СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к способам и системам для использования нагревания теплотой сжатия всасываемого воздуха для ускорения прогрева охладителя наддувочного воздуха.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы двигателя могут быть выполнены с устройствами наддува, такими как турбонагнетатели или нагнетатели, для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха и улучшения пиковых выходных мощностей. Использование компрессора предоставляет двигателю меньшего рабочего объема возможность выдавать не меньшую мощность, чем двигатель большего рабочего объема, но с дополнительными выгодами экономии топлива. Охладитель наддувочного воздуха (CAC) может быть предусмотрен ниже по потоку от компрессора, для охлаждения подвергнутого наддуву заряда воздуха, тем самым, повышая плотность заряда, перед тем, как он подается на впуск двигателя. По существу, охладитель наддувочного воздуха может быть присоединен к охлаждающему контуру, который является отдельным от и не присоединенным к охлаждающему контуру двигателя, используемому для прогрева/охлаждения двигателя. Вследствие этого разделения, охладитель наддувочного воздуха может работать на более низких температурах (например, температурах окружающей среды) в течение продолжительных длительностей. Когда EGR вводится выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха, может происходить конденсация. Когда засасывается, конденсат может вызывать пропуски зажигания и проблемы шума, вибрации и неплавности хода (NVH).
Один из подходов для периодического подогрева CAC показан Виджилдом и другими в US 2012/297765 (опубл. 29.11.2012, МПК F01P 7/00, F02B 29/04). В нем, охладитель наддувочного воздуха присоединен по текучей среде к каждой из контура охлаждения двигателя и контура охлаждения CAC через множество клапанных устройств. Посредством открывания клапана во время первого набора условий, контур охлаждения CAC подвергается воздействию более горячей хладагента из контура охлаждения двигателя, давая возможность периодического подъема температуры контура охлаждения CAC. В сравнение, посредством открывания второго клапана во время второго набора условий, контур охлаждения CAC подвергается воздействию более холодной хладагента из контура охлаждения CAC, давая возможность поддерживаться более низкой температуре контура охлаждения CAC.
Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такого подхода. В качестве одного из примеров, в условиях холодного запуска, температуры хладагента в контуре охлаждения двигателя могут не быть достаточно высокими, чтобы переносить достаточное количество тепла в контур охлаждения CAC. В таких условиях, ввод какого-либо количества EGR может приводить к накоплению конденсата в CAC. Несмотря на то, что CAC может подогреваться с использованием тепла двигателя, он требует предварительного прогрева двигателя, который может быть медленным при холодном запуске двигателя. В дополнение, подход из US 2012/297765 требует использования дополнительных компонентов, таких как клапаны и каналы для текучей среды, которые могут повышать себестоимость и сложность системы. Кроме того еще, выключение насоса контура охлаждения ограничивает перенос тепла в окружающую среду.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Таким образом, в одном из примеров, вышеприведенные проблемы могут быть по меньшей мере частично преодолены в системе транспортного средства, содержащей:
двигатель, содержащий впускной дроссель;
турбонагнетатель, содержащий впускной компрессор и выпускную турбину;
охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя;
клапан рециркуляции компрессора в перепускном канале, присоединяющем выпуск охладителя наддувочного воздуха ко впуску компрессора;
регулятор давления наддува, присоединенный в параллель турбине;
систему рециркуляции выхлопных газов (EGR), содержащую расположенный выше по потоку охладитель EGR и расположенный ниже по потоку клапан EGR, расположенные в канале EGR, присоединяющем выпуск турбины ко впуску компрессора;
контроллер с машиночитаемыми командами для:
при холодном запуске двигателя,
нагрева теплотой сжатия охладителя наддувочного воздуха посредством запуска двигателя с каждым из закрытых регулятора давления наддува и клапана EGR, и открытого клапана рециркуляции компрессора; и
открывания клапана EGR после того, как температура охладителя наддувочного воздуха становится выше порогового значения.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для,
при горячем запуске двигателя,
запуска двигателя с каждым из открытых регулятора давления наддува и клапана EGR, и закрытого клапана рециркуляции компрессора.
Предложен также способ для двигателя с наддувом, включающий в себя этапы, на которых осуществляют закрывание регулятора давления наддува и клапана EGR наряду с открыванием клапана рециркуляции компрессора для нагрева охладителя наддувочного воздуха, присоединенного ниже по потоку от компрессора, в ответ на холодные условия. Таким образом, передача энергии турбины всасываемому воздуху может использоваться для подогрева всасываемого заряда воздуха, и усиленный поток нагретого заряда воздуха рециркуляции компрессора может использоваться для подогрева охладителя наддувочного воздуха.
Например, система двигателя может включать в себя компрессор в системе впуска с перепускным каналом компрессора, присоединяющим выпуск расположенного ниже по потоку охладителя наддувочного воздуха (CAC) ко впуску компрессора. Посредством регулировки положения клапана рециркуляции компрессора (CRV) в перепускном канале компрессора, некоторое количество (охлажденного) сжатого воздуха может подвергаться рециркуляции из положения ниже по потоку от CAC на впуск компрессора. CAC может быть присоединен к контуру охлаждения. Система двигателя дополнительно может включать в себя турбину в системе выпуска для приведения в движение компрессора с регулятором давления наддува, присоединенной в перепускном канале в параллель турбине. В холодных условиях, таких как когда CAC находился ниже пороговой температуры в течение продолжительного периода времени, при холодном запуске двигателя, или когда условия окружающей среды являются холодными, контроллер двигателя может активно закрывать регулятор давления наддува, чтобы повышать давление выхлопных газов и раскручивать турбину. Посредством регенерации энергии выхлопных газов посредством турбины и переноса энергии во всасываемый воздух, температура CAC и поступающего всасываемого воздуха повышается. Посредством одновременного открывания CRV, нагретый заряд воздуха может подвергаться рециркуляции вокруг компрессора и CAC, тем самым, ускоряя подогрев CAC. В дополнение, посредством усиления рециркуляции нагретого воздуха через CAC (посредством CRV), перенос тепла в CAC (и контур охлаждения CAC) увеличивается, не навлекая существенного повышения давления на впуске дросселя.
Клапан EGR может поддерживаться закрытым наряду с тем, что регулятор давления наддува закрыт, а CRV открыт, так чтобы подача EGR задерживалась до тех пор, пока CAC не прогрет в достаточной мере. Как только температура CAC становится выше пороговой температуры, клапан EGR может открываться. Посредством ввода EGR только после того, как CAC прогрет в достаточной мере, уменьшается предрасположенность к конденсации и связанным проблемам. Повышенная подача EGR низкого давления вслед за прогревом CAC может использоваться для ускорения прогрева двигателя. Более точно, по мере того, как вводится EGR, тепло может отводиться охладителем EGR в контур охлаждения двигателя, чтобы, тем самым, прогревать двигатель.
