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

Область техники
Раскрытое в настоящей заявке изобретение относится к системам и способам (вариантам) улучшения продувки канистры улавливания топливных паров.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Топливные системы транспортных средств содержат системы улавливания топливных паров для снижения их выброса в атмосферу. Например, парообразные углеводороды (УВ) из топливного бака можно накапливать в канистре улавливания топливных паров, содержащей адсорбент, адсорбирующий и удерживающий пары. Затем, во время работы двигателя, может осуществляться продувка системы улавливания топливных паров со сбросом паров во входной коллектор двигателя для использования в качестве топлива.
Продувка канистры улавливания топливных паров для их удаления может включать открытие узла клапана продувки канистры, подключенного к каналу между канистрой улавливания топливных паров и входным коллектором. В процессе продувки, разрежение или отрицательное давление во входном коллекторе может создать тягу воздуха через канистру улавливания топливных паров, вызывающую десорбцию паров из канистры. Поток десорбированных топливных паров может протекать через узел клапана продувки канистры во входной коллектор. В связи с этим, узел клапана продувки канистры может регулировать расход потока топливных паров во входной коллектор через звуковое сопло, установленное между клапаном в узле клапана продувки канистры и входным коллектором. Следовательно, звуковое сопло может функционировать как устройство изменения сечения потока в линии продувки между клапаном и входным коллектором.
В двигателях с наддувом в режиме с наддувом, когда работает компрессор, давление во входном коллекторе может быть положительным. В таком случае, вытяжное устройство, установленное в байпасной магистрали компрессора, может создавать разрежение, которое можно использовать для вытяжки уловленных топливных паров из канистры улавливания топливных паров. Однако расход продувочного потока через вытяжное устройство может быть ниже, так как звуковое сопло в узле клапана продувки канистры может чрезмерно ограничивать расход потока продувки канистры к всасывающему отверстию вытяжного устройства. Следовательно, эффективность работы вытяжного устройства в части продувки канистры улавливания топливных паров может значительно снизиться из-за наличия звукового сопла на пути потока.
Пример подхода к усовершенствованию процесса продувки приведен Стефани (Stephani) в DE 102011084539. В этом случае, вытяжное устройство, установленное в байпасной магистрали компрессора, непосредственно сообщается с канистрой улавливания топливных паров таким образом, что топливные пары удаляются в вытяжное устройство из канистры улавливания топливных паров, не проходя через узел клапана продувки канистры. При наличии непосредственного сообщения между канистрой улавливания топливных паров и вытяжным устройством эффект дозированного расхода, обеспечиваемый звуковым соплом, может быть компенсирован следующим образом. В байпасной магистрали компрессора устанавливается клапан дозирования, регулирующий расход через вытяжное устройство и, следовательно, продувку канистры улавливания топливных паров.
Авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки вышеописанного подхода. Например, продувка канистры и поток в байпасной магистрали компрессора могут отрицательно сказаться на работе двигателя в переходных режимах. Это может привести к отрицательным последствиям, включая потерю мощности и снижение КПД двигателя, а также рост нестабильности горения. Кроме того, подход согласно DE 102011084539 в основном используется в режимах, отличных от холостого хода, в которых вытяжное устройство может создать разрежение для вытягивания топливных паров в процессе продувки. В связи с этим, использование разрежения в коллекторе для продувки канистры может оказаться невозможным.
Авторы настоящего изобретения осознали вышеуказанные недостатки и определили подход, позволяющий устранить их хотя бы частично. Одним из примеров такого подхода является способ для двигателя с наддувом, включающий, при работе в режиме с наддувом, течение уловленных топливных паров из канистры в эжектор в обход узла клапана продувки канистры, при этом поток регулируется отсечным клапаном (ОК), расположенным выше по потоку от эжектора и срабатывающим при нажатии водителем на педаль акселератора, когда ОК закрывается, а течение уловленных топливных паров из канистры в эжектор прекращается. Таким образом, путем хотя бы временного закрытия ОК в переходных режимах работы двигателя можно улучшить показатели работы двигателя.
В другом варианте способ включает, при работе в режиме с наддувом, закрытие узла клапана продувки канистры (УКПК), регулировку открытия отсечного клапана (ОК), расположенного выше по потоку от эжектора в байпасной магистрали компрессора, и течение топливных паров из канистры только в эжектор, при этом поток регулируется ОК и течет в обход УКПК, а при работе в режиме без наддува -закрытие ОК, открытие УКПК и поток топливных паров из канистры только в УКПК, при этом поток идет в обход эжектора. Данный способ позволяет продувать канистру при работе как в режимах с наддувом, так и в режимах без наддува.
Например, двигатель с наддувом может содержать эжектор, расположенный в байпасной магистрали компрессора и гидравлически сообщающийся с канистрой улавливания топливных паров. Двигатель с наддувом может также содержать узел клапана продувки канистры, содержащий клапан и звуковое сопло. Клапан может быть электромагнитным. Кроме того, звуковое сопло может быть расположено ниже по потоку от клапана в узле клапана продувки канистры и рядом с ним в едином общем корпусе. Выпускное отверстие звукового сопла в составе узла клапана продувки канистры может гидравлически сообщаться с входным коллектором.
Канистра улавливания топливных паров может сообщаться как с входом узла клапана продувки канистры, так и с всасывающим отверстием эжектора через разные и отдельные каналы. В связи с этим, уловленные пары из канистры могут удаляться продувкой непосредственно в эжектор, минуя узел клапана продувки канистры. Эжектирующий поток через эжектор можно регулировать с помощью отсечного клапана, установленного в байпасной магистрали компрессора. Отсечной клапан также может регулировать продувочный поток через эжектор путем регулирования эжектирующего потока. При работе в режиме с наддувом отсечной клапан можно установить в почти полностью (или полностью) открытое положение, а эжектор может создавать разрежение с помощью потока сжатого воздуха в байпасной магистрали компрессора. Создаваемое эжектором разрежение может вытягивать уловленные пары из канистры улавливания топливных паров и направлять их на вход компрессора. В этом случае топливные пары могут течь из канистры улавливания топливных паров непосредственно в эжектор в обход узла клапана продувки канистры. В режиме с наддувом разрежение во входном коллекторе можно использовать для воздействия на узел клапана продувки канистры, при этом уловленные топливные пары можно удалять из канистры улавливания во входной коллектор через клапан и звуковое сопло в обход эжектора. Таким образом, продувка канистры улавливания топливных паров может осуществляться как в режиме работы двигателя с наддувом, так и в режиме без наддува. В ответ на нажатие на педаль акселератора отсечной клапан в байпасной магистрали компрессора можно установить в более закрытое положение, чтобы обеспечить быстрое повышение уровня наддува. Соответственно, продувку канистры улавливания топливных паров можно временно прекратить, когда двигатель находится в переходном режиме, поскольку эжектор не может создавать разрежение при закрытом отсечном клапане.
Таким образом, канистру улавливания топливных паров можно продуть от содержащихся в ней паров как при работе форсированного двигателя с турбонаддувом, так и в режиме без наддува. При подключении эжектора напрямую к канистре улавливания топливных паров звуковое сопло на пути продувки через узел клапана продувки канистры можно обойти, а расход потока продувки к входу в компрессор можно увеличить. Таким образом, топливные пары можно удалять из канистры как при наличии, так и в отсутствие наддува двигателя. Кроме того, регулируя поток в байпасной магистрали компрессора и разрежение эжектора с помощью отсечного клапана в зависимости от режима работы двигателя можно улучшить показатели работы двигателя. В целом, можно повысить экономию топлива и соблюдение нормативов выбросов.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание Фигур чертежа
На ФИГ. 1 схематически изображен вариант осуществления системы двигателя, включающей вариант трехпутевого узла клапана продувки канистры в соответствии с раскрытым в настоящей заявке изобретением.
На ФИГ. 2 представлена высокоуровневая блок-схема процесса продувки в режимах работы системы двигателя, изображенной на ФИГ. 1, с наддувом и без наддува.
На ФИГ. 3 представлена высокоуровневая блок-схема процесса продувки в режиме с наддувом, когда давление в канистре выше, чем во входном коллекторе варианта системы двигателя, изображенного на ФИГ. 1.
На ФИГ. 4 представлена высокоуровневая блок-схема работы отсечного клапана, подключенного к вытяжному устройству варианта системы двигателя, изображенного на ФИГ. 1.
На ФИГ. 5 приведен пример процесса продувки канистры улавливания топливных паров в варианте системы двигателя, изображенном на ФИГ. 1.
На ФИГ. 6 представлено сравнение значений расходов через эжектор, когда он подключен к звуковому соплу, и когда поток в эжектор обходит звуковое сопло.
На ФИГ. 7 схематически изображен вариант системы двигателя с еще одним вариантом компоновки системы улавливания топливных паров согласно раскрытому в настоящей заявке изобретению.
