СИСТЕМА ДЛЯ БОРЬБЫ С ПОМПАЖОМ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к системе для использования потока рециркуляции компрессора для улучшения борьбы с помпажом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Системы двигателя могут быть сконфигурированы 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. Однако, компрессоры предрасположены к помпажу. Например, когда водитель отпускает педаль акселератора, впускной дроссель двигателя закрывается, приводя к уменьшенным прямому потоку через компрессор и потенциальной возможности помпажа. По существу, помпаж может приводить к проблемам NVH, таким как нежелательный шум из системы впуска двигателя. Например, во время жесткого помпажа, компрессор предоставляет воздуху возможность моментально осуществлять обратный поток через компрессор, приводя к быстрым колебаниям давления, наряду с тем, что, во время мягкого помпажа, испытываются меньшие колебания давления.
Чтобы принимать меры в ответ на каждую из форм помпажа компрессора, системы двигателя могут включать в себя клапан рециркуляции компрессора, присоединенный в параллель
компрессору, чтобы давать возможность быстрого затухания давления наддува. Один из примеров такого клапана рециркуляции компрессора показан Блэйклоком и другими в наиболее близком аналоге US 2012/0014812 (дата публикации 19.01.2012). В нем, клапан рециркуляции компрессора является двухпозиционным типом клапана, который поддерживается закрытым во время работы двигателя в установившемся состоянии и побуждается открываться в ответ на любое указание помпажа. Посредством открывания клапана, часть воздуха, выпускаемого из компрессора, рециркулируется на вход компрессора.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки идентифицировали потенциальные проблемы у такого подхода. В качестве одного из примеров, клапан Блэйклока может быть неэффективным в обращении с мягким помпажом. Это ожидаемо, частично вследствие относительно меньшей нестабильности работы компрессора во время мягкого помпажа. В частности, в отличие от жесткого помпажа, мягкий помпаж имеет тенденцию происходить во время иных установившихся условий, когда линии частоты вращения компрессора на регулировочной характеристике компрессора имеют положительную крутизну. В этой области регулировочной характеристики компрессора, мягкий помпаж порождает колебания относительно малой амплитуды по давлению и потоку. Как результат, мягкий помпаж типично подвергается принятию ответных мер не посредством открывания клапана рециркуляции компрессора, а посредством понижения кривой крутящего момента двигателя, из условия чтобы условия эксплуатации двигателя лежали вне участков регулировочной характеристики компрессора, где имеет склонность происходить мягкий помпаж. По существу, это может приводить к компромиссам ездовых качеств и рабочих характеристик, в особенности для конфигураций двигателя с сильно уменьшенными габаритами и массой и/или больших высот над уровнем моря и высоких температур окружающей среды. С другой стороны, если бы клапан рециркуляции компрессора открывался в ответ на мягкий помпаж, требование крутящего момента водителя не могло бы поддерживаться.
В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть препоручены способу для двигателя с наддувом, содержащему: настройку потока через каждый из первого тракта рециркуляции компрессора более высокого потока и второго тракт рециркуляции компрессора более низкого потока на основании массового расхода на дросселе, чтобы поддерживать интенсивность потока компрессора на или выше пороговой интенсивности потока, второй канал рециркуляции расположен параллельно первому каналу рециркуляции. Таким образом, интенсивность потока компрессора может поддерживаться выше интенсивности потока на линии жесткого помпажа, и работа компрессора может сохраняться вне области помпажа во время установившихся, а также переходных условий эксплуатации двигателя.
В одном из примеров, система двигателя может включать в себя компрессор, имеющий каждый из первого тракта рециркуляции компрессора и второго тракта рециркуляции компрессора, присоединяющих выход охладителя наддувочного воздуха к входу компрессора. В альтернативных вариантах осуществления, по меньшей мере один из трактов рециркуляции может присоединять выход компрессора к входу компрессора. Первый и второй тракты рециркуляции могут быть расположены параллельно друг другу в параллель компрессору. Поток через каждый тракт рециркуляции может управляться с помощью соответственных двухпозиционных клапанов. В дополнение, второй тракт рециркуляции может включать в себя ограничение потока, например, в форме диафрагмы или диффузора, из условия чтобы поток рециркуляции компрессора через второй тракт рециркуляции находился на более низкой интенсивности потока, чем поток рециркуляции компрессора через первый тракт рециркуляции. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью непрерывно настраивать положение первого и второго клапанов во время установившихся и переходных условий эксплуатации двигателя на основании изменений потока воздуха через впускной дроссель, с тем чтобы поддерживать интенсивность потока компрессора на или выше ограниченной помпажом интенсивности потока (то есть, интенсивности потока компрессора на пределе помпажа (например, линии жесткого помпажа) компрессора). В одном из примеров, массовый расход на дросселе может определяться на основании выходного сигнала датчика поток воздуха в коллекторе (MAF) наряду с тем, что ограниченная помпажом интенсивность потока компрессора определяется на основании предела помпажа компрессора.
Если массовый расход на дросселе находится выше, чем требуемая (ограниченная помпажом) интенсивность потока воздуха, один или более из клапанов рециркуляции компрессора могут поддерживаться закрытыми. Например, оба клапана могут удерживаться закрытыми, чтобы уменьшать поток рециркуляции. В качестве альтернативы, первый клапан может удерживаться закрытым, в то время как второй клапан оставлен открытым, так чтобы сохранялась меньшая часть потока рециркуляции компрессора для обеспечения улучшенного запаса до помпажа. Если массовый расход на дросселе резко падает (например, во время отпускания педали акселератора), или если установившийся массовый расход на дросселе находится ниже, чем требуемая интенсивность потока компрессора, оба клапана могут открываться для повышения потока рециркуляции. В качестве альтернативы, первый клапан может открываться, в то время как второй клапан оставлен закрытым, так чтобы была большая часть потока рециркуляции компрессора. В любом случае, интенсивность потока через компрессор повышается, улучшая запас до помпажа.
Таким образом, посредством настройки потока через оба тракта рециркуляции компрессора на основании массового расхода на дросселе, интенсивность потока компрессора может поддерживаться достаточно высокой. Это дает работе компрессора во время установившихся, а также переходных условий эксплуатации возможность оставаться вне области помпажа (например, вне области жесткого помпажа и области мягкого помпажа). По существу, это предоставляет возможность лучше подвергаться принятию ответных мер как жесткому помпажу, так и мягкому помпажу. Посредством улучшения запаса до помпажа во всех условиях эксплуатации двигателя, уменьшаются связанные с помпажом проблемы NVH и проблемы повреждения компонентов. В дополнение, мягкий помпаж может подвергаться принятию ответных мер, не ухудшая ездовые качества и рабочие характеристики двигателя.