Таким образом, тепло выхлопных газов может регенерироваться посредством регулятора давления наддува и добавляться в CAC в холодных условиях, чтобы ускорять прогрев CAC в условиях холодного двигателя. Посредством ускорения прогрева CAC, выгоды EGR могут достигаться во время низких условий окружающей среды. Посредством увеличения интервала для работы EGR без конденсации, может улучшаться общая экономия топлива. Посредством задерживания ввода EGR на впуск компрессора до тех пор, пока CAC не был прогрет, уменьшается конденсация EGR. По существу, это понижает частоту возникновения пропусков зажигания и других связанных с засасыванием конденсата проблем NVH.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает примерный вариант осуществления системы двигателя с наддувом.
Фиг. 2 показывает примерный вариант осуществления контура охлаждения, присоединенного к системе двигателя по фиг.1.
Фиг. 3 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, которая может быть реализована для использования нагрева теплотой сжатия, чтобы ускорять прогрев CAC и подачу охлажденной EGR.
Фиг. 4 показывает примерную регулировку, используемую для регулирования температуры CAC, согласно настоящему раскрытию.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предусмотрены способы и системы для регенерирования тепла выхлопных газов из системы двигателя, такой как система двигателя по фиг. 1, чтобы подогревать заряд, текущий через охладитель наддувочного воздуха (CAC). При действии таким образом, могут подогреваться всасываемый заряд воздуха и хладагент, текущий через контур охлаждения охладителя наддувочного воздуха (такой как контур по фиг. 2). Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 3, чтобы регенерировать тепло выхлопных газов посредством закрывания регулятора давления наддува в холодных условиях, чтобы повышать давление и температуру выхлопных газов выше по потоку от турбины. Посредством подъема противодавления, работа извлекается из энергии продувки выхлопных газов. Таким образом, мощность турбины переносится во всасываемый воздух через компрессор. Посредством одновременного открывания клапана рециркуляции компрессора, нагретый заряд может подвергаться рециркуляции через CAC, тем самым, подогревая контур охлаждения CAC. Подача EGR может инициироваться, как только CAC был прогрет в достаточной мере. Примерная регулировка показана со ссылкой на фиг. 4.
Фиг. 1 схематично показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, включающей в себя двигатель 10. В изображенном варианте осуществления, двигатель является двигателем с наддувом, присоединенным к турбонагнетателю 13, включающему в себя компрессор 114, приводимый в движение турбиной 116. Более точно, свежий воздух вводится по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 112 и втекает в компрессор 114. Компрессор может быть любым пригодным компрессором всасываемого воздуха, таким как компрессор нагнетателя с приводом от электродвигателя или с приводом от ведущего вала. В системе 10 двигателя, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически присоединенным к турбине 116 через вал 19, турбина 116 приводится в движение расширяющимися выхлопными газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в зависимости от скорости вращения двигателя.
Как показано на фиг. 1, компрессор 114 присоединен через охладитель 18 наддувочного воздуха (CAC) (в материалах настоящего описания также указываемый ссылкой как промежуточный охладитель) к дроссельному клапану 20. Дроссельный клапан 20 присоединен к впускному коллектору 22 двигателя. Из компрессора, сжатый заряд воздуха течет через охладитель 18 наддувочного воздуха и дроссельный клапан во впускной коллектор. Охладитель наддувочного воздуха, например, может быть теплообменником из воздуха в воду. Описание предпочтительных вариантов осуществления полезной модели контура охлаждения, присоединенного к CAC, приведено ниже со ссылкой на фиг. 2. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора считывается датчиком 124 давления воздуха в коллекторе (MAP). Поскольку поток через компрессор может нагревать сжатый воздух, расположенный ниже по потоку CAC 18 предусмотрен, так чтобы подвергнутый наддуву всасываемый заряд воздуха мог охлаждаться перед подачей на впуск двигателя.
Один или более датчиков могут быть присоединены к впуску компрессора 114. Например, датчик 55 температуры может быть присоединен к впуску для измерения температуры на впуске компрессора, и датчик 56 давления может быть присоединен к впуску для измерения давления на впуске компрессора. В качестве еще одного примера, датчик 57 влажности может быть присоединен к впуску для оценки влажности заряда воздуха, поступающего в компрессор. Кроме того другие датчики, например, могут включать в себя, датчики топливно-воздушного соотношения, и т.д. В других примерах, одно или более условий на впуске компрессора (такие как влажность, температура, давление, и т.д.) могут логически выводиться на основании условий работы двигателя. В дополнение, когда задействована EGR, датчики могут оценивать температуру, давление, влажность и топливно-воздушное соотношение смеси воздушного заряда, включающей в себя свежий воздух, подвергнутый рециркуляции подвергнутый сгоранию воздух и выхлопные остаточные газы, принимаемые на впуске компрессора.
Во время выбранных условий, таких как во время отпускания педали акселератора, при переходе с работы двигателя с наддувом на работу двигателя без наддува, может возникать помпаж компрессора. Это происходит вследствие повышенного перепада давления, формируемого на компрессоре, когда дроссель закрывается при отпускании педали акселератора. Повышенный перепад давления ослабляет прямой поток через компрессор, вызывая помпаж и ухудшенную производительность турбонагнетателя. В дополнение, помпаж может приводить к проблемам NVH, таким как нежелательный шум из системы впуска двигателя. Для сброса давления наддува и ослабления помпажа компрессора, по меньшей мере часть заряда воздуха, сжатого компрессором 114, может подвергаться рециркуляции на впуск компрессора. Это предоставляет сбрасываться избыточному давлению наддува по существу незамедлительно. Система рециркуляции компрессора может включать в себя канал 70 рециркуляции компрессора для осуществления рециркуляции охлажденного сжатого воздуха с выпуска компрессора ниже по потоку от охладителя 18 наддувочного воздуха на впуск компрессора. В некоторых вариантах осуществления, дополнительный канал рециркуляции компрессора (не показан) может быть предусмотрен для рециркуляции неохлажденного (или горячего) сжатого воздуха с выпуска компрессора выше по потоку от охладителя 18 наддувочного воздуха на впуск компрессора.
