы ожидаемого диапазона с учетом существующей температуры охлаждающей жидкости ОНВ системы, а интегральная ошибка выше второй пороговой ошибки (но ниже первой пороговой ошибки), на шаге 718 можно указать наличие ухудшения характеристик системы КВ из-за низких уровней хладагента. Например, низкий уровень хладагента может быть обусловлен наличием утечки, например, могущей возникнуть из-за неплотности соединительной арматуры. На шаге 720, в связи с указанием наличия низких уровней хладагента, поток охлаждающей жидкости по контуру КВ можно увеличить с одновременным поддержанием потока охлаждающей жидкости по контуру ОНВ для обеспечения эксплуатационных показателей КВ несмотря на установленное наличие ухудшения характеристик системы КВ. В частности, поток охлаждающей жидкости уменьшают для экономии электроэнергии насоса. Поскольку установлено ухудшение характеристик системы КВ, на охлаждение, обеспечиваемое КВ, не влияет уменьшение подачи насоса. В частности, уменьшенная подача насоса на оказывает отрицательного воздействия на эксплуатационные показатели КВ.
На ФИГ. 8 раскрыт пример способа 800 для регулирования потока охлаждающей жидкости через ОТМ. Способ улучшает охлаждение трансмиссионного масла и снижает вероятность кипения охлаждающей жидкости. В одном примере способ на ФИГ.8 можно выполнять как часть способа на ФИГ. 5, например, на шаге 506.
На шаге 802 можно определить, имеют ли место условия для образования излишнего тепла в гидротрансформаторе. Гидротрансформатор (ГТ) представляет собой вязкостное соединительное устройство, осуществляющее передачу крутящего момента между двигателем и трансмиссией за счет обмена инерции текучей среды. Как следствие, он может создавать значительные количества тепла. В определенных условиях, например, когда происходит создание крутящего момента двигателем и торможение (то есть водитель одновременно нажимает тормозную педаль и педаль акселератора), или во время удержания транспортного средства на склоне при малой или нулевой скорости транспортного средства (при этом удержание на склоне происходит за счет того, что водитель нажимает педаль акселератора), ГТ может проскальзывать и быть неспособен к блокированию из-за недостатка скорости. В таких состояниях, температура масла, выходящего из ГТ, может быть значительно выше, чем температура масла в поддоне. В частности, температура масла, поступающего в ОТМ, может быть значительно выше температуры в поддоне, из-за большой постоянной времени, связанной с полной массой трансмиссии. Если поток охлаждающей жидкости через ОТМ регулируют в зависимости от результата оценки ТТМ в поддоне, подаваемый поток охлаждающей жидкости может быть меньше необходимого потока охлаждающей жидкости, в связи с чем происходит выкипание охлаждающей жидкости. Помимо ухудшения характеристик трансмиссии, выкипание охлаждающей жидкости может привести к ухудшению характеристик всех компонентов двигателя, в которых используют тот же охлаждающая жидкость, что и в трансмиссии, по контуру охлаждения, например, системы КВ, охладителя наддувочного воздуха, головки блока цилиндров и т.п.
Если наличие условий проскальзывания ГТ/образования тепла будет подтверждено, на шаге 804 можно определить температуру трансмиссионного масла на выходе ГТ. Например, температуру на выходе ГТ можно определить по температуре в поддоне трансмиссии и недавней статистике трансмиссии. Температуру на выходе ГТ также можно определять по степени проскальзывания гидротрансформатора (соотношению числа оборотов в минуту на выходе и входе ГТ). Кроме того, на шаге 806 можно отрегулировать долю потока охлаждающей жидкости через ОТМ (относительно КВ и ОНВ) в зависимости от температуры на выходе ГТ. Указанную долю также можно отрегулировать в зависимости от степени проскальзывания ГТ и частоты вращения двигателя. Поскольку ОТМ установлен параллельно распределенным ветвям КВ и ОНВ, максимальный расход можно отрегулировать таким образом, чтобы он представлял собой наибольшее из значений потока в ветвь ОТМ или суммы потоков в ветви КВ и ОНВ.
Если наличие условий проскальзывания ГТ/образования тепла не будет подтверждено, на шаге 808 можно определить, и/или оценить, и/или измерить температуру трансмиссионного масла в поддоне. Например, ТТМ в поддоне может измерять датчик температуры, соединенный с поддоном. Кроме того, на шаге 810 можно отрегулировать долю потока охлаждающей жидкости через ОТМ (относительно КВ и ОНВ) в зависимости от температуры в поддоне. Например, может произойти остановка транспортного средства в связи с включением тормоза (создание тормозного момента), или транспортное средство может находиться на склоне, или буксировать относительно большой прицеп, или может иметь место какое-либо другое состояние, в связи с которым транспортное средство встречает какое-либо сопротивление. Когда транспортное средство встречает сопротивление, водитель может запрашивать существенный крутящий момент или мощность, а гидротрансформатор трансмиссии может быть разомкнут, в связи с чем по существу вся мощность двигателя создает тепло. В таких состояниях, холодильная нагрузка ОНВ может быть небольшой, и холодильная нагрузка КВ может быть небольшой, а холодильная нагрузка трансмиссии может быть высокой (например, выше некоторого предела, например, критически высокой). В таких состояниях, может быть нужна полная производительность насоса по охлаждению. Даже если при работе с полной производительностью насоса по охлаждению происходит избыточное охлаждение КВ и ОНВ с небольшим проигрышем в топливной экономичности, такие проигрыши могут быть допустимы для требуемого охлаждения трансмиссии. Таким образом, регулирование доли охлаждающей жидкости, направляемой через ОТМ, в зависимости от состояний гидротрансформатора, в том числе степени проскальзывания ГТ, позволяет улучшить предотвращение кипения охлаждающей жидкости.
На ФИГ. 9-12 раскрыты примеры регулировки потока охлаждающей жидкости через отличные друг от друга компоненты контура охлаждения двигателя в разных режимах работы системы охлаждения.
Обратимся сначала к ФИГ. 9: диаграмма 900 иллюстрирует пример перехода от работы в режиме борьбы с конденсацией в системе охлаждения в режим непрерывного регулирования работы системы охлаждения. Диаграмма 900 иллюстрирует настройку пропорционального клапана на графике 902, подачу насоса охлаждающей жидкости на графике 904, поток охлаждающей жидкости по контуру ОНВ (поток_ОНВ) на графике 906, поток охлаждающей жидкости по контуру КВ (поток_КВ) на графике 908, поток охлаждающей жидкости через ОТМ (поток_ОТМ) на графике 910, и потребность в охлаждении салона на графике 912. Все графики построены по времени.