В настоящей заявке предлагается решение для двигателя с наддувом, состоящее в том, что настраивают поток через каждый из первого тракта рециркуляции компрессора более высокого потока и второго тракта рециркуляции компрессора более низкого потока на основании массового расхода на дросселе, чтобы поддерживать интенсивность потока компрессора на или выше пороговой интенсивности потока, второй канал рециркуляции расположен параллельно первому каналу рециркуляции. При этом каждая из первой и второй рециркуляции компрессора осуществляет рециркуляцию потока сжатого воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя на вход компрессора. Причем настройка потока через каждый из первого тракта рециркуляции компрессора и второго тракта рециркуляции компрессора заключается в том, что настраивают один или более из первого двухпозиционного клапана, присоединенного в первом канале рециркуляции и второго двухпозиционного клапана, присоединенного во втором канале рециркуляции. Второй тракт рециркуляции более низкого потока включает в себя ограничение потока ниже по потоку от второго клапана. Причем ограничением потока является диафрагма. А также ограничением потока может являться диффузор. Причем настройка заключается в том, что, во время установившихся и переходных условий, оценивают требуемый массовый расход на дросселе; оценивают пороговую интенсивность потока на основании предела помпажа компрессора; и настраивают открывание первого клапана и второго клапана на основании разности между массовым расходом на дросселе и пороговой интенсивностью потока. А также настройка одного или более из первого и второго клапанов заключается в том, что выбирают настройку каждого из первого и второго клапана, когда разность является большей, чем пороговая разность, и выбирают настройку одного из первого и второго клапана, когда разность является меньшей, чем пороговая разность. Настройка одного из первого и второго клапанов заключается в том, что открывают первый клапан наряду с тем, что закрывают второй клапан, во время первого состояния; открывают второй клапан наряду с тем, что закрывают первый клапан, во время второго состояния; открывают каждый из первого клапана и второго клапана во время третьего состояния; и закрывают каждый из первого клапана и второго клапана во время четвертого состояния. Наряду с осуществлением течения потока компрессора через второй канал рециркуляции, получают разрежение на горловине диффузора и подают полученное разрежение в бачок для паров топлива во время условий продувки и/или в усилитель тормозов во время торможения транспортного средства.
Кроме того, предлагается решение для двигателя с наддувом, состоящее в том, что: осуществляют эксплуатацию в первом режиме с открытым первым клапаном, присоединенным к первому тракту рециркуляции компрессора и закрытым вторым клапаном, присоединенным к второму тракту рециркуляции компрессора, второй тракт рециркуляции расположен параллельно первому тракту рециркуляции. осуществляют эксплуатацию во втором режиме с закрытым первым клапаном и открытым вторым клапаном; осуществляют эксплуатацию в третьем режиме с открытыми первым и вторым клапанами; и осуществляют эксплуатацию в четвертом режиме с закрытыми первым и вторым клапанами; и выбирают между режимами на основании требуемой интенсивности потока рециркуляции компрессора. Требуемая интенсивность рециркуляции компрессора основана на массовом расходе на дросселе и пределе помпажа компрессора. Выбор на основании требуемой интенсивности рециркуляции компрессора заключается в том, что оценивают массовый расход на дросселе, рассчитывают ограниченную помпажом интенсивность потока компрессора на основании предела помпажа компрессора, определяют требуемую интенсивность рециркуляции компрессора на основании разности между ограниченной помпажом интенсивностью потока компрессора и массовым расходом на дросселе, и выбирают режим, где поток рециркуляции компрессора соответствует разности. Выбор дополнительно заключается в том, что осуществляют выбор во время установившихся условий эксплуатации двигателя до того, как принято указание помпажа. Выбор дополнительно основан на изменении массового расхода на дросселе во время переходного рабочего состояния двигателя. Каждый из первого и второго каналов рециркуляции компрессора осуществляют рециркуляцию потока сжатого воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя на вход компрессора, и при этом, второй канал рециркуляции включает в себя ограничение потока, ограничение потока включает в себя одно или более из диафрагмы и диффузора. Открывание второго клапана заключается в том, что осуществляют течение потока сжатого воздуха через второй тракт рециркуляции с более низкой интенсивностью потока, и при этом, открывание первого клапана заключается в том, что осуществляют течение потока сжатого воздуха через первый тракт рециркуляции с более высокой интенсивностью потока.
В настоящей заявке раскрывается также система двигателя, содержащая двигатель, включающий в себя впускной коллектор; дроссель, присоединенный к впускному коллектору; датчик, присоединенный к впускному коллектору, для оценки потока воздуха в коллекторе; компрессор для сжатия заряда воздуха, подаваемого во впускной коллектор; охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя; первый канал рециркуляции компрессора, присоединяющий выход охладителя наддувочного воздуха к входу компрессора, первый канал рециркуляции включает в себя первый клапан; второй канал рециркуляции, параллельный первому каналу рециркуляции и присоединяющий выход охладителя наддувочного воздуха к входу компрессора, второй канал рециркуляции включает в себя второй клапан и диффузор, расположенный ниже по потоку от второго клапана; и контроллер с компьютерно-читаемыми командами для (во время установившихся условий эксплуатации) осуществления эксплуатации с закрытыми одним или более из первого и второго клапанов; и в ответ на переходное изменение потока воздуха, осуществления эксплуатации с открытыми одним или более из первого и второго клапанов; и выбора, чтобы открывался один или более из первого и второго клапанов на основании массового расхода на дросселе и требуемой интенсивности потока компрессора, массовый расход на дросселе основан на датчике, требуемая интенсивность потока компрессора основана на пределе помпажа компрессора. Причем контроллер содержит дополнительные компьютерно-читаемые команды для выбора если массовый расход на дросселе находится выше, чем требуемая интенсивность потока компрессора, эксплуатации с открытым только вторым клапаном, а если массовый расход на дросселе находится ниже, чем требуемая интенсивность потока компрессора, эксплуатации с открытыми каждым из первого и второго клапанов. Причем контроллер содержит дополнительные команды для, во время условий, когда открыт второй клапан, наряду с осуществлением потока сжатого воздуха через второй тракт рециркуляции, получение разрежения на диффузоре; и прикладывание полученного разрежения к потребляющему разрежение устройству двигателя.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1-2 показывают примерные варианты осуществления системы двигателя с наддувом, включающей в себя клапан рециркуляции компрессора.
Фиг. 3 показывает многомерную характеристику компрессора, отображающую пределы жесткого и мягкого помпажа.
фиг. 4 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, которая может быть реализована для настройки потока рециркуляции компрессора в системе двигателя по фиг. 1-2, чтобы поддерживать работу компрессора справа от линий жесткого и мягкого помпажа по фиг. 3.