Клапан 72 рециркуляции компрессора (CRV) может быть присоединен к каналу 70 рециркуляции компрессора (также указываемому ссылкой как перепускной канала компрессора), чтобы регулировать величину охлажденного потока компрессора, подвергнутого рециркуляции на впуск компрессора. В изображенном примере, CRV 72 может быть выполнен в виде непрерывно регулируемого канала, при этом положение клапана является непрерывно регулируемым от полностью закрытого положения до полностью открытого положения и любого положения между ними. CRV 72 может быть расположен в канале 70 ниже по потоку от CAC 18 и выше по потоку от впуска компрессора 114. Положение CRV 72 может регулироваться во время работы двигателя с наддувом, чтобы улучшать пиковые рабочие характеристики и обеспечивать запас до помпажа. В одном из примеров, CRV может поддерживаться закрытым во время работы двигателя в наддувом, чтобы улучшать реакцию наддува и пиковые рабочие характеристики. В еще одном примере, CRV может поддерживаться частично открытым во время работы двигателя с наддувом, чтобы обеспечивать некоторый запас до помпажа, в частности, улучшенный запас до мягкого помпажа. В любом случае, в ответ на указание помпажа (например, жесткого помпажа), может увеличиваться открывание клапана. Степень открывания CRV может быть основана на указании помпажа (например, степени сжатия компрессора, расходе компрессора, перепаде давления на компрессоре, и т.д.). В качестве одного из примеров, открывание CRV может увеличиваться (например, клапан может смещаться из полностью закрытого положения или частично открытого положения в полностью открытое положение) в ответ на указание помпажа.
Помпаж также может ослабляться посредством понижения давления выхлопных газов на турбине 116. Например, привод 92 регулятора давления наддува может побуждаться открываться, чтобы демпфировать по меньшей мере некоторое давление выхлопных газов из выше по потоку от турбины в местоположение ниже по потоку от турбины через регулятор 90 давления наддува. Посредством уменьшения давления выхлопных газов выше по потоку от турбины, скорость вращения турбины может понижаться, что, в свою очередь, помогает ослаблять помпаж компрессора. Однако, вследствие динамики наддува регулятора давления наддува, воздействия регулировок клапана рециркуляции компрессора на уменьшение помпажа может быть быстрее, чем воздействия регулировок регулятора давления наддува.
Как конкретизировано в материалах настоящего описания, во время выбранных условий, регулятор давления наддува может удерживаться закрытым, чтобы усиливать регенерацию тепла выхлопных газов. Более точно, в холодных условиях, таких как когда CAC находился ниже пороговой температуры в течение продолжительного периода времени, при холодном запуске двигателя, или когда условия окружающей среды являются холодными, контроллер двигателя может активно закрывать регулятор давления наддува, чтобы повышать давление выхлопных газов и раскручивать турбину. Мощность турбины переносится во всасываемый заряд воздуха через компрессор. Посредством одновременного открывания CRV 72, нагретый заряд воздуха может подвергаться рециркуляции вокруг компрессора и CAC, тем самым, подогревая CAC. Повышенная температура заряда воздуха и повышенная рециркуляция нагретого заряда воздуха вокруг компрессора ведут к усиленному отводу тепла в CAC. По существу, это ускоряет прогрев CAC и двигателя, и улучшает рабочие характеристики двигателя.
Впускной коллектор 22 присоединен к ряду камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания, кроме того, присоединены к выпускному коллектору 36 через ряд выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления, показан одиночный выпускной коллектор 36. Однако, в других вариантах осуществления, выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора могут давать выходящему потоку из разных камер сгорания возможность направляться в разные местоположения в системе двигателя.
В одном из вариантов осуществления, каждые из выпускных и впускных клапанов могут быть с электронным приводом или управлением. В другом варианте осуществления, каждые из выпускных и впускных клапанов могут быть с кулачковым приводом или управлением. С любым из электронного привода или кулачкового привода, установка моментов открывания и закрывания выпускных и впускных клапанов может регулироваться по необходимости под требуемое функционирование сгорания и снижения токсичности выхлопных газов.
Камеры 30 сгорания могут питаться одним или более видов топлива, таких как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ, и т.д., через форсунку 66. Топливо может подаваться в камеры сгорания посредством непосредственного впрыска, оконного впрыска, впрыска через корпус дроссельного клапана или любой их комбинации. В камерах сгорания, сгорание может инициироваться посредством искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия.
x
x
x
x
Как показано на фиг. 1, выхлопные газы из одной или более секций выпускного коллектора направляются в турбину 116, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество выхлопных газов взамен может направляться через регулятор 90 давления наддува, обходя турбину. Объединенный поток из турбины и регулятора давления наддува затем протекает через устройство 170 снижения токсичности выхлопных газов. Вообще, одно или более устройств 170 снижения токсичности выхлопных газов могут включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопных газов, выполненных с возможностью каталитически очищать поток выхлопных газов, тем самым, снижать количество одного или более веществ в потоке выхлопных газов. Например, один из каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью улавливать NO из потока выхлопных газов, когда поток выхлопных газов обеднен, и восстанавливать захваченные NO, когда поток выхлопных газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью делать непропорциональным NO или избирательно восстанавливать NO посредством восстанавливающего агента. В кроме того других примерах, каталитический нейтрализатор последующей очистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью окислять остаточные углеводороды и/или оксид углерода в потоке выхлопных газов. Разные каталитические нейтрализаторы последующей очистки выхлопных газов, имеющие любые такие функциональные возможности, могут быть расположены в тонких покрытиях или где-нибудь еще в каскадах последующей очистки выхлопных газов отдельно или вместе. В некоторых вариантах осуществления, каскады последующей очистки выхлопных газов могут включать в себя восстанавливаемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливать и окислять частицы сажи в потоке выхлопных газов.
Все или часть очищенных выхлопных газов из устройства 170 снижения токсичности выхлопных газов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35. В зависимости от условий работы, однако, часть выхлопных остаточных газов может взамен отводиться в канал 50 EGR через охладитель 51 EGR и клапан 52 EGR на впуск компрессора 114. По существу, канал 50 EGR соединяет выпускной коллектор двигателя ниже по потоку от турбины 116 с впускным коллектором двигателя выше по потоку от компрессора 114. В изображенном примере, канал 50 EGR показан соединяющимся с каналом 70 рециркуляции компрессора выше по потоку от впуска компрессора. Следует принимать во внимание, что, в альтернативных примерах, каналы могут не соединяться, и канал EGR может быть присоединен ко впуску компрессора независимо от канала рециркуляции компрессора.