До t1 система охлаждения работает в режиме борьбы с конденсацией в связи с определенными параметрами всасываемого воздуха, например, высокой влажностью, при которой возможно образование конденсата при переохлаждении всасываемого воздуха в ОНВ. Для уменьшения побочных эффектов, например, скопления воды и возможных повреждений механической части, применяют режим борьбы с конденсацией для сведения к минимуму потока охлаждающей жидкости в ОНВ. В данном случае подачу насоса и настройку клапана регулируют с учетом более высокой потребности в охлаждении салона и более низкой потребности в охлаждении в ОНВ. В раскрытом примере необходимый расход охлаждающей жидкости обеспечивают за счет работы насоса охлаждающей жидкости с более низкой подачей с одновременной настройкой прохода клапана на 100% для направления большей части потока охлаждающей жидкости по контуру КВ.
В момент t1, в связи с исчезновением условий для образования конденсата, систему охлаждения переводят в режим непрерывного регулирования. В данном случае подачу насоса и настройку клапана регулируют с учетом возрастания потребности в охлаждении в ОНВ при той же потребности в охлаждении салона. В частности, подачу насоса постепенно увеличивают, а настройку клапана - постепенно уменьшают (в данном случае - поэтапно) для направления калиброванной части потока охлаждающей жидкости по контуру КВ, а остальной части потока охлаждающей жидкости - по контуру ОНВ. В одном примере настройку клапана уменьшают со 100% до 45%. Так поток отводят и в ОНВ (например, 45%), и в КВ (например, 55%). В другом примере калиброванное соотношение может предусматривать направление 35% потока в ОНВ и 65% потока в КВ. Возможные и другие калиброванные соотношения в зависимости от типа и модели транспортного средства или конфигурации системы охлаждения. В еще одном примере указанные положения и команды можно определять в зависимости от требуемых потоков через все компоненты и с помощью раскрытой выше инверсной гидравлической модели.
Диаграмма 1000 на ФИГ. 10 иллюстрирует пример перехода системы охлаждения из предельного режима разделения в режим приоритета КВ. Диаграмма 1000 иллюстрирует настройку пропорционального клапана на графике 1002, подачу насоса охлаждающей жидкости на графике 1004, поток охлаждающей жидкости по контуру ОНВ (поток_ОНВ) на графике 1006, поток охлаждающей жидкости по контуру КВ (поток_КВ) на графике 1008 и потребность в охлаждении салона на графике 1010. Все графики построены по времени.
До t11 система охлаждения работает в предельном режиме разделения в связи с тем, что охлаждение нужно и в контуре КВ, и в контуре ОНВ. В данном случае подачу насоса и настройку клапана регулируют для обеспечения калиброванного соотношения потоков охлаждающей жидкости по контурам КВ и ОНВ. Калиброванное соотношение, в раскрытом примере, предусматривает настройку прохода клапана на 45%, обеспечивающую направление 45% потока охлаждающей жидкости по контуру ОНВ и 55% потока охлаждающей жидкости по контуру КВ. Кроме того, в предельном режиме разделения подачу насоса настраивают на 100% (максимальная подача). 100%-ное положение клапана означает направление 100% потока в ОНВ.
В момент t11, в связи с возросшей потребностью в охлаждении салона, систему охлаждения переводят в режим приоритета КВ для выбора в качестве приоритетного потока охлаждающей жидкости в контур КВ. С помощью инверсной модели, регулируют настройки насоса и клапана для обеспечения необходимого потока охлаждающей жидкости по контуру КВ. В частности, подачу насоса сохраняют на уровне 100%, а настройку клапана уменьшают, в раскрытом примере - с 45% до 20%, для направления большей части потока охлаждающей жидкости по контуру КВ и меньшей, остальной, части потока охлаждающей жидкости - по контуру ОНВ. Это позволяет удовлетворить запрос пользователя на охлаждение салона. Диаграмма 1100 на ФИГ. 11 иллюстрирует пример перехода из предельного режима разделения к работе системы охлаждения в режиме приоритета ОНВ. Диаграмма 1100 иллюстрирует частоту вращения двигателя на графике 1101, настройку пропорционального клапана на графике 1102, подачу насоса охлаждающей жидкости на графике 1104, поток охлаждающей жидкости по контуру ОНВ (поток_ОНВ) на графике 1106, поток охлаждающей жидкости по контуру КВ (поток_КВ) на графике 1108 и поток охлаждающей жидкости через ОТМ (поток_ОТМ) на графике 1110. Все графики построены по времени.
До t21 система охлаждения работает в предельном режиме разделения в связи с высокими потребностями в охлаждении в контурах КВ и ОНВ. В данном случае подачу насоса и настройку клапана регулируют для обеспечения калиброванного соотношения потока охлаждающей жидкости по контурам КВ и ОНВ. Калиброванное соотношение в раскрытом примере предусматривают настройку прохода клапана на 45%, что обеспечивает направление 45% потока охлаждающей жидкости по контуру ОНВ и 55% потока охлаждающей жидкости по контуру КВ. Кроме того, в предельном режиме разделения подачу насоса настраивают на 100% (максимальная подача).
В момент t21, в связи с возрастанием частоты вращения двигателя, систему охлаждения переводят в режим приоритета ОНВ для выбора в качестве приоритетного потока охлаждающей жидкости в контур ОНВ. В данном случае 100%-ный поток означает приоритетность потока охлаждающей жидкости в ОНВ. Возрастание частоты вращения двигателя может быть обусловлено возросшей потребностью в давлении наддува, например, в связи с ускорением транспортного средства, событием нажатия педали акселератора или возрастанием запрошенного водителем крутящего момента. С помощью инверсной модели, настройки насоса и клапана регулируют для обеспечения необходимого потока охлаждающей жидкости по контуру ОНВ. В частности, подачу насоса сохраняют на уровне 100%, а настройку клапана увеличивают, в раскрытом примере - с 45% до 100%, для направления большей части потока охлаждающей жидкости по контуру ОНВ и меньшей, остальной, части потока охлаждающей жидкости - по контуру КВ. Это позволяет удовлетворить потребности в охлаждении сжатого всасываемого воздуха, текущего через ОНВ.
Диаграмма 1200 на ФИГ. 12 иллюстрирует пример перехода от работы в режиме непрерывного регулирования работы системы охлаждения к работе системы охлаждения в предельном режиме разделения. Диаграмма 1200 иллюстрирует настройку пропорционального клапана на графике 1202, подачу насоса охлаждающей жидкости на графике 1204, поток охлаждающей жидкости по контуру ОНВ (поток_ОНВ) на графике 1206, поток охлаждающей жидкости по контуру КВ (поток_КВ) на графике 1208, поток охлаждающей жидкости через ОТМ (поток_ОТМ) на графике 1210, потребность в охлаждении салона на графике 1212 и частоту вращения двигателя на графике 1214. Все графики построены по времени.
До t31 система охлаждения работает в режиме непрерывного регулирования в связи с тем, что потребность в охлаждении в контурах КВ и ОНВ меньше максимальной, а также в связи с переменными параметрами работы двигателя. В данном случае подачу насоса и настройку клапана регулируют с учетом переменных потребностей в охлаждении салона и охлаждении в ОНВ, причем в некоторых состояниях потребность в охлаждении в ОНВ может расти, а потребность в охлаждении в КВ - падать, в других состояниях потребность в охлаждении в ОНВ может падать, а потребность в охлаждении в КВ - расти, а в иных состояниях и потребность в охлаждении в ОНВ, и потребность в охлаждении в КВ могут расти или падать (оставаясь при этом ниже максимальных пределов). В раскрытом примере необходимый расход охлаждающей жидкости обеспечивают за счет работы насоса охлаждающей жидкости с плавным изменением подачи (например, на уровне 45% или вблизи него, например, от 25% до 45%), а также с плавным изменением настройки клапана (например, на уровне 45% или вблизи него, например, от 25% до 45%).
