СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ ПРОГРЕВА ОХЛАДИТЕЛЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА

СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ ПРОГРЕВА ОХЛАДИТЕЛЯ
НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА
ОПИСАНИЕ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ Настоящая полезная модель относится к способам и системам для использования тепла из системы кондиционирования воздуха для ускорения прогрева охладителя наддувочного воздуха. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Транспортные средства могут быть выполнены с системами оттаивания, чтобы очищать конденсат и/или оттаивать иней с ветрового стекла, заднего окна и/или боковых окон транспортного средства. Системы оттаивания могут включать в себя компоненты, такие как обдуватели и вентиляторы, которые совместно используются системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и контуром охлаждения двигателя. Для первичного оттаивания, тепло выдается хладагентом двигателя транспортного средства через активную зону отопителя. Более точно, свежий воздух вдувается через активную зону отопителя, а затем, направляться по каналам и распределяться по внутренней поверхности ветрового стекла обдувателем. В дополнение к вентиляторам и обдувателям системы HVAC, кондиционер воздуха также может работать во время оттаивания, чтобы осушать воздух, вдуваемый вентиляторами и обдувателями. Осушение делает оттаивание более эффективным и более быстрым, поскольку обезвоженный воздух имеет большую способность поглощать воду со стекла, на  которое  он  направлен.  Вторичное  оттаивание,  часто  используемое  на  зеркалах  заднего и/или бокового вида, типично состоит из многочисленных проводников высокого сопротивления, встроенных в или на стекле. Когда приложена мощность, эти проводники разогреваются, оттаивая лед и испаряя конденсат со стекла.
Авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные благоприятные возможности у режима оттаивания. В качестве примера, включение кондиционера воздуха для осушения воздуха в кабине дает в результате отвод тепла конденсатора в атмосферу в холодных условиях окружающей среды (см. например US 7,707,842, опубл. 04.05.2010, МПК F25B 30/02, F25B 39/04). Это тепло теряется в окружающую среду без использования. Авторы выявили, что это тепло может использоваться вместо потери в окружающую среду. Холодные условия окружающей среды также могут переохлаждать хладагент (или хладагент) в контуре охлаждения и создавать проблемы замерзания. Поскольку режим оттаивания требует горячего воздуха, который был нагрет посредством контура охлаждения двигателя, эффективное оттаивание может задерживаться до тех пор, пока двигатель не прогрелся в достаточной мере. По иронии, поскольку тепло двигателя передается в кабину, чтобы нагревать холодный воздух, прогрев двигателя во время оттаивания может быть медленнее, чем когда оттаивание не требуется. Кроме того еще, в режиме оттаивания, условия окружающей среды являются такими же, как условия, где велика проблема конденсации в охладителе наддувочного воздуха на двигателях с наддувом. Когда конденсат накапливается в системе впуска, повышается потенциальная возможность для пропусков зажигания в двигателе и проблем шума, вибрации и неплавности хода (NVH).
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Авторы в материалах настоящего описания выявили, что тепло, вырабатываемое в системе HVAC в режиме оттаивания, может преимущественно использоваться при холодном запуске двигателя для ускорения прогрева охладителя наддувочного воздуха и двигателя.
В одном из примеров предложена система транспортного средства для прогрева охладителя наддувочного воздуха, содержащая:
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;
систему кондиционирования воздуха для охлаждения воздуха в кабине на основании требования водителя;
первый контур охлаждения, присоединенный к охладителю наддувочного воздуха, системе кондиционирования воздуха и радиатору;
управляемый термостатом клапан в первом контуре охлаждения; и
контроллер с машиночитаемыми командами для:
обеспечения потока хладагента через первый контур охлаждения с управляемым термостатом клапаном в закрытом положении для перепускания потока хладагента в обход радиатора, при включенной система кондиционирования воздуха и температура хладагента у хладагента в первом контуре охлаждения ниже пороговой температуры.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для:
обеспечения потока хладагента через первый контур охлаждения с управляемым термостатом клапаном в открытом положении для обеспечения потока хладагента через радиатор, после того, как температура хладагента становится выше пороговой температуры.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая:
клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR) в канале EGR, присоединяющем выпуск турбины ко впуску компрессора, канал EGR включает в себя охладитель EGR выше по потоку от клапана EGR; и
второй, отличный контур охлаждения, присоединенный к двигателю и охладителю EGR;
причем контроллер содержит дополнительные команды для:
осуществления работы двигателя с закрытым клапаном EGR, когда температура хладагента находится ниже пороговой температуры; и
открывания клапана EGR для обеспечения рециркуляции выхлопных газов при увеличении отведения тепла выхлопных газов во второй контур охлаждения, после того, как температура хладагента становится выше пороговой температуры.