Клапан 52 EGR может открываться, чтобы допускать регулируемое количество охлажденных выхлопных газов на впуск компрессора для желательных рабочих характеристик сгорания и снижения токсичности выхлопных газов. Таким образом, система 10 двигателя приспособлена для выдачи внешнего EGR низкого давления (LP), отводя выхлопные газы из положения ниже по потоку от турбины 116. Клапан 52 EGR также может быть выполнен в виде непрерывно регулируемого клапана. В альтернативном примере, однако, клапан 52 EGR может быть выполнен в виде двухпозиционного клапана. Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному протоку LP-EGR в системе 10 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию выхлопных газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, расположение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает очень эффективное охлаждение выхлопных газов для повышенной имеющейся в распоряжении массы EGR и улучшенных рабочих характеристик. В других вариантах осуществления, система двигателя дополнительно может включать в себя проток EGR высокого давления, в котором выхлопные газы втягиваются из выше по потоку от турбины 116 и подвергаются рециркуляции во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от компрессора 114.
Охладитель 51 EGR может быть присоединен к каналу 50 EGR для охлаждения EGR, подаваемой в компрессор. В дополнение, один или более датчиков могут быть присоединены к каналу 50 EGR для предоставления подробностей касательно состава и состояния EGR. Например, датчик температуры может быть предусмотрен для определения температуры EGR, датчик давления может быть предусмотрен для определения температуры EGR, датчик влажности может быть предусмотрен для определения влажности или содержания воды EGR, и датчик 54 топливно-воздушного соотношения может быть предусмотрен для оценки топливно-воздушного соотношения EGR. В качестве альтернативы, условия EGR могут логически выводиться посредством одного или более датчиков 55-57 температуры, давления, влажности и топливно-воздушного соотношения, присоединенных ко впуску компрессора. Открывание клапана EGR может регулироваться на основании условий работы двигателя и условий EGR, чтобы давать требуемую величину разбавления в двигателе.
В условиях холодного CAC, таких как при холодном запуске двигателя, или когда условия окружающей среды являются холодными, EGR, принимаемая в местоположении перед компрессором, может формировать конденсат вследствие относительного высокого содержания воды EGR. Когда засасывается в двигателе, конденсат может приводить к событиям пропусков зажигания и проблемам NVH. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 3, в таких условиях, подача EGR низкого давления может задерживаться до тех пор, пока CAC не был прогрет в достаточной мере. В дополнение, прогрев CAC может ускоряться посредством закрывания регулятора давления наддува и регенерации тепла выхлопных газов. При действии таким образом, EGR может выдаваться даже во время низких условий окружающей среды, расширяя рабочий диапазон, в котором достигаются преимущества EGR.
Система 100 двигателя дополнительно может включать в себя систему 14 управления. Система 14 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящего описания) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых описаны в материалах настоящего описания). В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик 126 выхлопных газов, расположенный выше по потоку от устройства снижения токсичности выхлопных газов, датчик 124 MAP, датчик 128 температуры выхлопных газов, датчик 129 давления выхлопных газов, датчик 55 температуры на впуске компрессора, датчик 56 давления на впуске компрессора, датчик 57 влажности на впуске компрессора и датчик 54 EGR. Другие датчики, такие как дополнительные датчики давления, температуры, топливно-воздушного соотношения и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям в системе 100 двигателя. Исполнительные механизмы 81, например, могут включать в себя дроссель 20, клапан 52 EGR, клапан 72 рециркуляции компрессора, регулятор 92 давления наддува и топливную форсунку 66. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие различные исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или управляющей программы, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерная процедура управления описана в материалах настоящего описания в отношении фиг. 3.
Далее, с обращением к фиг. 2, показана примерная система 200 охлаждения, присоединенная к двигателю по фиг. 1. По существу, двигатель может быть присоединен к пассажирскому транспортному средству или другому дорожному транспортному средству. Система охлаждения дает теплу выхлопных газов, регенерированному из нагрева теплотой сжатия, возможность пропускаться в CAC, чтобы ускорять прогрев двигателя. Более точно, поток всасываемого заряда воздуха через нагретый компрессор подогревает всасываемый воздух, который удерживается в системе посредством выключения насоса системы охлаждения.
Система 200 охлаждения включает в себя первый контур 202 охлаждения и второй контур 204 охлаждения, каждый присоединен к разным наборам компонентов двигателя. Первый контур 202 охлаждения включает в себя низкотемпературный радиатор 206, насос 208 системы охлаждения и водно-воздушный охладитель 210 наддувочного воздуха (CAC), и составляет низкотемпературный контур. Второй контур 204 охлаждения включает в себя высокотемпературный радиатор 216, насосы 228, 238 системы охлаждения, охладитель 251 EGR, охладитель 234 масла, турбонагнетатель 236, активную зону 218 отопителя и составляет высокотемпературный контур.
Возвращаясь к первому контуру 202 охлаждения, насос 208 системы охлаждения выполнен с возможностью выкачивать горячую хладагент, принимаемую из CAC 210, в радиатор 206, так чтобы тепло могло отводиться в окружающую среду. Более точно, окружающий воздух (изображенный небольшими стрелками, входящими в радиатор 206) может течь через радиатор 206, забирая тепло, отводимое на радиаторе. CAC 210 может быть выполнен с возможностью охлаждать сжатый всасываемый заряд воздуха, принятый из компрессора перед тем, как заряд воздуха подается на впуск двигателя. Во время работы двигателя с наддувом, всасываемый воздух, сжатый в компрессоре, подается в двигатель по каналу через CAC (такой как CAC 18 по фиг. 1). Тепло из воздуха, отведенное в хладагент, текущую в CAC.
Как конкретизировано в материалах настоящего описания, в холодных условиях CAC, насос 208 системы охлаждения может не подвергаться работе, и хладагент может находиться в состоянии застоя в первом контуре 202 охлаждения. В таких условиях, закрывание регулятора давления наддува может использоваться для повышения нагрева теплотой сжатия всасываемого заряда воздуха наряду с тем, что открывание CRV может использоваться для усиления рециркуляции нагретого заряда воздуха через компрессор. Комбинированный подход увеличивает количество тепла, отводимого в CAC 210, приводя к подъему температуры CAC. По существу, когда температура CAC находится выше первого, более низкого порогового значения, EGR может подаваться в местоположение перед компрессором с пониженным риском конденсации в CAC. Однако, когда температура CAC находится выше второго, более высокого порогового значения, насос 208 системы охлаждения может эксплуатироваться, чтобы осуществлять циркуляцию горячей хладагента через радиатор 206, давая возможность регулирования температуры CAC. В одном из примеров, первый контур 202 охлаждения может составлять низкотемпературный контур охлаждения вследствие низкой несущей способности отвода тепла контура.