В момент t31, в связи с возрастанием и потребности в охлаждении салона, и частоты вращения двигателя, систему охлаждения переводят в предельный режим разделения. Возрастание частоты вращения двигателя может быть обусловлено возросшей потребностью в давлении наддува, например, в связи с ускорением транспортного средства, событием нажатия педали акселератора или возрастанием запрошенного водителем крутящего момента. Возрастание потребности в охлаждении салона может быть обусловлено возрастанием температуры окружающей среды. В частности, в связи с возрастанием потребностей в охлаждении и в ОНВ, и в КВ, подачу насоса увеличивают, а настройку клапана также изменяют и фиксируют, например, увеличивают, для направления заранее заданной калиброванной части потока охлаждающей жидкости по контуру КВ. В раскрытом примере настройку клапана увеличивают до 45%, а подачу насоса увеличивают до 100% (максимальная подача). В другом примере указанное значение может быть уменьшено. Так удовлетворяют и потребность в охлаждении в ОНВ, и потребность в охлаждении в конденсаторе КВ, насколько это возможно.
Таким образом, охлаждающую жидкость можно направлять через ОНВ, конденсатор КВ и охладитель трансмиссионного масла, при этом поток распределяют в зависимости от потребностей в охлаждении. Регулирование потока в зависимости от давления нагнетания КВ (а не от температуры) позволяет более оперативно реагировать на изменения потребности в охлаждении и, тем самым, улучшить быстродействие охлаждения. Кроме того, обеспечивается преимущество, состоящее в возможности улучшения оценки КПД и напряженного состояния КВ по отклонениям между фактическим давлением нагнетания КВ и ожидаемым давлением. Применение того же давления нагнетания для управления муфтой КВ уменьшает число необходимых дополнительных датчиков. Применение одной и той же охлаждающей жидкости для различных компонентов, требующих охлаждения, уменьшает число необходимых дополнительных радиаторов и вентиляторов, что обеспечивает преимущество, состоящее в уменьшении числа компонентов. Регулирование доли охлаждающей жидкости, направляемой через ОТМ, в зависимости от состояний гидротрансформатора, в том числе - степени проскальзывания ГТ, позволяет улучшить предотвращение кипения охлаждающей жидкости. Кроме того, улучшена компоновка в подкапотном пространстве. Улучшение охлаждения КВ за счет использования охлаждающей жидкости позволяет переместить конденсатор КВ в сторону от передней части транспортного средства и, тем самым, снизить издержки по гарантийным обязательствам. Соотнесение ошибок давления нагнетания КВ с изменениями функционирования компрессора КВ позволяет лучше отличать ухудшение характеристик системы КВ из-за проблем с компрессором от ухудшения характеристик из-за низких уровней хладагента, обеспечивая возможность выполнения соответствующих смягчающих действий. В целом, можно улучшить эксплуатационные показатели двигателя в части охлаждения нескольких компонентов, для которых нужна охлаждающая жидкость, с одновременным улучшением топливной экономичности.
Один пример способа эксплуатации системы кондиционирования воздуха транспортного средства содержит шаги, на которых: посредством насоса и пропорционального клапана, соединенных с охладителем наддувочного воздуха и конденсатором кондиционера воздуха, регулируют поток охлаждающей жидкости через конденсатор, в котором протекает хладагент, отличный от охлаждающей жидкости, при этом указанное регулирование осуществляют в зависимости от температуры охлаждающей жидкости охладителя наддувочного воздуха и фактического давления нагнетания кондиционера воздуха. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, регулирование в зависимости от опорного давления нагнетания включает в себя регулирование в зависимости от разности между фактическим давлением нагнетания и опорным давлением нагнетания, при этом поток охлаждающей жидкости через конденсатор увеличивают, когда фактическое давление нагнетания превышает опорное давление нагнетания. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, опорное давление нагнетания моделируют с помощью двумерной диаграммы, при этом диаграмма сохранена в памяти в виде зависимости от температуры охлаждающей жидкости и расхода охлаждающей жидкости. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, фактическое давление нагнетания представляет собой давление в месте ниже по потоку от компрессора КВ и выше по потоку от расширительного вентиля и конденсатора в контуре хладагента, соединенном с системой КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, насос и пропорциональный клапан выполнены с возможностью выборочного соединения с контуром охлаждения системы КВ, при этом контур охлаждения и контур хладагента соединены с конденсатором. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование дополнительно осуществляют в зависимости от температуры масла в контуре охладителя трансмиссии, при этом контур охладителя трансмиссии соединен с контуром охлаждения в охладителе трансмиссии, при этом охладитель трансмиссии расположен выше по потоку от пропорционального клапана и ниже по потоку от насоса, при этом охладитель трансмиссии дополнительно соединен с контуром охлаждения двигателя, отличным от контура охлаждения системы КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя увеличение подачи насоса при возрастании температуры масла в контуре охладителя трансмиссии для увеличения потока охлаждающей жидкости в конденсатор через охладитель трансмиссии, причем возрастание температуры масла обусловлено возросшим проскальзыванием гидротрансформатора. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя, для существующей потребности в охлаждении салона, поддержание или уменьшение потока через конденсатор с одновременным увеличением потока через охладитель наддувочного воздуха при возрастании температуры наддувочного воздуха, и увеличение потока через конденсатор с одновременным поддержанием или уменьшением потока через охладитель наддувочного воздуха при превышении фактическим давлением нагнетания опорного давления нагнетания. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя, в ответ на превышение фактическим давлением нагнетания КВ и температурой наддувочного воздуха соответствующих порогов, увеличение подачи насоса до верхнего предела с одновременной установкой пропорционального клапана в положение, обеспечивающее калиброванное фиксированное соотношение потоков охлаждающей жидкости через конденсатор и охладитель наддувочного воздуха. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя упреждающий выбор настроек насоса и пропорционального клапана, обеспечивающий расход охлаждающей жидкости, определяемый в виде зависимости от температуры охлаждающей жидкости охладителя наддувочного воздуха, и регулирование с использованием обратной связи настроек насоса и пропорционального клапана на основании ошибки между фактическим давлением нагнетания и опорным давлением нагнетания, при этом опорное давление нагнетания определяют в виде еще одной зависимости от температуры охлаждающей жидкости.