В одном из примеров, также предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых осуществляют в ответ на состояние оттаивания транспортного средства, работу кондиционера воздуха и отведение тепла из первого контура охлаждения во всасываемый воздух двигателя, первый контур охлаждения присоединен к кондиционеру воздуха, охладителю наддувочного воздуха и радиатору, первый контур охлаждения не присоединен к двигателю. Таким образом, в то время как кондиционер воздуха включен для осушения кабины во время оттаивания, тепло, отведенное кондиционером воздуха, преимущественно используется для ускорения прогрева двигателя и охладителя наддувочного воздуха.
Например, система двигателя может включать в себя первый контур охлаждения, присоединенный к кондиционеру воздуха (или системе HVAC), охладителю наддувочного воздуха, первому насосу системы охлаждения и радиатору. Радиатор может быть присоединен к оставшимся компонентам первого контура охлаждения через управляемый термостатом клапан, чтобы, когда температура хладагента, текущей через первый контур охлаждения, находится ниже, чем пороговое значение, управляемый термостатом клапан остается закрытым, и хладагент течет через контур наряду с обходом радиатора. Затем, когда температура хладагента находится выше порогового значения, управляемый термостатом клапан открывается, чтобы предоставлять хладагента возможность течь через радиатор. По существу, первый контур охлаждения может составлять низкотемпературный контур. Второй, отличный контур охлаждения может включать в себя двигатель и вентилятор, второй контур составляет высокотемпературный контур. В условиях оттаивания транспортного средства, кондиционер воздуха (AC) может работать для осушения воздуха в кабине. Тепло, поглощенное из испарителя от конденсирующейся влаги в кабине во время осушения, отводится в конденсатор AC с водяным охлаждением в низкотемпературном контуре охлаждения, тем самым, нагревая хладагент. Первый насос контура охлаждения может работать для обеспечения потока нагретого хладагента в первом контуре охлаждения через AC (где забирается тепло), а затем, через охладитель наддувочного воздуха (CAC) наряду с обходом радиатора. Посредством обхода низкотемпературного радиатора, никакое тепло не теряется в атмосферу, а нагретый хладагент способна подогревать CAC. Прогретый CAC, в свою очередь, нагревает заряд воздуха, текущий через него. Как только хладагент в первом контуре охлаждения нагрет в достаточной мере (например, выше порогового значения), управляемый термостатом клапан может открываться, и хладагент может прокачиваться по первому контуру охлаждения через радиатор, предоставляя теплу возможность теряться в окружающую среду и давая возможность регулирования температуры первого контура охлаждения.
Ускоренный прогрев CAC обеспечивает многочисленные преимущества. Во-первых, он ускоряет прогрев двигателя посредством нагревания всасываемого заряда воздуха, принимаемого в двигателе, что, в свою очередь, улучшает эффективность оттаивания. Во-вторых, посредством повышения температуры в CAC, уменьшаются проблемы конденсации в CAC. В дополнение, EGR низкого давления может вводиться раньше без заботы о конденсации. По существу, как только введена EGR, тепло, отведенное охладителем EGR во второй контур охлаждения, кроме того, ускоряет прогрев двигателя. Таким образом, теплота оттаивания может регенерироваться и добавляться в CAC в холодных условиях окружающей среды для ускорения прогрева CAC и двигателя. Посредством работы двигателя на более теплом воздухе, выбросы твердых частиц (PM), CO и углеводородов (HC) уменьшаются, а посредством расширения диапазона работы EGR также достигаются выгоды экономии топлива.
