СИСТЕМА И СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) УЛУЧШЕНИЯ ПРОДУВКИ КАНИСТРЫ УЛАВЛИВАНИЯ ТОПЛИВНЫХ ПАРОВ
SYSTEM AND METHOD (VERSIONS) FOR PURGING IMPROVEMENT OF FUEL VAPOUR CATCHER CANISTER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится к системам и способам улучшения продувки канистры улавливания топливных паров
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Топливные системы транспортных средств включают в себя испарительные системы снижения токсичности выбросов, предназначенные для снижения выбросов топливных паров в атмосферу. Например, испаренные углеводороды (НС) из топливного бака могут скапливать в канистре улавливания топливных паров, заряженной адсорбентом, который поглощает и накапливает пары. Через некоторое время, во время работы двигателя, испарительная система снижения токсичности выбросов может позволить выполнить продувку паров во впускной коллектор двигателя для использования их в качестве топлива.
Продувка топливных паров из канистры улавливания топливных паров может подразумевать открытие продувочного клапана канистры, связанного с трубопроводом между канистрой улавливания топливных паров и впускным коллектором. В процессе продувки, разрежение или отрицательное давление во впускном коллекторе могут протягивать воздух через канистру улавливания топливных паров, позволяя топливным парам десорбироваться из канистры. Эти десорбированные топливные пары могут течь через продувочный клапан канистры во впускной коллектор. При этом продувочный клапан канистры может регулировать поток топливных паров во впускной коллектор посредством сопла Вентури с критическим потоком (далее - критическое сопло), расположенного между клапаном в продувочном клапане канистры и впускным коллектором. То есть, критическое сопло может работать в качестве ограничителя потока в продувочной линии между клапаном и впускным коллектором.
В двигателях, оборудованных устройством наддува, в условиях наддува, когда работает компрессор, во впускном коллекторе давление может быть положительным. При этом, аспиратор, установленный в байпасном канале компрессора, может создавать разрежение, которое можно использовать для вытягивания скопившихся топливных паров из канистры улавливания топливных паров через продувочный клапан канистры. Однако, продувочный поток через аспиратор может быть меньшим, так как критическое сопло в продувочном клапане канистры может чрезмерно ограничивать продувочный поток к всасывающему порту аспиратора. То есть, присутствие критического сопла на пути потока может значительно ограничивать работу аспиратора по продувке канистры улавливания топливных паров.
Авторами настоящего изобретения был выявлен вышеуказанный недостаток и разработаны подходы для по меньшей мере частичного его устранения. В одном примере, способ для двигателя с устройством наддува включает в себя, в условиях с наддувом, регулирование степени открытия отсечного клапана для регулирования идущего в обход компрессора поток через аспиратор, создание разрежения на аспираторе и подачу разрежения ниже по потоку от клапана и выше по потоку от критического сопла, при том, что клапан и критическое сопло расположены внутри общего корпуса в продувочном клапане канистры. Тем самым, критическое сопло не сможет ограничивать продувочный поток к аспиратору.
Например, в двигателе с устройством наддува, может содержаться продувочный клапан канистры, содержащий клапан и критическое сопло. Клапан может быть соленоидным клапаном. Кроме того, критическое сопло может располагаться ниже по потоку от клапана и вблизи него в продувочном клапане канистры в едином общем корпусе. Продувочный клапан канистры может содержать три порта: входной порт, по текучей среде связанный с канистрой улавливания топливных паров, первый выходной порт, по текучей среде связанный из точки ниже по потоку от критического сопла с впускным коллектором, и второй выходной порт, по текучей среде связанный из точки ниже по потоку от соленоидного клапана и выше по потоку от критического сопла со всасывающим портом эжектора. Эжектор может располагаться в байпасном канале компрессора таким образом, что эжектирующий вход эжектора будет по текучей среде связан с впускным каналом ниже по потоку от компрессора, а эжектирующий выход эжектора буде по текучей среде связан с впускным каналом выше по потоку от компрессора. Эжектирующим потоком через эжектор может управлять отсечной клапан, связанный с байпасным каналом компрессора выше по потоку от эжектирующего входа эжектора. В условиях с наддувом отсечной клапан можно отрегулировать в преимущественно (или полностью) открытое положение, и эжектор сможет создавать разрежение благодаря потоку сжатого воздуха в байпасном канале компрессора. Это разрежение с эжектора можно подать в продувочный клапан канистры через второй выходной порт для того, чтобы вытянуть из канистры скопившиеся топливные пары. Так как разрежение эжектора подается выше по потоку от критического сопла в продувочном клапане канистры, протекающие через клапан в продувочном клапане канистры топливные пары могут миновать критическое сопло, так как они текут к всасывающему порту эжектора. Соответственно, продувочный поток топливных паров от второго выходного порта продувочного клапана канистры во всасывающий порт эжектора не может управляться ограничивающим критическим соплом.
Таким образом, скапливающиеся в канистре улавливания топливных паров топливные пары можно продуть ничем не ограниченным образом, используя разрежение эжектора на оборудованном устройством наддува двигателе в условиях существования наддува. За счет обхода критического сопла на пути продувки через эжектор, можно увеличить расход продувки на вход компрессора. То есть, можно улучшить работу эжектора по вытягиванию скопившихся топливных паров из канистры улавливания топливных паров. В целом, может быть улучшена топливная экономичность транспортного средства и улучшено соответствие требованиям по выбросам в атмосферу.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематически изображен пример системы двигателя, содержащей приведенный в качестве примера трехпутевой продувочный клапан канистры в соответствии с настоящим раскрытием.
На фиг. 2 представлена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая продувочный поток в условиях с наддувом и без наддува в приведенной в качестве примера на фиг. 1 системе двигателя.
На фиг. 3 представлена высокоуровневая схема продувочного потока в условиях с наддувом, когда давление в канистре выше давления во впускном коллекторе в приведенной в качестве примера на фиг. 1 системе двигателя.
На фиг. 4 приведена высокоуровневая блок-схема работы отсечного клапана, связанного с аспиратором в приведенной в качестве примера на фиг. 1 системе двигателя.
На фиг. 5 проиллюстрирован пример процесса продувки канистры улавливания топливных паров в приведенной в качестве примера на фиг. 1 системе двигателя.
На фиг. 6 представлено сравнение расходов через эжектор, когда эжектор связан с критическим соплом, и когда эжектор обходит критическое сопло.
На фиг. 7 схематически представлен пример системы двигателя с альтернативной компоновкой для продувки испарительных выбросов в соответствии с настоящим раскрытием.
На фиг. 8 представлена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая продувочный поток в условиях с наддувом и без наддува в приведенной в качестве примера на фиг. 7 системе двигателя.
На фиг. 9 представлена высокоуровневая схема продувочного потока в условиях с наддувом, когда давление в канистре выше давления во впускном коллекторе в приведенной в качестве примера на фиг. 7 системе двигателя.
На фиг. 10 представлена высокоуровневая блок-схема работы отсечного клапана и продувочного клапана канистры в приведенной в качестве примера на фиг. 7 системе двигателя.
На фиг. 11 проиллюстрирован пример процесса продувки в приведенной в качестве примера на фиг. 7 системе двигателя.
Осуществление изобретения
Нижеследующее подробное раскрытие относится к системам и способам улучшения продувки канистры улавливания топливных паров, включенной в систему двигателя, которая показана на фиг. 1. Система двигателя может быть системой с устройством наддува, включающей в себя турбину и компрессор. Канистра улавливания топливных паров может быть связанной с впуском двигателя продувочным клапаном канистры, содержащим соленоидный клапан и критическое сопло, помещенные в общем корпусе продувочного клапана. Пары, скопившиеся в канистре улавливания топливных паров, можно продуть на впуск двигателя двумя маршрутами. В условиях без наддува топливные пары можно продуть во впускной коллектор (фиг. 2) через соленоидный клапан и через критическое сопло продувочного клапана канистры. В условиях с наддувом топливные пары из канистры улавливания топливных паров можно продуть через соленоидный клапан продувочного клапана канистры в обход критического сопла, в аспиратор, связанный с байпасным каналом, идущим в обход компрессора (фиг. 2). При этом топливные пары могут быть доставлены на вход компрессора и по нему во впускной коллектор. Отсечной клапан, установленный в байпасном канале компрессора, можно регулировать для подачи продувочного потока через аспиратор (фиг. 4). Кроме того, если давление в канистре улавливания топливных паров будет больше давления во впускном коллекторе, то продуваемые топливные пары могут протекать через критическое сопло прямо во впускной коллектор (фиг. 3). На фиг. 5 показан пример продувки, основанный на различных условиях двигателя и канистры, Таким образом, связывая аспиратор непосредственно с выходом соленоидного клапана и обходя критическое сопло, можно достичь большего расхода продувки через аспиратор (фиг. 6). Альтернативное осуществление двигателя может включать в себя связывание по текучей среде всасывающего порта аспиратора непосредственно с канистрой улавливания топливных паров (фиг. 7) исключая из связи продувочный клапан канистры. При этом канистра улавливания топливных паров может сообщаться по текучей среде как с аспиратором, так и продувочным клапаном канистры. В зависимости от условий двигателя топливные пары, скопившиеся в канистре улавливания топливных паров на впуск двигателя можно продуть двумя маршрутами (фиг. 8 и фиг. 9). Аналогично тому, как это устроено в двигателе, в качестве примера показанном на фиг. 1, эжектирующий расход через аспиратор, а также разрежение в аспираторе, могут регулироваться отсечным клапаном в байпасном канале, идущем в обход компрессора. Продувочный клапан канистры и отсечной клапан в байпасном канале могут активироваться в отрытое или закрытое состояния в зависимости от разнообразных условий двигателя (фиг. 10). На фиг. 11 показан пример процесса продувки для показанного на фиг. 7 альтернативного осуществления. Таким образом может быть улучшена продувка канистры улавливания топливных паров.
На фиг. 1 показаны аспекты примера системы 100 двигателя, которая может быть включена в состав автомобильного транспортного средства. Система двигателя выполнена с возможностью сжигания топливных паров, накапливающихся по меньшей мере в одном из его компонентов. Система 100 двигателя включает в себя многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в целом обозначенный позиционным номером 102, причем этого двигатель может приводить в движение транспортное средство. Управление двигателем 102 может вестись по меньшей мере содержащей контроллер 112 системой управления и воздействиями оператора 130, которые он осуществляет посредством устройством ввода 132. В данном примере устройство ввода включает в себя педаль акселератора и датчик положения педали для выработки пропорционального сигнала ПП.
Двигатель 102 включает в себя впускную дроссельную заслонку 165, по текучей среде связанную с впускным коллектором вдоль по впускному каналу 142. Воздух может попадать во впускной канал 142 из системы (СВВ) впуска воздуха, включающей в себя воздухоочиститель 133, сообщающийся с окружающей средой. Впускная дроссельная заслонка 165 может содержать дроссельную шайбу 192. В данном конкретном примере положение дроссельной шайбы 192 может варьироваться контроллером 112, который посылает сигнал на электромотор или исполнительное устройство, находящиеся в составе впускной дроссельной заслонки в конфигурации, общеизвестной как электронное управление (ЭУДЗ) дроссельной заслонкой. Таким образом, впускная дроссельная заслонка 165 может задействоваться для варьирования количества впускного воздуха, подаваемого во впускной коллектор и в некоторое количество находящихся в двигателе цилиндров.
На входе впускного канала 142 может быть установлен датчик 196 барометрического давления для подачи сигнала барометрического давления (БД). Во впускном коллекторе 144 может быть установлен датчик 162 давления воздуха в коллекторе для подачи на контроллер 112 сигнала о давлении воздуха в коллекторе (ДВК). Непосредственно выше по потоку от впускной дроссельной заслонки 165 может быть установлен датчик 161 давления на входе дроссельной заслонки, подающий сигнал, несущий в себе информацию о давлении на входе дроссельной заслонки (ДВДЗ) или давлении наддува.
Впускной коллектор 144 выполнен с возможностью подачи впускного воздуха или воздушно-топливной меси в некоторое количество камер 30 сгорания (которые также называются цилиндрами) двигателя 102. Камеры 30 сгорания могут располагаться над заполненным смазочным веществом картером (не показан), в котором совершающие возвратно-поступательные движения поршни вращают коленвал (не показан). В камеры 30 сгорания через топливные форсунки 66 могут подаваться одно или более видов топлива. К подаваемым топливам могут относиться бензин, топливные смеси на основе спирта, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжиженный природный газ и т.п. Топливо в камеры сгорания может подаваться прямым впрыском (как показано на фиг. 10, распределенным впрыском через впускные каналы, моноврпыском или указанными видами впрыска в сочетании. Следует понимать, что на фиг. 1 показана единичная топливная форсунка 66, и, хотя этого не показано, каждая камера 30 сгорания может быть связана с соответствующей топливной форсункой 66. В камерах сгорания воспламенение может осуществляться или искровым зажиганием, либо компрессионным зажиганием. Кроме того, отработавшие газы из камер 30 сгорания могут покидать двигатель 10 по выпускному коллектору (не показан) попадая в устройство (не показано) снижения токсичности отработавших газов, связанное с выпускным каналом (не показан).
Система 100 двигателя может также содержать компрессор 114 для подачи сжатого воздушного заряда во впускной коллектор 144. В одном примере компрессор турбонагнетателя, компрессор 114 может быть механически связан с выпускной турбиной (не показана) и приводиться ей в действие за счет энергии выходящих из двигателя отработавших газов. Выпускная турбина может располагаться в выпускном канале и может приводиться в действие отработавшими газами. Вход и выход выпускной турбины могут быть связаны регулятором (не показан) давления наддува. В частности, регулятор давления наддува может быть включен в состав байпасного канала, соединяющего вход и выход выпускной турбины. Количество наддува, обеспечиваемого выпускной турбиной, может регулироваться изменением положения регулятора давления наддува.
Альтернативно, компрессор 114 может быть любым подходящим для сжатия впускного воздуха компрессором, например, механическим компрессором, приводимым в действие от мотора.
В показанной на фиг. 1 конфигурации, компрессор 114 затягивает свежий воздух из воздухоочистителя 133 и подает поток сжатого воздуха через промежуточный охладитель 143. Промежуточный охладитель может быть также назван охладителем воздуха наддува. То есть, и компрессор 114 и промежуточный охладитель 143 расположены выше по потоку от впускной дроссельной заслонки 165. Промежуточный охладитель 143 охлаждает сжатый воздух, который затем идет через впускную дроссельную заслонку 165 во впускной коллектор 144 с расходом, определяемым положением дроссельной шайбы 192 дроссельной заслонки 165. Непосредственно выше по потоку от компрессора 114 расположен датчик 160 давления на входе компрессора посылающий сигнал (ВДК) входного давления компрессора на контроллер 112.
Вход и выход компрессора 114 могут быть соединены байпасным каналом, предназначенным для отвода части сжимаемого компрессором 114 впускного воздуха выше по потоку от компрессора обратно на вход компрессора. Байпасный канал может быть сформирован первым каналом 186 и вторым каналом 191 а также включает в себя аспиратор 180, расположенный как показано на фиг. 1. Аспираторы (которые также могут называться эжекторами, трубками вентури, струйными насосами и эдукторами) являются пассивными, устройствами, обеспечивающими недорогостоящее создание разрежения, будучи установленными на системах двигателя. То есть, аспиратор 180 может быть эжектором, трубкой вертури, струйным насосом и эдуктором, или аналогичным пассивным устройством.
Как показано в примере на фиг. 1, первый конец 145 первого канала 186 может быть связан с впускным каналом 142 ниже по потоку от воздухоочистителя 133 и выше по потоку от компрессора 114. Второй конец 147 первого канала 186 может быть связан со вторым каналом 191 через аспиратор 180. То есть, второй конец 147 первого канала 186 может быть связан с эжектирующим выходом аспиратора 180. Другими словами, эжектирующий выход аспиратора 180 может быть связан с впускным каналом 142 выше по потоку от компрессора 114 и выше по потоку от датчика ВДК 160 через первый канал 186. Таким образом, эжектирующий поток сжатого воздуха из точки ниже по потоку от компрессора 114, смешанный с другими флюидами, которые могли быть засосаны в аспиратор, может быть направлен во впускной канал 142 в точке, выше по потоку от компрессора и ниже по потоку от воздухоочистителя 133 (например, на первом конце 145).