На ФИГ. 8 представлена высокоуровневая блок-схема процесса продувки в режимах работы системы двигателя, изображенной на ФИГ.7, с наддувом и без наддува.
На ФИГ. 9 представлена высокоуровневая блок-схема процесса продувки в режиме с наддувом, когда давление в канистре выше, чем во входном коллекторе варианта системы двигателя, изображенного на ФИГ. 7.
На ФИГ. 10 представлена высокоуровневая блок-схема работы отсечного клапана и узла клапана продувки канистры в варианте системы двигателя, изображенном на ФИГ. 7.
На ФИГ. 11 приведен пример процесса продувки канистры улавливания топливных паров в варианте системы двигателя, изображенном на ФИГ. 7
Осуществление изобретения
Нижеследующее подробное описание относится к системам и способам (вариантам) улучшения продувки канистры улавливания топливных паров в составе системы двигателя, например - системы, изображенной на ФИГ. 1. Система может представлять собой двигатель с наддувом, содержащий турбину и компрессор. Канистра улавливания топливных паров может быть подключена к системе впуска двигателя через узел клапана продувки канистры, содержащий электромагнитный клапан и звуковое сопло, смонтированные в общем кожухе узла клапана продувки канистры. Уловленные топливные пары могут быть удалены из канистры путем продувки через две линии в систему впуска двигателя. В режиме без наддува топливные пары можно удалять через электромагнитный клапан и через звуковое сопло в составе узла клапана продувки канистры во входной коллектор (ФИГ. 2). В режиме с наддувом топливные пары из канистры можно удалять через электромагнитный клапан узла клапана продувки канистры, минуя звуковое сопло, в вытяжное устройство, подключенное к байпасной магистрали компрессора (ФИГ. 2). В этом случае топливные пары могут поступать на вход компрессора и далее во входной коллектор. Отсечной клапан, установленный в байпасной магистрали компрессора, выполнен с возможностью настройки для обеспечения потока продувки через вытяжное устройство (ФИГ. 4). Кроме того, если давление в канистре улавливания топливных паров выше, чем во входном коллекторе, удаляемые топливные пары могут также протекать через звуковое сопло напрямую во входной коллектор (ФИГ. 3). Вариант процесса продувки в зависимости от различных режимов двигателя и условий в канистре приведен на ФИГ. 5. Таким образом, при подключении вытяжного устройства напрямую к выпуску электромагнитного клапана и при обходе звукового сопла можно обеспечить повышение расхода потока продувки через вытяжное устройство (ФИГ. 6). Другой вариант осуществления двигателя предусматривает возможность прямого гидравлического сообщения между всасывающим отверстием вытяжного устройства и канистрой улавливания топливных паров (ФИГ. 7) без участия узла клапана продувки канистры. В этом случае канистра улавливания топливных паров может гидравлически сообщаться как с вытяжным устройством, так и с узлом клапана продувки канистры. Уловленные топливные пары могут удаляться из канистры через две линии в систему впуска двигателя в зависимости от режима его работы (ФИГ. 8 и 9). Аналогично варианту системы двигателя на ФИГ. 1, расход эжектирующего потока через вытяжное устройство, как и разрежение в вытяжном устройстве, можно регулировать отсечным клапаном в байпасной магистрали компрессора. Узел клапана продувки канистры и отсечной клапан в байпасной магистрали выполнены с возможностью открытия и закрытия в зависимости от различных переходных режимов двигателя (ФИГ. 10). Вариант процесса продувки для второго варианта осуществления, представленного на ФИГ. 7, изображен на ФИГ. 11. Таким образом, продувку канистры можно улучшить.
Обратимся к ФИГ. 1. На нем представлены особенности одного из вариантов осуществления двигательной системы 100 с возможностью использования в автотранспортном средстве. Двигательная система выполнена с возможностью сжигания топливных паров, накапливающихся как минимум в одном из ее компонентов. Двигательная система 100 содержит многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в общем виде представленный на 102, способный приводить автотранспортное средство в движение. Двигатель 102 выполнен с возможностью как минимум частичного управления системой управления, содержащей контроллер 112, и управляющими воздействиями водителя 130 через устройство 132 ввода. В данном варианте устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали (ПП).
Двигатель 102 содержит впускную дроссельную заслонку 165, гидравлически сообщающуюся с входным коллектором 144 по впускному каналу 142. Воздух может поступать во впускной канал 142 из системы впуска воздуха (СВВ), содержащей воздухоочиститель 133, сообщающийся с окружающей средой. Впускная дроссельная заслонка 165 может содержать дроссельную шайбу 192. В данном конкретном варианте положение дроссельной шайбы 192 может изменять контроллер 112 с помощью сигнала, направляемого электромотору или электроприводу, содержащемуся во впускной дроссельной заслонке 165, - данную конфигурацию принято называть «электронное управление дроссельной заслонкой» (ЭУДЗ). Данный способ позволяет управлять впускной дроссельной заслонкой 165 для регулирования расхода воздуха, поступающего во входной коллектор 144 и цилиндры.
Датчик 196 барометрического давления может быть подключен к входу во впускной канал 142 для подачи сигнала о барометрическом давлении (БД). Датчик 162 давления воздуха в коллекторе может быть подключен к входному коллектору 144 для подачи сигнала о давлении воздуха в коллекторе (ДВК) в контроллер 112. Датчик 161 давления на входе дроссельной заслонки может быть подключен непосредственно перед впускной дроссельной заслонкой 165 для подачи сигнала о давлении на входе в дроссельную заслонку (ДВДЗ) или давлении наддува.
Входной коллектор 144 предназначен для подачи всасываемого воздуха или топливно-воздушной смеси в камеры 30 сгорания (также называемые цилиндры 30) двигателя 102. Камеры 30 сгорания могут располагаться над наполненным смазкой картером (не показан), в котором поршни камер сгорания, совершая возвратно-поступательные движения, вращают коленчатый вал (не показан). В камеры 30 сгорания можно подавать один или несколько видов топлива через инжекторы 66. Виды топлива могут включать бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное, биодизельное топливо, компримированный природный газ и т.п. Подача топлива в камеры сгорания может осуществляться прямым впрыском (как показано на ФИГ. 1), впрыском во впускные каналы, впрыском в корпус дроссельной заслонки или способом, являющимся комбинацией любых из вышеперечисленных. Следует учесть, что на ФИГ. 1 изображен единственный инжектор 66, при этом (хотя и не показано) каждая из камер 30 сгорания может быть соединена с соответствующим инжектором 66. Для воспламенения в камерах сгорания используют искровое зажигание и (или) воспламенение от сжатия. Далее, выпуск отработавших газов из камер 30 сгорания двигателя 102 может осуществляться через выпускной коллектор (не показан) в устройство снижения токсичности отработавших газов (не показано), подключенное к выхлопному тракту (не показан).
Двигательная система 100 может также содержать компрессор 114 для подачи заряда сжатого воздуха во входной коллектор 144. В варианте с компрессором турбонагнетателя компрессор 114 может быть механически соединен с газовой турбиной (не показана), приводящей его в действие и работающей на отработавших газах из двигателя. Газовая турбина может располагаться в выхлопном тракте и может приводиться в движение отработавшими газами. В газовой турбине турбонагнетателя может быть установлена перепускная заслонка (не показана). В частности, перепускная заслонка может быть частью перепускного канала, сформированного между входом в газовую турбину и выходом из нее.
Регулирование положения перепускной заслонки позволяет регулировать величину наддува, обеспечиваемого газовой турбиной.
В другом варианте компрессор 114 может представлять собой любой подходящий компрессор всасываемого воздуха, например - компрессор наддува с приводом от электродвигателя.
В варианте компоновки, показанном на ФИГ. 1, компрессор 114 производит забор приточного воздуха из воздухоочистителя 133 и направляет сжатый воздух через интеркулер 143. Интеркулер также может обозначаться термином «охладитель наддувочного воздуха». Таким образом, как компрессор 114, так и интеркулер 143, расположены выше по потоку от впускной дроссельной заслонки 165. Интеркулер 143 охлаждает сжатый воздух, затем поступающий через впускную дроссельную заслонку во входной коллектор 144, в зависимости от положения шайбы 192 впускной дроссельной заслонки 165. Датчик 160 давления на входе компрессора установлен непосредственно перед компрессором 114 для отправки сигнала о давлении на входе компрессора (ДВхК) контроллеру 112.
Возможно устройство обводной линии компрессора 114 для отвода части всасываемого воздуха, сжатого компрессором 114, назад выше по потоку перед компрессором на его вход. Обводная линия может быть образована первым трактом 186 и вторым трактом 191, а также содержать вытяжное устройство 180, расположенное как показано на ФИГ. 1. Вытяжные устройства (которые также могут обозначаться терминами «эжекторы», «насосы Вентури», «эжекторные насосы» и «эдукторы») - это пассивные устройства, используемые в двигательных системах для низкозатратного создания разрежения. Таким образом, вытяжное устройство 180 может представлять собой эжектор, эдуктор, насос Вентури, эжекторный насос или аналогичное пассивное устройство.