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 оттаивания, 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 из системы кондиционирования воздуха, присоединенной к двигателю, такому 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, текущая 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 теплоту оттаивания посредством циркуляции хладагента через CAC в обход радиатора в холодных условиях. 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 воздух. 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 оценки температуры на впуске компрессора, и датчик 56 давления может быть присоединен к впуску для оценки 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.
В выбранных условиях, 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.
Система 100 двигателя дополнительно может включать в себя систему кондиционирования воздуха (AC), например, в качестве части системы HVAC транспортного средства. Система AC может включаться или работать в ответ на запрос водителя на охлаждение кабины транспортного средства, осушение воздуха в кабине и/или на оттаивание. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, в холодных условиях, когда система AC включена, тепло, вырабатываемое от работы системы AC (в конденсаторе системы AC) может отводиться в (первый) контур охлаждения, присоединенный к CAC, системе HVAC и радиатору, но не присоединенный к коллектору двигателя или охладителю EGR. Наличие управляемого термостатом клапана, который закрыт в холодных условиях, вынуждает поток хладагента направляться прочь от радиатора, уменьшая потерю тепла в окружающий воздух и увеличивая отвод тепла из системы AC в хладагент. Это ускоряет подогрев всасываемого заряда воздуха, текущего через CAC, к тому же, наряду с подогревом CAC. Посредством одновременного открывания CRV 72, нагретый заряд воздуха может подвергаться рециркуляции вокруг компрессора и CAC, тем самым, дополнительно 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.
Управляемый термостатом клапан может открываться, как только CAC достаточно горяч. Как результат, в условиях горячего хладагента, хладагент направляется через радиатор, увеличивая потерю тепла в окружающий воздух. Это ускоряет регулирование температуры контура охлаждения и CAC, и уменьшает перегрев.
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 регенерации теплоты оттаивания, вырабатываемой в конденсаторе системы кондиционирования воздуха. 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 теплоте оттаивания, регенерированной от работы в режиме оттаивания, возможность передаваться в CAC, чтобы ускорять прогрев двигателя. Более точно, поток через прогретый CAC используется для нагрева заряда воздуха, который, в свою очередь, прогревает двигатель, улучшая рабочие характеристики двигателя в холодных условиях.
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 радиатор 206, насос 208 системы охлаждения, водно-воздушный охладитель 210 наддувочного воздуха (CAC) и конденсатор 260 системы AC. По существу, первый контур охлаждения составляет низкотемпературный контур. Конденсатор 260 системы AC может быть присоединен к системе кондиционирования воздуха, которая является частью большей системы HVAC транспортного средства. В условиях, когда система AC включена, таких как во время запроса охлаждения кабины для оттаивания, насос 208 системы охлаждения может работать, чтобы осуществлять поток хладагента через конденсатор (где тепло отводится из конденсатора в хладагент). По существу, насос 208 системы охлаждения может работать, пока включена система AC.
Второй контур 204 охлаждения включает в себя 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 горячий хладагент, принимаемую из конденсатора 260 и 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, текущий в CAC.
Первый контур охлаждения включает в себя управляемый термостатом клапан 266, присоединенный между радиатором 206 и каждым из конденсатора 260 системы AC и CAC 210, чтобы, когда он подвергается воздействию холодного хладагента (такого как в условиях холодного двигателя, холодного CAC или холодной окружающей среды), управляемый термостатом клапан был закрыт. Когда закрыт, работа насоса 208 системы охлаждения прогоняет хладагент по перепускному каналу 264 и отводит хладагент от радиатора 206. В сравнение, когда клапан подвергается воздействию горячего хладагента, управляемый термостатом клапан открыт. Когда открыт, работа насоса 208 системы охлаждения осуществляет поток хладагента через радиатор 206. Таким образом, выпускной поток насоса системы охлаждения идет в оба, конденсатор AC и CAC, а выпускной поток из обоих, конденсатора AC и CAC, смешивается на впуске насоса. Как результат, когда двигатель находится без наддува, более горячая хладагент выходит из конденсатора, а более холодная хладагент выходила бы из CAC, чтобы подмешиваться в горячий хладагент на впуске насоса. Если она достаточно подогрета, она будет побуждать открываться управляемый термостатом клапан.