Кроме того, первый конец 151 второго канала 191 может сообщаться по текучей среде с входным каналом 142 ниже по потоку от компрессора 114, ниже по потоку от промежуточного охладителя 142 и выше по потоку от впускной дроссельной заслонки 165. Второй конец 149 второго канала 191 может быть связан с эжектирующим входом аспиратора, а через него - с первым каналом 186. То есть эжектирующий вход аспиратора 180 может сообщаться по текучей среде с входным каналом в точке, находящейся ниже по потоку от компрессора 114, ниже по потоку от промежуточного охладителя 143 и выше по потоку от впускной дроссельной заслонки 165. В альтернативных осуществлениях, эжектирующий вход аспиратора 180 может быть связан по текучей среде с входным каналом 141 ниже по потоку от компрессора 114, но выше по потоку от промежуточного охладителя 143.
Количество воздуха, отводимого по байпасному каналу, сформированному первым каналом 186 и вторым каналом 191, может зависеть от относительных давлений в системе двигателя. Альтернативно, как показано для настоящего осуществления, для регулирования подачи сжатого воздуха в байпасный канал компрессора, во втором канале 191 между первым концом 151 и вторым концом 149 может быть предусмотрен отсечной клапан 185. Как показано, отсечной клапан (ОК) 185 расположен выше по потоку (относительно движения сжатого воздуха в байпасном канале компрессора) эжектора 180. Поясним, что ОК 185 располагается в байпасном канале компрессора в положении выше по потоку от эжектирующего входа эжектора, причем эжектирующий вход эжектора 180 связан со вторым концом 149 второго канала 191. Никаких других компонентов не имеется между эжектором и ОК 185. То есть, положение отсечного клапана 185 может регулировать количество воздуха, протекающего через байпасный канал. Управляя отсечным клапаном 185 и варьируя количество воздуха, отводимого через байпасный канал, можно регулировать давление наддува, обеспечиваемого ниже по потоку от компрессора. Это позволяет регулировать наддув, а также контролировать помпаж компрессора. Кроме того, когда воздух отводят через каналы 186 и 191, на эжекторе 180 может создаваться разрежение, которому могут быть найдены разнообразные применения, включая вытягивание топливных паров из канистры через продувочный клапан канистры, подачу разрежения на требующие его компоненты, включая усилитель тормозов, или же для сохранения в вакуумном бачке. ОК 185 может быть двухпозиционным запорным клапаном, или же может быть бесступенчато регулируемым клапаном, способным занимать положения от полностью закрытого до полностью открытого.
Система 100 двигателя также включает в себя топливную систему 40, содержащую топливный бак 126, канистру 122 улавливания топливных паров и прочие компоненты, которые будут описаны далее по тексту. В топливном баке 126 храниться летучее жидкое топливо, которое топливной форсункой 66 может подаваться в камеры 30 сгорания в двигателе 102. Для того, чтобы топливные пары не проникали из топливного бака 126 в атмосферу, производится вентиляция топливного бака в атмосферу через канистру 122 улавливания топливных паров. Канистра улавливания топливных паров также может называться поглощающей канистрой, канистрой топливной системы, угольной канистрой, или, для упрощения дальнейшего изложения, просто канистрой. Канистра 122 улавливания топливных паров может иметь значительную емкость для хранения топлив на основе углеводородов, спиртов и\или эфиров а адсорбированном состоянии. Канистра 122 может быть заряжена гранулированным активированным углем или другим материалом с большой площадью поверхности, например, для поглощения топливных паров, поступающих из топливного бака. Тем не менее, длительное поглощение топливных паров, в конце концов, снизит способность поглощающей канистры их дальнейшего накапливания, результатом чего может стать протечка выбросов в атмосферу. Поэтому, канистру улавливания топливных паров можно периодически продувать от поглощенных топливных паров, как будет раскрыто далее по тексту. Хотя на фиг 1 показана только одна канистра улавливания топливных паров, следует понимать, что система 100 двигателя может включать в себя любое количество канистр улавливания топливных паров.
Опционально, в трубопровод между топливным баком 126 и канистрой 122 улавливания топливных паров может быть включен паровой затвор ПЗ 124 (также называемый изолирующим клапаном (ИКТБ) 124 топливного бака. В некоторых осуществлениях, ПЗ 124 может быть соленоидным клапаном, а его работа может регулироваться за счет регулирования управляющего сигнала (или шириной импульса выделенного для этого соленоида). При нормальной работе двигателя ПЗ 124 может быть закрыт для уменьшения количества суточных паров, направляемых в канистру 122 из топливного бака 126. При дозаправке топливом и в выборочных условиях продувки, ПЗ 124 может быть временно открыт для направления топливных паров их топливного бака 126 в канистру 122. Открывая изолирующий клапан 124 топливного бака (ИКТБ) в условиях, когда давление в топливном баке превышает свое пороговое значение (например, превышает механический предел давления, выше которого может произойти повреждение топливного бака и других компонентов топливной системы), пары дозаправки можно выпустить в канистру, что позволит поддержать давление в топливном баке ниже предельных значений давления. Хотя в показанном примере ПЗ 124 расположен в канале между топливным баком и канистрой, а альтернативных осуществлениях ИКТБ может быть расположен на топливном баке 126.
Один или более датчиков 128 давления могут быть связаны с топливным баком для оценивания давления в топливном баке или уровень разрежения. Хотя в показанном примере осуществления датчик давления установлен на топливном баке 126, в альтернативных осуществлениях датчик 128 давления может быть установлен между топливным баком и ПЗ 124.
Топливные пары, выпускаемые из канистры 122 в процессе продувки, могут быть направлены во впускной коллектор 144 по продувочному трубопроводу 119. Поток паров по продувочному трубопроводу 119 может регулироваться продувочным клапаном 164 канистры, установленным между канистрой топливной системы и впуском двигателя. Количество и скорость подачи паров, выпускаемых продувочным клапаном канистры, может определяться коэффициентом заполнения соленоида (не показан), связанного с продувочным клапаном канистры. Раз так, то коэффициент заполнения соленоида продувочного клапана канистры может быть определен блоком (БУСА) управления силовым агрегатом транспортного средства, например, контроллером 112, в зависимости от условий работы двигателя, включая, например, условия частоты вращения - нагрузки двигателя, воздушно-топливное отношение, загрузку канистры и т.п. Подавая команду на закрытие продувочного клапана канистры, контроллер может изолировать систему извлечения топливных паров из впуска двигателя. Для того, чтобы не допустить течения газов в направлении, обратном направлению продувки, в продувочный трубопровод 119 может быть установлен опциональный обратный клапан канистры. При этом, опциональный обратный клапан канистры может быть предусмотрен, если управление продувочным клапаном канистры неаккуратно синхронизировано по времени, или продувочный клапан канистры может быть принужден открыться под высоким давлением впускного коллектора. Оценку массового расхода воздуха в коллекторе (МРВ) можно получить по показаниям датчика МРВ (не показан), связанным с впускным коллектором 144 и сообщить контроллеру 112. Альтернативно, МРВ можно вывести из других рабочих параметров, например из давления воздуха в коллекторе (ДВК), по показаниям датчика ДВК 162, связанного с впускным коллектором.
В показанной на фиг. 1 конфигурации продувочный клапан канистры является трехпутевым продувочным (ПКК) клапаном 164 канистры, управляющим продувкой топливных паров из канистры во впускной коллектор по обеим продувочным линиям 182 и 184 соответственно. Первая продувочная линия 182 по текучей среде соединяет ПКК 164 с впускным коллектором 144. Вторая продувочная линия 184 по текучей среде соединяет ПКК 164 с аспиратором, и ведет далее во впускной канал 142 выше по потоку от компрессора 114. Вторая продувочная линия 184 по текучей среде соединяется с уносным входом 194 эжектора 180 через второй обратный клапан 150. Уносный вход 194 эжектора 180 также может называться всасывающим портом 194 эжектора 180.
ПКК 164, схематически показанный на фиг. 1, включает себя соленоидный клапан 172 и ограничитель потока 174. В иллюстрируемом примере ограничитель потока может быть критическим соплом 174. Следует понимать, что соленоидный клапан 172 и критическое сопло 174 могут располагаться внутри одного общего корпуса ПКК 164. Другими словами, соленоидный клапан 172 и критическое сопло 174 могут находиться внутри одного и того же корпуса ПКК 164. Также следует отметить, что в пределах объема настоящего изобретения, ПКК 164 может включать в себя клапаны, отличающихся от соленоидных клапанов и ограничители потока, иные чем критическое сопло. Критическое сопло 174 также может называться звуковым соплом.
Как показано на фиг. 1, ограничитель потока 174 (или критическое сопло 174) расположен ниже по течению от соленоидного клапана 172 таким образом, что вход критического сопла 174 сообщается по текучей среде с выходом соленоидного клапана 172. Выход критического сопла 174 по текучей среде связан с впускным коллектором 144 посредством первого обратного клапана 152. Как показано, первая продувочная линия 182 по текучей среде связывает выход критического сопла 174 с впускным коллектором 144 ниже по течению от впускной дроссельной заслонки 165.
Критическое сопло является специальным видом ограничителя потока, в результате чего получается существенно фиксированный расход для разрежения глубже 15-20 кПа. Критическое сопло обладает способностью восстановления давления, что отличает его от мерных отверстий без восстановления давления. Без восстановления давления при значениях разрежения глубже 52 кПа может произойти запирание потока, если предположить, что давление выше по потоку будет 100 кПа.
Три порта ПКК 164 включают в себя первый порт 166, по текучей среде, сообщающийся с канистрой 122 улавливания топливных паров через продувочный трубопровод 119, первый выходной порт 168, по текучей среде сообщающийся с впускным коллектором через первую продувочную линию 182, и второй выходной порт 170, по текучей среде сообщающийся с уносным входом 194 эжектора 180 по второй продувочной линии 184. Второй выходной порт 170 может быть по текучей среде связан между выходом соленоидного клапана 172 и входом критического сопла 174 (как показано на фиг. 1) в виде тройника 178. Таким образом, эжектор 180 может распределять продувочный поток из точки между выходом соленоидного клапана 172 и входом критического сопла 174. Если второй выходной порт 170 был бы заглушен, то трехпутевой распределитель ПКК стал бы функционально двухпутевым.
Открывание или закрывание клапана ПКК 164 выполняют приведением в действие соленоидного клапана 172 по команде контроллера 112. В частности, в процессе продувки канистры на соленоидный клапан 172 ПКК 164 может быть подан сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В одном примере, сигнал ШИМ может иметь частоту 10 Гц. В другом примере, сигнал ШИМ может иметь частоту 20 Гц.
Когда открывается ПКК 164 то, в зависимости от относительных уровней давления внутри системы двигателя, продувочный поток может достичь впускного порпа 166, а затем продолжить движение, попадая либо в уносный порт 194 эжектора 180, либо попадая во впускной коллектор через первую продувочную линию 181 после прохода ограничителя 174 потока. В определенных условиях, продувочный поток может одновременно двигаться по обоим путям продувки (например, по первой продувочной линии 182 и по второй продувочной линии 184). В отличие от обычных ПКК, которые могут содержать ограничитель потока, такой как критическое сопло, расположенный между соленоидным клапаном и любым из выходных портов, продувочный поток, выходящий из соленоидного клапана 172 ПКК 164 может не ограничиваться перед покиданием второго выходного порта 170. Поясним, что продувочный поток через ПКК 164 через соленоидный клапан 172 и по второй продувочной линии 184 не может быть ограничен перед попаданием в уносный вход 194 эжектора 180 после покидания второго выходного порта 170 в осуществлении ПКК, показанном на фиг. 1. Другими словами, ПКК 164 не содержит ограничителя потока в продувочной линии, ведущей от выхода соленоидного клапана 172 ко второму выходному порту 170 ПКК, который, в свою очередь, сообщается по текучей среде с засасывающим портом 194 эжектора 180. То есть, поток, выходящий из выхода соленоидного клапана 172 и заходящий в уносный вход 194 эжектора 180, не подлежит регулированию никоим образом. Раз так, то количество продувочного потока, протекающего через аспиратор 180, может быть меньше (чем продувочный поток, текущий по первой продувочной линии 182) из-за меньшей разницы давлений между выходом соленоидного клапана 172 и всасывающим портом 194 эжектора 180 Любое ограничение потока на линии продувки 180, особенно выше по потоку от всасывающего порта 194, может негативно сказаться на расходе продувки. Если критическое сопло (или другой ограничитель потока) не ставить между вторым выходным портом 170 и всасывающим портом 194, то можно добиться улучшения расхода продувки через аспиратор 180.
Второй обратный клапан 150 расположен во второй продувочной линии 184 непосредственно ниже по потоку от второго выходного порта 170. Следовательно, продуваемые пары могут течь только по направлению от второго выходного порта 170 ПКК 164 к уносному входу 194 эжектора 180, но не в обратном направлении. Второй обратный клапан 150 эффективно предотвращает течение флюида из аспиратора 180 во второй выходной порт 170 ПКК 164.
Расположение второго обратного клапана 150 может быть таковым, что будет снижаться объем, заключенный между вторым обратным клапаном 150 и выходом соленоидного клапана 172. В одном примере, объем может быть минимизирован для улучшения рабочих характеристик продувочного клапана канистры. Рабочие характеристики продувочного клапана канистры могут быть определены путем сравнения наклона и смещения количества продуваемых паров, протекающих через соленоидный клапан 172 в зависимости от длительности подаваемого на соленоидный клапан 172 импульса. За счет снижения объема, заключенного между выходом соленоидного клапана 172 и вторым обратным клапаном 150 можно поддерживать на уровне и/или улучшать рабочие характеристики продувочного клапана канистры. В одном примере, объем заключенный между выходом соленоидного клапана 172 и входом критического сопла 174 может быть нулевым. Это может гарантировать то, что продувочный поток через критическое сопло 174 и эжектором 180 будет маргинально зависеть от изменяющегося количества молей, находящихся в этой области.
В отличие от течения продувочного потока по второй продувочной линии 184, течение продувочного потока по первой продувочной линии 182 может быть ограничено критическим соплом 174. Ограничение критическим соплом может позволить более точно дозировать расход. Продутые пары, выходящие из выхода соленоидного клапана 172, встречаются с ограничителем 174 потока ПКК 164 перед затеканием прямо во впускной коллектор. Альтернативно, продутые пары могут сначала попасть во всасывающий порт 194 аспиратора 180 перед втеканием во впускной коллектор 144. То есть, между выходом соленоидного клапана и впускным коллектором 144 может существовать большая разность давления, чем между выходом соленоидного клапана 172 и всасывающим портом 194 эжектора 180. Результатом этой большей разницы давления может стать существенный продувочный поток во впускной коллектор, когда ПКК 164 открыт, что может существенно изменить количество топлива, поступающего в камеры 30 сгорания. Это может негативно сказаться на воздушно-топливном отношении, эффективности сжигания горючей смеси и на выбросах в атмосферу. Располагая критическое сопло 174 ниже по потоку от соленоидного клапана, можно регулировать и дозировать продувочный поток во впускной коллектор 144 с постоянным и стабильным расходом. Кроме того, впрыск топлива через топливные форсунки можно регулировать более точно, если продуваемые топливные пары входят во впускной коллектор со стабильным расходом, что позволяет улучшать управление воздушно-топливным отношением, выбросами в атмосферу и рабочими характеристиками двигателя. Первый обратный клапан 152, установленный в первой продувочной линии 182, предотвращает обратный поток из впускного коллектора 144 в канистру 122, и позволяет флюиду течь только из первого выпускного порта 168 ПКК 164 к впускному коллектору 144. Как показано, первый обратный клапан 152 можно расположить ниже по потоку от выхода критического сопла 174.
Топливная система 40 может управляться контроллером 112 в некотором количестве режимов, избирательно регулирующими разнообразные клапаны и соленоиды. Например, топливная система может эксплуатироваться в режиме накопления топливных паров, в котором контроллер 112 может закрывать ПКК 164 и открывать клапан 120 вентиляции канистры и открывать ИКТБ 124 для направления паров дозаправки и суточных паров в канистру 122, предотвращая направление топливных паров во впускной коллектор. В этом режиме, снимаемый с топливных паров воздух может направляться из канистры 122 в атмосферу через вентиляционный клапан 120 ВКК канистры и вентиляционное отверстие 117.
В качестве другого примера, топливную систему могут эксплуатировать в режиме дозаправки (например, когда оператору транспортного средства требуется долить топливо в топливный бак), и в этом режиме контроллер 112 может отрегулировать клапаны для снятия давления с топливного бака перед тем, как позволить залить в него топливо. При этом контроллер 112 может закрыть клапан ВКК 120 и открыть каждый из клапанов ПКК 164 и ИКТБ 124 для направления избыточного давления/разрежения во впускной коллектор через канистру.