Второй контур 204 охлаждения является традиционным охлаждающим контуром и осуществляет циркуляцию хладагента через двигатель 220 внутреннего сгорания, чтобы поглощать потерянное тепло двигателя и распределять нагретый хладагент по радиатору 216 и/или активной зоне 218 отопителя. Радиатор 216 может включать в себя вентилятор 230 радиатора для улучшения эффективности охлаждения. Второй контур охлаждения также осуществляет циркуляцию хладагента через охладитель 251 EGR, присоединенный к системе EGR (по фиг. 1). Более точно, тепло выхлопных газов отводится в охладителе 251 EGR во время подачи EGR. Второй контур охлаждения также осуществляет циркуляцию хладагента через и принимает тепло, отведенное из охладителя 234 моторного масла и турбонагнетателя 230.
Водяной насос 228 с приводом от двигателя осуществляет циркуляцию хладагента через каналы в двигателе 220, более точно, через впускной и выпускной коллектор 222, через головку 224 блока двигателя, а затем, через блок 226 двигателя, чтобы поглощать тепло двигателя. Из двигателя, хладагент течет обратно в двигатель по каналу через охладитель 251 EGR и радиатор 216. Тепло переносится через радиатор 216 и вентилятор 230 в окружающий воздух. Таким образом, в условиях, когда подается EGR, тепло, отведенное в охладителе 251 EGR, может подвергаться циркуляции через двигатель 220 и преимущественно использоваться для прогрева двигателя, такого как в холодных условиях окружающей среды. Водяной насос 228 с приводом от двигателя может быть присоединен к двигателю через привод 36 вспомогательных устройств передней части (FEAD, не показан) и вращаться пропорционально скорости вращения двигателя посредством ремня, цепи, и т.д. В одном из примеров, где насос 228 является центробежным насосом, создаваемое давление (и результирующий поток) может быть пропорциональным скорости вращения коленчатого вала, которая, в примере по фиг. 2, прямо пропорциональная скорости вращения двигателя. Вспомогательный электрический насос 238 также может быть включен во второй контур 204 охлаждения, чтобы содействовать потоку хладагента через систему EGR и турбонагнетатель. Температура хладагента может стабилизироваться управляемым термостатом клапаном 240, который может удерживаться закрытым до тех пор, пока хладагент не достигает пороговой температуры.
Вентилятор 230 может быть присоединен к радиатору 216, чтобы поддерживать воздушный поток через радиатор 216, когда транспортное средство движется медленно или остановлено, в то время как работает двигатель. В некоторых примерах, скорость работы вентилятора может регулироваться контроллером. В качестве альтернативы, вентилятор 230 может быть присоединен к водяному насосу 228 с приводом от двигателя.
Горячий хладагент также может течь в активную зону 218 отопителя через вспомогательный насос 238. Вспомогательный насос 238 может применяться для циркуляции хладагента через активную зону 218 отопителя во время обстоятельств, когда двигатель 220 выключен (например, работы только на электричестве), и/или для содействия насосу 228 с приводом от двигателя, когда двигатель работает. Подобно насосу 228 с приводом от двигателя, вспомогательный насос может быть центробежным насосом; однако, давление (и результирующий поток), создаваемое вспомогательным насосом, может быть пропорциональным величине мощности, подаваемой на насос системным устройством накопления энергии (не показано).
В активной зоне отопителя, тепло может переноситься в пассажирское отделение транспортного средства. Хладагент затем течет обратно в двигатель 10. Активная зона 218 отопителя, таким образом, может действовать в качестве теплообменника между хладагентом и пассажирским отделением. Ребра могут быть прикреплены к активной зоне отопителя, чтобы увеличивать площадь поверхности для переноса тепла. Воздух может прогоняться мимо ребер, например, посредством работы вентилятора, чтобы ускорять прогрев пассажирского отделения. Расширительный бачок 232 расположен в верхней точке в контуре 204 охлаждения и выполнен с возможностью удалять воздух из хладагента. Следует принимать во внимание, что, в варианте осуществления по фиг. 2, меньшие шланги контура охлаждения изображены боле тонкими линиями наряду с тем, что большие шланги указаны более толстыми линиями.
Далее, с обращением к фиг. 3, показан примерный способ 300 для использования нагрева теплотой сжатия, чтобы нагревать заряд воздуха воздухозаборника двигателя и, тем самым, охладитель наддувочного воздуха и двигатель, в холодных условиях. Посредством регенерации тепла выхлопных газов и использования его для ускорения прогрева CAC, выгоды EGR могут выдаваться даже в холодных условиях окружающей среды.
На этапе 302, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя, таких как скорость вращения двигателя, температура хладагента двигателя, барометрическое давление, температура и влажность окружающей среды, MAP, MAF, MAT, требование крутящего момента, и т.д. На этапе 304, величина требуемой EGR определяется на основании оцененных условий работы двигателя. Например, на основании текущих условий, может определяться требуемая величина разбавления в двигателе, и может рассчитываться величина EGR, соответствующая требуемому разбавлению в двигателе.
EGR имеет относительно большое содержание воды. Как результат, добавление EGR низкого давления (LP-EGR) на впуск двигателя в местоположении перед компрессором повышает риск конденсации на впуске компрессора, а также на выпуске охладителя наддувочного воздуха. Более точно, в холодных условиях окружающей среды, когда влажная EGR смешивается с холодным окружающим воздухом, могут формироваться капельки воды. Капельки воды, ударяющиеся о лопасти компрессора, которые вращаются на высоких скоростях (например, 200000 оборотов в минуту или выше), могут вызывать повреждение у лопастей. В дополнение, поскольку засасываемая вода замедляет скорость сгорания, ввод воды в двигатель может повышать вероятность событий пропусков зажигания. Кроме того еще, возможны проблемы NVH. Как конкретизировано ниже, подача EGR может задерживаться в холодных условиях (например, холодных условий окружающей среды, холодных условий двигателя или холодных условий CAC) до тех пор, пока CAC не был прогрет в достаточной мере, чтобы уменьшать риск конденсации. Одновременно, нагрев теплотой сжатия с рециркуляцией через перепускной канал компрессора может преимущественно использоваться для ускорения прогрева CAC, корпуса турбонагнетателя и двигателя. Это предоставляет EGR возможность подаваться раньше, и даже в холодных условиях, где рециркуляция может использоваться для подъема температуры на впуске турбонагнетателя выше температуры окружающей среды.