Как конкретизировано в материалах настоящего описания, в холодных условиях CAC, система AC может включаться, например, в ответ на запрос оттаивания (для осушения кабины транспортного средства) или запрос охлаждения кабины (для охлаждения кабины). Когда система AC включена, насос 208 системы охлаждения может работать. К тому же, в то время как система AC включена, тепло из кабины отводится в первый контур охлаждения через конденсатор 260. В холодных условиях, когда система AC включена, а управляемый термостатом клапан закрыт, тепло, отведенное конденсаторами в контур охлаждения, преимущественно подвергается циркуляции через CAC 210, чтобы подогревать всасываемый заряд воздуха и CAC. Более точно, во время этих условий, посредством отведения потока хладагента через перепускной канал 264, в то время как управляемый термостатом клапан 266 закрыт, потеря тепла в окружающую среду уменьшается. Взамен, нагрев теплотой оттаивания используется для ускорения прогрева CAC. Когда температура хладагента поднимается выше порогового значения, управляемый термостатом клапан открывается. Если система AC все еще включена, тепло отводится конденсатором в контур охлаждения и подвергается циркуляции через радиатор 206, чтобы терять тепло в окружающую среду и поддерживать температуру контура охлаждения в пределах требуемого порогового значения или диапазона.
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 пропорциональна скорости вращения двигателя. Вспомогательный 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, работа 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 оттаивания, чтобы нагревать заряд воздуха воздухозаборника двигателя и, тем самым, охладитель наддувочного воздуха и двигатель, в холодных условиях. Посредством регенерации тепла оттаивания 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 может определяться, включен ли компрессор AC. Например, может определяться, присутствуют ли условия оттаивания транспортного средства, и/или был ли произведен запрос охлаждения кабины. В одном из примеров, условия оттаивания транспортного средства могут перекрываться с условиями холодного двигателя, такими как когда присутствуют 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). В условиях оттаивания транспортного средства, конденсат может накапливаться на окнах и оконных стеклах транспортного средства, уменьшая видимость из транспортного средства. В таких условиях, система кондиционирования воздуха (например, кондиционер воздуха системы HVAC транспортного средства) может включаться и работать для осушения воздуха. Посредством осушения воздуха, улучшается эффективность вентиляторов и обдувателей для удаления конденсата. В качестве альтернативы, может определяться, присутствуют ли условия охлаждения кабины, такие как когда водитель транспортного средства запрашивает регулирование температуры в кабине. По существу, в ответ на запрос охлаждения кабины, система кондиционирования воздуха может включаться и работать для охлаждения кабины. Таким образом, на этапе 302, может определяться, присутствуют ли холодные условия, и была ли включена система кондиционирования воздуха.
Если компрессор AC включен, процедура переходит на этап 312, чтобы осуществлять работу насоса системы охлаждения для рециркуляции хладагента через конденсатор AC. По существу, в течение этого времени, управляемый термостатом клапан может закрываться, так чтобы насос системы охлаждения работал для обеспечения потока хладагента через конденсатор AC и перепускной канал, но не через радиатор.
Если компрессор AC не включен, то, на этапе 308, может определяться, находится ли температура CAC (T_CAC) выше, чем пороговое значение. Например, может определяться, находится ли CAC по меньшей мере на 5°C выше температуры окружающей среды. В качестве альтернативы или дополнительно, может определяться, находится ли CAC выше 25°C. Если да, процедура переходит на этап 312, чтобы осуществлять работу насоса системы охлаждения и осуществлять циркуляцию хладагента через конденсатор AC наряду с обходом радиатора. Если компрессор AC не включен, и температура CAC не находится выше, чем пороговая температура, то, на этапе 310, процедура включает в себя отсутствие работы насоса системы охлаждения.