Еще в одном примере, топливная система может работать в режиме продувки канистры (например, когда канистра насыщена, устройство снижения токсичности выбросов достигло температуры активации катализатора, и когда двигатель работает), и при этом контроллер 112 может открыть клапан ПКК 164, ВКК 120 и закрыть ИКТБ 124. При закрытии ИКТБ 124 канистра может быть продута более эффективно. В этом режиме, разрежение, созданное либо впускным коллектором, либо аспиратором, может быть использовано для затягивания свежего воздуха через вентиляционное отверстие 117 и через канистру 122 топливной системы для продувки скопившихся топливных паров во впускной коллектор 144. В этом режиме, продутые из канистры топливные пары, вместе с воздухом, затянутым из атмосферы для того, чтобы произошла продувка, сжигаются в двигателе. Продувку можно продолжать пока количество скопившихся в канистре не станет ниже порогового значения. В процессе продувки, узнанная концентрация/количество паров может быть использована для определения количества топливных паров, скопившихся в канистре, а затем, на более поздней стадии процесса продувки (когда канистра будет достаточно продута или пуста), узнанная концентрация паров может быть использована для оценивания состояния загрузки канистры топливной системы. Альтернативно, в одном примере, с канистрой 122 могут быть связаны один или несколько датчиков для обеспечения оценки загрузки канистры (то есть, количества паров, скопившихся в канистре). Например, датчик 138 может быть датчиком давления, обеспечивающим оценку давления в канистре или загрузки канистры. В другом примере загрузку канистры топливной системы можно определять по количеству и продолжительности событий дозаправки, которые произошли после предшествующего события продувки канистры. В зависимости от загрузки канистры, а также по условиям работы двигателя, например по условиям частоты вращения-нагрузки двигателя, можно будет определить расход продувки. Хотя датчик 138 показан напрямую установленным на канистре на фиг. 1, в других осуществлениях датчик 138 могут располагать ниже по потоку от канистры, или в других местах, что не будет считаться выходом за пределы объема настоящего изобретения.
В режиме продувки, пары, находящиеся в канистре 122 улавливания топливных паров, могут быть продуты во впускной коллектор путем открытия соленоидного клапана 172 клапана ПКК 164. Например, как было подробно разъяснено ранее, пары могут быть продуты непосредственно во впускной коллектор по первой продувочной линии 182, или ненапрямую во впускной коллектор 144 по второй продувочной линии 184. Продувка по второй продувочной линии 184 во впускной коллектор 144 может произойти после входа в уносной вход 194 эжектора 180 с последующим протеканием по первому каналу 186 во впускной канал 142, который в конце концов приводит во впускной коллектор 144. Как будет уточнено далее по тексту, путь, по которому пойдут пары, продутые из канистры, может зависеть от состояния отсечного клапана 185, если таковой присутствует, а также от относительных давлений внутри системы 100 двигателя.
Эжектирующий поток через эжектор 180 генерирует всасывающий поток в уносном входе 194 эжектора, тем самым создавая разрежение, которое может быть использовано для затягивания продуваемых топливных паров через ПКК 164. Всасывающий порт 194 может быть расположен на шейке аспиратора 180, и поэтому разрежение может быть создано на шейке аспиратора 180. То есть, эжектор 180 является связанным с байпасным каналом компрессора трехпутевым устройством, включающим в себя эжектирующий впускной порт, эжектирующий или смешанно-потоковый выпускной порт, и уносный впускной порт. Как было отмечено выше, всасывающий порт 194 аспиратора 180 по текучей среде сообщается со вторым выпускным портом 170 ПКК 164 через второй обратный клапан 150. Эжектирующий вход аспиратора 180 может быть по текучей среде связан со вторым концом 149 второго канала 191, и может получать сжатый воздух из точки ниже по потоку от компрессора 114. При этом, эжектирующий вход аспиратора 180 может по текучей среде быть связан с впускным каналом 142 в точке ниже по потоку от компрессора 114, и в некоторых осуществлениях, может быть также установлен ниже по потоку от промежуточного охладителя 143. Эжектирующий выход аспиратора 180 по текучей среде может быть связан со вторым концом 147 первого канала 186. Таким образом, эжектирующий выход эжектора 180 может по текучей среде сообщаться с впускным каналом 142 через первый канал в точке, выше по потоку от компрессора 114. В условиях, когда эжектирующий поток проходит через эжектор 180, смесь флюида из эжектирующего потока и уносного входа 194, называемая здесь смешанным потоком, выходит из смешанно-потокового выхода. В одном примере, смешанный поток, выходящий из смешанно-потокового выхода, может быть сочетанием сжатого воздуха и продутых топливных паров.
Как рассматривалось выше, эжектор 180 может приводиться в действие отсечным клапаном 185. Отсечной клапан 185 может быть соленоидным клапаном с электрическим приводом, и состояние отсечного клапана 185 может управляться контроллером 112 в зависимости от разнообразных условий работы двигателя. Однако в качестве альтернативы отсечной клапан 185 может быть пневматическим клапаном (то есть приводимым в действие разрежением); в данном случае, приводное разрежение для отсечного клапана 185 можно получать из впускного коллектора и/или вакуумного бачка и/или других мест с пониженным напряжением в системе двигателя. В осуществлениях, где отсечной клапан является клапаном с пневматическим приводом, управление отсечным клапаном может осуществляться независимо от блока управления силовым агрегатом двигателя (например, отсечной клапан 185 может пассивно управляться по уровням давления/разрежения в системе двигателя).
Вне зависимости от того, какой привод - электрический или пневматический, имеет отсечной клапан 185, он может быть либо бинарным (например, двухпозиционным), либо бесступенчато регулируемым клапаном. Бинарные клапаны могут управляться либо в полностью открытое, либо в полностью закрытое положения (затворен), так, что полностью открытое положение бинарного клапана является тем положением, в котором клапан не накладывает никаких ограничений на поток, а полностью закрытое положение бинарного клапана является тем положением, в котором клапан полностью перекрывает путь потоку, так, что через данный клапан не может пройти вообще никакого потока. В отличие от вышеуказанных клапанов, клапаны с бесступенчатым регулированием могут частично открываться на переменное количество градусов Осуществления, в которых бесступенчато регулируемые клапаны могут обеспечить большую гибкость в управлении эжектирующим потоком через эжектор 180 обладают тем недостатком, что они значительно дороже осуществлений с бинарными клапанами. В других примерах отсечной клапан может быть задвижкой, клапаном с поворотной заслонкой, тюльпанообразным клапаном или клапаном других типов.
Состояние отсечного клапана 185 может регулироваться в зависимости от различных условий работы двигателя с целью варьирования эжектирующего потока через эжектор 180. В контексте настоящего раскрытия, состояние отсечного клапана 185 может быть полностью открытым, частично открытым (на переменное число градусов), или полностью закрытым. В одном примере, состояние отсечного клапана 185 может регулироваться по давлению во впускном коллекторе. В другом примере, состояние отсечного клапана 185 могут регулировать в зависимости от требуемого количества и/или расхода подачи воздуха в двигатель. Еще в одном примере, положение отсечного клапана 185 может определяться требуемой степенью наддува. Следует понимать, что отсылки к регулировкам отсечного клапана 185 могут относиться либо к активному управлению контроллером 112 (например, если отсечной клапан 185 будет соленоидным клапаном), либо к пассивному управлению в зависимости от порогового значения приводного разрежения (например, в осуществлениях, где отсечной клапан 185 является клапаном с вакуумным приводом). Изменяя эжектирующий поток через эжектор 180 путем регулирования состояния отсечного клапана 185, можно модулировать количество разрежения, создаваемого в эжектирующем входе эжектора 180 для того, чтобы получить нужный уровень разрежения.
Следует понимать, что в некоторых осуществлениях первый обратный клапан 152 может быть не включен в первую продувочную линию, в которой присутствует отсечной клапан 185. Когда первый обратный клапан 152 не включен в первую продувочную линию 182, в условиях наддува и при по меньшей мере частично открытом для создания разрежения отсечном клапане 185 через аспиратор, наддувочный воздух может течь в обратном направлении по первой продувочной линии 182 к соленоидному клапану 172. При этом, даже если будет открыт соленоидный клапан 172, наддувочный воздух предпочтительно может течь к всасывающему порту 180 относительно течения к канистре 122 улавливания топливных паров. Кроме того, в условиях наддува давление в коллекторе может быть меньшим, чем давление на входе дроссельной заслонки так, что при удерживании отсечного клапана по меньшей мере в немного открытом положении, эжектор 180 может продолжать создание разрежения для затягивания любого обратного потока в ПКК 164 из впускного коллектора 144. В случаях, когда рабочее давление эжектора ниже, давление в коллекторе скорее всего будет ниже, уменьшая обратный поток в ПКК 164. Кроме того, в некоторых примерах, обратный поток через критическое сопло 174 может быть существенно меньшим, чем прямой поток через критическое сопло из-за меньшего коэффициента расхода.
Следует понимать, что в пределах объема настоящего изобретения генерируемое аспиратором 180 разрежение может использоваться не только для вытягивания продувочного потока. Например, генерируемое аспиратором разрежение может сохраняться в вакуумном бачке. В другом примере разрежение от эжектора может применяться в усилителе тормозов.
Контроллер 112 может быть выполнен в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения для исполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Контроллер 112 может принимать разнообразные сигналы от связанных с двигателем 102 датчиков 116, например датчик БД 196, датчик давления воздуха в коллекторе ДВК 162, датчик давления на входе компрессора ВДК 160, датчик ДВДЗ 161 давления на входе дроссельной заслонки и т.п.
Кроме того, контроллер 112 может отслеживать и регулировать положение разнообразных исполнительных устройств 118 в зависимости от сигналов, поступающих от разнообразных датчиков 116. Эти исполнительные устройства, например, могут включать в себя впускную дроссельную заслонку, системы впускных и выпускных клапанов, соленоидный клапан 172 ПКК 164, вентиляционный клапан канистры ВКК 120, изолирующий клапан топливного бака ИКТВ 124, отсечной клапан 185. Постоянное запоминающее устройство среды хранения в контроллере 112 может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции, исполняемые процессором для исполнения описанных ниже алгоритмов, а также других вариантов, которые подразумеваются, но конкретно не перечисляются. Примеры алгоритмов описаны здесь со ссылкой на фиг. 2, 3 и 4.
Таким образом, приведенная в качестве примера система двигателя может содержать продувочный клапан канистры, включающий в себя соленоидный клапан и критическое сопло, причем критическое сопло установлено ниже по потоку от соленоидного клапана, а вход критического сопла по текучей среде связан с выходом соленоидного клапана, выход критического сопла по текучей среде связан с впускным коллектором через первый обратный клапан; канистра улавливания топливных паров по текучей среде сообщается с входом продувочного клапана канистры через первый порт, при том, что эжектор установлен в байпасном канале компрессора, и байпасный канал компрессора включает в себя отсечной клапан, и при этом всасывающий порт эжектора по текучей среде сообщается со вторым портом продувочного клапана канистры через второй обратный клапан, при том, что второй порт расположен между выходом соленоидного клапана и входом критического сопла, эжектирующий вход эжектора связан с впускным каналом ниже по потоку от компрессора, а эжектирующий выход эжектора связан с впускным каналом выше по потоку от компрессора. Кроме того, отсечной клапан в байпасном канале компрессора может управлять эжектирующим потоком через эжектор. Таким образом, соленоидный клапан и критическое сопло могут быть помещены в один общий корпус продувочного клапана канистры.
Кроме того, первый обратный клапан (например, первый обратный клапан 152) может отсутствовать, когда присутствует отсечной клапан, таким образом, что выход критического сопла будет напрямую связан с впускным коллектором. Выход критического сопла может быть связан с впускным коллектором ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки. Кроме того, выше по потоку от впускной дроссельной заслонки может находиться компрессор.
На фиг. 2 показан пример алгоритма 200 для выполнения продувки канистры в зависимости от того, присутствуют или нет условия наддува в показанной на фиг. 1 системе 100 двигателя. В частности, в условиях без наддува, продуваемые топливные пары могут направляться во впускной коллектор через критическое сопло. В условиях с наддувом, в зависимости от давления в канистре и давлении в коллекторе, продуваемые топливные пары могут направлять на вход компрессора и/или во впускной коллектор.
На этапе 202 могут быть оценены и/или измерены условия работы двигателя, такие как запрос крутящего момента, частота вращения двигателя, барометрическое давление (БД), давление в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное отношение и т.п. Например, давление в коллекторе может быть измерено посредством датчика давления в коллекторе (например, датчиком 162, показанным на фиг. 1). Кроме того, воздушно-топливное отношение может быть измерено по выходному сигналу датчика содержания кислорода в отработавших газах, связанного с выпускным коллектором выпускного коллектора двигателя.
На этапе 204 алгоритм 200 может выяснить, удовлетворены ли условия продувки. Условия для продувки могут быть подтверждены, исходя из разнообразных условий работы двигателя и транспортного средства, включая, в том числе, превышение количеством накопившихся в канистре углеводородов своего порогового значения, превышение температурой каталитического нейтрализатора своего порогового значения, температуру топлива, количество запусков двигателя, выполненных после последней процедуры продувки (например, превышение количеством запусков своего порогового значения), период времени, истекший после последнего выполнения процедуры продувки, свойства топлива и разнообразные другие. Количество углеводородов, находящихся в канистре топливной системы, можно измерить по показаниям одного или более датчиков, находящихся в системе снижения токсичности выбросов (например, датчика 138, связанного с показанной на фиг. 1 канистрой улавливания топливных паров), или можно оценить по узнанному количеству/концентрации паров в конце предшествующего процесса продувки. Количество топливных паров, скопившихся в канистре топливной системы, можно также оценить по условиям работы двигателя и топливной системы, к которым можно отнести частоту событий дозаправки и/или частоту и длительность предшествующих циклов продувки. Если существование предпосылок для продувки не подтверждается и условия не удовлетворяются, то алгоритм 200 переходит на этап 206, для того, чтобы не выполнить алгоритм продувки и завершить свое выполнение. В альтернативных осуществлениях, алгоритм продувки может быть инициирован контроллером по существующим условиям двигателя. Например, если система снижения токсичности выбросов достигла температуры активации катализатора, продувка может быть инициирована для дальнейшего снижение уровня скопившихся углеводородов даже в случае, если загрузка канистры будет меньше пороговой.
Если условия продувки удовлетворяются на этапе 204, то выполнение алгоритма 200 продолжается этапом 208, на котором определяют, присутствуют или нет условия наддува. В одном примере условие наддува может быть подтверждено, если давление на входе дроссельной заслонки превышает атмосферное давление. Давление на входе дроссельной заслони или давление наддува может быть измерено датчиком ДВДЗ 161, показанным на фиг. 1. В другом примере, условия наддува могут быть подтверждены, если будут присутствовать одно или несколько из следующих условий: повышенная нагрузка двигателя и условие давления сверх атмосферного на впуске.
Если на этапе 208 условия наддува не подтверждаются, то двигатель может находиться в безнаддувном состоянии, например на холостом ходу. В безнаддувных условиях давление во впускном коллекторе может быть достаточно низким, чтобы затянуть продуваемые топливные пары через первую продувочную линию 182. При этом, алгоритм 200 переходит на этап 210 для того, чтобы отрегулировать положение различных клапанов для запуска потока продувки. Соответственно, может быть открыт вентиляционный клапан канистры (например, ВКК 120) (из закрытого положения) на этапе 212, на этапе 214 может быть закрыт (из открытого положения) изолирующий клапан топливного бака ИКТБ 124 (если таковой имеется), а на этапе 216 может быть открыт продувочный клапан ПКК канистры (например, показанный на фиг. 1 клапан ПКК 164). Также в условиях без наддува на этапе 217 может быть закрыт отсечной клапан в байпасном канале компрессора (например, клапан ОК 185).