Как раскрыто в примере на ФИГ. 1, первый конец 145 первого тракта 186 можно присоединить к впускному каналу 142 за воздухоочистителем 133 и перед компрессором 114. Второй конец 147 первого тракта 186 можно подключить ко второму тракту 191 через вытяжное устройство 180. Таким образом, второй конец 147 первого тракта 186 можно подключить к эжектирующему выходу вытяжного устройства 180. Иначе говоря, эжектирующий выход вытяжного устройства 180 может быть подключен к впускному каналу 142 перед компрессором 114 и перед датчиком 160 ДВхК через первый тракт 186. Таким образом, эжектирующий поток сжатого воздуха из зоны за компрессором 114 с примесью других текучих сред, которые могут быть втянуты в вытяжное устройство через всас, может быть направлен во впускной канал 142 в точке перед компрессором и за воздухоочистителем 133 (например, в первом конце 145).
Кроме того, первый конец 151 второго тракта 191 может гидравлически сообщаться с впускным каналом 142 за компрессором 114, за интеркулером 143 и перед впускной дроссельной заслонкой 165. Второй конец 149 второго тракта 191 можно подключить к эжектирующему входу вытяжного устройства 180 и через него в первый тракт 186. Таким образом, эжектирующий вход вытяжного устройства 180 может гидравлически сообщаться с впускным каналом 142 в точке, расположенной ниже по потоку от компрессора 114, за интеркулером 143 и перед впускной дроссельной заслонкой 165. В других вариантах осуществления эжектирующий вход вытяжного устройства 180 может гидравлически сообщаться с впускным каналом 142 за компрессором 114, но перед интеркулером 143.
Количество воздуха, отводимого через обводную линию, образованную первым трактом 186 и вторым трактом 191, может зависеть от значений относительного давления в двигательной системе. В других вариантах, согласно изображению раскрытого варианта осуществления, отсечной клапан 185 может быть установлен во втором тракте 191 между первым концом 151 и вторым концом 149 для регулирования расхода сжатого воздуха в обводную линию компрессора. Как показано на чертеже, отсечной клапан ОК (SOV) 185 расположен выше эжектора 180 (по направлению потока сжатого воздуха в обводной линии компрессора). Точнее, ОК 185 расположен в обводной линии компрессора выше эжектирующего входа эжектора 180, причем эжектирующий вход эжектора 180 соединен со вторым концом 149 второго тракта 191. Никаких других компонентов между эжектором и ОК 185 нет.
Таким образом, меняя положение отсечного клапана 185 можно регулировать количество воздуха, проходящего через обводную линию. Управляя отсечным клапаном 185 и изменяя количество воздуха, отводимого по обводной линии, можно регулировать давление наддува, создаваемого ниже по потоку от компрессора. Это позволяет регулировать наддув и предотвращать помпаж. Кроме того, когда воздух отводится по трактам 186 и 191, в эжекторе 180 может быть создано разрежение для различных целей, включая вытяжку топливных паров из канистры через узел клапана продувки канистры, использование разрежения для какого-либо вакуумного устройства, например - усилителя тормозов, или для хранения в вакуум-бачке. ОК 185 может представлять собой двухпозиционный клапан или плавно регулируемый клапан, способный принимать положения от полностью закрытого до полностью открытого.
Двигательная система 100 также содержит топливную систему 40, содержащую топливный бак 126, канистру 122 улавливания топливных паров и другие компоненты, раскрытые ниже. В топливном баке 126 находится легкоиспаряющееся жидкое топливо с возможностью подачи через инжектор 66 в камеры 30 сгорания двигателя 102. Во избежание утечки топливных паров из топливного бака 126 в атмосферу, газы из топливного бака 126 сбрасываются в атмосферу через канистру 122 улавливания топливных паров. В тексте настоящего описания канистра улавливания топливных паров может также обозначаться терминами «адсорбер», «канистра топливной системы», «угольный фильтр» или просто «канистра». Канистра 122 улавливания топливных паров может иметь значительную емкость для накапливания паров топлива на основе углеводородов, спиртов и (или) эфира в адсорбированном состоянии. Адсорбер может быть наполнен гранулами активированного угля и (или) другим материалом с высокой удельной поверхностью, например для того, чтобы улавливать топливные пары, поступающие из топливного бака. Однако при длительной адсорбции топливных паров происходит снижение емкости адсорбера в части возможности улавливания новых объемов и возникает риск утечек загрязняющих веществ. В связи с этим, адсорбер можно периодически продувать для удаления уловленных топливных паров, как более подробно раскрыто ниже. Несмотря на то, что на ФИГ. 1 показана единственная канистра 122 улавливания топливных паров, следует понимать, что в двигательной системе 100 может быть установлено любое количество канистр.
Паровой запорный клапан (ПЗК) 124 (также обозначаемый термином «запорный кран топливного бака» 124) может быть, при необходимости, установлен в трубе между топливным баком 126 и канистрой 122 улавливания топливных паров. В некоторых вариантах осуществления ПЗК 124 может представлять собой электромагнитный клапан, а его работа может регулироваться путем регулирования управляющего сигнала (или длительности импульса) соответствующего электромагнита. Во время нормальной работы двигателя ПЗК 124 может быть закрыт для ограничения суточного количества паров, направляемых в канистру 122 из топливного бака 126. Во время заправки топливом и при определенных условиях продувки ПЗК 124 может быть временно открыт для направления топливных паров из топливного бака 126 в канистру 122. Открытие запорного крана топливного бака (ЗКТБ) 124 в ситуациях, когда давление в топливном баке выше критического давления (например, выше механического предела давления, при превышении которого топливный бак и прочие компоненты топливной системы могут получить механические повреждения), пары топлива, образующиеся при заправке, можно сбросить в канистру, при этом давление в топливном баке может поддерживаться ниже предельных значений. Несмотря на то, что в раскрытом варианте показано, что ПЗК 124 расположен в трубе между топливным баком и канистрой, в других вариантах осуществления ЗКТБ может быть установлен на топливном баке 126.
Один или несколько датчиков 128 давления могут быть подключены к топливному баку 126 для определения уровня давления или разрежения в топливном баке. Несмотря на то, что в раскрытом варианте показано, что датчик давления подключен к топливному баку 126, в других вариантах осуществления датчик 128 давления может быть установлен между топливным баком и ПЗК 124.
Топливные пары, выходящие из канистры 122 во время продувки, могут быть направлены во входной коллектор 144 через продувочный канал 119. Поток паров по продувочному каналу 119 может регулировать узел 164 клапана продувки канистры, установленный между канистрой топливной системы и впуском двигателя. Количество и расход паров, выпускаемых узлом клапаном продувки канистры, может определяться рабочим циклом соответствующего электромагнита (не показан) узла клапана продувки канистры. Рабочий цикл электромагнита узла клапана продувки канистры может определяться блоком управления трансмиссией (БУТ) транспортного средства, например - контроллером 112, реагирующим на изменения режимов работы двигателя, включая, например, частоту вращения при той или иной нагрузке, воздушно-топливное отношение, загрязнение канистры и т.п. Давая команду на закрытие узла клапана продувки канистры, контроллер может изолировать систему удаления топливных паров от впуска двигателя. Необязательный обратный клапан канистры (не показан) может быть установлен в продувочном канале 119 для предотвращения изменения давления во входном коллекторе из-за потока газов в направлении, противоположном продувочному потоку. Необязательный обратный клапан канистры может быть установлен, если моменты открытия и закрытия узла клапана продувки канистры установлены неточно, либо сам узел клапана продувки канистры может быть пробит из-за высокого давления во входном коллекторе. Оценить расход воздуха в коллекторе (МРВ) можно с помощью датчика массового расхода воздуха (МРВ) (не показан), подключенного к входному коллектору 144 и передающего данные контроллеру 112. В другом варианте МРВ можно вывести из таких условий работы двигателя как давление воздуха в коллекторе (ДВК), измеряемое датчиком 162 ДВК, подключенном к входному коллектору.
В варианте компоновки, показанном на ФИГ. 1, узел 164 клапана продувки канистры представляет собой трехпутевой узел клапана продувки канистры (УКПК), регулирующий удаление топливных паров из канистры во входной коллектор как по первой продувочной линии 182, так и по второй продувочной линии 184. Первая продувочная линия 182 гидравлически соединяет УКПК 164 с входным коллектором 144. Вторая продувочная линия 184 гидравлически соединяет УКПК 164 с вытяжным устройством 180 и далее с впускным каналом 142 перед компрессором 114. Вторая продувочная линия 184 гидравлически сообщается с засасывающим входом 194 эжектора 180 через второй обратный клапан 150. Засасывающий вход 194 эжектора 180 может также обозначаться термином «всасывающее отверстие» 194 эжектора 180.