После определения требуемой величины EGR, процедура переходит на этапы 306-310, чтобы определять, присутствуют ли холодные условия. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, холодные условия включают в себя одно или более из холодных условий окружающей среды (например, где температура окружающей среды находится ниже порогового значения), холодных условий двигателя (например, где температура хладагента двигателя находится ниже порогового значения) и холодных условий CAC (например, где температура CAC находится ниже порогового значения).
Более точно, на этапе 306, может определяться, присутствует ли состояние холодного запуска двигателя. Холодный запуск двигателя может подтверждаться, если температура хладагента двигателя находится ниже порогового значения, или если температура каталитического нейтрализатора выхлопных газов находится ниже температуры розжига. Если холодный запуск двигателя не подтвержден, на этапе 308, может определяться, присутствуют ли холодные условия окружающей среды. Если холодные условия окружающей среды не присутствуют, может определяться, присутствуют ли холодные условия CAC, на этапе 310. По существу, в холодных условиях окружающей среды и холодных условий CAC может определяться, находится ли температура (окружающей среды или CAC) ниже порогового значения, и/или была и температура ниже порогового значения в течение некоторой продолжительности времени.
Если холодные условия (то есть, холодные условия окружающей среды, холодные условия CAC или условия холодного запуска) не подтверждены на этапах 306-310, то, на этапе 312, процедура включает в себя обеспечение возможности подачи EGR. Более точно, открывание клапана EGR в канале EGR низкого давления может регулироваться, чтобы выдавать требуемую величину EGR (как было определено ранее на этапе 304). В одном из примеров, где клапан EGR является непрерывно регулируемым клапаном, это может включать в себя увеличение открывания клапана EGR по мере того, как возрастает требуемая величина EGR. В альтернативном примере, где клапан EGR является двухпозиционным клапаном, клапан EGR может переключаться в открытое или положение включения, чтобы давать возможность подачи EGR. К тому же, открывание одного или более из регулятора давления наддува и впускного CRV может регулироваться на основании EGR, подаваемой для удовлетворения крутящего момента и требования наддува, а также требуемого запаса до помпажа. Например, по мере того, как возрастает подаваемая EGR, открывание регулятора давления наддува может модулироваться (например, увеличиваться), а открывание CRV может уменьшаться, чтобы давать возможность пиковых рабочих характеристик двигателя.
Если подтверждены какие-нибудь из холодных условий, процедура переходит на этап 316, чтобы закрывать клапан EGR (или удерживать клапан EGR закрытым) и задерживать подачу EGR до тех пор, пока не произошел достаточный прогрев CAC. По существу, закрывание клапана EGR включает в себя этап, на котором обеспечивают отсутствие рециркуляции выхлопных газов.
На этапе 318, процедура включает в себя закрывание регулятора давления наддува наряду с удерживанием клапана EGR закрытым. По существу, посредством закрывания регулятора давления наддува, дается возможность нагрева теплотой сжатия всасываемого заряда воздуха. Более точно, давление заряда (и тем самым, температура заряда) выше по потоку от турбины повышается, что, в свою очередь, повышает температуру заряда ниже по потоку от CAC. Это дает в результате нагрев теплотой сжатия всасываемого заряда воздуха. На этапе 320, наряду с закрыванием регулятора давления наддува и клапана EGR, процедура включает в себя открывание CRV для нагрева CAC, присоединенного ниже по потоку от компрессора в системе впуска. Открывание CRV включает в себя осуществление рециркуляции сжатого воздуха из положения ниже по потоку от CAC и выше по потоку от впускного дросселя на впуск компрессора через CRV. Посредством одновременного открывания CRV наряду с закрыванием регулятора давления наддува, нагретый заряд воздуха может подвергаться рециркуляции вокруг компрессора и CAC, тем самым, подогревая CAC. В дополнение, посредством усиления рециркуляции нагретого воздуха через CAC (посредством CRV), перенос тепла в CAC и контур охлаждения CAC увеличивается, не навлекая существенного повышения давления на впуске дросселя.
По существу, тепло выхлопных газов регенерируется в турбине и отводится в контур охлаждения CAC (такой как контур 202 охлаждения по фиг.2), чтобы ускорять прогрев CAC. По существу, наряду с тем, что тепло выхлопных газов отводится в контур охлаждения, насос системы охлаждения контура может не эксплуатироваться, и тепло может отводиться в застоявшийся хладагент. Затем, как только CAC прогрелся в достаточной мере, насос системы охлаждения может эксплуатироваться для циркуляции или осуществления потока хладагента через радиатор, чтобы давать возможность регулирования температуры CAC. Например, насос может эксплуатироваться, и хладагент может пропускаться через радиатор, чтобы избавляться от тепла CAC, чтобы поддерживать CAC на или около пороговой температуры (например, на или около 25-30°C).
Возвращаясь к фиг. 3, нагрев теплотой сжатия всасываемого заряда воздуха может продолжаться до тех пор, пока CAC не был прогрет в достаточной мере. Более точно, регулятор давления наддува и клапан EGR могут поддерживаться закрытыми, и CRV может управляться (например, поддерживаться открытым в течение некоторой продолжительности времени) до тех пор, пока температура компрессора не находится выше пороговой температуры. В альтернативном примере, когда требуется наддув, CRV может закрываться для повышения давления наддува. Температура компрессора может включать в себя температуру на впуске компрессора, температуру на выпуске компрессора и/или температуру охладителя наддувочного воздуха (CAC, расположенного ниже по потоку от компрессора). В одном из примеров, датчик температуры может быть присоединен к контуру охлаждения выше по потоку от CAC, чтобы оценивать температуру компрессора. В качестве альтернативы, датчик температуры может быть присоединен к впуску или выпуску CAC, чтобы оценивать температуру компрессора.
Опосредованный нагрев хладагента двигателя, а также непосредственный нагрев всасываемого заряда воздуха посредством нагрева теплотой сжатия также может улучшать рабочие характеристики отопителя системы, а также выбросов с выхлопными газами при холодном запуске. В частности, выбросы углеводородов и сажи могут уменьшаться при горячем всасываемом воздухе относительно более холодного окружающего воздуха.