Еще один пример способа для транспортного средства содержит шаги, на которых: направляют хладагент через контур хладагента, включающий в себя конденсатор кондиционирования воздуха (КВ); направляют охлаждающую жидкость через первую ветвь контура охлаждения, включающую в себя конденсатор, и через вторую ветвь контура охлаждения, включающую в себя охладитель наддувочного воздуха (ОНВ), причем соотношение потоков охлаждающей жидкости через первую ветвь и через вторую ветвь регулируют на основании давления нагнетания КВ в контуре хладагента, температуры охлаждающей жидкости в контуре охлаждения и потребности в охлаждении в ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, первая ветвь и вторая ветвь расположены ниже по потоку от насоса охлаждающей жидкости и пропорционального клапана, причем первая ветвь и вторая ветвь расположены параллельно охладителю трансмиссионного масла. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, соотношение потоков охлаждающей жидкости через первую ветвь и через вторую ветвь регулируют посредством регулирования подачи насоса и положения пропорционального клапана. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контур хладагента включает в себя компрессор КВ, тепловой расширительный вентиль, муфту КВ, конденсатор и испаритель КВ, причем давление нагнетания в контуре хладагента зависит от положения муфты КВ, температуры конденсатора КВ, положения теплового расширительного вентиля и потребности в охлаждении салона транспортного средства. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, соотношение потоков охлаждающей жидкости через первую ветвь и через вторую ветвь дополнительно регулируют на основании температуры трансмиссионного масла, циркулирующего через охладитель трансмиссионного масла. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя эксплуатацию с исходной настройкой подачи насоса и положения пропорционального клапана, зависящей от температуры охлаждающей жидкости, и затем переход от исходной настройки к конечной настройке подачи насоса и положения пропорционального клапана, зависящей от соотношения давления нагнетания КВ и опорного давления нагнетания КВ, при этом опорное давление нагнетания КВ моделируют в виде двумерной зависимости от температуры охлаждающей жидкости, расхода охлаждающей жидкости и изменения потребности в охлаждении в ОНВ.
Еще один пример системы транспортного средства содержит: салон транспортного средства; систему кондиционирования воздуха (КВ), содержащую испаритель и конденсатор для охлаждения воздуха салона; систему двигателя с наддувом, содержащую двигатель и компрессор турбонагнетателя, установленный выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха (ОНВ); контур хладагента с возможностью циркуляции хладагента через конденсатор, при этом контур содержит датчик давления; первый контур охлаждения с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через конденсатор, ОНВ и охладитель трансмиссионного масла (ОТМ), при этом первый контур охлаждения содержит электрический насос, пропорциональный клапан и датчик температуры; и второй контур охлаждения с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через двигатель, охладитель выпускного коллектора и ОТМ, при этом второй контур охлаждения содержит механический насос. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контур хладагента соединен с первым контуром охлаждения в конденсаторе, причем первый контур охлаждения соединен со вторым контуром охлаждения в ОТМ, при этом ОТМ получает масло из выхода гидротрансформатора, причем конденсатор соединен с первой ветвью первого контура охлаждения ниже по потоку от пропорционального клапана, а ОНВ соединен со второй ветвью первого контура охлаждения ниже по потоку от пропорционального клапана, при этом первая ветвь отлична от второй ветви и параллельна ей. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, система дополнительно содержит контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти для: выбора режима работы на основании соотношения потребности в охлаждении в КВ и потребности в охлаждении в ОНВ, при этом потребность в охлаждении в КВ основана на запрошенном водителем охлаждении салона, а потребность в охлаждении в ОНВ основана на запрошенном водителем крутящем моменте; и, в ответ на выбранный режим работы, эксплуатации насоса с подачей и настройкой пропорционального клапана, определяемыми в виде зависимости от потребности в охлаждении в ОНВ в первом контуре охлаждения и давления нагнетания КВ в контуре хладагента. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: в ответ на увеличение потребности в охлаждении в КВ или потребности в охлаждении в ОНВ, увеличения подачи насоса в сторону пороговой подачи и установки пропорционального клапана в положение, обеспечивающее переменное соотношение потоков охлаждающей жидкости через первую ветвь и через вторую ветвь, зависящее от соотношения потребности в охлаждении в КВ и потребности в охлаждении в ОНВ; и, в ответ на увеличение потребности в охлаждении в КВ и потребности в охлаждении в ОНВ, увеличения подачи насоса до пороговой подачи и установки пропорционального клапана в положение, обеспечивающее фиксированное соотношение потоков охлаждающей жидкости через первую ветвь и через вторую ветвь.
Пример способа эксплуатации системы кондиционирования воздуха транспортного средства содержит шаги, на которых: в ответ на потребность в охлаждении салона и потребность в охлаждении в охладителе наддувочного воздуха (ОНВ), превышающие порог, регулируют поток охлаждающей жидкости через конденсатор кондиционирования воздуха (КВ) и охладитель наддувочного воздуха (ОНВ) контура охлаждения для параллельного удовлетворения потребности в охлаждении в ОНВ и потребности в охлаждении салона, при этом поток охлаждающей жидкости регулируют на основании давления нагнетания КВ и, дополнительно, на основании температуры наддувочного воздуха на выходе ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя регулирование потока охлаждающей жидкости посредством регулирования пропорционального клапана, расположенного выше по потоку от конденсатора КВ и ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование дополнительно включает в себя регулирование потока охлаждающей жидкости посредством регулирования подачи насоса охлаждающей жидкости, перекачивающего охлаждающую жидкость через конденсатор КВ и ОНВ через пропорциональный клапан. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование выполняют для поддержания давления нагнетания КВ конденсатора КВ на уровне целевого давления. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, целевой расход охлаждающей жидкости через конденсатор моделируют с помощью двумерной диаграммы, сохраненной в виде зависимости от температуры охлаждающей жидкости ОНВ и давления нагнетания КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, конденсатор КВ соединен с контуром хладагента, содержащим компрессор КВ, муфту КВ и тепловой расширительный вентиль, причем давление нагнетания оценивают ниже по потоку от компрессора КВ и выше по потоку от теплового расширительного вентиля в контуре хладагента. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: в ответ на давление нагнетания КВ, превышающее пороговое давление, оставляют муфту КВ в зацеплении и увеличивают подачу насоса; и, в ответ на давление нагнетания КВ, продолжающее превышать пороговое давление после увеличения подачи насоса, выводят из зацепления муфту КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, насос и пропорциональный клапан выполнены с возможностью выборочного соединения с контуром охлаждения, причем контур охлаждения и контур хладагента соединены с конденсатором. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, поток охлаждающей жидкости дополнительно регулируют в зависимости от температуры масла в контуре охладителя трансмиссии, при этом контур охладителя трансмиссии соединен с контуром охлаждения в охладителе трансмиссии, при этом охладитель трансмиссии расположен выше по потоку от пропорционального клапана и ниже по потоку от насоса. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя увеличение подачи насоса при возрастании температуры масла в контуре охладителя трансмиссии, причем возрастание температуры масла обусловлено возросшим проскальзыванием гидротрансформатора.