УКПК 164, схематически изображенный на ФИГ. 1, содержит электромагнитный клапан 172 и устройство 174 изменения сечения потока. В изображенном варианте устройство 174 изменения сечения потока может представлять собой звуковое сопло 174. Следует отметить, что электромагнитный клапан 172 и звуковое сопло 174 можно установить в едином общем кожухе УКПК 164. Иначе говоря, электромагнитный клапан 172 и звуковое сопло 174 могут быть расположены в одном кожухе УКПК 164. Также следует отметить, что звуковое сопло 174 располагают рядом с электромагнитным клапаном 172 в пределах УКПК 164. Также можно отметить, что УКПК может содержать и другие клапаны, помимо электромагнитных, и другие устройства изменения сечения потока, помимо звуковых сопел, без отступления от объема раскрытого в настоящей заявке изобретения. Звуковое сопло 174 также может обозначаться термином «сужающееся-расширяющееся сопло» 174.
Как показано на ФИГ. 1, устройство 174 изменения сечения потока (или звуковое сопло 174) расположено за электромагнитным клапаном 172 так, что вход звукового сопла 174 гидравлически сообщается с выходом электромагнитного клапана 172. Выход звукового сопла 174 гидравлически соединен с входным коллектором 144 через первый обратный клапан 152. Как показано, первая линия продувки 182 гидравлически соединяет выход звукового сопла 174 с входным коллектором 144 ниже по потоку от дроссельной заслонки 165.
Звуковое сопло - это особый вид устройства изменения сечения потока, обеспечивающее практически постоянный расход для разрежения глубже 15-20 кПа. Звуковое сопло способно к восстановлению давления, что отличает его от диафрагмы без восстановления давления. Без восстановления давления, запертый поток может возникнуть при разрежении глубже 52 кПа, исходя из того, что давление выше по потоку равно 100 кПа.
Три отверстия УКПК 164 включают впускное отверстие 166, гидравлически сообщающееся с канистрой 122 улавливания топливных паров через продувочный канал 119, первое выпускное отверстие 168, гидравлически соединенное с входным коллектором через первую продувочную линию 182, и второе выпускное отверстие 170, гидравлически соединенное с засасывающим входом 194 эжектора 180 через вторую продувочную линию 184. Второе выпускное отверстие 170 может быть гидравлически подключено между выходом электромагнитного клапана 172 и входом в звуковое сопло 174 (как показано на ФИГ. 1) к отводу 178. Таким образом, эжектор 180 может отводить продувочный поток из зоны между выходом электромагнитного клапана 172 и входом звукового сопла 174. Если второе выпускное отверстие 170 было бы заглушено, трехпутевой УКПК мог бы функционировать аналогично двухпутевому УКПК.
Открытие или закрытие УКПК 164 осуществляют через приведение электромагнитного клапана 172 в действие контроллером 112. При этом, сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) может быть направлен на электромагнитный клапан 172 в УКПК 164 во время продувки канистры. В одном из примеров частота сигнала ШИМ может составлять 10 Гц. В другом примере электромагнитный клапан 172 может получать сигнал ШИМ 20 Гц.
Когда УКПК 164 открыт, в зависимости от относительных значений давления в двигательной системе, продувочный поток может входить во впускное отверстие 166 и далее следовать либо в засасывающий вход 194 эжектора 180, либо во входной коллектор через первую продувочную линию 182 после прохождения через устройство 174 изменения сечения потока. При определенных условиях продувочный поток может оказаться одновременно в обоих продувочных трактах (например, в первой продувочной линии 182 и второй продувочной линии 184). В отличие от традиционных УКПК, которые могут содержать устройство изменения сечения потока, например - звуковое сопло, расположенное между электромагнитным клапаном и любым выпускным отверстием (отверстиями), сечение продувочного потока из электромагнитного клапана 172 УКПК 164 не может быть изменено до выхода из второго выпускного отверстия 170. Говоря подробнее, сечение продувочного потока через УКПК 164, проходящего через электромагнитный клапан 172 и вторую продувочную линию 184 не может быть изменено до входа в засасывающий вход 194 эжектора 180 после выхода из второго выпускного отверстия 170 УКПК в варианте исполнения, показанном на ФИГ. 1. Иными словами, УКПК 164 не содержит устройства изменения сечения потока в продувочном тракте, ведущем от выхода из электромагнитного клапана 172 ко второму выпускному отверстию 170 УКПК, которое, в свою очередь, гидравлически сообщается с засасывающим входом 194 эжектора 180. Таким образом, поток, выходящий из 172, а затем входящий в засасывающий вход 194 эжектора 180, невозможно регулировать. В связи с этим, объем продувочного потока через вытяжное устройство 180 может быть меньше (чем продувочный поток по первой продувочной линии 182) из-за меньшей разницы между давлением на выходе электромагнитного клапана 172 и на засасывающем входе 194 эжектора 180. Любое изменение сечения потока в продувочном тракте через вытяжное устройство 180, особенно перед засасывающим входом 194, может негативно повлиять на расход продувочного потока. Разместив звуковое сопло (или иное устройство изменения сечения потока) между вторым выпускным отверстием 170 и засасывающим отверстием 194, можно обеспечить повышение расхода продувочного потока через вытяжное устройство 180.
Второй обратный клапан 150 расположен во второй продувочной лини 184 непосредственно за вторым выпускным отверстием 170. Таким образом, удаляемые продувкой пары могут двигаться только в направлении от второго выпускного отверстия 170 УКПК 164 к засасывающему входу 194 эжектора 180, но не в противоположном направлении. Второй. обратный клапан 150 успешно предотвращает ток текучей среды из вытяжного устройства 180 ко второму выпускному отверстию 170 УКПК 164.
Второй обратный клапан 150 может быть расположен так, чтобы уменьшить пространство между вторым обратным клапаном 150 и выходом электромагнитного клапана 172. В одном из вариантов это пространство может быть сведено к минимуму для улучшения показателей работы узла клапана продувки канистры.
Эффективность работы узла клапана продувки канистры можно определить, сопоставив наклон и смещение кривой количества продуваемых паров, проходящих через электромагнитный клапан 172, с длительностью импульса, направленного на электромагнитный клапан 172. Уменьшение пространства между выходом электромагнитного клапана 172 и вторым обратным клапаном 150 позволяет поддерживать и (или) улучшить эффективность работы узла клапана продувки канистры. В одном из вариантов, пространство между выходом электромагнитного клапана 172 и входом звукового сопла 174 может равняться нулю. Так можно добиться того, чтобы влияние изменения числа молей в данной зоне на продувочный поток через звуковое сопло 174 и эжектор 180 было незначительным.
В отличие от продувочного потока по второй продувочной линии 184, сечение продувочного потока по первой продувочной линии 182 может быть изменено звуковым соплом 174. Использование звукового сопла позволяет точнее измерять расход. Удаляемые продувкой пары, выходящие из электромагнитного клапана 172, попадают в устройство 174 изменения сечения потока УКПК 164 перед тем, как направиться непосредственно во входной коллектор 144. В другом варианте, удаляемые продувкой пары могут сначала попадать во всасывающее отверстие 194 вытяжного устройства 180, а затем направляются во входной коллектор 144. Таким образом, может возникнуть разность давлений между выходом электромагнитного клапана 172 и входным коллектором 144, которая будет больше, чем разность давлений между выходом электромагнитного клапана 172 и всасывающим отверстием 194 эжектора 180. Увеличенная разность давлений может привести к значительному объему продувочного потока во входной коллектор при открытом УКПК 164, в результате чего может значительно измениться количество топлива, поступающего в камеры 30 сгорания. Это может негативно сказаться на воздушно-топливном отношении, КПД полноты сгорания и количестве выбросов. Установка звукового сопла 174 за электромагнитным клапаном 172 позволяет регулировать и измерять расход продувочного потока во входной коллектор 144, обеспечивая постоянный расход. Также можно более точно регулировать впрыск топлива через инжекторы, если расход удаляемых продувкой топливных паров, поступающих во входной коллектор, является постоянным, что позволяет эффективнее контролировать воздушно-топливное отношение, токсичность выхлопа и показатели работы двигателя. Первый обратный клапан 152, установленный в первой продувочной линии 182, предотвращает обратный поток из входного коллектора 144 в канистру 122 и пропускает текучую среду только из первого выпускного отверстия 168 УКПК 164 в направлении входного коллектора 144. Как показано на фигуре, первый обратный клапан 152 может располагаться за выходом из звукового сопла 174.