В изображенном примере, на этапе 322, может определяться, находится ли температура охладителя наддувочного воздуха (T_CAC) выше, чем пороговая температура (Thr1). Если нет, регулятор давления наддува и клапан EGR могут поддерживаться закрытыми. Пороговая температура может быть основана на одном или более из влажности окружающей среды и температуры окружающей среды. Например, по мере того, как возрастает влажность окружающей среды, пороговая температура может повышаться. Пороговая температура дополнительно основана на температуре хладагента первого контура охлаждения, присоединенного к CAC. В одном из примеров, пороговая температура имеет значение 25°C.
Как только CAC был прогрет в достаточной мере (например, через некоторую продолжительность времени), на этапе 324, процедура включает в себя открывание клапана EGR, чтобы давать возможность LP-EGR, и рециркуляцию выхлопных газов из положения ниже по потоку от турбины в системе выпуска на впуск компрессора через канал EGR и охладитель EGR, расположенный выше по потоку от клапана EGR. Открывание клапана EGR может регулироваться на основании требуемой величины или интенсивности потока EGR. По существу, как только дана возможность EGR, тепло отводится из охладителя EGR во второй, отличный контур охлаждения. Второй контур охлаждения может быть присоединен к охладителю EGR, а кроме того, присоединен к двигателю. но не присоединен к CAC (такой как контур 204 охлаждения по фиг. 2). Этот отвод тепла предоставляет температурам двигателя возможность дополнительно повышаться во время холодных запусков двигателя.
На этапе 326, процедура включает в себя регулировку открывания регулятора давления наддува и CRV на основании требования крутящего момента и наддува, а также требуемого запаса до помпажа. Например, наряду с открыванием клапана EGR, регулятор давления наддува может открываться, причем, открывание регулятора давления наддува регулируется и координируется с потоком рециркуляции компрессора, чтобы выдавать давление наддува на основании требования крутящего момента водителя. Таким образом, подача EGR низкого давления может задерживаться на основании условий охладителя наддувочного воздуха, более точно, на основании температуры охладителя наддувочного воздуха относительно порогового значения.
По существу, в то время как CAC прогревается, но до того, как CAC является горячим, хладагент может стоять в первом контуре охлаждения. Затем, как только CAC является горячим, хладагент может подвергаться циркуляции через первый контур охлаждения посредством работы насоса первого контура охлаждения. Более точно, на этапе 328, может определяться, находится ли температура CAC (T_CAC) выше второй пороговой температуры (Thr2), более высокой, чем первая пороговая температура (Thr1). Если да, то, на этапе 330, насос системы охлаждения может работать, и хладагент может подвергаться потоку через первый контур охлаждения CAC. Хладагент, в таком случае, может подвергаться циркуляции через CAC, и избыточное тепло может отводиться в атмосферу по прохождению через радиатор. Это предоставляет возможность поддерживаться температуре CAC.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что закрывание регулятора давления наддува для нагревания CAC может повышать насосные потери двигателя, посредством более раннего задействования EGR (по сравнению с холодным запуском двигателя, где регулятор давления наддува не закрыт, и CAC не прогревается с использованием нагрева теплотой сжатия), общая экономия топлива двигателя улучшается. Более высокое MAP на впуске (из-за подогретого всасываемого заряда воздуха, который требует меньшего дросселирования для данной массы воздуха) также может уменьшать насосную работу на впуске и давать дополнительное смещение в ухудшение откачивания на выпуске.
Таким образом, тепло добавляется в контур охлаждения CAC и на впуск компрессора посредством энергии, регенерированной из выхлопных газов турбиной. При закрытом регуляторе давления наддува, энергия регенерируется из выхлопных газов и переносится через компрессор во всасываемый воздух. Посредством добавления тепла в хладагент, находящийся в состоянии застоя в первом контуре охлаждения, температура в CAC может быстро повышаться, предоставляя возможность, чтобы EGR планировалась раньше (по сравнению с холодными запусками двигателя, где открыт регулятор давления наддува). По существу, это расширяет преимущества EGR на более широкий диапазон условий работы двигателя. Примерное использование нагрева теплотой сжатия для прогрева CAC изображено в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 4.
В одном из примеров, способ для двигателя с наддувом содержит задерживание рециркуляции выхлопных газов из положения ниже по потоку от турбины на впуск компрессора до тех пор, пока температура охладителя наддувочного воздуха не находится выше, чем первое пороговое значение. Задерживание включает в себя, в холодных условиях окружающей среды, поддерживание клапана EGR закрытым до тех пор, пока температура охладителя наддувочного воздуха не находится выше, чем первое пороговое значение. Способ дополнительно содержит, наряду с поддержанием клапана EGR закрытым, закрывание регулятора давления наддува, присоединенной в параллель турбине в системе выпуска, и открывание клапана рециркуляции компрессора для нагревания охладителя наддувочного воздуха посредством усиления рециркуляции нагретого заряда воздуха через охладитель наддувочного воздуха, клапан рециркуляции компрессора расположен в канале, присоединяющем выпуск охладителя наддувочного воздуха ко впуску компрессора. Здесь, усиление рециркуляции нагретого заряда воздуха через охладитель наддувочного воздуха включает в себя отсутствие работы насоса системы охлаждения и отвод тепла выхлопных газов в хладагент, находящийся в состоянии застоя в контуре охлаждения, присоединенном к охладителю наддувочного воздуха. В ответ на температуру охладителя наддувочного воздуха выше первого порогового значения, способ включает в себя открывание клапана EGR, чтобы давать возможность рециркуляции выхлопных газов, наряду с открыванием регулятора давления наддува и уменьшением открывания клапана рециркуляции компрессора. В ответ на температуру охладителя наддувочного воздуха выше второго порогового значения, более высокого, чем первое пороговое значение, насос системы охлаждения эксплуатируется, и хладагент подвергается циркуляции через радиатор до тех пор, пока температура охладителя наддувочного воздуха не находится ниже второго порогового значения.
Далее, с обращением к фиг. 4, многомерная характеристика 400 изображает примерное использование нагрева теплотой сжатия для прогрева CAC. Многомерная характеристика 400 изображает температуру CAC на графике 402, положение клапана EGR на графике 404, положение регулятора давления наддува на графике 406, положение CRV на графике 408, работу насоса системы охлаждения на графике 410 и работу двигателя на графике 412.
До t1, двигатель может быть заглушен. В t1, может подтверждаться холодный запуск двигателя (график 412). При холодном запуске, температура CAC (график 402) может быть ниже нижнего порогового значения (Thr_lower), и ввод какой-нибудь EGR во время этих условий может приводить к конденсации и связанным проблемам. Таким образом, в t1, при холодном запуске двигателя, EGR может выключаться посредством запуска двигателя при закрытом клапане EGR (график 404). В дополнение, прогрев CAC может ускоряться посредством запуска двигателя с закрытым регулятором давления наддува (график 406). Посредством закрывания клапана EGR, подача EGR задерживается до тех пор, пока условия CAC не прогреты в достаточной степени. Посредством закрывания регулятора давления наддува, тепло выхлопных газов может регенерироваться и использоваться для нагрева всасываемого заряда воздуха. Более точно, может задействоваться нагрев теплотой сжатия всасываемого заряда воздуха.