Фиг. 5 показывает примерные настройки клапана рециркуляции компрессора во время меняющихся условий эксплуатации двигателя согласно настоящему раскрытию.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам для уменьшения помпажа компрессора в системе двигателя с наддувом, такой как система по фиг. 1-2. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 4, для настройки потока рециркуляции компрессора через каждый из тракта рециркуляции высокого потока и тракта рециркуляции низкого потока на вход компрессора. Контроллер может настраивать положение одного или более клапанов, присоединенных к каналам рециркуляции, на основании условий эксплуатации двигателя и изменений в отношении потока дросселя, чтобы поддерживать интенсивность потока компрессора на или выше ограниченной помпажом интенсивности потока. Контроллер может обращаться к многомерной характеристике компрессора, такой как многомерная характеристика по фиг. 3, чтобы идентифицировать пределы жесткого и мягкого помпажа и определять ограниченные помпажом интенсивности потока на таких пределах. Примерные настройки клапанов описаны со ссылкой на фиг. 5. Таким образом, улучшается запас до помпажа.
Фиг. 1-2 схематически показывают аспекты примерной системы 100 двигателя, включающей в себя двигатель 10. По существу, поскольку фиг. 1-2 изображает примерные варианты осуществления одной и той же системы двигателя, компоненты, представленные на фиг. 1, не повторяются в описании фиг. 2. В изображенных вариантах осуществления, двигатель 10 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 отработавшими газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем односпирального типа или с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в качестве функции числа оборотов двигателя.
Как показано на фиг. 1, компрессор 114 присоединен через охладитель 18 наддувочного воздуха (САС) (в материалах настоящей заявки 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 или из воздуха в воду. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора считывается датчиком 124 давления воздуха в коллекторе (MAP), а интенсивность потока заряда воздуха, поступающего во впускной коллектор, может оцениваться с использованием этого измерения.
Один или более датчиков могут быть присоединены к входу компрессора 114. Например, датчик 55 температуры может быть присоединен к входу для оценки температуры на входе компрессора. Датчик 56 давления может быть присоединен к входу для оценки давления на входе компрессора, а датчик 57 влажности может быть присоединен к входу для оценки влажности заряда воздуха, поступающего в компрессор. Кроме того другие датчики, например, могут включать в себя, датчики топливо-воздушного соотношения, и т.д. В других примерах, одно или более условий на входе компрессора (такие как влажность, температура, и т.д.) могут логически выводиться на основании условий эксплуатации двигателя.
Во время выбранных условий, таких как во время отпускания педали акселератора, когда угол дросселя уменьшен, может происходить помпаж компрессора. Это происходит вследствие уменьшения прямого потока через компрессор, повышая предрасположенность к помпажу. 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 вход компрессора через систему 50 рециркуляции компрессора. Это предоставляет возможность более высокого потока компрессора, который может ослаблять помпаж.
Система 50 рециркуляции компрессора может включать в себя первый тракт 60 рециркуляции компрессора для рециркуляции сжатого воздуха через компрессор и второй тракт 70 рециркуляции компрессора, расположенный параллельно первому тракту 60 рециркуляции компрессора, для рециркуляции сжатого воздуха через компрессор. В частности, каждый из первого и второго трактов рециркуляции компрессора может быть выполнен с возможностью для рециркуляции потока воздуха компрессора из ниже по потоку от охладителя 18 наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя 20 на вход компрессора. Таким образом, оба тракта рециркуляции компрессора могут осуществлять рециркуляцию охлажденного сжатого воздуха на вход компрессора. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, тракты рециркуляции компрессора могут быть выполнены с возможностью для рециркуляции сжатого потока воздуха из выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха на вход компрессора. Поток через первый тракт 60 рециркуляции компрессора может регулироваться посредством настройки первого клапана 62, присоединенного в первом тракте рециркуляции, наряду с тем, что поток через второй тракт 70 рециркуляции компрессора может регулироваться посредством настройки второго клапана 72, присоединенного во втором тракте рециркуляции компрессора. В изображенном примере, каждый из первого и второго клапанов 62, 72 являются двухпозиционными клапанами, у которых положение клапана является переменным между полностью закрытым положением и полностью открытым положением. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, один или более из клапанов могут быть непрерывно регулируемыми клапанами, в которых положение клапана является непрерывно регулируемым от полностью закрытого положения до полностью открытого положения. Например, один или более клапанов могут быть сконфигурированы в качестве створчатого или тарельчатого клапана.
В изображенном примере, клапаны 62 и 72 могут быть клапанами с электроприводом. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, клапаны могут управляться пневматически приводом от давления или разрежения.
Второй тракт 70 рециркуляции компрессора может включать в себя ограничение потока ниже по потоку от второго клапана 72. В варианте осуществления по фиг. 1, ограничением потока является диффузор 80 (или вакуумный отвод). В варианте осуществления по фиг. 2, ограничением потока является диффузор 84. Вследствие наличия ограничения потока, второй тракт 70 рециркуляции компрессора может составлять путь рециркуляции компрессора более низкого потока наряду с тем, что первый тракт 60 рециркуляции компрессора может составлять путь рециркуляции компрессора более высокого потока.
В варианте осуществления по фиг. 1, где второй тракт рециркуляции компрессора включает в себя диффузор 80, поток рециркуляции компрессора через второй тракт рециркуляции компрессора может при удобном стечении обстоятельств использоваться для формирования разрежения. В частности, наряду с течением потока рециркуляции через второй тракт рециркуляции, разрежение может получаться на горловине диффузора 80. Полученное разрежение может накапливаться в устройстве накопления разрежения. В качестве альтернативы, диффузор 80 может быть присоединен к потребляющему разрежение устройству 82 двигателя, и полученное разрежение может использоваться для приведения в действие потребляющего разрежение устройства 82. В одном из примеров, потребляющее разрежение устройство 82 может быть усилителем тормозов, а полученное разрежение на диффузоре используется для приведения в действие усилителя тормозов, чтобы содействовать торможению транспортного средства. В еще одном примере, потребляющее разрежение устройство 82 может быть бачком для паров топлива, а разрежение, полученное на диффузоре, может прикладываться к бачку для паров топлива во время состояния продувки бачка.
Как конкретизировано в материалах настоящей заявки, на основании условий эксплуатации, система рециркуляции компрессора может эксплуатироваться в одном из четырех режимов, чтобы менять поток рециркуляции через компрессор. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, поток рециркуляции через компрессор указывает ссылкой на результирующий поток из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха на вход компрессора через первый и второй тракты рециркуляции. Поток рециркуляции через компрессор может непрерывно настраиваться на основании изменений у массового расхода на дросселе во время установившихся условий, а также переходных условий. Посредством непрерывного регулирования потока рециркуляции на основании массового расхода на дросселе, интенсивность потока через компрессор может поддерживаться достаточно высокой. В частности, интенсивность потока компрессора может поддерживаться на или выше ограниченной помпажом интенсивности потока компрессора. По существу, это предоставляет запасу до помпажа возможность улучшаться, а рабочему состоянию компрессора возможность удерживаться вне области жесткого помпажа и области мягкого помпажа (например, в области без помпажа). В альтернативных вариантах осуществления, однако, поток рециркуляции через компрессор может указывать ссылкой на результирующий поток из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха на вход компрессора.