Контроллер 112 может управлять работой топливной системы 40 в различных режимах путем выборочного регулирования различной арматуры и электромагнитов. Например, топливная система может работать в режиме накопления топливных паров, в котором контроллер 112 может закрыть УКПК 164 и открыть вентиляционный клапан 120 канистры и ЗКТБ 124 для направления паров, образующихся при заправке топлива и в течение суток в канистру 122, одновременно предотвращая ток топливных паров во входной коллектор. В этом режиме воздух, очищенный от топливных паров, может удаляться из канистры 122 в атмосферу через вентиляционный клапан 120 канистры и отдушину 117.
В другом варианте топливная система может работать в заправочном режиме, (т.е., когда происходит заправка топливного бака по команде водителя), в котором контроллер 112 может регулировать арматуру, чтобы сбросить давление из топливного бака перед заправкой его топливом. В этом случае, контроллер 112 может закрыть вентиляционный клапан 120 канистры (ВКК) и открыть как УКПК 164, так и ЗКТБ 124 для сброса избытка давления / разрежения из топливного бака во входной коллектор через канистру.
Еще в одном варианте топливная система может работать в режиме продувки канистры улавливания топливных паров (например, когда канистра насыщена парами, устройство системы снижения токсичности выхлопных газов достигло температуры инициирования каталитических реакций, при этом двигатель работает), в котором контроллер 112 может открыть УКПК 164, ВКК 120 и закрыть ЗКТБ 124. При закрытом ЗКТБ можно повысить эффективность продувки канистры. В данном режиме разрежение, созданное либо входным коллектором, либо вытяжным устройством, может использоваться для всасывания свежего воздуха через отдушину 117 и канистру 122 топливной системы для удаления продувкой накопленных топливных паров во входной коллектор 144. В этом режиме удаляемые топливные пары из канистры вместе с воздухом, всосанным из атмосферы для продувки, сжигают в двигателе. Продувку можно продолжать до тех пор, пока количество накопленных топливных паров в канистре не опустится ниже порогового значения. Во время продувки известное значение количества / концентрации паров может использоваться для определения количества топливных паров, накопленных в канистре, а затем, на более поздней стадии продувки (когда канистра будет достаточно продута или пуста), известное значение количества / концентрации паров можно использовать для оценки степени загрязнения канистры топливной системы. Или же, в одном из примеров, один или несколько датчиков 138 можно подключить к канистре 122 для оценки загрязнения канистры (то есть количества накопленных в ней топливных паров). Например, датчик 138 может представлять собой датчик давления для определения давления в канистре или загрязнения канистры. В другом примере загрязнение канистры топливной системы можно рассчитать исходя из количества и продолжительности заправок после предыдущей продувки канистры. Зная загрязнение канистры, а также используя данные о работе двигателя, например - число оборотов при той или иной нагрузке, можно определить расход продувочного потока. Несмотря на то, что датчик 138 показан на ФИГ. 1 подключенным непосредственно к канистре, в других вариантах осуществления его можно устанавливать ниже по потоку от канистры или в других местах без отступления от объема раскрытого в настоящей заявке изобретения.
В режиме продувки пары, накопленные в канистре 122 улавливания топливных паров, можно удалять продувкой во входной коллектор 144 путем открытия электромагнитного клапана 172 в составе УКПК 164. Например, как сказано выше, пары можно удалять непосредственно во входной коллектор 144 по первой продувочной линии 182, либо опосредованно во входной коллектор 144 по второй продувочной линии 184. Продувка по второй продувочной линии 184 во входной коллектор 144 может осуществляться после поступления в засасывающий вход 194 эжектора 180 с дальнейшим течением в первый тракт 186 во впускной канал 142, который ведет во входной коллектор 144. Как будет раскрыто ниже, путь паров, удаляемых из канистры продувкой, может зависеть от положения отсечного клапана 185 (если таковой имеется), а также относительного давления в двигательной системе 100.
Эжектирующий поток через эжектор 180 создает всасывающее течение на засасывающем входе 194 эжектора 180, создавая, таким образом, разрежение, которое можно использовать для вытягивания удаляемых топливных паров через УКПК 164. Всасывающее отверстие 194 может быть расположено в горловине вытяжного устройства 180, следовательно, разрежение может создаваться в горловине вытяжного устройства 180. Как таковой, эжектор 180 представляет собой устройство с тремя отверстиями, подключенное к байпасной магистрали компрессора, содержащее эжектирующее входное отверстие, выход смешанного потока или эжектирующий выход, а также засасывающий вход. Как сказано выше, засасывающий вход 194 эжектора 180 гидравлически сообщается со вторым выпускным отверстием 170 УКПК 164 через второй обратный клапан 150. Эжектирующий вход вытяжного устройства 180 может быть гидравлически сообщен со вторым концом 149 второго тракта 191 и получать сжатый воздух из компрессора 114. Таким образом, эжектирующий вход вытяжного устройства 180 может гидравлически сообщаться с впускным каналом 142 в точке, расположенной ниже по потоку от компрессора 114, а в некоторых вариантах осуществления - также может быть подключен ниже по потоку от интеркулера 143. Эжектирующий выход вытяжного устройства 180 может гидравлически сообщаться со вторым концом 147 первого тракта 186. Таким образом, эжектирующий выход эжектора 180 может быть гидравлически сообщен с впускным каналом 142 через первый тракт 186 в месте, расположенном выше по потоку от компрессора 114. Когда эжектирующий поток проходит через эжектор 180, смесь потоков текучих сред из эжектирующего входа и всасывающего входа 194, именуемый в настоящей заявке «смешанный поток», выходит из выхода смешанного потока. В другом примере, смешанный поток из выхода смешанного потока может быть смесью сжатого воздуха и удаляемых продувкой топливных паров.
Как раскрыто выше, эжектор 180 может приводиться в действие отсечным клапаном 185. Отсечной клапан 185 может представлять собой электромагнитный клапан с электрическим приводом, состояние отсечного клапана 185 может регулироваться контроллером 112 в зависимости от условий работы двигателя. Однако, в качестве варианта, отсечной клапан 185 может быть пневмоприводным (например, вакуумным); в этом случае, разрежение для приведения в действие отсечного клапана 185 может быть получено из входного коллектора, и (или) вакуум-бачка, и (или) из других полостей низкого давления в двигательной системе. В вариантах осуществления, где отсечной клапан является пневмоприводным, управление им можно осуществлять независимо от блока управления трансмиссией (например, отсечной клапан 185 может управляться пассивно по давлению /разрежению в двигательной системе).
В зависимости от того, имеет ли отсечной клапан 185 электрический или вакуумный привод, он может быть либо двухпозиционным (например - двухходовым клапаном) или плавно регулируемым клапаном. Двухпозиционную арматуру можно устанавливать либо в полностью открытое, либо в полностью закрытое положение, при этом полностью открытое положение двухпозиционной арматуры это то, в котором она никак не ограничивает поток, а полностью закрытое - это положение, в котором двухпозиционная арматура ограничивает поток полностью так, что никакой поток не может пройти через нее. В отличие от этого, плавно регулируемые клапаны можно открывать частично с различной степенью. Варианты осуществления с плавно регулируемым отсечным клапаном могут обеспечить большую гибкость в регулировании эжектирующего потока через эжектор 180, однако недостатком таких клапанов является то, что они могут быть гораздо дороже двухпозиционных. В других вариантах, отсечной клапан 185 может представлять собой задвижку, поворотный плоский клапан, тарельчатый клапан или иной подходящий вид клапана.
Положение отсечного клапана 185 можно корректировать в зависимости от различных режимов работы двигателя для изменения расхода эжектирующего потока через эжектор 180. В целях данного описания, под положением отсечного клапана 185 может пониматься полностью открытое, частичное открытое (с разной степенью) или полностью закрытое положение. В одном из вариантов положение отсечного клапана 185 можно регулировать в зависимости от давления во входном коллекторе. В другом варианте положение отсечного клапана 185 можно регулировать в зависимости от необходимого количества и (или) расхода воздуха для двигателя. Еще в одном варианте положение отсечного клапана можно регулировать в зависимости от необходимого уровня наддува. Следует понимать, что под регулированием отсечного клапана 185 может подразумеваться либо управление с помощью контроллера 112 (например, в варианте с электромагнитным отсечным клапаном 185) или пассивное управление по вакууму срабатывания отсечного клапана (например, в вариантах с вакуумным отсечным клапаном 185). Меняя расход эжектирующего потока через эжектор 180 путем регулирования положения отсечного клапана 185 можно модулировать разрежение, возникающее на засасывающем входе эжектора 180, для удовлетворения потребностей в разрежении.
Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления первый обратный клапан 152 не может быть установлен в первой продувочной линии 182, если там имеется отсечной клапан 185. Если первая продувочная линия 182 не содержит первый обратный клапан 152, то в режиме с наддувом, и если отсечной клапан 185 как минимум частично открыт для создания разрежения через вытяжное устройство 180, нагнетаемый воздух может потечь в противоположном направлении через первую продувочную линию 182 к электромагнитному клапану 172. В этом случае, даже если электромагнитный клапан 172 открыт, нагнетаемый воздух может преимущественно утекать в сторону всасывающего отверстия 194 вытяжного устройства 180, вместо того, чтобы направляться в канистру 122 улавливания топливных паров. Кроме того, в режиме с наддувом давление в коллекторе может быть ниже, чем давление на входе дроссельной заслонки, поэтому поддержание отсечного клапана как минимум в слегка открытом положении позволит эжектору 180 продолжать создавать разрежение для втягивания любого обратного потока в УКПК 164 из входного коллектора 144. Если вызывающее движение давление эжектора ниже, давление в коллекторе также будет пониженным, что снизит обратный поток в УКПК 164. Более того, в некоторых примерах обратный поток через звуковое сопло 174 может быть значительно меньше, чем прямой поток через звуковое сопло 174 из-за более низкого коэффициента расхода.
Также следует понимать, что разрежение, создаваемое вытяжным устройством 180, может использоваться для целей, отличных от приведения в движение продувочного потока, без отступления от объема раскрытого в настоящей заявке изобретения. Например, созданное вытяжным устройством разрежение может сохраняться в вакуум-бачке. В другом примере, разрежение из эжектора можно использовать в усилителе тормозов.
Контроллер 112 может быть выполнен в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Контроллер 112 может получать разнообразные сигналы от датчиков 116, связанных с двигателем 102, например - от датчика 196 БД, датчика 162 ДВК, датчика 160 ДВхК, датчика 161 ДВДЗ и т.п. Контроллер 112 также может отслеживать и регулировать положение различных исполнительных механизмов 118 по входным сигналам от различных датчиков 116. Эти исполнительные механизмы могут включать, например, впускную дроссельную заслонку 165, системы впускных и выпускных клапанов, электромагнитный клапан 172 УКПК 164, вентиляционный клапан 120 канистры, ЗКТБ 124, отсечной клапан 185. В носитель информации - постоянное запоминающее устройство в контроллере 112 - могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые процессором для выполнения раскрытых ниже алгоритмов, а также другие предполагаемые, но конкретно не перечисленные варианты. Примеры алгоритмов раскрыты ниже с отсылками к ФИГ. 2, 3 и 4.
Таким образом, в одном из вариантов двигательная система может содержать узел клапана продувки канистры, содержащий электромагнитный клапан и звуковое сопло, подключенное ниже по потоку от электромагнитного клапана, при этом вход звукового сопла гидравлически сообщается с выходом электромагнитного клапана, выход звукового сопла гидравлически сообщается с входным коллектором через первый обратный клапан; канистру улавливания топливных паров, гидравлически сообщающуюся с входом узла клапана продувки канистры через первое отверстие; эжектор, подключенный в байпасной магистрали компрессора, содержащей отсечной клапан, при этом всасывающее отверстие эжектора гидравлически сообщается со вторым отверстием узла клапана продувки канистры через второй обратный клапан, при этом второе отверстие расположено между выходом электромагнитного клапана и входом звукового сопла, эжектирующий вход эжектора соединен с впускным каналом ниже по потоку от компрессора, а эжектирующий выход эжектора соединен с впускным каналом выше по потоку от компрессора. Кроме того, отсечной клапан в байпасной магистрали компрессора может регулировать эжектирующий поток через эжектор. Электромагнитный клапан и звуковое сопло можно установить в едином общем кожухе узла клапана продувки канистры.
При этом, при наличии отсечного клапана первый обратный клапан (например -первый обратный клапан 152) может отсутствовать, то есть выход звукового сопла будет соединен непосредственно с входным коллектором. Выход звукового сопла может быть соединен с входным коллектором ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки. Компрессор также может быть расположен перед впускной дроссельной заслонкой.
Перейдем к ФИГ. 2: на нем изображен вариант алгоритма 200 для выполнения продувки канистры в зависимости от наличия или отсутствия наддува в двигательной системе, такой как двигательная система 100 на ФИГ. 1. В частности, при отсутствии наддува удаляемые продувкой топливные пары можно направлять во входной коллектор через звуковое сопло. В режиме наддува, а также в зависимости от давления в канистре и коллекторе, удаляемые топливные пары можно направлять на вход компрессора и (или) во входной коллектор.
На шаге 202 могут быть оценены и (или) измерены значения таких параметров работы двигателя, как необходимый крутящий момент, частота вращения двигателя, барометрическое давление (БД), ДВК, воздушно-топливное отношение и т.п. Например, значение давления в коллекторе можно измерить с помощью датчика давления в коллекторе (например - датчика 162 на ФИГ. 1). Воздушно-топливное отношение также можно измерить по выходному сигналу датчика отработавших газов, установленного на выпускном коллекторе двигателя.
На шаге 204 алгоритм 200 может определить соответствие критериям необходимости продувки. Соответствие критериям необходимости продувки можно подтвердить на основании различных параметров работы двигателя и транспортного средства, включая следующие: количество углеводородов, накопленных в канистре 122, превышающее пороговое значение, температура каталитического нейтрализатора отработавших газов, превышающая пороговое значение, температура топлива, количество пусков двигателя со времени предыдущей продувки (если оно превышает пороговое значение), время, прошедшее с предыдущей продувки, характеристики топлива и ряд других параметров. Количество топливных паров, накопленных в канистре топливной системы, можно измерить с помощью одного или нескольких датчиков в системе снижения токсичности отработавших газов (например - датчик 138, подключенный к канистре 122 улавливания топливных паров на ФИГ. 1) или рассчитать, исходя из известных значений количества / концентрации паров в конце предыдущего цикла продувки. Количество топливных паров, накопленных в канистре топливной системы, также можно рассчитать, исходя из режимов работы двигателя и транспортного средства, включая частоту заправок и (или) частоту и продолжительность предыдущих циклов продувки. Если соответствие критериям необходимости продувки не подтверждено, алгоритм 200 переходит к шагу 206, то есть продувка не выполняется, и алгоритм 200 завершается. В других вариантах осуществления алгоритм продувки может быть инициирован контроллером в зависимости от текущего состояния двигателя. Например, если устройство снижения токсичности отработавших газов достигло температуры активации катализатора, продувка может быть инициирована, даже если загрязнение канистры ниже порогового уровня, чтобы уменьшить содержание накопленных углеводородов.
Если на шаге 204 установлено соответствие критериям необходимости продувки, алгоритм 200 переходит к шагу 208 для определения наличия или отсутствия наддува. В одном из вариантов, наличие наддува может быть подтверждено, если давление на входе дроссельной заслонки выше атмосферного. Давление на входе дроссельной заслонки или давление наддува можно измерить датчиком 161 (ДВДЗ), изображенным на ФИГ. 1. В другом варианте наличие наддува может быть подтверждено при наличии одного или нескольких из следующих условий: работа двигателя при повышенной нагрузке и сверхатмосферное давление на входе.
Если наличие наддува не подтверждается на шаге 208, это значит, что двигатель находится в режиме без наддува, например - в режиме холостого хода. В режиме без наддува давление во входном коллекторе может быть достаточно низким для прохода удаляемых продувкой топливных паров через первую продувочную линию 182. Далее алгоритм 200 переходит к шагу 210 для регулировки положения различных клапанов, регулирующих продувочный поток. Соответственно, вентиляционный клапан канистры (например, ВКК 120) может быть открыт (из закрытого положения) на шаге 212, ЗКТБ (при его наличии) может быть закрыт (из открытого положения) на шаге 214, а УКПК (например, УКПК 164 на ФИГ. 1) может быть открыт на шаге 216. Отсечной клапан на байпасной магистрали компрессора (например, ОК 185) также может быть закрыт на шаге 217 при работе в режиме без наддува.
Операция открытия УКПК 164 включает передачу сигнала широтно-импульсной модуляции на электромагнитный клапан 172, на который можно направлять импульсы переключения в открытое и закрытое положение. Электромагнитный клапан 172 может быть быстродействующим. В одном из вариантов электромагнитный клапан может управляться сигналами частотой 10 Гц. Сигнал широтно-импульсной модуляции может изменять продолжительность открытого состояния клапана для регулирования среднего расхода продувочного потока. Открытие и закрытие электромагнитного клапана также можно синхронизировать с рабочими ходами поршней цилиндров двигателя. Следует отметить, что электромагнитный клапан в УКПК можно наглядно представить как инжектор газообразного топлива, впрыскивающий топливные пары (из канистры) вместе с воздухом (из атмосферы для обеспечения продувки) в систему впуска двигателя. Таким образом, двигатель 102 в раскрытом варианте может содержать инжектор газообразного топлива для впрыска во все камеры 30 сгорания. В других вариантах осуществления предусмотрена возможность повысить эффективность за счет включения инжектора газообразного топлива (такого, как УКПК 164) для каждой камеры сгорания.