Как указанно выше, на этапе 312, процедура включает в себя работу насоса системы охлаждения первого контура охлаждения, чтобы осуществлять поток хладагента через систему кондиционирования воздуха, а затем, в охладитель наддувочного воздуха через перепускной канал, не включающий в себя радиатор. По существу, во время состояния оттаивания, в то время как температура хладагента в первом контуре охлаждения находится ниже, чем пороговое значение, управляемый термостатом клапан, присоединенный между системой кондиционирования воздуха и радиатором, находится в закрытом положении. Таким образом, когда насос системы охлаждения работает, хладагент подвергается циркуляции через систему кондиционирования воздуха и CAC, не протекая через радиатор.
На этапе 314, процедура включает в себя отведение тепла в первый контур охлаждения (такой как контур 202 охлаждения по фиг. 2) наряду с обходом радиатора. В частности, тепло переносится из системы кондиционирования воздуха в охладитель наддувочного воздуха посредством хладагента и из охладителя наддувочного воздуха во всасываемый заряд воздуха двигателя во время работы двигателя. В этом отношении, тепло отводится конденсатором системы AC в контур охлаждения, чтобы подогревать хладагент. Когда подогретый хладагент затем течет через CAC, это приводит к подогреву CAC, а также всасываемого заряда воздуха, текущего через CAC. Это предоставляет возможность ускоряться прогреву CAC в холодных условиях. Поток нагретого всасываемого заряда воздуха в двигатель также ускоряет прогрев двигателя. Таким образом, CAC может своевременно подогреваться с использованием нагрева теплотой оттаивания.
По выбору, наряду с отводом тепла в первый контур охлаждения, клапан рециркуляции компрессора, присоединенный в параллель компрессору в системе впуска, может открываться, чтобы осуществлять рециркуляцию нагретого всасываемого заряда воздуха через компрессор. Посредством одновременного открывания CRV наряду с отводом теплоты оттаивания в первый контур охлаждения, 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 выбору, на этапе 316, если запрашивалась EGR (на 302), процедура включает в себя закрывание клапана EGR (или удерживание клапана EGR закрытым) и задерживание подачи EGR до тех пор, пока не произошел достаточный прогрев CAC. В одном из примеров, где клапан EGR является непрерывно регулируемым клапаном, это может включать в себя уменьшение открывания клапана EGR. В альтернативном примере, где клапан EGR является двухпозиционным клапаном, клапан EGR может переключаться в закрытое или положение выключения для обеспечения подачи EGR. По существу, закрывание клапана EGR включает в себя этап, на котором обеспечивают отсутствие рециркуляции выхлопных газов. Как конкретизировано ниже, контроллер двигателя может удерживать клапан EGR закрытым до тех пор, пока температура хладагента (или температура CAC) не находится выше порогового значения. Посредством задерживания подачи EGR до тех пор, пока температуры CAC не прогреты в достаточной мере, уменьшаются проблемы конденсации.
Нагрев теплотой оттаивания всасываемого заряда воздуха может выполняться своевременно до тех пор, пока CAC не был прогрет в достаточной мере, или пока не проходят условия оттаивания. Таким образом, нагрев теплотой оттаивания может продолжаться, пока включена система AC и включен компрессор AC. На этапе 318, может определяться, находится ли температура CAC выше, чем пороговая температура. Пороговое значение может быть основано на одном или более из влажности окружающей среды, температуры окружающей среды и температуры CAC. 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.
Поскольку температура CAC может логически выводиться из температуры хладагента, оцененной выше по потоку от CAC, в альтернативном примере, на этапе 318, может определяться, находится ли температура хладагента выше порогового значения. Кроме того еще, нагрев теплотой оттаивания может продолжаться в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока температура компрессора не находится выше пороговой температуры. Температура компрессора может включать в себя температуру на впуске компрессора или температуру на выпуске компрессора. В одном из примеров, датчик температуры может быть присоединен к контуру охлаждения выше по потоку от CAC, чтобы оценивать температуру компрессора, хладагента или CAC. В качестве альтернативы, датчик температуры может быть присоединен к впуску или выпуску CAC, чтобы оценивать температуру компрессора.