Различные режимы работы, например, могут включать в себя первый режим работы, выбираемый во время первого состояния, где система работает с открытым первым клапаном и закрытым вторым клапаном. Первое условие, например, может включать в себя умеренные снижения крутящего момента. Система также может эксплуатироваться во втором режиме (например, во время второго состояния) с закрытым первым клапаном и открытым вторым клапаном. Второе состояние, например, может включать в себя условия высокой нагрузки при низком числе оборотов, где низок запас до помпажа. Система дополнительно может эксплуатироваться в третьем режиме (например, во врем третьего состояния) с открытыми каждым из первого и второго клапанов. Третье состояние, например, может включать в себя большое, агрессивное снижение крутящего момента. В заключение, система также может эксплуатироваться в четвертом режиме (например, во время четвертого состояния) с закрытыми каждым из первого и второго клапанов. Четвертое состояние, например, может включать в себя условия высокого числа оборотов/нагрузки, которые требуют работы компрессора на значительном удалении от областей помпажа. Как конкретизировано на фиг. 4, контроллер может выбирать между режимами на основании требуемой интенсивности потока рециркуляции компрессора.
Привод 92 перепускной заслонки для отработавших газов может побуждаться открываться, чтобы демпфировать по меньшей мере некоторое давление отработавших газов из выше по потоку от турбины в местоположение ниже по потоку от турбины через перепускную заслонку 90 отработавших газов. Посредством уменьшения давления отработавших газов выше по потоку от турбины, частота вращения турбины может понижаться, что, в свою очередь, помогает понижать давление наддува. Однако, вследствие динамики турбонагнетателя, воздействия настроек клапана рециркуляции компрессора на уменьшение помпажа может быть быстрее, чем воздействия настроек перепускной заслонки для отработавших газов.
Контроллер 12 двигателя может использовать многомерную характеристику, такую как многомерная характеристика по фиг. 3, чтобы идентифицировать, является ли компрессор работающим в или около области помпажа. В частности, многомерная характеристика 300 по фиг. 3 показывает изменение степени повышения давления (по оси y) при разных интенсивностях потока компрессора (по оси x). Многомерная характеристика включает в себя контурные линии 305, представляющие постоянную частоту вращения компрессора. Линия 302 показывает линию жесткого помпажа (или предел жесткого помпажа) для данных условий эксплуатации. Работа компрессора слева от линии 302 жесткого помпажа приводит к работе в области 304 жесткого помпажа (заштрихованная область). По существу, работа компрессора в области 304 жесткого помпажа дает в результате нежелательные NVH и потенциальное ухудшение рабочих характеристик двигателя. Жесткий помпаж может происходить во время переходных условий, когда требование потока воздуха двигателя резко снижается, таких как во время отпускания педали акселератора водителем. Это состояние типично требует быстрого понижения давления на выходе компрессора и/или достаточной интенсивности потока компрессора, чтобы избежать помпажа. Когда в этой области, каждый из первого и второго клапанов может открываться, чтобы отдалять работу компрессора от предела 302 жесткого помпажа, более точно, вправо от предела 302 помпажа.
Линия 308 (пунктирная линия) иллюстрирует примерное изменение работы компрессора во время отпускания педали акселератора водителем. Здесь, быстрое закрывание впускного дросселя заставляет поток через компрессор уменьшаться очень быстро наряду с тем, что давление на выходе компрессора повышается или понижается относительно медленно. Это выталкивает работу компрессора влево от линии 302, в область 304 жесткого помпажа в течение протяженного периода. Когда давление на выходе компрессора постепенно снижается, перепад давления на компрессоре уменьшается. Как результат, работа компрессора в итоге перемещается вправо от линии 302, сначала в область 306 мягкого помпажа, а впоследствии, в область 309 без помпажа. Однако, протяженный период в области жесткого помпажа (и области мягкого помпажа) может вызывать проблемы, такие как проблемы NVH, а также повреждение комплектующего оборудования компрессора. Во время таких условий, один или более (или оба) из первого и второго клапанов рециркуляции компрессора могут открываться, чтобы быстрее перемещать работу компрессора вправо от линии помпажа.
Мягкий помпаж может происходить в области 306 мягкого помпажа регулировочной характеристики компрессора во время отпускания педали акселератора водителем или установившихся условий, где двигатель требует поддержания подвергнутого наддуву давления на впуске. В материалах настоящей заявки, требуется увеличение потока через компрессор без понижения повышенного давления наддува. Чтобы поступать таким образом, по меньшей мере один из первого и второго клапанов может поддерживаться открытым, так чтобы давалась возможность по меньшей мере некоторого повышения потока воздуха через компрессор. Перепускная заслонка для отработавших газов перемещается в направлении закрытого положения в большей степени, чтобы избегать понижения давления наддува, а потому, выдаваемого крутящего момента. Кроме того, альтернативное действие, такое как изменение плана передач трансмиссии, может выполняться для поддержки работы компрессора на отдалении от области 306 мягкого помпажа.
По существу, было бы желательно, чтобы работа компрессора оставалась вне области 304 жесткого помпажа и области 306 мягкого помпажа (то есть в области 309 без помпажа) во время работы двигателя всегда, когда возможно, в том числе, во время установившихся и переходных условий эксплуатации двигателя. В дополнение, поскольку точное состояние компрессора (которое определяется потоком компрессора, степенью повышения давления компрессора и частотой вращения компрессора), в котором возникает жесткий или мягкий помпаж, может меняться в зависимости от различных факторов (например, нестабильности размеров при последовательной обработке деталей), может быть желательно всегда сохранять по меньшей мере некоторый запас до помпажа во всех условиях эксплуатации двигателя, чтобы давать возможность избегаться помпажу.
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что один из подходов для улучшения запаса до помпажа во всех условиях эксплуатации двигателя и поддержания состояния компрессора в области без помпажа заключается в регулировании интенсивности потока компрессора, из условия чтобы она поддерживалась на или выше интенсивности потока компрессора на линии жесткого помпажа (линии 302 по фиг. 3). В частности, интенсивность потока может настраиваться, так чтобы было удовлетворено уравнение (1):
в котором  - массовый расход компрессора, а  - ограниченный помпажом поток компрессора (то есть, интенсивность потока компрессора на линии жесткого помпажа). По существу, определено, что  должен включать в себя надлежащий запас, чтобы учитывать нестабильность размеров при последовательной обработке деталей и/или другие шум-факторы, которые могут оказывать влияние на состояние компрессора, в котором может возникать жесткий или мягкий помпаж.