При этом, открытие клапана ПКК 164 включает в себя подачу ШИМ-сигнала на соленоидный клапан 172, который может пульсировать в режиме «открыто/закрыто». Соленоидный клапан 172 может быть малоинерционным клапаном. В одном примере, соленоидный клапан может пульсировать с частотой 10 Гц. ШИМ-сигнал может варьировать длительность открытого состояния клапана для управления средним расходом продувки. Кроме того, открытие и закрытие соленоидного клапана может быть синхронизировано с событиями сжигания горючей смеси в цилиндрах. Как будет отмечено, соленоидный клапан в ПКК может быть визуализирован как форсунка газообразного топлива, которая впрыскивает топливные пары (из канистры) вместе с воздухом (из атмосферы для того, чтобы могла осуществиться продувка) на впуск двигателя. То есть, двигатель 102 в иллюстрируемом примере, может иметь форсунку впрыска газообразного топлива для обслуживания всех камер 30 сгорания. В других осуществлениях, улучшение рабочих характеристик может быть обеспечено включением в состав каждой камеры сгорания форсунки газообразного топлива (как ПКК 164).
При открытии клапанов ВКК и ПКК топливные пары могут течь (вместе с топливом) из канистры улавливания топливных паров через продувочный трубопровод 119, через соленоидный клапан 172, через критическое сопло 174 за первый обратный клапан 152 (если таковой имеется) в первой продувочной линии 182 во впускной коллектор 144 системы 100 двигателя. Критическое сопло 174 может позволить выполнять дозирование в условиях, когда во впускном коллекторе имеется по меньшей мере 8 кПа разрежения.
То есть, на этапе 218 разрежение во впускном коллекторе может быть использовано для затягивания воздуха через канистру для того, чтобы могла произойти десорбция и продувка скопившихся в канистре топливных паров. Кроме того, впускное разрежение может затянуть эти десорбированные и продутые топливные пары из канистры через ПКК. Поток продутых паров через ПКК включает в себя протекание продутых паров через соленоидный клапан на этапе 220, а затем протекание этих продутых паров через критическое сопло на этапе 222.
Как показано на фиг. 1, критическое сопло 174 расположено ниже по потоку от соленоидного клапана 172. Следовательно, продуваемые пары могут сначала течь через соленоидный клапан 172, а только после этого через критическое сопло 174. Пары, протекающие через критическое сопло 174, могут протекать за первый обратный клапан 152 (если таковой присутствует), а затем могут устремиться во впускной коллектор. То есть, на этапе 224 продутые пары могут быть приняты от критического сопла 174 во впускном коллекторе ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки (например, впускной дроссельной заслонки 165). Далее, эти продутые пары могут быть доставлены в камеры сгорания для сжигания. Раз так, то в условиях без наддува продувочный поток через аспиратор может отсутствовать, так как там не может создаваться разрежение.
По количеству топливных паров, принятых в коллекторе из канистры, можно отрегулировать подачу топлива в двигатель топливными форсунками. Соответственно, на этапе 226 можно модифицировать временные установки впрыска топлива и/или количество впрыскиваемого топлива, основываясь на количестве продутых топливных паров, принятых во впускном коллекторе из канистры. В одном примере, количество впрыскиваемого топлива и/или временные характеристики впрыска топлива могут быть отрегулированы для поддержания воздушно-топливного отношения в цилиндре как можно ближе к желаемому, например, к стехиометрическому. Например, для сохранения стехиометрического горения подачу топлива через топливные форсунки можно уменьшить, если количество продутых топливных паров из канистры увеличивается. В другом примере, количество впрыскиваемого топлива и/или  установки впрыска могут модифицировать для поддерживания горения в двигателе для получения нужного крутящего момента. Еще в одном примере, или  установки или количество впрыскиваемого топлива можно варьировать и для получения нужного крутящего момента двигателя и стехиометрического воздушно-топливного отношения. Кроме того, датчик может определять воздушно-топливное отношение выходящих из двигателя отработавших газов и найденное воздушно-топливное отношение можно сравнить с требуемым воздушно-топливным отношением. Контроллер может рассчитать ошибку по разнице между требуемым воздушно-топливным отношением и эмпирическим воздушно-топливным отношением. По рассчитанной ошибке можно соответственно отрегулировать подачу топлива через топливные форсунки.
Если на этапе 208 будет определено наличие условий наддува, то алгоритм 200 перейдет на этап 228 для определения того, не превышает ли давление в канистре давления в коллекторе. При открытом ВКК давление в канистре может быть существенно равным атмосферному давлению или близким к нему. То есть, ВКК может преимущественно сохраняться открытым и может закрываться на время испытаний на вакуумную герметичность. Соответственно, давление в канистре может представлять собой атмосферное давление. Если будет определено, что в условиях наддува давление в канистре будет превышать давление в коллекторе, то алгоритм 200 может перейти на этап 230 для выполнения показанного на фиг. 3 алгоритма. Давление в коллекторе может быть меньшим давления в канистре (или атмосферного давления) в зависимости от положения впускной дроссельной заслонки. Например, если впускная дроссельная заслонка находится в частично закрытом положении, то давление в коллекторе может быть сниженным относительно давления наддува (измеренного на входе впускной дроссельной заслонки) и атмосферного давления. При этом продувочный поток может устремиться на впуск по обеим продувочным линиям, например, по первой продувочной линии 182 и по второй продувочной линии 184. Подробнее алгоритм 300 будет описан ниже.
С другой стороны, если подтверждается, что давление в канистре не превышает давления в коллекторе (ДВК), алгоритм 200 возвращается на этап 232, на котором может быть выполнена регулировка разнообразных клапанов для того, чтобы запустить продувочный поток через аспиратор. На этапе 234 может быть открыт ВКК (например, ВКК 120) (из закрытого положения) или оставлен открытым для затягивания свежего воздуха из атмосферы в канистру. Затем, на этапе 236 из открытого положения (если такое было) может быть закрыт клапан ИКТБ, или оставлен закрытым. Затем, на этапе 238 может быть открыт клапан ПКК. Как описывалось выше со ссылкой на 216, ПКК можно заставлять пульсировать между открытым и закрытым положениями с заданной частотой.
Кроме того, на этапе 240 может быть оставлен открытым или открыт (если он был закрыт) отсечной клапан (например, ОК 185). При этом, степень открытия отсечного клапана может быть отрегулирована для регулирования потока сжатого воздуха в байпасном канале компрессора, и, следовательно, регулирования разрежения на аспираторе.
Контроллер может отслеживать условия двигателя и может делать выбор на открытие отсечного клапана тогда, когда требуется разрежение. Например, разрежение может требоваться при падении уровня разрежения в вакуумном бачке ниже порогового значения в процессе продувки, в процессе торможения и т.д. В одном примере отсечной клапан может быть бинарным двухпозиционным клапаном, который, при необходимости разрежения, выставляется в положение «открыто». Если разрежения не требуется, или если условия наддува отсутствуют, отсечной клапан может быть отключен, выставлением его в положение «закрыто». Альтернативно, в переходных режимах двигателя, особенно при подгазовке оператором, отсечной клапан может временно закрываться для того, чтобы могло быстро развиться давление наддува.
На этапе 240, если отсечной клапан бинарный, то он может быть установлен в положение «включено» (или открыто). Тем не менее, если в определенном варианте осуществления двигателя отсечной клапан является бесступенчато регулируемым клапаном, то на этапе 240 этот клапан может быть отрегулирован из более закрытого положения в более открытое положение. Альтернативно, он может быть отрегулирован из преимущественно открытого положения в полностью открытое положение. В другом примере, положение отсечного клапана может варьироваться от полностью закрытого положения до полностью открытого положения. Степень открытия отсечного клапана может задавать уровень разряжения, создаваемого аспиратором. Кроме того, отсечной клапан можно регулировать по условиям двигателя, что будет разъяснено далее по тексту со ссылкой на фиг. 4.
Когда сжатый воздух течет через эжектор в качестве эжектирующего потока, в аспираторе может создаваться вакуум, который может подаваться на тройник между выходом соленоидного клапана и входом критического сопла в ПКК. То есть, в условиях наддува, продуваемые пары могут течь из канистры 122, через соленоидный клапан 172 в ПКК 164, за второй обратный клапан 150 во всасывающий порт 194 аспиратора 180, соединенный с байпасным каналом компрессора. Кроме того, когда давление в коллекторе выше давления в канистре, и двигатель работает под наддувом, продувочного потока через критическое сопло напрямую во впускной коллектор может не существовать.
На этапе 242 поток сжатого воздуха может быть направлен от точки ниже по потоку от компрессора 114 (а в примере, показанном на фиг. 1, ниже по потоку от промежуточного охладителя 143) и выше по потоку от впускной дроссельной заслонки 165, через аспиратор 180 к входу компрессора. Этот эжектирующий поток сжатого воздуха через эжектор создает разрежение. На этапе 244 разрежение может быть создано на шейке аспиратора, и на этапе 246, подано на ПКК ниже по потоку от соленоидного клапана и выше по потоку от критического сопла.
Приложенное разрежение может вытянуть продутые пары из канистры на вход компрессора через аспиратор на этапе 248. На этапе 250 продутые пары могут быть пущены через соленоидный клапан 172 в ПКК. На этапе 252 эти пары могут затем течь через второй обратный клапан ниже по потоку от тройника (например, тройника 178, показанного на фиг. 1) между выходом соленоидного клапана и входом критического сопла. Затем, на этапе 254 десорбированные топливные пары не могут протекать через критическое сопло.
Эти десорбированные пары могут приниматься на входе компрессора и затем могут течь во впускной коллектор для сжигания в цилиндрах двигателя 102. В зависимости от количества топливных паров, принимаемых из канистры, на этапе 226 может быть отрегулирована подача топлива в двигатель. То есть, количество и/или временные установки впрыска топлива можно регулировать по количеству топливных паров, принимаемых из канистры. В одном примере, количество и/или временные установки впрыска топлива могут регулировать для поддержания воздушно-топливного отношения в цилиндре на нужном уровне или вблизи него, например, на стехиометрическом уровне. Например, количество впрыскиваемого топлива могут уменьшать в ответ на увеличение поступления топливных паров из канистры. Затем выполнение алгоритма может быть завершено.
На фиг. 6 показана схема, иллюстрирующая различие между расходами продувки через аспиратор, когда аспиратор связан с выходом критического сопла в ПКК, и когда аспиратор (например, аспиратор 180) обходит критическое сопло (например, критическое сопло 174) и по текучей среде связан с выходом соленоидного клапана (например, соленоидного клапана 172) в ПКК. Альтернативно, аспиратор может быть напрямую связан с канистрой улавливания топливных паров, как будет описано со ссылкой на пример осуществления, изображенной на фиг. 7. На схеме 600 по оси y отложен расход всасывания, а по оси х отложены уровни разрежения на впуске. Кроме того, график 602 на схеме 600 показывает пример расхода через одиночный ПКК, такой как ПКК 164, изображенный на фиг. 1 (или ПКК 163, изображенный на фиг. 7). Графиками 604, 606 и 608 показаны расходы всасывания аспиратора при различных давлениях наддува. В частности, график 604 представляет вариацию расхода всасывания на аспираторе при первом давлении наддува, график 606 представляет вариацию расхода всасывания на аспираторе при втором давлении наддува, а график 608 представляет вариацию расхода всасывания на аспираторе при третьем давлении наддува. При этом, первое давление наддува (примерно 60 кПа) может быть наибольшим из трех показанных давлений наддува, второе давление наддува (примерно 40 кПа) может быть больше первого, но меньше второго давлений наддува, а третье давление наддува (примерно 5 кПа) может быть меньшим и первого и второго из трех показанных давлений наддува.
Если генерируемое эжектором разрежение подается на выход критического сопла в ПКК, расход продувки через эжектор может быть таким, как показан на пересечении графика 603 и графиков расходов всасывания эжектора (например, 622, 624 и 628). С другой стороны, если разрежение от эжектора подают непосредственно в канистру (либо на выходе соленоидного клапана 172 ПКК 164, либо напрямую для продувки трубопровода 125 от канистры 122 улавливания топливных паров, как показано на фиг. 7), тогда расход продувки через эжектор может быть максимальным расходом через эжектор, показанным на схеме, где графики расходов всасывания пересекают ось y. Например, расход продувки через эжектор при первом давлении наддува, когда эжектор соединен с критическим соплом ПКК, может указываться расходом на 622 (например, пересечением графика 602 и графика 604). Как показано на схеме 600, этот расход может быть SFL_3. Если же, с другой стороны, эжектор не был связан с критическим соплом, а вместо этого, был связан с соленоидным клапаном (или напрямую с канистрой), расход через эжектор при первом давлении наддува мог быть SFL_1, где график 604 пересекается с осью у на 632. Как будет отмечено, расход SFL_1 существенно превышает расход SFL_3. В другом примере, когда давление наддува является третьим давлением наддува, расход продувки через аспиратор, когда он связан с выходом критического сопла, может быть указан как 628, то есть пересечением графиков 602 и 608. То есть, расход может быть SFL_6, как показано на схеме 600. Тем не менее, расход через аспиратор может быть SFL_5 (расход на пересечении графика 608 с осью y в точке 636) когда эжектор напрямую связан с соленоидным клапаном, с байпасированием критического сопла при третьем давлении наддува. Снова расход SFL_5 значительно выше расхода SFL_6 в точке 628. Аналогичным образом расходы эжектора при втором давлении наддува, когда эжектор связан с критическим соплом (расход SFL_4 в точке 624) может быть значительно ниже расхода SFL_2 при том же давлении наддува, когда эжектор связан непосредственно или с соленоидным клапаном или с канистрой. Таким образом, убрав критическое сопло из линии потока продувки к эжектору, можно значительно повысить расход продувки. В одном примере, расход продувки (или расход всасывания) может быть удвоен. Кроме того, это увеличение расхода может случиться при условии в двигателе, когда двигатель может выдержать дополнительный поток топлива, то есть в условиях наддува.
На фиг. 3 показан алгоритм 300, иллюстрирующий пример продувки через критическое сопло и аспиратор в условиях наддува. В частности, когда давление в канистре превышает давление в коллекторе (ДВК), операция продувки может включать в себя подачу десорбированных паров топлива как через критическое сопло, так и через аспиратор.
На этапе 302 алгоритм 300 может выяснить, не превышает ли давление в канистре давления во впускном коллекторе двигателя. Другими словами, можно определить, ниже ли давление в коллекторе давления в канистре. Как было рассмотрено выше для этапа 228, давление в канистре может быть существенно равным атмосферному давлению, так как ВКК чаще всего открыт. Если окажется, что давление в канистре ниже давления в коллекторе, то алгоритм 300 переходит на этап 304, где он может не продолжать процедуру продувки и завершить выполнение. При этом, продувка может произойти только за счет разрежения аспиратора, как было описано ранее со ссылкой на алгоритм 200 (232-254).
Если подтвердится, что давление в канистре превышает давление в коллекторе, тогда алгоритм 300 продолжится этапом 306 для регулирования положений разнообразных клапанов для обеспечения одновременного продувочного потока через критическое сопло и аспиратор. На этапе 308 может быть открыт (если он был закрыт) или оставлен открытым ВКК (например, ВКК 120) для затягивания в канистру свежего атмосферного воздуха. Затем, на этапе 310 может быть закрыт (если он был открыт) или оставлен закрытым клапан ИКТБ (если таковой присутствует). Далее, на этапе 312, может быть открыт ПКК. Как было разъяснено ранее со ссылкой на этапы 216 и 238 алгоритма 200, ПКК может пульсировать между открытым и закрытым положением с заданной частотой. Такой частотой, может быть, например, 10 Гц. Далее, на этапе 314 может быть открыт отсечной клапан (ОК) в байпасном канале компрессора. В одном примере, ОК может быть отрегулирован в положение «включено», в котором он может быть полностью открыт. При этом, ОК может быть переведен в полностью открытое положение из полностью закрытого положения. В другом примере, контроллер может выбрать степень открытия ОК в зависимости от требуемого разрежения на аспираторе. То есть, ОК может быть открыт из закрытого положения. При этом, ОК может быть перемещен в более открытое положение из более закрытого положения. В другом примере, ОК может быть отрегулирован в полностью открытое положение из преимущественно закрытого положения. Еще в одном примере, ОК может быть открыт в приоткрытое положение из полностью закрытого положения. В пределах объема настоящего изобретения возможны другие примеры регулировок положения ОК.