При открытии ВКК и УКПК топливные пары (с воздухом) могут течь из канистры улавливания топливных паров по продувочному каналу 119, через электромагнитный клапан 172, через звуковое сопло 174, за первый обратный клапан 152 (при наличии) в первой продувочной линии 182 во входной коллектор 144 двигательной системы 100. Звуковое сопло 174 позволяет измерять расход в условиях наличия во входном коллекторе разрежения как минимум 8 кПа.
Таким образом, на шаге 218, разрежение во входном коллекторе можно использовать для вытягивания воздуха из канистры, чтобы обеспечить десорбцию и удаление топливных паров из канистры через УКПК. Прохождение удаляемых продувкой паров через УКПК включает их протекание через электромагнитный клапан на шаге 220 с последующим прохождением через звуковое сопло на шаге 222.
Как показано на ФИГ. 1, звуковое сопло 174 расположено за электромагнитным клапаном 172. Следовательно, удаляемые пары могут проходить сначала через электромагнитный клапан 172, а затем через звуковое сопло 174. Поток паров через звуковое сопло 174 может проходить за первый обратный клапан 152 (при его наличии) и направляться во входной коллектор. Таким образом, на шаге 224 удаляемые пары могут поступать из звукового сопла во входной коллектор в месте ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки (например, впускной дроссельной заслонки 165). Далее эти удаляемые продувкой пары могут поступать в камеры сгорания для сгорания. Таким образом, в режиме без наддува может отсутствовать продувочный поток через вытяжное устройство, поскольку в нем не может создаваться разрежение.
В зависимости от количества топливных паров, поступивших в коллектор из канистры, можно регулировать подачу инжекторами топлива в двигатель. Соответственно, на шаге 226, момент впрыска топлива и (или) количество впрыскиваемого топлива можно изменять в зависимости от количества удаленных продувкой паров, поступивших из канистры во входной коллектор. В одном из вариантов количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска можно регулировать для поддержания воздушно-топливного отношения в цилиндрах на необходимом или близком к нему уровне, например - на уровне стехиометрии. Например, подачу топлива через инжекторы можно сократить в случае увеличения количества топливных паров из канистры улавливания топливных паров для поддержания стехиометрии горения. В другом варианте количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска можно изменять для поддержания горения для создания крутящего момента. Еще в одном варианте можно изменять момент впрыска или количество впрыскиваемого топлива, либо и то и другое, для поддержания и крутящего момента двигателя, и стехиометрического воздушно-топливного отношения. Кроме того, датчик может определять воздушно-топливное отношение в выхлопных газах, выходящих из двигателя, а полученное значение можно сравнить с желаемым воздушно-топливным отношением. Контроллер может рассчитать отклонение на основании разницы между необходимым и полученным значениями воздушно-топливного отношения. Подача топлива инжекторами может быть отрегулирована с учетом рассчитанного отклонения.
Если на шаге 208 будет определено наличие наддува, алгоритм 200 переходит к шагу 228, чтобы определить, превышает ли давление в канистре давление в коллекторе. Давление в канистре может в значительной степени или практически равняться атмосферному при открытом ВКК. В связи с этим, ВКК может по большей части оставаться в открытом положении и закрываться только во время вакуумного испытания на герметичность. Соответственно, давление в канистре может отражать атмосферное давление. Если будет установлено, что в режиме с наддувом давление в канистре выше, чем в коллекторе, алгоритм 200 может перейти к шагу 230 для выполнения алгоритма 300, представленного на ФИГ. 3. В зависимости от положения впускной дроссельной заслонки, давление в коллекторе может быть ниже, чем давление в канистре (или атмосферное). Например, если впускная дроссельная заслонка находится в частично закрытом положении, давление в коллекторе может снизиться относительно давления наддува (измеряемого на входе дроссельной заслонки) и атмосферного давления. В этом случае продувочный поток можно направить через обе продувочные линии - первую продувочную линию 182 и вторую продувочную линию 184 - во входной коллектор. Алгоритм 300 будет раскрыт ниже.
С другой стороны, если подтвердиться, что давление в канистре не выше давления в коллекторе (ДВК), алгоритм 200 переходит к шагу 232, на котором можно регулировать различные клапаны для обеспечения продувочного потока через вытяжное устройство. На шаге 234 ВКК (например, ВКК 120) можно открыть (из закрытого положения) или удерживать в открытом положении для притока свежего воздуха из атмосферы в канистру. На следующем шаге 236 ЗКТБ можно перевести из открытого положения (если он в нем находился) в закрытое или оставить в закрытом положении. Далее, на шаге 238 можно открыть УКПК. Как раскрыто выше касательно шага 216, УКПК можно переключать из закрытого в открытое положение и обратно с заданной периодичностью.
На шаге 240 отсечной клапан (например, ОК 185) может быть открыт (из закрытого положения) или удерживаться в открытом положении. Степень открытия отсечного клапана можно регулировать для регулирования потока сжатого воздуха в байпасной магистрали компрессора и, следовательно, создания разрежения в вытяжном устройстве.
Контроллер может отслеживать состояние двигателя и принимать решение об открытии отсечного клапана при необходимости разрежения. Например, разрежение может потребоваться, когда уровни разрежения в вакуум-бачке падают ниже порогового значения, во время продувки, торможения и т.п. В другом варианте отсечной клапан может представлять собой двухпозиционный клапан; в этом случае, при необходимости разрежения отсечной клапан устанавливается в открытое положение. Если необходимости в разрежении нет, или в режиме без наддува, отсечной клапан может быть отключен путем перевода в закрытое положение. В другом варианте, в переходном режиме работы двигателя, в частности при нажатии водителем на педаль акселератора, отсечной клапан может быть временно закрыт, чтобы обеспечить быстрый рост давления наддува.
На шаге 240 отсечной клапан может быть установлен в положение «включен» (или открытое положение), если отсечной клапан является двухпозиционным. Однако если отсечной клапан в варианте осуществления двигателя является плавно регулируемым, на шаге 240 отсечной клапан может быть переведен из более закрытого в более открытое положение. В другом варианте он может быть переведен из почти открытого в полностью открытое положение. Еще в одном варианте положение отсечного клапана можно изменять от полностью закрытого до полностью открытого. Открытие отсечного клапана может определять уровень разрежения, создаваемого вытяжным устройством. Положение отсечного клапана также может регулироваться в зависимости от условий в двигателе, как будет раскрыто ниже применительно к ФИГ. 4.
При прохождении сжатого воздуха через эжектор в качестве эжектирующего потока, разрежение может быть создано в вытяжном устройстве и применено в отводе, расположенном между выходом электромагнитного клапана и входом звукового сопла в УКПК. Таким образом, в режиме с наддувом поток удаляемых продувкой паров может следовать из канистры 122 через электромагнитный клапан 172 в УКПК 164, за второй обратный клапан 150 во всасывающее отверстие 194 вытяжного устройства 180, подключенное к байпасной магистрали компрессора. Также, если давление в коллекторе выше, чем в канистре, а двигатель работает в режиме с наддувом, продувочный поток через звуковое сопло непосредственно во входной коллектор невозможен.
Ma шаге 242 сжатый воздух может быть направлен из зоны, расположенной за компрессором 114 (а в примере на ФИГ. 1, за интеркулером 143) и выше впускной дроссельной заслонки 165, через вытяжное устройство 180 к входу в компрессор. Эжектирующий поток сжатого воздуха через эжектор создает разрежение. На шаге 244 разрежение может быть создано в горловине вытяжного устройства, а на шаге 246 подано на УКПК за электромагнитным клапаном и перед звуковым соплом.
На шаге 248 поданное разрежение может обеспечить вытяжку паров из канистры к входу в компрессор через вытяжное устройство. На шаге 250 удаляемые пары можно направить через электромагнитный клапан 172 в составе УКПК. На шаге 252 поток этих паров может быть направлен далее через второй обратный клапан в зону, расположенную за отводом (например, отводом 178 на ФИГ. 1) между выходом электромагнитного клапана и входом звукового сопла. Далее, на шаге 254 проход десорбированных топливных паров через звуковое сопло невозможен.
Данные десорбированные пары могут быть приняты на входе компрессора и далее следовать во входной коллектор для сжигания в цилиндрах двигателя 102. В зависимости от количества топливных паров, поступивших из канистры, подачу топлива в двигатель можно регулировать на шаге 226. Таким образом, количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска можно регулировать в зависимости от количества топливных паров, поступивших из канистры. В одном из вариантов количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска можно регулировать для поддержания воздушно-топливного отношения в цилиндрах на желаемом или близком к нему уровне, например - на уровне стехиометрии. Например, количество впрыскиваемого топлива можно уменьшить при увеличении количества топливных паров, поступивших из канистры. Выполнение алгоритма 200 после этого может быть завершено.