Изобретатели в материалах настоящей заявки обратили внимание, что перед жестким помпажом интенсивность потока через компрессор является приблизительно такой же, как через дроссель. Другими словами, поток через компрессор является таким же, как поток из наддувочного объема. Поэтому, во время отпускания педали акселератора, открывание одного или более из клапанов 62, 72 рециркуляции для поддержания интенсивности потока из наддувочного объема будет поддерживать интенсивность потока через компрессор. Таким образом, контроллер может быть выполнен с возможностью настраивать поток рециркуляции, так чтобы было удовлетворено уравнение (2):
в котором,  - основной массовый поток на дросселе, а  - массовый поток рециркуляции (то есть, массовый расход, рециркулированный через компрессор с помощью первого и/или второго трактов рециркуляции компрессора). По существу, поток рециркуляции может настраиваться, так чтобы уравнение (2) было удовлетворено во время установившихся и переходных условий эксплуатации. Как результат, могут быть условия эксплуатации двигателя, которые не требуют никакого потока рециркуляции компрессора для надежного избегания областей жесткого и/или мягкого помпажа наряду с тем, что другие условия эксплуатации двигателя могут требовать непрерывного потока рециркуляции, даже в установившихся условиях.
В качестве примера, во время установившихся условий, система может эксплуатироваться в четвертом режиме со всеми закрытыми клапанами или во втором режиме с закрытым только первым клапаном. По существу, во время установившихся условий эксплуатации, предрасположенность к помпажу может быть низкой, а запас до помпажа может быть достаточно высоким. Во время этих условий, посредством удерживания одного или более клапанов закрытыми, потребление энергии (при побуждении клапанов открываться) может понижаться. В одном из примеров, во время установившейся работы двигателя с наддувом, когда рабочая точка компрессора находится в достаточной мере справа от линии помпажа, система может эксплуатироваться в четвертом режиме. В материалах настоящей заявки, вследствие большего запаса до помпажа, уже имеющегося в распоряжении, клапаны поддерживаются закрытыми. В еще одном примере, во время установившейся работы двигателя с наддувом, когда рабочая точка компрессора близка к линии помпажа, система может эксплуатироваться во втором режиме. В материалах настоящей заявки, дается возможность небольшой части потока рециркуляции через второй тракт рециркуляции для улучшения запаса до помпажа.
Во время переходных процессов, режим работы может переключаться. Переходные процессы, например, могут включать в себя переходное повышение требования потока воздуха двигателя, обусловленное нажатием педали акселератора водителем. В качестве еще одного примера, переходные процессы могут включать в себя переходное понижение требования потока воздуха двигателя, обусловленное отпусканием педали акселератора водителем. По существу, в каждом случае, переходное изменение потока воздуха двигателя может приводить к изменению открывания дросселя 20 и, тем самым, изменению массового расхода через дроссель. Например, в ответ на отпускание педали акселератора, работа может переключаться в первый режим (с открытым первым клапаном) или третий режим (с открытыми обоими клапанами) наряду с тем, что, в ответ на нажатие педали акселератора, работа может переключаться в четвертый режим (с закрытыми обоими клапанами) или второй режим (с закрытым первым клапаном). Таким образом, поток через каждый из первого тракта рециркуляции компрессора более высокого потока и второго тракта рециркуляции компрессора более низкого потока может настраиваться на основании массового расхода на дросселе, чтобы поддерживать интенсивность потока компрессора на или выше пороговой интенсивности потока.
В одном из примеров, второй режим может быть режимом по умолчанию системы, который обеспечивает некоторый запас до помпажа, и контроллер может настраивать открывание клапанов и переключать систему в один или более других режимов на основании изменений условий эксплуатации, которые изменяют массовые расходы на дросселе. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, второй клапан 72 может быть не включен в состав, так чтобы мог быть по меньшей мере некоторый поток рециркуляции через компрессор, через ограничение потока, во время всех условий эксплуатации двигателя.
Возвращаясь к фиг. 1, 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 настраиваться по необходимости под требуемое функционирование сгорания и снижения токсичности отработавших газов.
Камеры 30 сгорания могут питаться одним или более видов топлива, таких как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ. Топливо может подаваться в камеры сгорания с помощью 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, отработавшие 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 отработавших газов взамен может направляться через перепускную заслонку 90 для отработавших газов, обходя турбину. Объединенный поток из турбины и перепускной заслонки для отработавших газов затем протекает через устройство 170 снижения токсичности выбросов. Вообще, одно или более устройств 170 снижения токсичности выбросов могут включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитически очищать поток отработавших газов, тем самым, снижать количество одного или более веществ в потоке отработавших газов. Например, один из каталитических нейтрализаторов последующей очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливать NO из потока отработавших газов, когда поток отработавших газов обеднен, и восстанавливать захваченные NO, когда поток отработавших газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки отработавших газов может быть выполнен с возможностью делать непропорциональным NO или избирательно восстанавливать NO с помощью восстанавливающего агента. В кроме того других примерах, каталитический нейтрализатор последующей очистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окислять остаточные углеводороды и/или оксид углерода в потоке отработавших газов. Разные каталитические нейтрализаторы последующей очистки отработавших газов, имеющие любые такие функциональные возможности, могут быть скомпонованы в тонких покрытиях или где-нибудь еще в каскадах последующей очистки отработавших газов отдельно или вместе. В некоторых вариантах осуществления, каскады последующей очистки отработавших газов могут включать в себя восстанавливаемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливать и окислять частицы сажи в потоке отработавших газов. Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности выбросов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35.
В некоторых вариантах осуществления, система двигателя дополнительно может быть выполнена с возможностью для рециркуляции отработавших газов. В таких вариантах осуществления, в зависимости от условий эксплуатации, часть отработавших газов, выпущенных из цилиндров, может отводиться по каналу EGR (не показан) и через охладитель EGR на вход компрессора из ниже по потоку от турбины. Клапан 52 EGR, присоединенный к каналу EGR, может открываться, чтобы допускать регулируемое количество охлажденных отработавших газов на вход компрессора для желательных рабочих характеристик сгорания и снижения токсичности выбросов.
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 настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки). В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик отработавших газов, расположенный выше по потоку от устройства снижения токсичности выбросов, датчик 124 MAP, датчик 128 температуры отработавших газов, датчик 129 давления отработавших газов, датчик 55 температуры на входе компрессора, датчик 56 давления на входе компрессора, датчик 57 влажности на входе компрессора и датчик 126 топливо-воздушного соотношения. Другие датчики, такие как дополнительные датчики давления, температуры, топливо/воздушного соотношения и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям в системе 100 двигателя. Исполнительные механизмы 81, например, могут включать в себя дроссель 20, первый и второй клапаны 62, 72 рециркуляции компрессора, привод 92 перепускной заслонки для отработавших газов 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. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 4.