После того, как клапаны будут отрегулированы в свои положения, десорбированные топливные пары из канистры могут одновременно течь через критическое сопло и аспиратор. Соответственно, первая порция топливных паров может течь через аспиратор следующим образом: на этапе 316 сжатый воздух из точки ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от впускной дроссельной заслонки может быть направлен через аспиратор на вход компрессора. Этот эжектирующий поток сжатого воздуха через аспиратор позволяет разрежению быть созданным на шейке аспиратора, на этапе 318, и это разрежение может затем может быть подано на тройник (например, тройник 178 на фиг. 1) ПКК. Соответственно, это разрежение может быть подано ниже по течению от выхода соленоидного клапана и выше по течению от входа критического сопла в ПКК, на этапе 320. На этапе 322 это поданное разрежение может затянуть первую порцию продуваемых топливных паров из канистры на вход компрессора через аспиратор. Поясним, что на этапе 324 топливные пары из канистры сначала могут течь через соленоидный клапан в ПКК, а на этапе 326 затем могут течь через второй обратный клапан (например, второй обратный клапан 150) непосредственно ниже по потоку от тройника между соленоидным клапаном и критическим соплом в ПКК. Кроме того, на этапе 336, в зависимости от количества паров, принятых во впускном коллекторе, может быть подстроено количество впрыскиваемого топлива и/или временные установки впрыска топлива для поддержания горения в двигателе при требуемом воздушно-топливном отношении, например, при стехиометрическом воздушно-топливном отношении.
В то же самое время, как поток первой порции продутых топливных паров идет через аспиратор, дополнительные (или вторая порция) топливных паров из канистры улавливания топливных паров может течь через критическое сопло в ПКК следующим образом: на этапе 328, давление в коллекторе, меньшее давления в канистре, может затягивать продуваемые пары из канистры через критическое сопло в ПКК. На этапе 330, пары могут устремиться сначала через соленоидный клапан в ПКК, а затем, на этапе 332, потечь через критическое сопло, расположенное ниже по потоку от соленоидного клапана.
Пары могут приниматься на этапе 334 от критического сопла непосредственно во впускном коллекторе ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки. Далее, на этапе 336, как отмечалось ранее, можно подстроить количество впрыскиваемого топлива и/или временные установки впрыска топлива для поддержания стехиометрического горения.
Таким образом, описанный пример осуществления может позволить выполнить более полную продувку канистры улавливания топливных паров за счет обеспечения альтернативного и дополнительного путей продувки для десорбированных топливных паров через аспиратор, в котором отсутствует ограничитель потока, такое как критическое сопло. Скопившиеся топливные пары из канистры улавливания топливных паров могут течь на впуск двигателя в условиях наддува через критическое сопло и/или через аспиратор в байпасном канале компрессора. Течение во впускной коллектор через критическое сопло может произойти только тогда, когда давление в канистре выше давления в коллекторе. Продувочный поток через аспиратор может существовать столь долго, сколь долго эжектирующим потоком через аспиратор генерируется разрежение. Кроме того, в условиях без наддува, например, на холостом ходу двигателя, аспиратор может не генерировать достаточного разрежения. То есть, в условиях без наддува, разрежение во впускном коллекторе может вытягивать десорбированные пары из канистры более легко. Так как между канистрой и впускным коллектором может существовать большая разность давлений, продувочный поток преимущественно может идти через первую продувочную линию 182 через соленоидный клапан и критическое сопло. Кроме того, существенная разность давлений между давлением канистры и разрежением в коллекторе, может дать больший расход продувки через ППК, чем может быть дозирован и регулирован ограничением потока, например, критическим соплом.
Соответственно, пример способа для двигателя с наддувом может включать в себя в условиях наддува, регулирование степени открытия отсечного клапана для регулирования байпасного потока компрессора через аспиратор, создание разрежения на аспираторе и подачу разрежения в точку ниже по потоку от клапана (например, соленоидного клапана 172, показанного на фиг. 1) и выше по потоку от критического сопла (например, критического сопла 174, показанного на фиг. 1) в продувочный клапан канистры, причем клапан и критическое сопло помещены в общем корпусе в продувочном клапане канистры. В условиях наддува, топливные пары из канистры, например, канистры улавливания топливных паров, могут быть вытянуты через клапан в продувочном клапане канистры через аспиратор на вход компрессора выше по потоку от впускной дроссельной заслонки, а затем - во впускной коллектор. Описанный выше продувочный поток может существовать в условиях наддува, когда давление во впускном коллекторе выше давления в канистре. Кроме того, топливные пары из канистры не могут быть затянуты во впускной коллектор через критическое сопло в условиях наддува, когда давление во впускном коллекторе выше давления в канистре. В условиях наддува, когда давление во впускном коллекторе ниже давления в канистре, дополнительные топливные пары из канистры могут быть затянуты во впускной коллектор через клапан и критическое сопло в продувочном клапане канистры. Приведенный в качестве примера способ может также включать в себя, в условиях без наддува, подачу разрежения из впускного коллектора ниже по потоку и от клапана и от критического сопла в продувочном клапане канистры. Соответственно, топливные пары из канистры могут быть вытянуты как через клапан, так и через критическое сопло в продувочном клапане канистры во впускной коллектор ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки. Кроме того, топливные пары из канистры не могут быть вытянуты через продувочный клапан канистры на вход компрессора через аспиратор. При этом, разрежение аспиратора не может быть создано, или может не быть достаточным для вытягивания какого-либо продувочного потока через вторую продувочную линию 184, показанную на фиг. 1. То есть, в условиях без наддува, разрежение аспиратора не может быть создано путем установки отсечного клапана в байпасном канале компрессора в закрытое положение.
На фиг. 4 показан пример алгоритма 400 для регулирования положения отсечного клапана (ОК), такого как ОК 185, показанный на фиг. 1, по условиям продувки и условиям двигателя. В частности, степень открытия ОК может регулироваться по началу наддува, загрузке канистры (например, по количеству дозаправок топливом), предшествующим операциям продувки и по переходным событиям двигателя.
На этапе 402 способ 400 определяет, существуют ли условия наддува. Существование условий наддува могут определить, когда давление наддува (или давление на входе дроссельной заслонки) значительно больше атмосферного давления. То есть, без условий наддува через аспиратор может идти значительно ослабленный эжектирующий поток. Если условия наддува не существуют, алгоритм 400 переходит на этап 404 для определения того, следует ли инициировать наддув. Например, запрос наддува может быть получен в ответ на подгазовку водителем. Если на этапе 404 определяют, что условия наддува следует инициировать, то алгоритм 400 переходит на этап 408 для закрытия ОК с целью быстрого поднятия давления наддува. Например, ОК может быть отрегулирован из полностью открытого положения в полностью закрытое положение. В другом примере, ОК может быть полностью закрыт из частично открытого положения. При этом, для создания разрежения эжектора ОК может оставаться в открытом положении (полностью открытом, частично открытом и т.д.). Альтернативно, в условиях без наддува ОК может быть закрыт. Если ОК находится в открытом положении, это может негативно сказаться на времени достижения наддува и привести к образованию турбоямы за счет отвода сжатого воздуха от впускной дроссельной заслонки в процессе раскручивания. Соответственно, ОК может быть полностью закрыт при начале поступления запроса на крутящий момент. Кроме того, на этапе 408 ОК может быть закрыт, и если идет процесс продувки, она может быть прервана. Если на этапе 404 определяют, что условия наддува нежелательны, то алгоритм 400 может перейти на этап 406, где отменить регулировку ОК и завершить свое выполнение.
На этапе 412 может быть выяснено, достигнут ли требуемый уровень наддува. Например, требуемым уровнем наддува может быть требуемое давление наддува. Давление наддува может быть измерено датчиком ДВДЗ 161, показанным на фиг. 1. Если требуемый уровень наддува достигнут не был, то алгоритм 400 возвращается на этап 408 для сохранения закрытого положения ОК. Если же требуемый уровень наддува был достигнут, алгоритм 400 возвращается на этап 414 для открытия ОК с целью создания разрежения на аспираторе. При этом, степень открытия ОК может быть увеличена. Например, ОК может быть полностью открыт из полностью закрытого положения (на этапе 408). В другом примере, ОК может быть отрегулирован из полностью закрытого положения в частично открытое положение.
Возвращаясь на этап 402, если определяют, что условия наддува существуют, то алгоритм 400 переходит на этап 414 для сохранения открытого положения ОК. Как отмечалось ранее, ОК может преимущественно содержаться в открытом положении (полностью открытом, частично отрытом и т.п.) для создания разрежения на аспираторе. На этапе 416 может быть определено, удовлетворены ли условия для продувки. В одном примере, условия для продувки могут считаться удовлетворенными, если углеводородная загрузка канистры превышает свое пороговое значение. В другом примере, условия продувки могут считаться удовлетворенными, если с последней операции продувки прошло пороговое время работы транспортного средства (или двигателя). Еще в одном возможном варианте, условия продувки могут считаться удовлетворенными, если температура устройства снижения токсичности выбросов выше пороговой температуры (например, температуры активации катализатора). Кроме всего прочего, условия продувки могут считаться удовлетворенными, если с момента последней продувки прошло пороговое расстояние работы транспортного средства (или двигателя). Если условия продувки не удовлетворяются, алгоритм 400 переходит на этап 418, где отменяет продувку канистры улавливания топливных паров и может завершить свое выполнение.
Если условия продувки удовлетворены, алгоритм 400 переходит на этап 420 для определения того, больше ли давление в канистре (например, канистре улавливания топливных паров) давления во впускном коллекторе. Как указывалось ранее, давление в канистре может быть существенно эквивалентным атмосферному давлению, так как ВКК может преимущественно удерживаться в открытом положении. Давление во впускном коллекторе может быть функцией положения впускной дроссельной заслонки. Например, давление во впускном коллекторе может быть выше атмосферного давления в условиях наддува, когда впускная дроссельная заслонка находится в преимущественно открытом положении. В другом примере, давление во впускном коллекторе может быть меньше атмосферного давления, если впускная дроссельная заслонка будет находиться в преимущественно закрытом положении в условиях наддува.
Если на этапе 420 будет определено, что давление в канистре не превышает давления в коллекторе, то алгоритм 400 перейдет на этап 422. При этом, давление в коллекторе может быть найдено превышающим давление в канистре. На этапе 422 может быть открыт ПКК (или запущена его пульсация между открытым и закрытым положениями). В то же самое время, как отмечалось выше касательно алгоритмов 200 и 300, может быть закрыт ИКТБ, если таковой присутствует. Затем, на этапе 424 продутые из канистры топливные пары смогут течь только через аспиратор. Разрежение, создаваемое на аспираторе благодаря эжектирующему потоку сжатого воздуха в условиях наддува, может вытянуть скопившиеся пары из канистры через клапан в ПКК через высасывающий порт аспиратора и во впуск компрессора, а затем во впускной коллектор. Затем, на этапе 426 может быть выяснено, произошло ли событие подгазовки. Например, может быть определено, не увеличился ли запрос крутящего момента больше, чем на пороговое значение и/или не была ли нажата педаль акселератора больше, чем на пороговое значение.
Если событие подгазовки подтверждается, то алгоритм 400 продолжается этапом 428 для закрытия ОК и ПКК в ответ на событие подгазовки. При этом, продувочный поток через аспиратор может быть прерван. За счет закрытия ОК в ответ на подгазовку можно быстро поднять давление наддува. При этом уменьшается турбояма и создаются условия для быстрого удовлетворения запроса повышенного крутящего момента. За счет закрытия ПКК в ответ на подгазовку можно достичь требуемого воздушно-топливного отношения для повышенного запроса крутящего момента и можно снизить ошибки подачи топлива.
Если на этапе 426 событие подгазовки не подтверждается, то алгоритм 400 переходит на этап 430 для продолжения продувки через аспиратор. Далее выполнение алгоритма 400 может быть завершено.
Возвращаясь на этап 420, если подтверждается, что давление в канистре выше давления в коллекторе (давление в коллекторе ниже давления в канистре или атмосферного давления), алгоритм 400 переходит на этап 432 для открытия ПКК. На этапе 434 продутые топливные пары могут течь во впускной коллектор как через критическое сопло, так и через аспиратор. То есть, может происходить одновременная продувка как через критическое сопло в ПКК во впускной коллектор, так и через аспиратор на вход компрессора (как описано в алгоритме 300, показанном на фиг. 3).
Затем, на этапе 436 алгоритм 400 может определить, превышает ли первая разность давления между выходом соленоидного клапана в ПКК (которое может быть давлением в канистре) и коллектором вторую разность давлений между выходом соленоидного клапана в ПКК и аспиратором. Следует отметить, что здесь разностью давлений конкретно называется разность между более высоким давлением в канистре и меньшим давлением либо во впускном коллекторе, либо на всасывающем порту аспиратора. В одном примере, разность между давлением в канистре и давлением в коллекторе на этапе развития условий наддува может быть больше разности между давлением в канистре и давлением на всасывающем порту аспиратора. В другом примере, в условиях умеренного ускорения, когда условия наддува присутствуют полностью, разность между давлением в канистре и давлением на всасывающем порту аспиратора может быть значительной по сравнению с разностью давлений между канистрой (или выходом соленоидного клапана) и впускным коллектором. При этом, давление в коллекторе может быть выше атмосферного давления.
Если разность давлений между выходом соленоидного клапана и впускным коллектором превышает разность давлений между выходом соленоидного клапана и аспиратором, алгоритм 400 переходит на этап 438 для закрытия ОК. Далее, на этапе 440, десорбированные топливные пары из канистры могут быть продуты только через критическое сопло. Алгоритм 400 затем возвращается на этап 436 для выполнения проверки разности давлений.
Если же, с другой стороны, разность давлений между выходом соленоидного клапана и впускным коллектором будет определена меньшей, чем разница давлений между выходом соленоидного клапана и аспиратором, алгоритм 400 переходит на этап 442. При этом, ОК должен либо оставаться в открытом положении, либо должен быть переведен в него для создания условий для одновременной продувки через критическое сопло и аспиратор. При этом, продуваемые топливные пары могут существенно течь через аспиратор, и лишь меньшая их часть потечет через критическое сопло. Выполнение алгоритма 400 завершается.
Таким образом, клапан ОК может использоваться для создания продувочного потока через аспиратор при наличии большей разницы давлений между канистрой и аспиратором. Кроме того, положение ОК и ПКК можно регулировать в ответ на переходные условия работы двигателя, например, на подгазовку, при которой резко повышается запрос крутящего момента. За счет закрытия ОК в ответ на подгазовку в условиях наддува создаются условия для быстрого наращивания давления наддува. В то же самое время, разрежение аспиратора может не генерироваться.
На фиг. 5 показана схема 500, иллюстрирующая пример процесса продувки в приведенной в качестве примера системе двигателя, например, такой, что показана на фиг. 1 в условиях с наддувом и в условиях без наддува в соответствии с настоящим раскрытием. Графиком 502 показано изменение продувочного потока через критическое сопло в ПКК, графиком 504 показано изменение продувочного потока через аспиратор, графиком 506 показано положение клапана ОК, графиком 508 показана работа ПКК, графиком 510 показано положение ИКТБ (если таковой присутствует) (мелким пунктиром), графиком 512 показано изменение загрузки канистры, графиком 514 показано изменение давления во впускном коллекторе (ДВК), графиком 516 показано изменение положения регулятора давления наддува, графиком 518 показано изменение давления наддува, графиком 520 показано изменение частоты вращения двигателя. Все вышеуказанные графики построены по времени, которое увеличивается слева направо по оси х. Кроме того, линией 514 показана пороговая загрузка канистры, а линией 515 показано атмосферное давление. Как было отмечено ранее, давление в канистре может быть существенно равным атмосферному давлению. Следовательно, линия 515 может также представлять давление в канистре.
Между моментами t0 и t1 времени двигатель может находиться на холостом ходу, при котором могут присутствовать условия без наддува. Следовательно, регулятор давления наддува находится в полностью открытом положении, а давление наддува номинально. Так как загрузка канистры выше своего порогового значения (линия 513), и двигатель работает с разрежением (давление в коллекторе значительно ниже атмосферного давления, что видно по графику 514) во впускном коллекторе, можно пустить продувочный поток, открыв ПКК (график 508). При этом, открытие ПКК означает активацию соленоидного клапана таким образом, что он начинает пульсировать между открытым и закрытым положениями при более высокой частоте. Так как двигатель находится не под наддувом, ОК можно перевести в полностью закрытое положение (график 506), и тогда через аспиратор продувочный поток будет отсутствовать. Кроме того, в процессе продувки между t0 и t1, клапан ИКТБ может быть в закрытом положении. Хотя это и не показано на фиг. 5, клапан ВКК также может сохраняться открытым для того, чтобы через канистру улавливания топливных паров мог идти продувочный поток. В промежутке между t0 и t1, следовательно, во впускной коллектор может идти существенный продувочный поток через критическое сопло (график 502).