Еще один пример способа содержит шаги, на которых: в первом состоянии, когда потребность в охлаждении в конденсаторе кондиционирования воздуха (КВ) ниже нижнего порога, регулируют подачу насоса охлаждающей жидкости и положение пропорционального клапана контура охлаждения для направления охлаждающей жидкости через конденсатор с первым, фиксированным, расходом с одновременным направлением охлаждающей жидкости через охладитель наддувочного воздуха (ОНВ) со вторым, переменным, расходом, зависящим от потребности в охлаждении в ОНВ; и во втором состоянии, когда потребность в охлаждении в конденсаторе выше верхнего порога, регулируют подачу насоса охлаждающей жидкости и положение пропорционального клапана для направления охлаждающей жидкости через ОНВ с третьим, фиксированным, расходом с одновременным направлением охлаждающей жидкости через конденсатор с четвертым, переменным, расходом, зависящим от потребности в охлаждении салона. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, во втором состоянии подачу насоса охлаждающей жидкости увеличивают до верхнего предела, причем в первом состоянии подача насоса охлаждающей жидкости ниже верхнего предела. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в первом состоянии соответствие второго, переменного, расхода устанавливают в виде зависимости от давления нагнетания КВ и температуры охлаждающей жидкости, причем во втором состоянии соответствие четвертого, переменного, расхода устанавливают в виде зависимости от давления нагнетания КВ и температуры охлаждающей жидкости. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контур охлаждения дополнительно включает в себя охладитель трансмиссионного масла (ОТМ), установленный параллельно конденсатору и ОНВ, при этом каждый из них соединен с отличными друг от друга ветвями контура охлаждения ниже по потоку от пропорционального клапана, при этом контур охлаждения соединен с контуром хладагента в конденсаторе, при этом контур охлаждения соединен с контуром трансмиссионного масла в ОТМ, причем давление нагнетания КВ оценивают в контуре хладагента, а температуру охлаждающей жидкости оценивают в контуре охлаждения. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в первом состоянии второй, переменный, расход дополнительно регулируют на основании температуры трансмиссионного масла в ОТМ, причем во втором состоянии, четвертый, переменный, расход дополнительно регулируют на основании температуры трансмиссионного масла в ОТМ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, температура трансмиссионного масла представляет собой результат оценки температуры датчиком температуры, соединенным с масляным поддоном, при пониженном проскальзывании гидротрансформатора, причем температура трансмиссионного масла представляет собой результат моделирования температуры на основании изменения температуры гидротрансформатора при повышенном проскальзывании гидротрансформатора.
Еще один пример системы транспортного средства содержит: салон транспортного средства; систему кондиционирования воздуха (КВ), содержащую испаритель и конденсатор для охлаждения воздуха салона; систему двигателя с наддувом, содержащую двигатель и компрессор турбонагнетателя, установленный выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха (ОНВ); контур хладагента с возможностью циркуляции хладагента через конденсатор, при этом контур содержит датчик давления; первый контур охлаждения с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через конденсатор, ОНВ и охладитель трансмиссионного масла (ОТМ), при этом первый контур охлаждения содержит электрический насос, пропорциональный клапан и датчик температуры; и второй контур охлаждения с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через двигатель, охладитель выпускного коллектора и ОТМ, при этом второй контур охлаждения содержит механический насос; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями для: в ответ на наличие потребности в охлаждении салона, оценки базового расхода охлаждающей жидкости через конденсатор на основании температуры охлаждающей жидкости; оценки корректирующего расхода охлаждающей жидкости на основании соотношения фактического давления нагнетания КВ и опорного давления нагнетания КВ, при этом опорное давление нагнетания КВ определяют в виде зависимости от температуры охлаждающей жидкости; суммирования корректирующего расхода охлаждающей жидкости с базовым расходом охлаждающей жидкости для определения чистого расхода охлаждающей жидкости через конденсатор КВ; и приведения в действие насоса и пропорционального клапана для обеспечения указанного чистого расхода охлаждающей жидкости через конденсатор КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: в ответ на отсутствие потребности в охлаждении салона, оценки базового расхода охлаждающей жидкости через конденсатор на основании соотношения температуры охлаждающей жидкости и температуры окружающей среды; и приведения в действие насоса и пропорционального клапана для обеспечения указанного базового расхода охлаждающей жидкости через конденсатор КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: в ответ на одновременное наличие потребности в охлаждении двигателя, оценки базового расхода охлаждающей жидкости через ОНВ на основании температуры охлаждающей жидкости; и регулирования подачи насоса и положения пропорционального клапана для обеспечения базового расхода охлаждающей жидкости через ОНВ с одновременным поддержанием чистого расхода охлаждающей жидкости через конденсатор КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: в ответ на потребность в охлаждении салона и потребность в охлаждении двигателя, превышающие порог, увеличения подачи насоса до верхнего предела и установки пропорционального клапана в положение, обеспечивающее фиксированное калиброванное соотношение потоков охлаждающей жидкости через конденсатор и ОНВ, при этом фиксированное калиброванное соотношение не зависит от соотношения потребности в охлаждении в КВ и потребности в охлаждении двигателя.
Пример способа для системы транспортного средства содержит шаги, на которых: оценивают требуемый расход охлаждающей жидкости через контур охлаждения на основании потребности в охлаждении в конденсаторе кондиционирования воздуха, охладителе наддувочного воздуха (ОНВ) и охладителе трансмиссионного масла (ОТМ) контура охлаждения; оценивают действительное гидравлическое сопротивление в контуре охлаждения на основании положения первого клапана, соединенного с конденсатором и ОНВ, и второго клапана, соединенного с ОТМ; и регулируют подачу насоса охлаждающей жидкости на основании результата оценки гидравлического сопротивления для обеспечения требуемого расхода охлаждающей жидкости. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, первый клапан представляет собой трехходовой пропорциональный клапан, выполненный с возможностью распределения охлаждающей жидкости между первой ветвью контура охлаждения, включающей в себя конденсатор, и второй ветвью контура охлаждения, включающей в себя ОНВ, при этом вторая ветвь расположена параллельно первой ветви. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, второй клапан соединен с третьей ветвью контура охлаждения, включающей в себя ОТМ, при этом третья ветвь параллельна первой ветви и второй ветви и идет в обход них. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контур охлаждения соединен с контуром трансмиссионного масла в ОТМ, при этом контур трансмиссионного масла включает в себя гидротрансформатор трансмиссии, причем контур охлаждения соединен с контуром хладагента системы кондиционирования воздуха в конденсаторе. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: открывают второй клапан в ответ на степень проскальзывания гидротрансформатора трансмиссии выше пороговой, и закрывают второй клапан в ответ на степень проскальзывания гидротрансформатора трансмиссии ниже пороговой, причем действительное гидравлическое сопротивление в контуре охлаждения повышено, когда второй клапан закрыт, и действительное гидравлическое сопротивление понижено, когда второй клапан открыт.Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, оценка требуемого расхода охлаждающей жидкости включает в себя установление соответствия расхода охлаждающей жидкости в виде зависимости от температуры охлаждающей жидкости на выходе низкотемпературного радиатора и давления нагнетания КВ в контуре хладагента. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование подачи насоса охлаждающей жидкости включает в себя регулирование подачи насоса охлаждающей жидкости в диапазоне от нижнего предела до верхнего предела, при этом нижний предел обеспечивает по меньшей мере некоторый поток охлаждающей жидкости через конденсатор при отсутствии потребности в охлаждении в конденсаторе. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: присваивают приоритет первой ветви или второй ветви на основании соотношения потребности в охлаждении в конденсаторе и потребности в охлаждении в ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: когда подача насоса охлаждающей жидкости находится на нижнем пределе, регулируют первый клапан для обеспечения потока охлаждающей жидкости, удовлетворяющего потребность в охлаждении в первой ветви или во второй ветви в зависимости от того, чей приоритет выше, с одновременным отведением остального потока охлаждающей жидкости в другую из указанных первую ветвь или вторую ветвь, чей приоритет ниже. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: когда подача насоса охлаждающей жидкости находится на верхнем пределе, регулируют первый клапан для обеспечения потока охлаждающей жидкости, удовлетворяющего потребность в охлаждении в первой ветви или во второй ветви в зависимости от того, чей приоритет выше, с одновременным отведением остального потока охлаждающей жидкости в другую из указанных первую ветвь или вторую ветвь, чей приоритет ниже. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: когда подача насоса охлаждающей жидкости находится на верхнем пределе, регулируют первый клапан для обеспечения фиксированного соотношения потоков охлаждающей жидкости через первую ветвь и через вторую ветвь, когда первая ветвь и вторая ветвь имеют равный приоритет.