Далее, с обращением к фиг. 4, примерная процедура 400 изображает способ для настройки открывания и закрывания первого и второго клапанов рециркуляции компрессора, чтобы настраивать поток через первый и второй тракты рециркуляции компрессора, соответственно, на основании изменений массового расхода на дросселе. Подход по процедуре 400 дает интенсивности потока компрессора возможность поддерживаться на или выше интенсивности потока на линии жесткого помпажа, тем самым, улучшая запас до помпажа во время по существу всех условий эксплуатации двигателя.
На 402, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий эксплуатации двигателя. Оцененные условия, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требование крутящего момента, давление наддува, MAP, MAF, температуру двигателя, топливо-воздушное соотношение сгорания (AFR), температуру каталитического нейтрализатора отработавших газов, условия окружающей среды (например, BP), и т.д.
На 404, процедура включает в себя оценку массовый расход на дросселе на основании условий эксплуатации. Например, массовый расход на дросселе может оцениваться на основании выходного сигнала датчика (например, выходного сигнала датчика MAP) или по требуемому массовому расходу на дросселе. В дополнение, требуемая интенсивность потока компрессора (или пороговая интенсивность потока) может оцениваться на основании массового расхода на дросселе и предела помпажа компрессора. По существу, требуемая интенсивность потока компрессора (или пороговая интенсивность потока) может быть ограниченной помпажом интенсивностью потока компрессора, которая основана на пределе жесткого помпажа компрессора, и которая учитывает шум-факторы, такие как нестабильность размеров при последовательной обработке деталей, которые могут оказывать влияние на состояние компрессора, в котором возникает жесткий или мягкий помпаж.
На 406, процедура включает в себя настройку открывания одного или более из первого и второго клапанов рециркуляции компрессора на основании разности между массовым расходом на дросселе и пороговым массовым расходом, чтобы настраивать поток через первый тракт рециркуляции (более высокого потока) и/или второй тракт рециркуляции компрессора (более низкого потока), с тем чтобы поддерживать действующую интенсивность потока компрессора на или выше пороговой интенсивности потока. Будет принято во внимание, что оценка массового расхода на дросселе и требуемой интенсивности потока компрессора может выполняться во время всех условий эксплуатации двигателя, в том числе, во время установившихся и переходных условий. Посредством непрерывной оценки массового расхода на дросселе и настройки потока рециркуляции компрессора соответствующим образом, чтобы поддерживать интенсивность потока компрессора на или выше требуемой интенсивности потока компрессора, состояние компрессора может поддерживаться вне (более точно, справа от) области жесткого помпажа и мягкого помпажа.
Например, контроллер может выбирать настройку каждого из первого и второго клапана, когда разность (между пороговой интенсивностью потока/ограниченной помпажом интенсивностью потока компрессора и массовым расходом на дросселе) является большей, чем пороговая разность. В материалах настоящей заявки, запас до помпажа может быть меньшим, и обоим клапанам может быть необходимо открываться, чтобы перемещать состояние компрессора в область без помпажа. В качестве еще одного примера, контроллер может выбирать настройку одного из первого и второго клапана, когда разность (между пороговой интенсивностью потока/ограниченной помпажом интенсивностью потока компрессора и массовым расходом на дросселе) является меньшей, чем пороговая разность. В материалах настоящей заявки, запас до помпажа может быть большим, и только одному клапану может быть необходимо открываться, чтобы перемещать состояние компрессора в область без помпажа. Кроме того, при данном более низком потоке через второй тракт рециркуляции, по мере того, как запас до помпажа возрастает, только один выбранный клапан может быть вторым клапаном, наряду с тем, что по мере того, как запас до помпажа убывает, только один выбранный клапан может быть первым клапаном. По существу, выбор может выполняться во время установившихся условий эксплуатации двигателя до того, как принято указание помпажа, а также во время переходных условий. Кроме того еще, во время переходных условий, выбор дополнительно может быть основан на изменении массового расхода на дросселе. Например, если изменение массового расхода на дросселе является большим (например, во время отпускания педали акселератора, где педаль смещена на большую величину), контроллер может выбирать настройку каждого из первого и второго клапанов. В сравнении, если изменение массового расхода на дросселе является меньшим (например, во время отпускания педали акселератора, где педаль смещена на меньшую величину), контроллер может выбирать настройку одного из первого и второго клапанов. Настройка потока через один или более или каждый из первого тракта рециркуляции компрессора и второго тракта рециркуляции компрессора может включать в себя настройку одного или более из первого двухпозиционного клапана, присоединенного в первом тракте рециркуляции компрессора и второго двухпозиционного клапана, присоединенного во втором тракте рециркуляции компрессора. По существу, посредством открывания второго клапана, поток сжатого воздуха подвергается течению через второй тракт рециркуляции с более низкой интенсивностью потока (вследствие наличия ограничения потока) наряду с тем, что открывание первого клапана включает в себя осуществление течения потока сжатого воздуха через первый тракт рециркуляции с более высокой интенсивностью потока (вследствие отсутствия ограничения потока). Настройка клапанов, например, может включать в себя, во время первого состояния, на 407, открывание первого клапана наряду с закрыванием второго клапана (для эксплуатации в первом режиме). В качестве еще одного примера, во время второго состояния, на 408, контроллер может открывать второй клапан наряду с закрыванием первого клапана (чтобы работать во втором режиме). В качестве еще одного другого примера, во время третьего состояния, на 409, контроллер может открывать каждый из первого клапана и второго клапана (чтобы работать в третьем режиме). Кроме того еще, во время четвертого состояния, на 410, контроллер может закрывать каждый из первого клапана и второго клапана (чтобы работать в четвертом режиме).
В одном из примеров, контроллер может оценивать массовый расход на дросселе на основании датчика давления в коллекторе или требуемого расхода на дросселе и рассчитывать ограниченную помпажом интенсивность потока компрессора на основании предела (жесткого) помпажа компрессора. Контроллер затем может определять требуемую интенсивность потока компрессора (то есть, интенсивность результирующего потока рециркуляции на компрессоре через любую комбинацию первого и второго трактов рециркуляции) на основании разности между ограниченной помпажом интенсивностью потока компрессора и массовым расходом на дросселе. Контроллер, в таком случае, может выбирать режим работы (например, выбирать один из четырех режимов работы), в котором поток рециркуляции компрессора соответствует разности. На 412, может определяться, открыт ли клапан (второй клапан) тракта низкого потока. Если да, то, в вариантах осуществления, где второй тракт рециркуляции компрессора включает в себя диффузор, присоединенный ниже по потоку от второго клапана, процедура включает в себя (на 414), наряду с осуществлением течения потока компрессора через второй тракт рециркуляции, при удобном стечении обстоятельств получая разрежение на горловине диффузора и прикладывая полученное разрежение к потребляющему разрежение устройству двигателя (такому как усилитель тормозов во время торможения транспортного средства или бачку для паров топлива во время продувки бачка).