В момент t1 времени оператор мог нажать на педаль акселератора в момент подгазовки и частота вращения двигателя может значительно возрасти. Для ускорения раскрутки турбонагнетателя регулятор давления наддува может быть переведен в полностью закрытое положение. При этом, так как ОК находится в закрытом положении, давление наддува на впускной дроссельной заслонке может также резко возрасти (график 518). В то же самое время продувочный поток через критическое сопло в ПКК может быть перекрыт закрытием ПКК. Соответственно, в промежутке между моментами t1 и t2 времени продувочный поток может не существовать ни через критическое сопло, ни через аспиратор. В промежутке времени между t1 и t2 в процессе подгазовки скорость вращения двигателя может также резко возрасти.
В момент t2 времени событие подгазовки может завершиться, и частота вращения двигателя может постепенно снизится. В то же самое время, в промежутке между t2 и t3 давление наддува может плавно снижаться при постепенном переводе регулятора давления наддува в более открытое положение в момент t2 времени. Двигатель может работать в условиях наддува и давление в коллекторе может значительно превышать атмосферное давление (график 514 и линия 513).
Ситуационно-обусловленный процесс продувки может быть выполнен между моментами t2 и t3 времени для снижения скопившихся паров ниже пороговой загрузки (линия 513). Так как двигатель находится под наддувом и работает в установившемся режтие, в момент t2 можно полностью открыть ОК для создания разрежения на аспираторе. ПКК можно перевести в открытое положение, сохранив закрытое положение ИКТБ для обеспечения более эффективной продувки. Сгенерированное аспиратором разрежение теперь можно подать на тройник между выходом соленоидного клапана и входом критического сопла в ПКК. Соответственно, продуваемые пары могут устремиться из соленоидного клапана в аспиратор по продувочной линии (например, второй продувочной линии 184, показанной на фиг. 1). Затем, после t2 продувочный поток топливных паров может идти преимущественно через аспиратор на вход компрессора. Кроме того, будет отсутствовать продувочный поток через критическое сопло за счет того, что давление в коллекторе будет выше давления в канистре (или атмосферного). Опционально, в момент t2, так как загрузка канистры будет ниже своего порогового значения, ситуационно-обусловленный процесс продувки не сможет быть инициирован, как показано пунктирным сегментом 511. Соответственно, загрузка канистры может не измениться между t2 и t4.
В момент времени t3 может произойти событие холостого хода двигателя. Соответственно, может быть закрыт ОК. В момент t3 также может быть закрыт ПКК при существенном снижении загрузки канистры. Кроме того, в момент t3 регулятор давления наддува может быть в полностью открытом положении при номинальном давлении наддува.
В момент t4 двигатель может быть остановлен и не вращаться. То есть двигатель может быть отключен в положение с выключенным зажиганием. После этого, в промежутке между моментами t4 и t5 может произойти событие дозаправки топливом. То есть, в представленном примере, двигатель может быть отключен и не вращаться в процессе дозаправки транспортного средства топливом в промежутке времени между моментами t4 и t5. Кроме того, между t4 и t5 может быть закрыт ПКК и открыт ИКТБ для того, чтобы позволить топливным парам течь в топливную систему для адсорбции и накапливания. Кроме того, может быть открыт ВКК (не показан на схеме 500) для того, чтобы воздух мог выходить в атмосферу, освободившись от топливных паров. Соответственно, загрузка канистры повышается между t4 и t5 за счет увеличения скопившихся топливных паров в канистре в процессе дозаправки топливом транспортного средства.
В момент времени t5 после события дозаправки топливом может произойти событие запуска двигателя. За запуском двигателя может следовать постепенное увеличение частоты вращения двигателя при начале движения транспортного средства. Для того, чтобы могло подняться давление наддува, регулятор давления наддува может быть частично закрыт. Как видно, по сравнению с событием подгазовки, увеличение частоты вращения двигателя и давления наддува могут быть относительно плавными. Поэтому, на этапе t5 может быть открыт ОК. Так как двигатель работает без наддува, ОК может быть открыт для того, чтобы на аспираторе могло сформироваться разрежение. Далее, на этапе t5, может быть открыт ПКК и закрыт ИКТБ для того, чтобы мог пойти продувочный поток, так как загрузка канистры выше пороговой (линия 513). Созданное на аспираторе разряжение может затянуть топливные пары из канистры на вход компрессора. Кроме всего прочего, так как давление в канистре выше давления в коллекторе в момент t5, продувочный поток одновременно может идти через критическое сопло прямо во впускной коллектор. Поэтому, между моментами t5 и t6 времени продутые пары из канистры могут течь и через критическое сопло, и через аспиратор. За счет двойного истечения продуваемых паров, загрузка канистры снижается достаточно быстро до момента t6. В момент t6 может произойти нажатие водителем педали газа. В ответ на это событие подгазовки, и ОК, и ПКК могут быть закрыты и продувка может быть прервана. Кроме того, регулятор давления наддува может быть отрегулирован на полностью закрытое положение для создания условий для быстрого роста частоты вращения выпускной турбины турбонагнетателя. Кроме того, давление в коллекторе может подняться выше атмосферного.
В момент t7 событие подгазовки может быть завершено, и давление наддува и частота вращения двигателя могут достичь устоявшихся уровней. Кроме того, регулятор давления наддува может быть отрегулирован в более открытое положение. В момент t7 может быть инициирована ситуационно-обусловленная операция продувки путем открытия ОК и ПКК для дальнейшего уменьшения загрузки канистры. Так как давление в коллекторе выше давления в канистре (или атмосферного), продувка теперь не может произойти через критическое сопло. Поэтому между моментами t7 и t8 продувочный поток идет преимущественно через аспиратор на вход компрессора. При этом, двигатель может оставаться под наддувом при частично открытом регуляторе давления наддува и умеренных уровнях давления наддува. В момент t8 времени частота вращения двигателя может возвратиться на частоту холостого хода, так как транспортное средство может быть остановлено. Кроме того, давление наддува может существенно снизиться при установке регулятора давления наддува в полностью открытое положение. Так как двигатель теперь находится не в условиях наддува, в момент t8 можно закрыть ОК, и продувочный поток через аспиратор может прекратиться. Так как загрузка канистры находится значительно ниже своего порогового значения (линия 513), можно закрыть ПКК и тогда после t8 прекратится продувочный поток через критическое сопло. Следует отметить, что в другом примере продувка канистры может не произойти после t7, как показано пунктирным сегментом 515. То есть, в момент t7 ситуационно-обусловленная продувка может не начаться.
Таким образом, пример способа для двигателя с наддувом в условиях наддува может включать в себя открытие расположенного в байпасном канале компрессора отсечного клапана (ОК) с целью создания разрежения на эжекторе, приведение в действие соленоидного клапана в продувочном клапане канистры (ПКК) и продувку топливных паров из канистры через соленоидный клапан в ПКК в эжектор, причем продувка выполняется в обход критического сопла в ПКК, а при событии подгазовки закрытие и ОК, и соленоидного клапана в ПКК для прерывания продувки. При этом, продувка топливных паров из канистры в условиях наддува может включать в себя подачу потока топливных паров из канистры через соленоидный клапан в ПКК, за обратный клапан выше по потоку от эжектора и через эжектор на вход компрессора. Кроме того, топливные пары могут течь во вход компрессора, расположенный выше по потоку от впускной дроссельной заслонки, за впускную дроссельную заслонку и далее во впускной коллектор. Способ может также включать в себя, в условиях наддува и когда давление во впускном коллекторе ниже давления в канистре, продувку дополнительных топливных паров из канистры через критическое сопло во впускной коллектор. Продувка дополнительных топливных паров через критическое сопло может включать в себя подачу потока дополнительный топливных паров из канистры через соленоидный клапан в ПКК в критическое сопло в ПКК, а затем во впускной коллектор ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки. Способ может также включать в себя, в условиях без наддува, отсутствие создания разрежения на эжекторе таким образом, чтобы продутые топливные пары из канистры не текли через эжектор, и подачу топливных паров из канистры только через соленоидный клапан и критическое сопло в ПКК. Следует отметить, что соленоидный клапан и критическое сопло могут быть помещены вместе в одном общем корпусе в ПКК, причем критическое сопло может располагаться вблизи соленоидного клапана.
На фиг. 7 показано альтернативное осуществление системы двигателя, показанной на фиг. 1. Показанная на фиг. 7 система 110 двигателя существенно аналогична показанной на фиг. 1 системе 100 двигателя, но отличается соединением между всасывающим портом 194 аспиратора 180 с канистрой 122 улавливания топливных паров, и тем, что в показанном на фиг. 7 ПКК 163 имеется два порта, в отличие от показанного на фиг. 1 ПКК 164, в котором имеется три порта. В раскрытии в соответствии фиг. 7 далее по тексту будут введены только новые компоненты. Это означает, что ранее введенные со ссылкой на фиг. 1 компоненты аналогично пронумерованы и на фиг. 7 и снова не вводятся.
Система 110 двигателя включает в себя двухпутевой ПКК 163, содержащий первый, входной порт 167, по текучей среде сообщающийся с канистрой 122 улавливания топливных паров, и второй, выходной порт 169, по текучей среде связывающий выход критического сопла 175 с впускным коллектором 144 по продувочной линии 159.
Поясним, что первый входной порт 167 ПКК 163 по текучей среде связан с канистрой 122 улавливания топливных паров первым трубопроводом 158 и продувочным трубопроводом 125. В альтернативных осуществлениях в продувочную линию 159 между выходом критического сопла 175 и впускным коллектором 144 может быть включен опциональный обратный клапан 153.
ПКК 163, аналогично ПКК 164 также содержит соленоидный клапан 173 и критическое сопло 175, помещенные в один общий корпус. Критическое сопло 175 помещено рядом с соленоидным клапаном 173 внутри ПКК 163. Также можно отметить, что в пределах объема настоящего изобретения ПКК 163 может включать в себя клапаны, отличные от соленоидных клапанов и ограничители потока, не такие как критические сопла. В некоторых примерах, в пределах объема настоящего изобретения ограничитель потока может быть не включен в общий корпус ПКК. Критическое сопло 175 может также называться звуковым соплом 175. Как показано на фиг. 7, ограничитель потока 175 (или критическое сопло 175) расположен ниже по потоку от соленоидного клапана 173 таким образом, что вход критического сопла 175 по текучей середе сообщается с выходом соленоидного клапана 173.
Аспиратор 180 по текучей среде связан с канистрой 122 улавливания топливных паров по третьему трубопроводу 156 и продувочному трубопроводу 125. Обратный клапан 154 размещен в третьем трубопроводе 156, позволяя потоку флюида течь только из канистры 122 улавливания топливных паров к всасывающему порту 194 аспиратора 180. Кроме того, обратный клапан 154 может перекрыть поток флюида от аспиратора 180 к канистре 122 улавливания топливных паров. Как и в системе 100 двигателя, эжектирующий поток через эжектор 180 может управляться отсечным клапаном 185. Соответственно, отсечным клапаном 185 может регулироваться создание разрежения на аспираторе 180. Кроме того, управляя созданием разрежения на аспираторе 180, отсечной клапан 185 также может регулировать продувочный поток из канистры 122. Как и в системе 100 двигателя, отсечной клапан (ОК) 185 может быть бинарным двухпозиционным клапаном или бесступенчато регулируемым клапаном. Следует отметить, что ОК 185 расположен выше по потоку от эжектора 180 и между эжектором 180 и ОК 185 отсутствуют какие-либо другие компоненты. Хотя в показанном на фиг. 7 осуществлении OK 185 расположен во втором канале 191 байпасного канала компрессора выше по потоку (относительно эжектирующего потока) от эжектора 180, другие осуществления могут включать ОК 185 в первый канал 186 байпасного канала компрессора. При этом, ОК 185 может располагаться ниже по потоку (относительно эжектирующего потока через байпасный канал компрессора) от эжектора 185. Альтернативно, ОК 185 может располагаться в продувочном трубопроводе 125 ниже по потоку от канистры 122. В другом примере. ОК 185 может располагаться в третьем трубопроводе 156.
ОК 185 можно закрывать (или регулировать в полностью закрытое положение) для того, чтобы остановить продувочный поток через эжектор. В частности, регулирование ОК 185 в полностью закрытое положение прекращает (например, останавливает) эжектирующий поток через аспиратор 180, прерывая создание разрежения и, тем самым, прекращая продувочный поток из канистры 122 в канал выше по потоку от компрессора и на впуск компрессора. Прекращение продувочного потока таким способом может быть полезным для диагностики и определения пропорции воздуха и топливного пара, вытягиваемых из канистры.
Как показано на фиг. 7, канистра 122 улавливания топливных паров по текучей среде сообщается как с аспиратором, так и с ПКК 163 по различным и раздельным каналам, например по первому трубопроводу 158 и третьему трубопроводу 156. Следует отметить, что приведенная в качестве примера на фиг. 7 система 110 двигателя не имеет связи по текучей среде между всасывающим портом 194 эжектора 180 и ПКК 163. Вместо этого, канистра 122 улавливания топливных паров системы 110 двигателя, показанной на фиг. 7, по текучей среде связана с всасывающим портом 194 эжектора 180 по третьему каналу 156. То есть, третий трубопровод 156 идет в обход ПКК 164.
В отличие от показанного на фиг. 1 осуществления, продувочный поток из канистры 122 улавливания топливных паров в уносный вход 194 аспиратора 180 не может быть ограничен соленоидным клапаном 172 ПКК 163. Другими словами, вытекающие из канистры 122 топливные пары через продувочный трубопровод 125 за обратный клапан 154 по третьему трубопроводу 156 во всасывающий порт 194 аспиратора 180 не могут быть ограничены в своем движении соленоидным клапаном (таким как соленоидный клапан 173) или критическим соплом (такое как критическое сопло 175) в продувочном клапане канистры. То есть, продувочный поток, поступающий в уносный вход 194 эжектора 180, не может быть регулируемым.
Как показано на фиг. 7, третий трубопровод 156 связан с продувочным трубопроводом 125 на соединении 155, расположенном выше по потоку от ПКК 163 и ниже по потоку от канистры 122 улавливания топливных паров. В частности, третий трубопровод по текучей среде связан с продувочным трубопроводом 125 выше по потоку от входного порта 167 ПКК 163. Соответственно, скопившиеся топливные пары из канистры 122 улавливания топливных паров могут быть вытянуты к аспиратору, когда на аспираторе 180 создается разрежение, то есть в условиях наддува. Другими словами, канистра улавливания топливных паров может быть продута всегда, когда имеется эжектирующий поток через эжектор 180.
Кроме того, без ограничителя потока, такого как критическое сопло 175 ПКК 163 в третьем трубопроводе продувочный поток по третьему трубопроводу 156 может продолжаться столь долго, сколько на эжекторе 180 будет создаваться разрежение, пока в канистре будут оставаться скопившиеся пары, и пока на шейке аспиратора давление будет ниже давления в канистре (или атмосферного давления). Контроллер 112 не может управлять активно продувочным потоком по третьему трубопроводу 156. Раз так, то управление продувочным потоком по третьему трубопроводу может не требоваться, так как в условиях под наддувом, когда за счет эжектирующего потока на аспираторе будет создаваться разрежение, двигатель 102 сможет выдержать более высокие расходы топливных паров. Тем не менее, продувочный поток по третьему трубопроводу 156 может регулироваться управлением ОК 185. Например, в переходных режимах двигателя, например, при резком повышении запроса крутящего момента, клапан ОК 185 можно закрыть для того, чтобы быстро нарастить давление наддува и снизить ошибки подачи топлива, возникающие из-за продувочного потока. Управление ОК 185 и ПКК 163 по условиям двигателя будет подробно рассмотрено со ссылкой на фиг. 10.
Контроллер 112 системы 110 двигателя может быть аналогичным контроллеру, используемому в системе 100 двигателя. Постоянное запоминающее устройство среды хранения в контроллере 112 может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции, исполняемые процессором для исполнения описанных ниже алгоритмов, а также других вариантов, которые подразумеваются, но конкретно не перечисляются. Примеры алгоритмов описаны здесь со ссылкой на фиг. 8, 9 и 10.
Таким образом, приведенная в качестве примера система для двигателя может включать в себя впускной коллектор, впускную дроссельную заслонку, устройство наддува, включающее в себя компрессор, расположенный во впускном канале выше по потоку от впускной дроссельной заслонки; продувочный клапан канистры, содержащий соленоидный клапан и критическое сопло, присоединенное непосредственно ниже по потоку от соленоидного клапана, и при этом вход критического сопла по текучей среде связан с выходом соленоидного клапана, а выход критического сопла по текучей среде связан с впускным коллектором; эжектор, установленный в байпасном канале компрессора, причем байпасный канал компрессора включает в себя отсечной клапан; при том, что канистра улавливания топливных паров по текучей среде сообщается и с входом продувочного клапана канистры и с всасывающим портом по разным каналам, причем эжектирующий вход эжектора связан с впускным каналом ниже по потоку от компрессора, а эжектирующий выход эжектора связан с впускным каналом выше по потоку от компрессора.