Еще один пример способа для системы кондиционирования воздуха (КВ) транспортного средства содержит шаги, на которых: оценивают потребность в охлаждении в конденсаторе кондиционирования воздуха и охладителе наддувочного воздуха (ОНВ), соединенных с отличными друг от друга ветвями контура охлаждения; оценивают общий расход охлаждающей жидкости через контур охлаждения и соотношение потоков охлаждающей жидкости через указанные отличные друг от друга ветви на основании потребности в охлаждении; при возрастании потребности в охлаждении до предела, регулируют подачу насоса охлаждающей жидкости и положение клапана, распределяющего поток охлаждающей жидкости между указанными отличными друг от друга ветвями, для изменения указанного соотношения в зависимости от давления нагнетания КВ и пропорции требуемых потоков через конденсатор и ОНВ; и, при превышении результатом оценки потребности в охлаждении указанного предела, эксплуатируют насос охлаждающей жидкости с максимальной подачей и регулируют положение клапана для поддержания заранее заданного соотношения потоков охлаждающей жидкости между указанными отличными друг от друга ветвями. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, клапан представляет собой трехходовой клапан с возможностью распределения потока охлаждающей жидкости между первой ветвью контура охлаждения, включающей с себя ОНВ, и второй ветвью контура охлаждения, включающей с себя конденсатор, при этом вторая ветвь расположена параллельно первой ветви. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, оценка потребности в охлаждении включает в себя оценку потребности в охлаждении в конденсаторе кондиционирования воздуха на основании запрошенного водителем охлаждения салона, температуры окружающей среды и влажности окружающей среды и оценку потребности в охлаждении в ОНВ на основании запрошенного водителем крутящего момента и температуры заряда в коллекторе. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, конденсатор КВ дополнительно соединен с контуром хладагента, отличным от контура охлаждения, при этом контур хладагента содержит тепловой расширительный вентиль, компрессор КВ и муфту КВ, причем давление нагнетания КВ оценивают в контуре хладагента. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, изменение указанного соотношения в зависимости от давления нагнетания КВ включает в себя увеличение соотношения потока охлаждающей жидкости через вторую ветвь, включающую в себя конденсатор КВ, при превышении результатом оценки давления нагнетания КВ в контуре хладагента опорного давления нагнетания КВ, при этом соответствие опорного давления нагнетания КВ устанавливают в виде зависимости от расхода охлаждающей жидкости и температуры охлаждающей жидкости на выходе низкотемпературного радиатора, соединенного по текучей среде с ОНВ.
Еще один пример системы транспортного средства содержит: салон транспортного средства; систему кондиционирования воздуха (КВ), содержащую конденсатор для охлаждения воздуха салона; систему двигателя с наддувом, содержащую двигатель и компрессор турбонагнетателя, установленный выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха (ОНВ); контур хладагента с возможностью циркуляции хладагента через конденсатор, при этом контур содержит датчик давления; контур охлаждения с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через конденсатор, ОНВ и охладитель трансмиссионного масла (ОТМ), при этом контур охлаждения содержит электрический насос, пропорциональный клапан и датчик температуры; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями для: установления соответствия целевого расхода охлаждающей жидкости через конденсатор на основании температуры охлаждающей жидкости при изменении потребности в охлаждении салона в диапазоне от нижнего предела до верхнего предела; регулирования подачи насоса на основании результата оценки расхода охлаждающей жидкости; и регулирования положения клапана на основании соотношения результата оценки фактического давления нагнетания КВ в контуре хладагента и опорного давления нагнетания КВ, соответствие которого устанавливают на основании температуры охлаждающей жидкости. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: при падении потребности в охлаждении салона ниже нижнего предела, регулирования положения клапана для поддержания нижнего порогового расхода охлаждающей жидкости через конденсатор; и, при превышении верхнего предела потребности в охлаждении салона, регулирования положения клапана для поддержания нижнего порогового расхода охлаждающей жидкости через ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: в ответ на потребность в охлаждении салона и потребность в охлаждении двигателя, превышающие верхний предел, увеличения подачи насоса с одновременным регулированием положения клапана для поддержания фиксированного соотношения расходов охлаждающей жидкости через конденсатор и ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: установления соответствия целевого расхода охлаждающей жидкости через конденсатор в виде первой зависимости от температуры охлаждающей жидкости; и установления соответствия опорного давления нагнетания КВ в виде второй, другой, зависимости от температуры охлаждающей жидкости.