По существу, опосредованный нагрев хладагента двигателя, а также непосредственный нагрев всасываемого заряда воздуха посредством нагрева теплотой оттаивания также может улучшать рабочие характеристики отопителя системы, а также выбросов с выхлопными газами при холодном запуске. В частности, могут уменьшаться выбросы углеводородов или сажи.
На этапе 320, по подтверждению, что температура хладагента находится выше порогового значения, процедура включает в себя открывание управляемого термостатом клапана. Более точно, тепло может отводиться из системы кондиционирования воздуха в атмосферу. По существу, когда температура хладагента (или CAC) находится выше порогового значения, управляемый термостатом клапан может находиться в открытом положении. Во время этого состояния, хладагент может быть способен осуществлять поток через радиатор. Таким образом, контроллер может осуществлять работу насос системы охлаждения, чтобы осуществлять поток хладагента через систему кондиционирования воздуха, охладитель наддувочного воздуха и радиатор. По мере того, как горячий хладагент течет через радиатор, тепло, выработанное в конденсаторе системы AC, может отводиться в окружающую среду, предоставляя возможность для регулирования температуры компонентов первого контура охлаждения. Например, CAC может поддерживаться на или ниже 25-30°C. В качестве альтернативы, температура может поддерживаться едва выше окружающей среды по мере того, как наружная температура повышается.
По выбору, на этапе 322, если условия EGR удовлетворены, и запрашивалась EGR, процедура также может включать в себя открывание клапана EGR для обеспечения подачи LP-EGR. Посредством открывания клапана EGR, может даваться возможность рециркуляции 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. Таким образом, когда температура хладагента достигает порогового значения, контроллер может открывать клапан EGR, чтобы подвергать рециркуляции выхлопные газы с выпуска двигателя на впуск двигателя через канал EGR и отводить тепло из охладителя EGR во второй контур охлаждения для прогрева двигателя.
Таким образом, тепло добавляется в контур охлаждения CAC и на впуск компрессора посредством энергии, регенерированной из конденсатора системы AC. Энергия, регенерированная из оттаивания, передается через компрессор всасываемому воздуху. Посредством добавления тепла в хладагент, циркулирующую в первом контуре охлаждения, наряду с обходом радиатора, может уменьшаться потеря тепла в окружающую среду в холодных условиях. Взамен, тепло может отводиться, чтобы быстро повышать температуру в CAC. Это предоставляет возможность, чтобы EGR планировалась раньше (по сравнению с холодными запусками двигателя, где система AC не включена для оттаивания или охлаждения кабины). По существу, это расширяет преимущества EGR на более широкий диапазон условий работы двигателя. Примерное использование нагрева теплотой оттаивания для прогрева CAC изображено в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 4.
Несмотря на то, что пример по фиг. 3 показывает своевременное использование нагрева теплотой оттаивания для ускорения прогрева CAC, следует принимать во внимание, что, во время других холодных условий, когда нагрева теплотой оттаивания нет в распоряжении (таких как когда система AC не включена вследствие отсутствия запрашивания водителем охлаждения или оттаивания кабины), контроллер может использовать нагрев теплотой сжатия для ускорения прогрева CAC. Контроллер одновременно может задерживать открывание клапана EGR до тех пор, пока CAC не прогрет в достаточной мере. К тому же, контроллер может открывать CRV для усиления рециркуляции нагретого заряда воздуха через компрессор, чтобы дополнительно ускорять прогрев CAC и двигателя в холодных условиях (например, холодного запуска).