На 415, перепускная заслонка для отработавших газов настраивается для поддержания давления наддува, так чтобы было выдержано требование крутящего момента. Когда любой или оба клапана рециркуляции открыты, перепускная заслонка для отработавших газов может перемещаться в направлении закрывания, чтобы выдавать большую энергию турбины, давая в результате дополнительный наддув. Когда один или оба закрыты, перепускная заслонка может перемещаться в направлении открывания, чтобы уменьшать энергию турбины.
Если клапан тракта низкого потока не открыт на 412, или после получения разрежения на диффузоре на 414, процедура переходит на 416, где может определяться, есть ли какие-нибудь переходные процессы. В одном из примеров, переходные процессы могут включать в себя резкое изменение требования потока воздуха (и крутящего момента) двигателя вследствие изменения положения педали водителем (например, отпускания педали или нажатия педали акселератора водителем). Если переходный процесс подтвержден, процедура переходит на 418, чтобы настраивать открывание дросселя на основании переходного изменения требования потока воздуха. Например, в тех случаях, когда переходный процесс вызван отпусканием педали акселератора водителем, открывание дросселя может уменьшаться в ответ на падение требования потока воздуха двигателя. В качестве еще одного примера, в тех случаях, когда переходный процесс вызван нажатием педали акселератора водителем, открывание дросселя может увеличиваться в ответ на подъем требования потока воздуха двигателя. По существу, изменение открывания дросселя может приводить к соответствующему изменению массового расхода на дросселе. Контроллер может контролировать дроссель и обновлять (например, перерассчитывать) массовый расход на дросселе на основании изменения открывания дросселя.
На 420, поток рециркуляции компрессора может исправляться ввиду изменения массового расхода на дросселе, так чтобы могла поддерживаться требуемая интенсивность потока компрессора. Например, если массовый расход на дросселе повышается вследствие переходного процесса, поток рециркуляции может уменьшаться соответствующим образом (например, посредством закрывания одного или более из первого и второго клапанов), так чтобы интенсивность результирующего потока компрессора находилась на или выше ограниченной помпажом интенсивности потока компрессора. В качестве еще одного примера, если массовый расход на дросселе понижается вследствие переходного процесса, поток рециркуляции может увеличиваться соответствующим образом (например, посредством открывания одного или более из первого и второго клапанов), так чтобы интенсивность результирующего потока компрессора находилась на или выше ограниченной помпажом интенсивности потока компрессора. Кроме того, если второй клапан открывается в ответ на переходный процесс, то, на 422, как на 414, поток рециркуляции компрессора через диффузор может при удобном стечении обстоятельств использоваться для получения разрежения на диффузоре, полученное разрежение накапливается или используется для приведения в действие одного или более потребляющих разрежение устройств двигателя.
С 422 или с 412 процедура возвращается на 402, чтобы продолжать контроль условий эксплуатации двигателя и выполнение настроек в отношении первого и второго клапанов рециркуляции компрессора, с тем чтобы поддерживать интенсивность потока компрессора достаточно высокой и, тем самым, поддерживать состояние компрессора вне области помпажа.
В одном из примеров, система двигателя содержит двигатель, включающий в себя впускной коллектор, дроссель, присоединенный к впускному коллектору, датчик, присоединенный к впускному коллектору для измерения давления в коллекторе (датчик MAP), компрессор для сжатия заряда воздуха, подаваемого во впускной коллектор, и охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от дросселя. Система двигателя дополнительно может включать в себя первый тракт рециркуляции компрессора, присоединяющий выход охладителя наддувочного воздуха к входу компрессора, первый тракт рециркуляции включает в себя первый клапан, а также второй тракт рециркуляции компрессора, параллельный первому тракту рециркуляции компрессора и присоединяющий выход охладителя наддувочного воздуха к входу компрессора, второй тракт рециркуляции включает в себя второй клапан и диффузор, расположенный ниже по потоку от второго клапана. Контроллер может быть сконфигурирован компьютерно-читаемыми командами для, во время установившихся условий эксплуатации, осуществления эксплуатации с закрытыми одним или более из первого и второго клапанов. Затем, в ответ на переходное изменение потока воздуха, контроллер может осуществлять эксплуатацию с открытыми одним или более из первого и второго клапанов. Контроллер может выбирать, чтобы открывался один или более из первого и второго клапанов на основании массового расхода на дросселе и требуемой интенсивности потока компрессора, при этом, массовый расход на дросселе основан на датчике или требуемом значении, и требуемая интенсивность потока компрессора основана на пределе помпажа компрессора.
Выбор, например, может включать в себя, если массовый расход на дросселе находится выше, чем требуемая интенсивность потока компрессора, осуществление эксплуатации без открытых клапанов, а если массовый расход на дросселе находится ниже, чем требуемая интенсивность потока компрессора, осуществление эксплуатации с открытыми одним или обоими из первого и второго клапанов. Во время условий, когда открыт второй клапан, наряду с осуществлением потока сжатого воздуха через второй тракт рециркуляции, разрежение может получаться на диффузоре, полученное разрежение затем подается на потребляющее разрежение устройство двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 5, многомерная характеристика 500 изображает примерную настройку для открывания первого и второго клапанов рециркуляции компрессора на основании изменений массового расхода на дросселе, чтобы поддерживать компрессор вне области помпажа. Многомерная характеристика 500 изображает изменения положения педали водителя (PP) на графике 502, давление наддува на графике 504, открывание/закрывание первого клапана (CBV_1) на графике 506, открывание/закрывание второго клапана (CBV_2) на графике 508, изменения массового расхода на дросселе на графике 510, изменения (результирующего) потока рециркуляции компрессора на графике 512 (который является потоком рециркуляции через первый и второй клапаны), запас до помпажа на графике 514 и открывание/закрывание перепускной заслонки для отработавших газов на графике 518. Все графики построены по времени работы двигателя вдоль оси x.
До t1, двигатель может находиться в установившихся условиях без значительного изменения положения педали (график 502). Расход на дросселе (график 510) может настраиваться на основании требования крутящего момента, с тем чтобы обеспечивать запрошенное давление наддува (504). В дополнение, в условиях эксплуатации до t1, запас до помпажа (график 514) может быть достаточным, и состояние компрессора может быть в достаточной мере выше каждого из предела 513 жесткого помпажа и предела 515 мягкого помпажа, из условия чтобы состояние компрессора находилось не в области помпажа (области выше предела 513 жесткого помпажа). Во время такого состояния, оба, первый клапан высокого потока (CBV_1) в первом тракте рециркуляции компрессора (график 506) и второй клапан низкого потока (CBV_2) во втором тракте рециркуляции компрессора (график 508), могут поддерживаться закрытыми. Например, система может эксплуатироваться в четвертом режиме (обсужденном со ссылкой на фиг. 4), где закрыты оба клапана. Следовательно, величина потока рециркуляции (график 512) может быть незначительной. По существу, до t1, интенсивность потока через компрессор может находиться на или выше требуемого уровня, в частности, выше ограниченной помпажом интенсивности потока компрессора (как указано состоянием компрессора, находящимся в области без помпажа).