На фиг. 8 показан пример алгоритма 800 для выполнения продувки канистры в зависимости от того, присутствуют или нет условия наддува в показанной на фиг. 7 системе 110 двигателя. В частности, в условиях без наддува, продувочный клапан канистры может регулировать поток продуваемых топливных паров во впускной коллектор. В условиях с наддувом, десорбированные топливные пары из канистры улавливания топливных паров могут течь в аспиратор столь долго, сколь долго эжектирующий поток через аспиратор будет создавать разрежение. При этом, продувочный поток через аспиратор может регулироваться отсечным клапаном (ОК 185) в байпасном канале компрессора.
На этапе 802 могут быть оценены и/или измерены условия работы двигателя, такие как запрос крутящего момента, частота вращения двигателя, барометрическое давление (БД), давление в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное отношение и т.п. Например, запрос крутящего момента может быть оценен по положению педали акселератора. Кроме того, воздушно-топливное отношение может быть измерено по выходному сигналу датчика содержания кислорода в отработавших газах, связанному с выпускным коллектором двигателя.
На этапе 804 алгоритм 800 может определить, работает ли двигатель под наддувом. Например, условие работы под наддувом может быть подтверждено тем, что давление на входе дроссельной заслонки будет выше атмосферного давления. Давление на входе дроссельной заслонки может быть измерено датчиком ДВДЗ 161, показанным на фиг. 7. В другом примере, условия наддува могут быть подтверждены существованием одного или обоих из следующих условий: высокая нагрузка двигателя и суператмосферное условие на впуске.
Если условия наддува подтверждаются, то алгоритм 800 переходит на этап 806 для определения того, больше ли давление в канистре давления в коллекторе (ДВК). Как было разъяснено со ссылкой на фиг. 2, давление в канистре может быть существенно эквивалентным атмосферному давлению, когда открыт вентиляционный клапан канистры (например, ВКК 120). Кроме того, ВКК 120 могут держать открытым постоянно за исключением проверки канистры на герметичность. Если подтверждается, что давление в коллекторе ниже давления в канистре (или атмосферного), алгоритм 800 переходит на этап 808, где может быть активирован алгоритм 900, показанный на фиг. 9. В частности, алгоритм 900 позволяет одновременно выполнять продувку через аспиратор и ПКК при удовлетворении условий для продувки. Алгоритм 900 будет еще описан далее со ссылкой на фиг. 9.
Если на этапе 806 определяют, что давление в коллекторе превышает давление в канистре, то алгоритм 800 переходит на этап 810 для проведения регулировок разнообразных клапанов для выполнения продувки через аспиратор. На этапе 812 может быть открыт ОК или сохранен в открытом состоянии для обеспечения эжектирующего потока через аспиратор, например, через аспиратор 180, находящийся в байпасном канале компрессора. На этапе 814 может быть закрыт или сохранен в закрытом положении ПКК с тем, чтобы на этапе 816 через ПКК отсутствовал бы продувочный поток. На этапе 818, ИКТБ может быть закрыт, а ВКК может быть оставлен открытым.
Когда сжатый воздух течет через эжектор в качестве эжектирующего потока, в аспираторе может создаваться разрежение, которое может подаваться в канистру улавливания топливных паров. То есть, что видно по фиг. 7, в условиях наддува продуваемые пары могут течь из канистры 122 через продувочный трубопровод 125 в третий трубопровод 156, за обратный клапан 154 во всасывающий порт 194 аспиратора 180, связанный с байпасным каналом компрессора. Кроме того, когда двигатель работает в условиях наддува, и давление в коллекторе выше давления в канистре, ПКК может не приводиться в действие и продувочный поток через ПКК может не существовать.
На этапе 820, следовательно, сжатый воздух может быть устремлен из точки ниже по потоку от компрессора 114 (и, в примере по фиг. 7, ниже по потоку от промежуточного охладителя 143) и выше по потоку от впускной дроссельной заслонки 165 через аспиратор 180 к входу компрессора. Этот эжектирующий поток сжатого воздуха через эжектор создает разрежение. На этапе 822 разрежение может быть создано на шейке аспиратора и на этапе 824 подано в канистру улавливания топливных паров. Следовательно, поданное разрежение может вытянуть скопившиеся топливные пары из канистры, и на этапе 825 эти пары могут быть приняты через аспиратор на входе компрессора. Так как ПКК закрыт, на этапе 826 топливные пары идут в обход ПКК.
Принятые на входе компрессора топливные пары затем могут течь во впускной коллектор для сжигания в цилиндрах двигателя 102. В зависимости от количества поступивших топливных паров, на этапе 852 можно отрегулировать подачу топлива в двигатель. То есть, по количеству топливных паров, принятых из канистры, можно отрегулировать количество впрыскиваемого топлива и/или временные установки впрыска топлива. В одном примере, количество впрыскиваемого топлива и/или временные установки впрыска топлива могут быть отрегулированы для поддержания воздушно-топливного отношения в цилиндре как можно ближе к желаемому, например, к стехиометрическому. Например, подачу топлива через топливные форсунки можно уменьшить при увеличении количества продутых из канистры топливных паров. В другом примере, количество впрыскиваемого топлива и/или временные установки впрыска могут модифицировать для поддерживания горения в двигателе для получения нужного крутящего момента. Еще в одном примере, или временные установки или количество впрыскиваемого топлива можно варьировать для получения и нужного крутящего момента двигателя и стехиометрического воздушно-топливного отношения. Кроме того, датчик может определять воздушно-топливное отношение выходящих из двигателя отработавших газов и найденное воздушно-топливное отношение можно сравнить с требуемым воздушно-топливным отношением. Контроллер может рассчитать ошибку по разнице между требуемым воздушно-топливным отношением и эмпирическим воздушно-топливным отношением. По рассчитанной ошибке можно соответственно отрегулировать подачу топлива через топливные форсунки.
Возвращаясь на этап 804, если на нем подтверждается, что условий наддува не существует, то алгоритм 800 переходит на этап 828, где может выяснить, удовлетворены ли условия для продувки. Условия без наддува, в одном примере, могут включать в себя работу двигателя на холостом ходу. Условия для продувки могут быть подтверждены, исходя из разнообразных условий работы двигателя и транспортного средства, включая, в том числе, превышение количеством сохранившихся в канистре углеводородов своего порогового значения, превышение температурой устройства снижения токсичности выбросов своего порогового значения, истечение порогового периода времени работы транспортного средства и/или двигателя после последнего выполнения процедуры продувки. Количество углеводородов, находящихся в канистре топливной системы, можно измерить по показаниям одного или более датчиков, находящихся в системе снижения токсичности выбросов (например, датчика 138, связанного с показанной на фиг. 7 канистрой 122 улавливания топливных паров), или можно оценить по узнанному в конце предшествующего процесса продувки количеству/концентрации. Количество топливных паров, скопившихся в канистре топливной системы можно также оценить по условиям работы двигателя и топливной системы, к которым можно отнести частоту событий дозаправки и/или частоту и длительность предшествующих циклов продувки. Если существование предпосылок для продувки не подтверждается, и условия не удовлетворяются, то алгоритм 800 переходит на этап 830, для того, чтобы не выполнять алгоритм продувки и завершить свое выполнение.
Если на этапе 828 условия для продувки удовлетворяются, то алгоритм 800 переходит на этап 832 для выполнения регулировок различных клапанов продувочного потока. Соответственно, может быть оставлен открытым или открыт вентиляционный клапан канистры (например, ВКК 120) на этапе 834, на этапе 836 может быть оставлен закрытым или закрыт (из открытого положения) изолирующий клапан ИКТБ топливного бака, а на этапе 838 может быть открыт продувочный клапан ПКК канистры (например, показанный на фиг. 7 клапан ПКК 163). Также в условиях без наддува на этапе 840 может быть закрыт отсечной клапан в байпасном канале компрессора (например, клапан ОК 185).
При этом, открытие клапана ПКК 163 включает в себя подачу ШИМ-сигнала на соленоидный клапан 173, который может пульсировать в режиме «открыто/закрыто». Соленоидный клапан 173 может быть малоинерционным клапаном. В одном примере, соленоидный клапан может пульсировать с частотой 10 Гц. ШИМ-сигнал может варьировать длительность открытого состояния клапана для управления средним расходом продувки. Кроме того, открытие и закрытие соленоидного клапана может быть синхронизировано с событиями сжигания горючей смеси в цилиндрах.
При открытии ПКК топливные пары (в смеси с воздухом) могут течь из канистры улавливания топливных паров через продувочный трубопровод 125 по первому трубопроводу 158 через соленоидный клапан 173 через критическое сопло 175 за обратный клапан 153 (если таковой имеется) в продувочную линию 159 во впускной коллектор 144 системы 110 двигателя. Критическое сопло 175 может обеспечить дозирование потока в условиях, когда во впускном коллекторе имеется по меньшей мере 8 кПа разрежения.
То есть, на этапе 842 разрежение во впускном коллекторе может быть использовано для вытягивания воздуха из канистры для того, чтобы десорбировать и продуть скопившиеся в канистре топливные пары. Кроме того, разрежение на впуске может протянуть эти десорбированные и продутые топливные пары из канистры через ПКК. Протекание продутых паров через ПКК включает в себя протекание продутых паров через соленоидный клапан на этапе 844, с последующим протеканием этих продутых паров через критическое сопло на этапе 846. При этом, если ОК будет отрегулирован в полностью закрытое положение в условиях без наддува и без создания разрежения на аспираторе, поток продутых паров на этапе 848 может пойти в обход аспиратора.
На этапе 850 продутые пары могут быть приняты от критического сопла во впускном коллекторе ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки (например, впускной дроссельной заслонки 165). Далее, эти продутые пары могут быть доставлены в камеры сгорания для сжигания. В зависимости от количества топливных паров, принятых в коллекторе из канистры, можно отрегулировать подачу топлива в двигатель топливными форсунками. Соответственно, на этапе 852 в зависимости от количества продутых топливных паров, принятых во впускном коллекторе из канистры можно отрегулировать количество впрыскиваемого топлива и/или временные установки впрыска топлива. Например, подачу топлива через топливные форсунки можно уменьшать по мере роста концентрации продутых топливных паров для того, чтобы сохранить стехиометрическое горение. Затем выполнение алгоритма 800 может быть завершено.
На фиг. 9 показан алгоритм 900, иллюстрирующий пример продувки в условиях наддува, когда давление в канистре превышает давление в коллекторе (ДВК). В частности, процесс продувки может включать в себя протекание десорбированных топливных паров из канистры через аспиратор и протекание дополнительных паров через ПКК во впускной коллектор.
На этапе 902 алгоритм 900 может определить, больше ли давление в канистре, чем давление во впускном коллекторе двигателя. Другими словами, может быть выяснено, не меньше ли давление в коллекторе, чем давление в канистре. В одном примере, давление в коллекторе может быть меньшим атмосферного давления (или давления в канистре) в условиях наддува, когда впускная дроссельная заслонка отрегулирована на преимущественно закрытое положение. Как было описано выше со ссылкой на этап 806 алгоритма 800, давление в канистре может быть существенно равным атмосферному давлению, так как ВКК оставляют в преимущественно открытом положении. Если определяют, что давление в канистре меньше давления в коллекторе, то алгоритм переходит на этап 904, где он может не продолжать выполнение способа продувки и завершиться. При этом продувка может быть выполнена только с помощью разрежения аспиратора, как было описано ранее для алгоритма 800.
Если подтверждается, что давление в канистре выше давления в коллекторе, то алгоритм 900 продолжается этапом 906, на котором выясняет, удовлетворяются ли условия для продувки. Как было разъяснено ранее для этапа 828 алгоритма 800, условия для продувки могут включать в себя одно или несколько из нижеперечисленного: превышение количеством сохранившихся в канистре углеводородов своего порогового значения, превышение температурой устройства снижения токсичности выбросов своего порогового значения, истечение порогового периода времени работы транспортного средства и/или двигателя после последнего выполнения процедуры продувки. Если условия для продувки не удовлетворяются, то алгоритм 900 переходит на этап 908 для того, чтобы не задействовать ПКК, и на этапе 910 алгоритм 900 может вернуться на этап 810 алгоритма 800 для продолжения продувки только через аспиратор. Опционально, контроллер может выбрать продолжение с продувкой через ПКК, даже при неудовлетворенных условиях для продувки для того, чтобы ситуационно-обусловленно снизить загрузку канистры.
Если на этапе 906 условия для продувки удовлетворяются, то алгоритм 900 переходит на этап 912 для регулирования положений различных клапанов для одновременной продувки через ПКК и аспиратор. На этапе 914 может быть сохранено открытое положение ВКК (например, ВКК 120) для затягивания в канистру свежего воздуха из атмосферы. Затем, на этапе 916, может быть оставлен закрытым или может быть закрыт из открытого положения клапан ИКТБ (если таковой имеется). Далее, на этапе 918, может быть открыт ПКК. Как разъяснялось выше, клапан ПКК может пульсировать между открытым и закрытым положениями с заданной частотой. Частота пульсации может быть, например, 10 Гц. Кроме того, на этапе 920 может быть оставлен открытым (или открыт, если до этого он был закрыт), отсечной клапан (ОК). В одном примере, ОК может быть отрегулирован в положение «включено», в котором он полностью открыт. При этом, ОК может быть отрегулирован в полностью открытое положение из полностью закрытого положения. В другом примере, контроллер может выбрать степень открытия ОК, исходя из требуемого уровня разрежения на аспираторе. То есть, ОК может быть открыт из закрытого положения. При этом, ОК может быть переведен в более открытое положение из более закрытого положения. В другом примере, ОК может быть отрегулирован в полностью открытое положение из преимущественно закрытого положения.
После того, как клапаны будут отрегулированы в свои положения, десорбированные топливные пары из канистры могут одновременно течь через ПКК и аспиратор. Соответственно, первая порция топливных паров из канистры улавливания топливных паров может течь через аспиратор следующим образом: на этапе 922 сжатый воздух из точки ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от впускной дроссельной заслонки может быть направлен через аспиратор на вход компрессора. Этот эжектирующий поток сжатого воздуха через аспиратор позволяет на этапе 924 образовываться разрежению на шейке аспиратора, и это разрежение затем может быть прямо подано в канистру улавливания топливных паров. На этапе 926 это разрежение может вытянуть первую порцию продутых топливных паров из канистры на вход компрессора через аспиратор. Далее, на этапе 936, в зависимости от количества паров, принятых во впускном коллекторе, с целью сохранения горения в двигателе при требуемом воздушно-топливном отношении, например, стехиометрическом, может быть выполнена регулировка количества впрыскиваемого топлива и/или временных установок впрыска топлива.
В то же самое время, вторая порция топливных паров (или дополнительных паров) может течь через соленоидный клапан и критическое сопло в ПКК следующим образом: на этапе 928, давление в коллекторе, меньшее давления в канистре, может вытягивать продуваемые пары из канистры через ПКК. На этапе 930 поток паров может течь сначала через соленоидный клапан в ПКК, а затем, на этапе 932, течь через критическое сопло, расположенное ниже по потоку от соленоидного клапана.
Пары, принятые критическим соплом, на этапе 934 могут направляться непосредственно во впускной коллектор ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки. Далее, на этапе 936, для поддержания стехиометрического горения, может быть отрегулирована подача топлива в двигатель за счет изменения количества впрыскиваемого топлива и/или временных установок впрыска топлива.
Таким образом, в условиях наддува, когда давление в коллекторе ниже давления в канистре продувочный поток из канистры 122 улавливания топливных паров через продувочный трубопровод 125 может протекать двумя путями: по первому трубопроводу 158 и третьему трубопроводу 156. Десорбированные топливные пары из канистры могут течь по каждому из продувочного трубопровода 125 и первого трубопровода 158, через ПКК 163 и продувочную линию 159 во впускной коллектор 144 и через продувочный трубопровод 125, третий трубопровод 156, за обратный клапан 154 и во всасывающий порт 194 аспиратора 180. Пары, принимаемые в уносном входе 194 аспиратора 180, затем могут течь по первому каналу 186 и затекать во вход компрессора на первом конце 145 байпасного канала компрессора, расположенном выше по потоку от компрессора 114.