К тому же, в t1, может открываться CRV. Например, CRV может полностью или по меньшей мере частично открываться. Посредством открывания CRV, нагретый всасываемый заряд воздуха может подвергаться рециркуляции через CAC, вызывая дополнительный подогрев CAC. По существу, во время нагрева теплотой сжатия холодного CAC, насос системы охлаждения не эксплуатируется (график 410), и тепло, регенерированное из выхлопных газов, отводится в хладагент, находящийся в состоянии застоя в первом контуре охлаждения, присоединенном к CAC. Это предоставляет возможность подниматься температуре хладагента, циркулирующей в CAC. В дополнение, нагретый всасываемый заряд воздуха ускоряет прогрев двигателя при холодном запуске.
Нагрев теплотой сжатия всасываемого заряда воздуха и CAC может продолжаться в течение продолжительности времени между t1 и t2 до тех пор, пока температура CAC не находится выше Thr_lower. В одном из примеров, Thr_lower может быть основано на условиях окружающей среды, таких как температура и влажность окружающей среды. В еще одном примере, Thr_lower может быть заданным значением, таким как 25-30°C.
В t2, в ответ на нахождение температуры CAC на или выше Thr_lower, подача EGR может задействоваться посредством увеличения открывания клапана EGR (график 404). По существу, открывание клапана EGR и выдаваемая интенсивность потока EGR могут быть основаны на условиях работы двигателя, чтобы обеспечивать требуемую величину разбавления в двигателе. По мере того, как инициируется подача EGR, тепло может отводиться из охладителя EGR во второй контур охлаждения, присоединенный к охладителю EGR и двигателю, но не присоединенный к CAC. Это предоставляет температурам двигателя возможность подниматься при холодном запуске, улучшая рабочие характеристики двигателя и экономию топлива. К тому же, в t2, регулятор давления наддува может открываться, а открывание CRV может уменьшаться. В материалах настоящего описания, регулировки регулятора давления наддува и CRV могут быть основаны на требовании крутящего момента и наддува, а также запас до помпажа, а кроме того, основаны на величинах EGR, чтобы предоставлять возможность выдаваться пиковым рабочим характеристикам двигателя с наддувом.
В t3, температура CAC может временно подниматься выше верхней пороговой температуры (Thr_upper), и может инициироваться регулирование температуры CAC. Верхняя пороговая температура может быть более высокой, чем нижняя пороговая температура. Более точно, в ответ на повышенные температуры CAC, насос системы охлаждения может эксплуатироваться (график 404), и горячая хладагент может подвергаться циркуляции через радиатор, присоединенный к первому контуру охлаждения. Насос системы охлаждения может эксплуатироваться в течение некоторой продолжительности времени после t3 до тех пор, пока температура CAC не возвращается ниже Thr_upper (и выше Thr_lower).
В t4, двигатель может глушиться в ответ на условия глушения двигателя. В условиях глушения, клапан EGR может удерживаться закрытым наряду с тем, что регулятор давления наддува может быть оставлена открытой. Также может удерживаться положение CRV.
В t5, двигатель может перезапускаться в ответ на условия перезапуска двигателя. Однако вследствие короткой продолжительности времени, истекшей после предыдущего глушения, перезапуск двигателя в t5 может составлять горячий запуск двигателя, где CAC уже достаточно прогрет (то есть, температура CAC находится выше Thr_lower). В ответ на состояние горячего запуска, в t5, двигатель может запускаться с открытой регулятором давления наддува и закрытым (или только частично открытым) CRV. Дополнительно, подача EGR может инициироваться при горячем запуске без задержки посредством открывания клапана EGR.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что пример по фиг. 4 изображает задерживание подачи EGR до тех пор, пока не прогрет CAC, общий план EGR задействуется раньше в цикле двигателя относительно цикла двигателя, где двигатель запускается с открытым регулятором давления наддува. Более точно, нагрев теплотой сжатия предоставляет возможность, чтобы EGR планировалась раньше в цикле двигателя посредством ускорения прогрева CAC.
В одном из примеров, система транспортного средства содержит двигатель, включающий в себя впускной дроссель, турбонагнетатель, включающий в себя компрессор в системе впуска и турбину в системе выпуска, охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя, клапан рециркуляции компрессора в перепускном канале, присоединяющем выпуск охладителя наддувочного воздуха ко впуску компрессора, регулятор давления наддува, присоединенный в параллель турбине, и систему EGR, включающую в себя расположенный выше по потоку охладитель EGR и расположенный ниже по потоку клапан EGR, расположенные в канале EGR, присоединяющем выпуск турбины ко впуску компрессора. Система двигателя дополнительно может включать в себя контроллер с машиночитаемыми командами для, при холодном запуске двигателя, нагрева теплотой сжатия охладителя наддувочного воздуха посредством запуска двигателя с каждым из закрытых регулятора давления наддува и клапана EGR, и открытого клапана рециркуляции компрессора, и открывания клапана EGR после того, как температура охладителя наддувочного воздуха находится выше порогового значения. В сравнение, при горячем запуске двигателя, контроллер может запускать двигатель с каждым из открытых регулятора давления наддува и клапана EGR, и закрытого клапана рециркуляции компрессора.
Таким образом, в холодных условиях, нагрев CAC может ускоряться посредством побуждения регулятора давления наддува закрываться и использования нагрева теплом сжатия для подогрева всасываемого заряда воздуха, текущего через CAC. Посредством одновременного открывания CRV, усиленная рециркуляция нагретого заряда воздуха через компрессор может использоваться для дополнительного ускорения нагрева CAC. Посредством ускорения прогрева CAC и координирования подачи EGR на основании прогрева CAC, EGR может вводиться с уменьшенной предрасположенностью к конденсации после CAC. По существу, это предоставляет выгодам EGR возможность достигаться даже в холодных условиях окружающей среды и расширяет преимущества EGR на более широком диапазоне условий работы двигателя. Посредством уменьшения риска конденсации, могут уменьшаться пропуски зажигания и связанные проблемы NVH. В общем и целом, улучшаются рабочие характеристики двигателя в холодных условиях.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.