Пример способа эксплуатации системы кондиционирования воздуха транспортного средства содержит шаги, на которых: оценивают целевой расход охлаждающей жидкости через контур охлаждения на основании потребности в охлаждении в конденсаторе кондиционирования воздуха, охладителе наддувочного воздуха (ОНВ) и охладителе трансмиссионного масла (ОТМ) контура охлаждения; моделируют опорное давление нагнетания кондиционирования воздуха (КВ) в контуре хладагента, соединенном с конденсатором, на основании целевого расхода охлаждающей жидкости и температуры охлаждающей жидкости; указывают наличие ухудшения характеристик контура хладагента в зависимости от соотношения опорного давления нагнетания КВ и фактического давления нагнетания КВ; и, в ответ на указание наличия ухудшения характеристик, регулируют соотношение потоков охлаждающей жидкости через конденсатор и ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указание наличия ухудшения характеристик включает в себя указание наличия повышенного напряженного состояния конденсатора, когда фактическое давление нагнетания КВ превышает опорное давление нагнетания КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование соотношения включает в себя увеличение потока охлаждающей жидкости через конденсатор в ответ на указание наличия повышенного напряженного состояния конденсатора. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: когда фактическое давление нагнетания КВ ниже опорного давления нагнетания КВ, интегрируют ошибку между фактическим давлением нагнетания КВ и опорным давлением нагнетания КВ за период и указывают наличие ухудшения характеристик контура хладагента на основании полученной интегральной ошибки. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указание наличия ухудшения характеристик включает в себя указание наличия нарушения проходимости контура хладагента, когда интегральная ошибка превышает первую пороговую ошибку, и указание наличия утечки из контура хладагента, когда интегральная ошибка превышает вторую пороговую ошибку, но ниже первой пороговой ошибки. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование соотношения включает в себя уменьшение потока охлаждающей жидкости через конденсатор с одновременным увеличением потока охлаждающей жидкости через ОНВ в ответ на указание наличия нарушения проходимости контура хладагента, и увеличение потока охлаждающей жидкости через конденсатор с одновременным поддержанием или уменьшением потока охлаждающей жидкости через ОНВ в ответ на указание наличия утечки из контура хладагента. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контур охлаждения содержит первую ветвь, включающую в себя конденсатор, вторую ветвь, включающую в себя ОНВ, при этом вторая ветвь расположена параллельно первой ветви, причем увеличение потока охлаждающей жидкости через конденсатор включает в себя смещение положения пропорционального клапана, установленного выше по потоку от первой и второй ветвей, в сторону первой ветви, причем уменьшение потока охлаждающей жидкости через конденсатор включает в себя смещение положения пропорционального клапана в сторону второй ветви. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, результат оценки целевого расхода охлаждающей жидкости возрастает при возрастании потребности в охлаждении в конденсаторе кондиционирования воздуха в ответ на запрошенное водителем охлаждение салона, и/или при возрастании потребности в охлаждении в ОНВ в ответ на запрошенный водителем крутящий момент, и/или при возрастании потребности в охлаждении в ОТМ в ответ на проскальзывание гидротрансформатора трансмиссии. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: отличают ухудшение характеристик контура хладагента из-за нарушения проходимости от ухудшения характеристик из-за утечки на основании величины и направления ошибки между опорным давлением нагнетания КВ и фактическим давлением нагнетания КВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контур охлаждения соединен с контуром хладагента в конденсаторе.
Еще один пример способа содержит шаги, на которых: в первом состоянии определяют, что уровень хладагента в контуре хладагента КВ ниже порогового, на основании того, что фактическое давление нагнетания в конденсаторе КВ ниже ожидаемого давления нагнетания, при этом ожидаемое давление нагнетания зависит от расхода и температуры охлаждающей жидкости, протекающей через контур охлаждения, отличный от контура хладагента, соединенного с конденсатором КВ; и во втором состоянии определяют нарушение проходимости в контуре хладагента КВ на основании того, что фактическое давление нагнетания в конденсаторе КВ ниже ожидаемого давления нагнетания. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, ожидаемое давление нагнетания, зависящее от расхода охлаждающей жидкости, протекающей через контур охлаждения, зависит от расхода охлаждающей жидкости, протекающей параллельно через конденсатор и охладитель наддувочного воздуха (ОНВ), а также зависит от температуры охлаждающей жидкости на выходе низкотемпературного радиатора, соединенного по текучей среде с ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в первом состоянии интегральная ошибка между фактическим давлением нагнетания и ожидаемым давлением нагнетания за период ниже порога, а во втором состоянии интегральная ошибка превышает этот порог. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: в первом состоянии, в ответ на уровень хладагента ниже порогового, увеличивают поток охлаждающей жидкости через конденсатор, а во втором состоянии, в ответ на нарушение проходимости, уменьшают поток охлаждающей жидкости через конденсатор. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: в первом состоянии устанавливают диагностический код для направления водителю запроса восполнить количество хладагента, а во втором состоянии устанавливают диагностический код для направления водителю запроса заменить трубопровод хладагента. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, увеличение потока охлаждающей жидкости через конденсатор включает в себя регулирование пропорционального клапана контура охлаждения для смещения потока охлаждающей жидкости в сторону конденсатора, причем уменьшение потока охлаждающей жидкости через конденсатор включает в себя регулирование пропорционального клапана для смещения потока охлаждающей жидкости в сторону ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: в третьем состоянии устанавливают наличие повышенного перекачивания в конденсаторе на основании того, что фактическое давление нагнетания в конденсаторе выше ожидаемого давления нагнетания, и, в ответ на установленное повышенное перекачивание, увеличивают поток охлаждающей жидкости через конденсатор.
Еще один пример системы транспортного средства содержит: салон транспортного средства; систему кондиционирования воздуха (КВ), содержащую испаритель для охлаждения воздуха салона; систему двигателя с наддувом, содержащую двигатель и компрессор турбонагнетателя, установленный выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха (ОНВ); контур хладагента с возможностью циркуляции хладагента через конденсатор, при этом контур содержит датчик давления; контур охлаждения с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через конденсатор, ОНВ и охладитель трансмиссионного масла (ОТМ), при этом контур охлаждения содержит электрический насос, пропорциональный клапан и датчик температуры; и контроллер, содержащий машиночитаемые инструкции для: установления соответствия целевого расхода охлаждающей жидкости через конденсатор и опорного давления нагнетания КВ в контуре хладагента на основании температуры охлаждающей жидкости при изменении потребности в охлаждении в компонентах контура охлаждения; регулирования подачи насоса на основании результата оценки расхода охлаждающей жидкости; указания наличия ухудшения характеристик контура хладагента на основании ошибки между фактическим давлением нагнетания и опорным давлением нагнетания; и регулирования положения клапана на основании указанного наличия ухудшения характеристик. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указание наличия ухудшения характеристик включает в себя: когда фактическое давление нагнетания превышает опорное давление нагнетания, указание наличия напряженного состояния конденсатора и смещение положения клапана в сторону конденсатора; когда фактическое давление нагнетания ниже опорного давления нагнетания и интегральная ошибка является пониженной, указание наличия утечки из линии хладагента и смещение положения клапана в сторону конденсатора; и, когда фактическое давление нагнетания ниже опорного давления нагнетания и интегральная ошибка является повышенной, указание наличия нарушения проходимости линии хладагента и смещение положения клапана в сторону ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: установления соответствия целевого расхода охлаждающей жидкости через конденсатор в виде первой зависимости от температуры охлаждающей жидкости; и установления соответствия опорного давления нагнетания КВ в виде второй, другой, зависимости от температуры охлаждающей жидкости.