В t1, вследствие изменения условий эксплуатации двигателя (например, изменения условий окружающей среды или высоты над уровнем моря), запас до помпажа может уменьшаться соответствующим образом, и состояние компрессора может начинать перемещаться в направлении области мягкого помпажа (между пределами 513 и 515). В ответ на это изменение, в t1, контроллер может открывать второй клапан наряду с поддержанием первого клапана закрытым, с тем чтобы повышать поток рециркуляции компрессора на небольшую величину. Перепускная заслонка для отработавших газов перемещается в направлении закрывания, чтобы поддерживать давление наддува, как показано посредством 518. Например, система может эксплуатироваться в режиме (например, втором режиме, обсужденном со ссылкой на фиг. 4), где открыт только второй клапан, а первый клапан закрыт. Посредством увеличения потока рециркуляции, интенсивность потока компрессора повышается до выше ограниченного помпажом уровня, и состояние компрессора может поддерживаться в области без помпажа. По существу, если бы второй клапан не открывался, на t1, запас до помпажа может уменьшаться, и компрессор может перемещаться в область мягкого помпажа, как показано пунктирной линией 516.
В t2, может происходить событие отпускания педали акселератора водителем. В результате падения требования крутящего момента и соответствующего падения требования потока воздуха, открывание дросселя может уменьшаться. Следовательно, массовый расход на дросселе может падать. В материалах настоящей заявки, для поддержания компрессора в области без помпажа с интенсивностью потока компрессора выше ограниченного помпажом уровня, в t2, в то время как второй клапан открыт, первый клапан также может открываться для увеличения потока рециркуляции компрессора на большую величину. Перепускная заслонка для отработавших газов перемещается в направлении открывания в ответ на более низкое требование наддува. Например, система может эксплуатироваться в третьем режиме, где оба, первый и второй, клапаны открыты. Посредством увеличения массового расхода рециркуляции в ответ на падение массового расхода на дросселе, интенсивность потока компрессора поддерживается выше ограниченного помпажом уровня, и состояние компрессора может сохраняться области без помпажа. По существу, если первый клапан не открыт в t2. запас до помпажа может уменьшаться, и компрессор может кратковременно входить в область жесткого помпажа (ниже предела 515), как показано пунктирной линией 516. В дополнение, частые и высокоамплитудные колебания давления наддува могут испытываться вследствие состояния жесткого помпажа, как показано пунктирным отрезком 503.
После отпускания педали акселератора в t2, давление наддува может постепенно стабилизироваться на более низком уровне наддува (на основании пониженного требования крутящего момента), и двигатель может еще раз находиться в установившихся условиях. После того, как предрасположенность к жесткому помпажу подвергнута принятию ответных мер в t2 посредством открывания обоих, первого и второго, клапанов, поток рециркуляции настраивается, чтобы удовлетворять требованиям запаса до помпажа в новом рабочем состоянии, и перепускная заслонка для отработавших газов настраивается для удовлетворения требования наддува. Например, система может эксплуатироваться в первом режиме, где только первый клапан открыт, а второй клапан закрыт. В альтернативном примере (не показанном), первый клапан также может закрываться, и система может возвращаться в четвертый режим.
При удержании одного или более клапанов открытыми наряду с поддержанием состояния компрессора вне областей помпажа после отпускания педали акселератора с достаточным давлением наддува ниже по потоку от компрессора, наддув может быстро усиливаться во время последующего нажатия педали акселератора. В изображенном примере, в t3, может подтверждаться событие нажатия педали акселератора водителем. В ответ на нажатие педали акселератора, открывание дросселя может увеличиваться, а перепускная заслонка для отработавших газов закрываться, для удовлетворения повышенного требования потока воздуха двигателя. В дополнение, посредством быстрого закрывания первого клапана, который был открыт, давление наддува может быстро повышаться. По существу, если любой из обоих клапанов рециркуляции был открыт до t3, подъем давления наддува может быть более медленным, и может испытываться задержка наддува, как показано на пунктирном отрезке 505.
В t4, после нажатия педали акселератора в t3, требование педали может постепенно снижаться, и давление наддува может постепенно стабилизироваться на более низком уровне наддува (в качестве основанного на постепенно пониженном требовании крутящего момента). Таким образом, после t4, двигатель может еще раз находиться в установившихся условиях. В материалах настоящей заявки, после того, как требуемое давление наддува выдано посредством поддержания обоих, первого и второго, клапанов закрытыми, первый клапан поддерживается закрытым. В изображенном примере, второй клапан открывается во время установившегося состояния после t4, чтобы обеспечивать повышенный запас до помпажа. В частности, вследствие малого снижения массового расхода на дросселе после t4, второй клапан открывается, чтобы обеспечивать небольшое усиление потока рециркуляции, так чтобы интенсивность потока компрессора могла поддерживаться выше ограниченной помпажом интенсивности потока. Вновь, перепускная заслонка для отработавших газов настраивается, чтобы выдавать требование наддува. Например, система может возвращаться во второй режим, где открыт только второй клапан, а первый клапан закрыт.В альтернативном примере, второй клапан также может поддерживаться закрытым после t4. Таким образом, настройки в отношении каждого из первого и второго клапана рециркуляции компрессора могут производиться непрерывно, во время установившихся и переходных условий, в ответ на изменения массового расхода на дросселе, так чтобы интенсивность потока через компрессор могла поддерживаться достаточно высокой.
Таким образом, поток через многочисленные параллельные тракты рециркуляции компрессора может настраиваться на основании изменений у массового расхода на дросселе, так чтобы интенсивность потока через компрессор оставалась выше ограниченного помпажом уровня во время всех условий эксплуатации двигателя. Посредством настройки потока рециркуляции во время установившихся и переходных условий, состояние компрессора может поддерживаться в области без помпажа в течение существенной части (например, всей длительности) работы двигателя. Подход принимает меры не только в ответ на жесткий помпаж, но также уменьшает частоту работы двигателя в области мягкого помпажа. Посредством использования комбинации настроек для тракта рециркуляции компрессора высокого потока и низкого потока, дается возможность большего диапазона регулирования потока рециркуляции. Посредством улучшения запаса до помпажа, уменьшаются частота возникновения помпажа, а также связанные с помпажом проблемы NVH и проблемы повреждения компонентов. В общем и целом, улучшаются ездовые качества и рабочие характеристики двигателя.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на компьютерно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. 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 настоящей заявки.
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. Должно быть понятно, 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.