В качестве примера, в холодных условиях, когда включена система кондиционирования воздуха, контроллер может отводить тепло из системы кондиционирования воздуха в охладитель наддувочного воздуха (то есть, использовать нагрев теплотой оттаивания для подогрева CAC) наряду с тем, что, в холодных условиях, когда система кондиционирования воздуха не включена, контроллер может отводить тепло из системы выпуска в охладитель наддувочного воздуха. По существу, во время обоих холодных условий, рециркуляция выхлопных газов задерживается до тех пор, пока температура охладителя наддувочного воздух (либо температура хладагента или температура компрессора) не находится выше, чем пороговое значение. Задерживание рециркуляции выхлопных газов включает в себя удерживание закрытым клапана EGR, рециркуляция выхлопных газов включает в себя рециркуляцию выхлопных газов низкого давления из положения ниже по потоку от турбины на впуск компрессора. В качестве используемых в материалах настоящего описания, холодные условия могут включать в себя одно или более из холодных условий окружающей среды с температурой окружающей среды ниже порогового значения, холодных условий двигателя с температурой хладагента двигателя ниже порогового значения и холодных условий охладителя наддувочного воздуха с температурой охладителя ниже порогового значения.
Отведение тепла из системы кондиционирования воздуха в охладитель наддувочного воздуха может содержать работу насоса системы охлаждения и осуществление потока хладагента через систему кондиционирования воздуха и охладитель наддувочного воздуха с управляемым термостатом клапаном в закрытом положении, чтобы перепускать хладагент вокруг радиатора. В сравнение, отведение тепла из системы выпуска в охладитель наддувочного воздуха может содержать закрывание клапана EGR и регулятора давления наддува, присоединенной в параллель турбине, наряду с открыванием клапана рециркуляции компрессора, присоединенного в параллель компрессору, охладитель наддувочного воздуха присоединен ниже по потоку от компрессора. Однако, во время обоих холодных условий, клапан рециркуляции компрессора открывается для усиления рециркуляции нагретого всасываемого заряда воздуха через компрессор в системе впуска.
Далее, с обращением к фиг. 4, многомерная характеристика 400 изображает примерное использование нагрева теплотой оттаивания для прогрева CAC. Многомерная характеристика 400 изображает температуру CAC на графике 402, состояние системы AC на графике 404, работу насоса системы охлаждения на графике 406, работу двигателя на графике 412 и состояние управляемого термостатом клапана, присоединенного к первому контуру охлаждения (включающему в себя насос системы охлаждения, CAC, систему AC и радиатор) на графике 414.
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 может быть высока предрасположенность к конденсации и связанным проблемам. Таким образом, если какая-нибудь величина EGR была запрошена в t1, подача EGR задерживалась бы до тех пор, пока CAC не был прогрет в достаточной мере.
К тому же, в t1, вследствие холодных условий, оттаивание транспортного средства может запрашиваться водителем транспортного средства. В ответ на условия оттаивания транспортного средства, система AC может включаться в t1 (график 404). В то время как система AC работает, чтобы осушать воздух в кабине, тепло вырабатывается в конденсаторе системы AC, которое отводится в хладагент контура охлаждения, присоединенного к системе AC, посредством работы насоса системы охлаждения (график 406). В холодных условиях CAC, управляемый термостатом клапан, присоединенный к контуру охлаждения CAC, удерживается закрытым (график 414). Посредством закрывания клапана, поток хладагента через радиатор прекращается. Взамен, хладагент вынуждается течь через перепускной канал, чтобы уменьшалась потеря тепла в атмосферу. Посредством использования управляемого термостатом клапана, это тепло своевременно используется для ускорения прогрева CAC. Более точно, может задействоваться нагрев теплотой оттаивания всасываемого заряда воздуха.
Нагрев теплотой оттаивания 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, может задействоваться подача EGR. 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, более высокая температура хладагента может побуждать управляемый термостатом клапан открываться. Это предоставляет хладагенту возможность прокачиваться насосом системы охлаждения через радиатор. По мере того, как хладагент течет через радиатор, тепло теряется в окружающую среду, предоставляя возможность для регулирования температуры хладагента.