На фиг. 10 показан алгоритм 1000 для регулировок состояния ОК и ПКК в зависимости от условий двигателя. В частности, алгоритм может определить исходное состояние двух клапанов, а затем, в зависимости от условий работы двигателя, с учетом его переходных состояний, модифицировать положение указанных двух клапанов.
На этапе 1002 алгоритм 1000 включает в себя оценивание и/или измерение условий работы двигателя. К этим условиям могут относиться, например, частота вращения двигателя, запрошенный крутящий момент, температура катализатора, температура двигателя, воздушно-топливное отношение отработавших газов, ДВК, МРВ, барометрическое давление и т.п. На этапе 1004, на основе оцененных условий работы двигателя для каждого из клапанов ОК и ПКК может быть определено исходное положение. Например, в установившемся режиме с наддувом ОК может быть переведен в полностью открытое или преимущественно открытое положение. В другом примере, если не удовлетворены условия для продувки, описанные выше со ссылкой на алгоритмы 800 и 900, то ПКК можно оставить закрытым или неработающим.
На этапе 1006 может быть определено наличие или отсутствие условий холодного запуска двигателя. Условия холодного запуска двигателя могут включать в себя прокручивание неподвижного двигателя электромотором, например, стартером, когда температура двигателя ниже рабочей температуры. Кроме того, во время холодного запуска двигателя, может не достичь температуры активации катализатора устройство снижения токсичности выбросов в системе вывода отработавших газов. Кроме того, при запуске двигателя может ожидаться раскручивание турбонагнетателя в системе с турбонагнетателем при подготовке к подгазовке. Если условия холодного запуска двигателя присутствуют, то с целью быстрого подъема давления наддува на этапе 1008 клапан ОК может быть временно закрыт, по меньшей мере на раннем этапе запуска двигателя. Кроме того, на этапе 1008 клапан ПКК можно оставить закрытым или закрыть для предотвращения процесса продувки канистры улавливания топливных паров для того, чтобы снизить ошибки подачи топлива.
Затем алгоритм 1000 переходит на этап 1010, на котором может быть определено, не имеется ли резкого увеличения запроса крутящего момента (например, из-за подгазовки). Если такое увеличение имеется, то на этапе 1012 алгоритм 1000 включает в себя регулирование ОК в закрытое положение. При закрытии ОК, выходящий из выхода компрессора сжатый воздух не сможет быть отведен в байпасный канал компрессора, чем будет поднято давление наддува и повышена мощность двигателя. Кроме того, можно оставить открытым или закрыть ПКК. Если до подгазовки выполнялась операция продувки, то путем закрытия ПКК операция продувки может быть прервана.
Затем, алгоритм 1000 продолжается этапом 1014, на котором можно определить, не произошло ли резкого падения запроса крутящего момента (например, при сбросе газа). Если такое резкое падение произошло, то на этапе 1016 для снижения условий помпажа компрессора можно оставить открытым или открыть ОК. Кроме того, можно оставить закрытым или закрыть ПКК для уменьшения потока топливных паров на впуск двигателя на время снижения запроса крутящего момента.
На этапе 1018 алгоритм может выяснить, не находится ли двигатель в условиях холостого хода. Примером холостого хода двигателя могут быть условия без наддува, в которых компрессор может не подавать сжатый воздух на впуск. Кроме того, в течение холостого хода впускная дроссельная заслонка может быть преимущественно закрыта или полностью закрыта, результатом чего будут более высокие уровни разрежения в коллекторе. Соответственно, если условие холостого хода подтверждается, то алгоритм 1000 переходит на этап 1020, на котором можно открыть ПКК для того, чтобы воспользоваться возможностью для того, чтобы разрежение в коллекторе вытянуло из канистры улавливания топливных паров скопившиеся там топливные пары. Однако, ПКК может быть открыт, исходя из удовлетворения условий для продувки. Затем, ОК может быть закрыт в течение условий холостого хода. Опционально, ОК могут оставлять открытым, но разрежение, создаваемое на аспираторе, может быть меньшим разрежения в коллекторе, результатом чего будет больший поток продутых паров через ПКК по сравнению с потоком через аспиратор. Следовательно, при холостом ходе двигателя ОК может быть закрыт, и продувочный поток большей частью может идти через ПКК.
Затем алгоритм 1000 переходит на этап 1022 для определения того, существуют ли условия наддува, при которых давление в коллекторе выше давления в канистре. При положительном ответе, на этапе 1024 можно оставить открытым или открыть ОК, а ПКК можно закрыть. Как было описано ранее со ссылкой на алгоритм 800, когда давление в коллекторе выше давления в канистре, продувочный поток может пойти только через аспиратор и может миновать ПКК. При отрицательном ответе алгоритм переходит на этап 1026 для выяснения того, не существуют ли условия наддува, при которых давление в коллекторе ниже давления в канистре. При положительном ответе, на этапе 1028 можно оставить открытым или открыть ОК, а ПКК можно открыть. При этом, открывание ПКК может быть обусловлено удовлетворением условий для продувки. То есть, при одновременном открытии ОК и ПКК, продувочный поток может пойти двумя различными путями: через аспиратор и через ПКК,
Следует отметить, что регулировка ОК может быть временной на срок существования переходного режима двигателя. Например, ОК можно открыть по окончании события подгазовки, если был достигнут требуемый уровень наддува.
Таким образом, приведенный в качестве примера способ для двигателя с наддувом, может включать в себя в условиях наддува закрытие продувочного клапана (ПКК) канистры, регулирование степени открытия отсечного клапана (ОК), расположенного выше по потоку от эжектора в байпасном канале компрессора, и регулируемую ОК подачу потока топливных паров из канистры только к эжектору, минуя ПКК, а в условиях без наддува, закрытие ОК, открытие ПКК и подачу потока топливных паров только к ПКК, минуя эжектор. В условиях без наддува, ПКК можно открыть, исходя из удовлетворения условий для продувки, включающих в себя одно или более из следующего: превышение углеводородной загрузкой канистры своего порогового значения, превышение температурой устройства уменьшения токсичности выбросов своей пороговой температуры; истечение порогового периода времени после предшествующей операции продувки. Способ также может включать в себя закрытие и ОК и ПКК в ответ на подгазовку водителя педалью. Способ также может включать в себя закрытие и ОК и ПКК в ответ на холодный запуск двигателя.
На фиг. 11 приведена схема 1100, иллюстрирующая пример процесса продувки в приведенной на фиг. 7 в качестве примера системе 110 двигателя, при различных условиях работы двигателя в соответствии с настоящим раскрытием. На схеме 1100 графиком 1102 показано изменение продувочного потока через ПКК, графиком 1104 показано изменение продувочного потока через аспиратор, графиком 1106 показано изменение положения ОК, графиком 1108 показана работа ПКК, графиком 1112 показано изменение загрузки канистры, графиком 1116 показано изменение давления во впускном коллекторе (ДВК), графиком 1118 показано изменение давления наддува, графиком 1120 показано изменение частоты вращения двигателя, а графиком 1122 показано изменение положения педали. Все вышеуказанные графики построены по времени, которое увеличивается слева направо по оси х. Кроме того, линией 1111 показана пороговая загрузка канистры, а линией 1117 показано атмосферное давление. Как было отмечено ранее, давление в канистре может быть существенно равным атмосферному давлению. Следовательно, линия 1117 может также представлять давление в канистре.
В промежутке между моментами t0 и t1 времени педаль акселератора может быть отпущена, а двигатель может работать на холостом ходу в условиях без наддува. То есть, между t0 и t1 может происходить холодный запуск двигателя. Так как при холодном запуске двигателя его температура может быть ниже требуемой, а устройство снижения токсичности выбросов может еще не быть нагретым до температуры активации катализатора, и ОК, и ПКК могут быть закрыты, даже при том, что давление в коллекторе ниже атмосферного давления (линия 1117). В момент t1 может произойти событие подгазовки, так как педаль оказалась полностью нажатой, результатом чего стал резкий скачок запроса крутящего момента. В ответ на событие подгазовки ОК можно оставить закрытым для того, чтобы накапливалось давление наддува. Соответственно, в момент t1 давление наддува может значительно возрасти с соответствующим увеличением частоты вращения двигателя. В течение события подгазовки ПКК можно оставить закрытым, и в промежутке времени между t1 и t2 продувка канистры может не произойти.
В момент t2 педаль может быть частично отпущена, и может начаться движение в установившемся режиме. После момента t2 давление наддува и частота вращения двигателя могут постепенно снизиться до умеренных уровней. В ответ на установившиеся условия и завершение события подгазовки, ОК может быть открыт для того, чтобы сжатый воздух мог течь через байпасный канал компрессора и аспиратор. Разрежение, созданное на аспираторе благодаря эжектирующему потоку сжатого воздуха, может вытягивать скопившиеся топливные пары из канистры улавливания топливных паров, что приведет к соответствующему снижению загрузки канистры в промежутке времени между t2 и t3. Так как давление в коллекторе выше давления в канистре в промежутке между t2 и t3, ПКК можно оставить закрытым и продувочный поток может пойти через ПКК.
В момент t3 может произойти переходное событие двигателя в виде сброса газа, так как педаль будет полностью отпущена. Резкое снижение запроса крутящего момента может снизить частоту вращения двигателя и давление наддува. При сбросе газа ОК можно оставить открытым для предотвращения условий помпажа компрессора. При этом, скопившиеся топливные пары могут продолжаться вытягиваться из канистры в промежутке между t3 и t4 с соответствующим снижением загрузки канистры. Альтернативно, может быть отрегулирована степень открытия ОК с целью снижения помпажа компрессора при уменьшении продувочного потока.
В момент t4 может произойти событие выключения зажигания для того, чтобы произвести дозаправку топливом. При этом двигатель отключается и остается неподвижным, пока транспортное средство заправляют топливом. В ответ на событие дозаправки в момент t4 может быть открыт ИКТБ (не показан), а ПКК и ОК закрыты. В процессе дозаправки (между t4 и t5) загрузка канистры топливной системы устойчиво растет, так как дозаправочные пары скапливаются в канистре. То есть, к моменту t5 времени, когда двигатель запустят, и он начнет работать (например, после события включения зажигания), загрузка канистры топливной системы может быть большей. В частности, загрузка канистры топливной системы может быть выше своего порогового значения (линия 1111). В промежутке между t5 и t6 двигатель может работать на холостом ходу, и может быть запущен процесс продувки за счет открытия ПКК. При этом, в момент t5 могут быть удовлетворены условия для продувки, такие как условие по загрузке канистры и по повышенной температуре устройства снижения токсичности отработавших газов. Разрежение из коллектора может быть подано в канистру топливной системы для вытягивания скопившихся паров во впускной коллектор. Так как это происходит в условиях без наддува, между t5 и t6 ОК может быть закрыт, и продуваемые пары могут течь только через ПКК, но не через эжектор.
Затем, в момент t6 педаль может постепенно нажиматься для начала движения транспортного средства. И давление наддува, и частота вращения двигателя могут медленно расти в ответ на увеличение запроса крутящего момента. В момент t6 ОК может быть также открыт, так как теперь двигатель работает под наддувом. Загрузка канистры может уменьшаться между t6 и t7 из-за одновременной продувки через аспиратор и через ПКК. После момента t6 ПКК можно оставить открытым, так как в условиях с наддувом давление в коллекторе продолжает оставаться ниже давления в канистре.
В момент t7, все же, и ПКК и ОК могут быть временно закрыты в ответ на событие подгазовки педалью. Между t7 и t8 и давление наддува и частота вращения двигателя могут быстро расти. В дополнение к закрытию ОК, также можно отрегулировать в полностью закрытое положение регулятор давления наддува для того, чтобы дать турбонагнетателю раскрутиться, а давлению наддува - нарасти. В момент t8 событие подгазовки может завершиться, так как педаль постепенно отпускают, и могут возобновиться условия движения в установившемся режиме. Соответственно, может быть открыт ОК для того, чтобы байпасный поток компрессора мог и дальше снижать загрузку канистры, так как дополнительные топливные пары продуваются через аспиратор. В момент t8 времени можно оставить закрытым ПКК, так как давление в коллекторе выше давления в канистре. Поэтому, между t8 и t9 продувочный поток может идти только через аспиратор, минуя ПКК.
В момент t9 педаль может быть отпущена снова для возврата двигателя в режим холостого хода. В ответ на условия холостого хода, может быть закрыт ОК и продувка через аспиратор может быть прервана. В альтернативном примере, ОК могут оставлять открытым для дальнейшей продувки канистры. То есть, к моменту t9 загрузка канистры существенно снизилась и следовательно, в момент t9 ПКК может быть оставлен в своем закрытом положении. В другом альтернативном примере, ПКК может быть открыт, чтобы дать разрежению коллектора продувать канистру и далее.
Таким образом, приведенный в качестве примера способ для двигателя с наддувом может включать в себя: в условиях с наддувом подачу потока скопившихся топливных паров из канистры в эжектор, в обход продувочного клапана канистры, причем подачу потока регулируют отсечным клапаном (ОК), расположенным выше по потоку от эжектора, а в ответ на выполненную водителем подгазовку - закрытие ОК и прерывание подачи потока скопившихся топливных паров из канистры в эжектор. В условиях с наддувом скопившиеся топливные пары из канистры в эжектор могут течь когда ОК открыт и через эжектор существует эжектирующий поток. Способ также может включать в себя, в условиях без наддува, закрытие ОК, открытие продувочного клапана канистры и подачу потока скопившихся топливных паров из канистры в обход эжектора через продувочный клапан канистры на впуск двигателя. При этом, в условиях без наддува скопившиеся топливные пары могут течь из канистры через клапан и критическое сопло внутри продувочного клапана канистры, причем в продувочном клапане канистры критическое сопло расположено рядом с клапаном. В одном примере, ОК может быть бесступенчато-регулируемым клапаном. В условиях с наддувом, подача потока скопившихся топливных паров может идти в обход продувочного клапана канистры, когда давление в коллекторе выше давления в канистре. Тем не менее, в условиях с наддувом, способ может также включать в себя открытие продувочного клапана канистры и подачу потока дополнительных скопившихся топливных паров через продувочный клапан канистры, когда давление в коллекторе ниже давления в канистре. Дополнительные скопившиеся топливные пары могут течь из канистры через продувочный клапан канистры только при удовлетворении условий для продувки. Условия для продувки могут включать в себя одно или более из следующего: углеводородная загрузка канистры превышает свое пороговое значение, температура устройства снижения токсичности выбросов превышает пороговую температуру, и истечение порогового периода времени работы транспортного средства и/или двигателя после предшествующей операции продувки. Способ также может включать в себя отсутствие подачи потока скопившихся топливных паров через продувочный клапан канистры в ответ на выполненную оператором подгазовку.
Вышеуказанным способом канистра оборудованного устройством наддува двигателя может быть продута в условиях наддува и в условиях без наддува. За счет обеспечения некоторого количества путей продувки может быть увеличена частота продувок канистры. Кроме того, за счет гарантирования того, что продувочный поток через аспиратор не ограничен критическим соплом, достаточный продувочный поток может быть обеспечен в условиях с наддувом, когда продувочный поток через критическое сопло может быть ограничен из-за повышенного давления в коллекторе. За счет увеличения расхода продувки через аспиратор канистра может быть очищена более удовлетворительно. Кроме того, могут быть снижены протечки из насыщенной канистры и может быть улучшено соответствие требованиям по выбросам в атмосферу. Кроме того, можно улучшить эксплуатационные качества двигателя за счет регулирования положений отсечного клапана в байпасном канале компрессора с целью управления продувочным потоком и байпасным потоком компрессора в ответ на возникновение переходных режимов двигателя.
В одном представлении способ для двигателя с устройством наддува может включать в себя связывание по текучей среде канистры с эжектором, расположенным в байпасном канале компрессора, причем это связывание не включает в себя продувочного клапана канистры, создание разрежения на эжекторе эжектирующим потоком, регулируемым отсечным клапаном в байпасном канале компрессора и, в условиях с наддувом, подачу потока скопившихся топливных паров из канистры в эжектор, а в случае выполнения оператором подгазовки, отключение эжектирующего потока через эжектор и прерывание подачи потока скопившихся топливных паров из канистры.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут выполняться системой управления, включающей в себя контроллер в комбинации с разнообразными датчиками, исполнительными устройствами и другими компонентами аппаратной части двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, в которой раскрытые действия реализуются выполнением инструкций в системе, содержащей разнообразные компоненты аппаратной части двигателя в комбинации с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.