Пример способа содержит шаги, на которых: регулируют поток охлаждающей жидкости через конденсатор кондиционирования воздуха, охладитель наддувочного воздуха (ОНВ) и охладитель трансмиссионного масла (ОТМ) контура охлаждения для поддержания результата оценки температуры трансмиссионного масла (ТТМ) ниже порога, при этом ТТМ оценивают на основании степени проскальзывания гидротрансформатора. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя направление охлаждающей жидкости через конденсатор, ОНВ и ТТМ с расходом охлаждающей жидкости, соответствие которого устанавливают в виде зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления нагнетания КВ, потребности в охлаждении в ОНВ и в ТТМ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя регулирование подачи электрического насоса охлаждающей жидкости для направления охлаждающей жидкости с указанным расходом охлаждающей жидкости. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, пропорциональный клапан установлен выше по потоку от первой ветви контура охлаждения, включающей в себя конденсатор, и второй ветви контура охлаждения, включающей в себя ОНВ, при этом вторая ветвь расположена параллельно первой ветви. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указанное регулирование дополнительно включает в себя регулирование положения пропорционального клапана, выполненного с возможностью распределения охлаждающей жидкости между конденсатором и ОНВ, при этом положение пропорционального клапана смещают в сторону конденсатора в первой ветви при превышении потребности в охлаждении в ТТМ потока охлаждающей жидкости, необходимого для первой ветви и для второй ветви. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, ОТМ установлен в третей ветви контура охлаждения, при этом третья ветвь параллельна первой ветви и второй ветви и идет в обход них, при этом третья ветвь содержит обратный клапан. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контур охлаждения соединен с контуром трансмиссионного масла в ОТМ, при этом контур трансмиссионного масла включает в себя трансмиссию и гидротрансформатор, причем контур охлаждения соединен с контуром хладагента системы кондиционирования воздуха в конденсаторе. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, положение пропорционального клапана дополнительно регулируют на основании соотношения результата оценки давления нагнетания КВ в контуре хладагента и опорного давления нагнетания, соответствие которого установлено в виде зависимости от температуры охлаждающей жидкости, при этом положение пропорционального клапана смещают в сторону конденсатора при превышении результатом оценки давления нагнетания КВ опорного давления нагнетания. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в способе дополнительно: в ответ на превышение результатом оценки температуры трансмиссионного масла (ТТМ) порога, открывают обратный клапан, и, в ответ на падение температуры трансмиссионного масла (ТТМ) ниже указанного порога, закрывают обратный клапан. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, результат оценки температуры трансмиссионного масла увеличивается при увеличении степени проскальзывания гидротрансформатора.
Еще один пример способа для системы транспортного средства содержит шаги, на которых: оценивают первую температуру трансмиссионного масла контура трансмиссионного масла посредством датчика температуры; оценивают вторую температуру трансмиссионного масла контура трансмиссионного масла в виде зависимости от степени проскальзывания гидротрансформатора; и регулируют поток охлаждающей жидкости через контур охлаждения, включающий в себя охладитель трансмиссионного масла (ОТМ), конденсатор кондиционирования воздуха (КВ) и охладитель наддувочного воздуха (ОНВ), на основании большей из первой и второй температур трансмиссионного масла. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, первая температура трансмиссионного масла отражает температуру масла в масляном поддоне контура трансмиссионного масла, причем вторая температура трансмиссионного масла отражает температуру масла на выходе гидротрансформатора в контуре трансмиссионного масла. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование потока охлаждающей жидкости включает в себя регулирование подачи электрического насоса охлаждающей жидкости контура охлаждения для направления охлаждающей жидкости с целевым расходом охлаждающей жидкости, при этом соответствие целевого расхода охлаждающей жидкости устанавливают в виде зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления нагнетания КВ, потребности в охлаждении в ОНВ и в ТТМ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контур трансмиссионного масла соединен с контуром охлаждения в ОТМ, при этом контур охлаждения дополнительно соединен с контуром хладагента системы кондиционирования воздуха в конденсаторе, причем давление нагнетания КВ оценивают в контуре хладагента. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование потока охлаждающей жидкости дополнительно включает в себя регулирование положения пропорционального клапана, выполненного с возможностью распределения охлаждающей жидкости между конденсатором и ОНВ, при этом положение пропорционального клапана смещают в сторону конденсатора или ОНВ в зависимости от того, чья потребность в охлаждении ниже, причем потребность в охлаждении в конденсаторе зависит от потребности в охлаждении салона, причем потребность в охлаждении в ОНВ зависит от запрошенного водителем крутящего момента. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, вторую температуру трансмиссионного масла также оценивают в виде зависимости от частоты вращения двигателя и первой температуры трансмиссионного масла, при этом результат оценки второй температуры трансмиссионного масла увеличивается при увеличении частоты вращения двигателя, и/или степени проскальзывания гидротрансформатора, и/или результата оценки первой температуры трансмиссионного масла.
Еще один пример системы транспортного средства содержит: салон транспортного средства; систему кондиционирования воздуха (КВ), содержащую конденсатор, испаритель и компрессор, для охлаждения воздуха салона; систему двигателя с наддувом, содержащую двигатель и компрессор турбонагнетателя, установленный выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха (ОНВ); контур хладагента с возможностью циркуляции хладагента через конденсатор, при этом контур содержит датчик давления; масляный контур с возможностью циркуляции масла, отобранного из поддона, через трансмиссию, гидротрансформатор и охладитель трансмиссионного масла (ОТМ), при этом масляный контур содержит датчик температуры масла и клапан трансмиссии; контур охлаждения с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости через конденсатор, ОНВ и ОТМ, при этом контур охлаждения содержит электрический насос, пропорциональный клапан и датчик температуры охлаждающей жидкости; и контроллер, содержащий машиночитаемые инструкции для: когда степень проскальзывания гидротрансформатора выше порога, открытия клапана трансмиссии для циркуляции охлаждающей жидкости через ОТМ и регулирования подачи насоса для обеспечения расхода охлаждающей жидкости через ОТМ, соответствие которого устанавливают в виде зависимости от смоделированной температуры трансмиссионного масла; и, когда степень проскальзывания гидротрансформатора ниже порога, открытия клапана трансмиссии для циркуляции охлаждающей жидкости через ОТМ и регулирования подачи насоса и положения пропорционального клапана для обеспечения расхода охлаждающей жидкости через ОТМ, соответствие которого устанавливают в виде зависимости от результата оценки температуры трансмиссионного масла. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: оценки температуры трансмиссионного масла посредством датчика температуры масла; и моделирования температуры трансмиссионного масла в виде зависимости от частоты вращения двигателя, степени проскальзывания гидротрансформатора и результата оценки температуры трансмиссионного масла. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, регулирование включает в себя: при превышении результатом оценки температуры трансмиссионного масла или смоделированной температурой трансмиссионного масла пороговой температуры, увеличение подачи насоса; смещение положения пропорционального клапана в сторону конденсатора, когда потребность в охлаждении в ОНВ превышает потребность в охлаждении салона; и смещение положения пропорционального клапана в сторону ОНВ, когда потребность в охлаждении салона превышает потребность в охлаждении в ОНВ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные инструкции для: закрытия клапана трансмиссии для прерывания потока охлаждающей жидкости через ОТМ в ответ на падение результата оценки температуры трансмиссионного масла или смоделированной температуры трансмиссионного масла ниже пороговой температуры.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут реализовываться системой управления, содержащей контроллер во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими техническими средствами системы двигателя.. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения инструкций, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующие с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.