Между t3 и t4, температура CAC может приближаться к верхней пороговой температуре (Thr_upper), и может выполняться регулирование температуры CAC. Верхняя пороговая температура может быть более высокой, чем нижняя пороговая температура. Более точно, в ответ на повышенные температуры CAC, работа насоса системы охлаждения может регулироваться, например, интенсивность потока может повышаться, так чтобы поток горячего хладагента через радиатор, присоединенный к первому контуру охлаждения, усиливался. Интенсивность потока может оставаться регулируемой, чтобы возвращаться к поддержанию температуры CAC ниже Thr_upper (и выше Thr_lower). По существу, насос системы охлаждения может продолжать работать и регулироваться для регулирования температуры, пока включена система AC.
В t4, двигатель может глушиться в ответ на условия глушения двигателя.
Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что пример по фиг. 4 предлагает задерживание подачи EGR до тех пор, пока не прогрет CAC, общий план EGR задействуется раньше в цикле двигателя относительно цикла двигателя, где тепло системы AC отводится через радиатор в окружающую среду. Более точно, нагрев теплотой оттаивания предоставляет возможность, чтобы EGR планировалась раньше в цикле двигателя посредством ускорения прогрева CAC.
Также следует принимать во внимание, что, вследствие специального присоединения конденсатора системы кондиционирования воздуха в условиях холодного запуска, когда система кондиционирования воздуха не эксплуатируется (таких как когда нет запроса водителя на охлаждение или оттаивание кабины), нагрев теплотой сжатия может использоваться для подогрева CAC. В этом отношении, регулятор давления наддува может закрываться, и отвод тепла, являющийся результатом противодавления выхлопных газов, может добавлять достаточное количество тепла в хладагент (которая также рециркулирует через CAC) для прогрева CAC и уменьшения предрасположенности к конденсации в CAC. Поэтому, регенерация тепла посредством повышенной рециркуляции компрессора и EGR может задействоваться в таких условиях.
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, и клапан EGR в канале EGR, присоединяющем выпуск турбины ко впуску компрессора, канал EGR включает в себя охладитель EGR выше по потоку от клапана EGR. Система транспортного средства дополнительно включает в себя систему кондиционирования воздуха для охлаждения воздуха в кабине на основании требования водителя и первый контур охлаждения, присоединенный к охладителю наддувочного воздуха, системе кондиционирования воздуха и радиатору. Управляемый термостатом клапан может быть расположен в первом контуре охлаждения. Второй, отличный контур охлаждения может быть присоединен к двигателю и охладителю EGR. Контроллер может быть сконфигурирован машиночитаемыми командами, когда система кондиционирования воздуха включена, и температура хладагента у хладагента в первом контуре охлаждения находится ниже пороговой температуры, для обеспечения потока хладагента через первый контур охлаждения с управляемым термостатом клапаном в закрытом положении для перепускания потока хладагента в обход радиатора. Затем, после того, как температура хладагента находится выше пороговой температуры, контроллер может осуществлять поток хладагента через первый контур охлаждения с управляемым термостатом клапаном в открытом положении для обеспечения потока хладагента через радиатор. По существу, когда температура хладагента находится ниже пороговой температуры, контроллер может осуществлять работу двигателя с закрытым клапаном EGR наряду с тем, что после того, как температура хладагента находится выше пороговой температуры, контроллер может открывать клапан EGR для обеспечения рециркуляции выхлопных газов при увеличении отведения тепла выхлопных газов во второй контур охлаждения.
Таким образом, в холодных условиях, нагрев CAC может ускоряться посредством своевременного использования тепла, отведенного включенной системой AC, для подогрева CAC. Посредством отведения тепла в сторону от радиатора для уменьшения потери тепла в окружающую среду, большее количество тепла может отводиться в хладагент в контуре охлаждения CAC. Это предоставляет нагреву теплотой оттаивания возможность использоваться 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 обеспечивает достижение преимуществ EGR 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. К тому же, прогретый двигатель повышает эффективность оттаивания и отопления кабины транспортного средства, улучшая комфорт пассажира в холодных условиях окружающей среды. 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.