Обратимся к ФИГ. 6, на котором представлена схема 600, иллюстрирующая сравнение расходов продувочного потока через вытяжное устройство, когда оно подключено к выходу звукового сопла в УКПК, и когда вытяжное устройство (например, вытяжное устройство 180) подключено в обход звукового сопла (например, звукового сопла 174) и гидравлически сообщено с выходом электромагнитного клапана (например, электромагнитного клапана 172) в УКПК. В другом варианте вытяжное устройство может быть подключено напрямую к канистре улавливания топливных паров, как будет раскрыто в отношении примера осуществления, изображенного на ФИГ. 7. Схема 600 изображает расход всасывания по оси у и уровни разрежения на впуске по оси х. Кроме того, график 602 на схеме 600 представляет пример расхода через единственный УКПК, такой как УКПК 164 на ФИГ. 1 (или УКПК 163 на ФИГ. 7). На графиках 604, 606 и 608 представлены значения расхода на входе вытяжного устройства при различных значениях давления наддува. В частности, на графике 604 представлено изменение расхода на входе вытяжного устройства при первом значении давления наддува, на графике 606 представлено изменение расхода на входе вытяжного устройства при втором значении давления наддува, на графике 608 показано изменение расхода на входе вытяжного устройства при третьем значении давления наддува. Здесь первое значение давления наддува (например, 60 кПа) может быть самым высоким из трех представленных значений давления наддува, второе значение давления наддува (например, 40 кПа) может быть ниже первого, но выше третьего, а третье значение давления наддува (например, 5 кПа) может быть ниже как первого, так и второго.
Если разрежение, созданное вытяжным устройством, подается на выход звукового сопла в УКПК, расход продувочного потока через эжектор может составлять значение, указанное на пересечении графика 602 и графиков расходов на входе эжектора (например, 622, 624 и 628). Если разрежение из эжектора подается непосредственно на канистру (либо на выходе электромагнитного клапана 172 УКПК 164, либо непосредственно на продувочный канал 125 из канистры 122 улавливания топливных паров как показано на ФИГ. 7), расход продувочного потока через эжектор может представлять собой максимальный расход через эжектор, показанный на кривой, где графики расходов на входе эжектора пересекают ось у. Например, расход продувочного потока через эжектор при первом значении давления наддува, если эжектор соединен со звуковым соплом УКПК, может быть представлен расходом на 622 (например, пересечение графика 602 и графика 604). Как показано на схеме 600, данный расход может быть расходом SFL_3. Если эжектор соединен не со звуковым соплом, а с электромагнитным клапаном (или непосредственно с канистрой), расход через эжектор при первом значении давления наддува может быть расходом SFL_1 в точке пересечения графика 604 с осью у на 632. Следует отметить, что расход SFL_1 существенно выше, чем SFL_3. В другом примере, при третьем значении давления наддува продувочный поток через вытяжное устройство, соединенное с выходом звукового сопла может быть представлен на 628, пересечении графиков 602 и 608. Таким образом, данное значение расхода может быть представлено расходом SFL_6, показанным на схеме 600. Вместе с тем, расход через вытяжное устройство может быть представлен SFL_5 (расход на пересечении графика 608 с осью у на 636), если эжектор подключен непосредственно к электромагнитному клапану и, минуя звуковое сопло, при третьем значении давлении наддува. Расход SFL_5 снова значительно выше расхода SFL_6 на 628. Аналогичным образом, расходы через эжектор при втором значении давления наддува, если эжектор соединен со звуковым соплом (расход SFL_4 на 624) может быть значительно ниже расхода (SFL_2) при том же давлении наддува, когда эжектор соединен непосредственно с электромагнитным клапаном или канистрой. Таким образом, удалив звуковое сопло с пути продувочного потока в эжектор, расход продувочного потока можно значительно увеличить. В одном из примеров расход продувочного потока (или расход всасывания) можно удвоить. Кроме того, такое увеличение расхода может произойти при состоянии двигателя, в котором он может выдержать дополнительный поток топлива, например, в режиме с наддувом.
Обратимся к ФИГ. 3, на котором представлен алгоритм 300 с иллюстрацией примера продувки через звуковое сопло и вытяжное устройство в режиме с наддувом. В частности, если давление в канистре выше, чем давление в коллекторе (ДВК), продувка может включать прохождение десорбированных топливных паров как через звуковое сопло, так и через вытяжное устройство.
На шаге 302 алгоритм 300 может определить, превышает ли давление в канистре давление во входном коллекторе двигателя. Иначе говоря, можно определить, ниже ли давление в коллекторе, чем давление в канистре. Как раскрыто выше в отношении 228, давление в канистре может в значительной степени равняться атмосферному давлению, поскольку ВКК почти всегда открыт.Если будет установлено, что давление в канистре ниже, чем в коллекторе, алгоритм 300 переходит к шагу 304, на котором он не может продолжать продувку и завершается. В этом случае продувка может осуществляться только с использованием разрежения, создаваемого вытяжным устройством, как раскрыто выше для алгоритма 200 (232-254).
Если будет установлено, что давление в канистре выше, чем в коллекторе, алгоритм 300 переходит к 306 для регулирования положения различных клапанов для одновременного потока продувки через звуковое сопло и вытяжное устройство. На шаге 308, ВКК (например, ВКК 120) может быть открыт (из закрытого положения) или удерживаться в открытом состоянии для притока свежего воздуха из атмосферы в канистру. Следующим шагом, на 310, ЗКТБ (при наличии) может быть закрыт из открытого положения или сохранять закрытое положение. Далее, на шаге 312 может быть открыт УКПК. Как было раскрыто выше касательно шагов 216 и 238 алгоритма 200, УКПК можно открывать и закрывать с помощью импульсов заданной частоты. Например, частота может составлять 10 Гц. Далее, на шаге 314 может быть открыт отсечной клапан (ОК) в байпасной магистрали компрессора. В одном из вариантов ОК может быть установлен в положение «включен», в котором он может быть полностью открыт.В данном случае ОК может быть переведен в полностью открытое положение из полностью закрытого. В другом варианте контроллер может выбрать степень открытия ОК в зависимости от необходимого уровня разрежения на вытяжном устройстве. Таким образом, ОК может быть открыт из закрытого положения. ОК может быть переведен в более открытое положение из более закрытого. В другом примере положение ОК можно отрегулировать до полностью открытого из почти закрытого. Еще в одном примере ОК можно установить в слегка открытое положение из полностью закрытого. Возможны и другие варианты регулирования положения ОК без отступления от объема раскрытого в настоящей заявке изобретения.
После установки всех клапанов в предусмотренные для них положения десорбированные топливные пары из канистры могут одновременно протекать через звуковое сопло и через вытяжное устройство. Соответственно, первая часть топливных паров может течь через вытяжное устройство следующим образом: на 316 сжатый воздух из зоны за компрессором и перед впускной дроссельной заслонкой может быть направлен через вытяжное устройство к входу в компрессор. Данный эжектирующий поток сжатого воздуха через вытяжное устройство позволяет на шаге 318 создать в горловине вытяжного устройства разрежение, которое затем может быть подано на отвод (например, отвод 178 на ФИГ. 1) в УКПК. Разрежение может быть подано, соответственно, в зону за выходом электромагнитного клапана и перед входом звукового сопла в УКПК на шаге 320. На шаге 322 поданное разрежение может создать тягу для удаления топливных паров из канистры на вход компрессора через вытяжное устройство. Более подробно, на шаге 324 топливные пары из канистры могут сначала течь через электромагнитный клапан в УКПК, а на шаге 326 - далее через второй обратный клапан (например, второй обратный клапан 150) в зону непосредственно за отводом между электромагнитным клапаном и звуковым соплом в УКПК. Далее, на шаге 336, количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска могут быть отрегулированы в зависимости от количества паров, поступивших во входной коллектор, для поддержания воздушно-топливного отношения в камерах сгорания на желаемом или близком к нему уровне, например -на уровне стехиометрии.
Одновременно с прохождением первой части удаляемых топливных паров через вытяжное устройство, еще одна (или вторая) часть топливных паров из канистры улавливания может проходить через звуковое сопло в УКПК следующим образом: на шаге 328, давление в коллекторе, будучи ниже, чем в канистре, может создать тягу для удаления топливных паров из канистры через звуковое сопло в УКПК. На шаге 330 поток паров может пройти сначала через электромагнитный клапан в УКПК, а затем, на шаге 332 - через звуковое сопло, расположенное за электромагнитным клапаном.
На шаге 334 пары могут поступить из звукового сопла непосредственно во входной коллектор ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки. Далее, на шаге 336, как раскрыто выше, подача топлива в двигатель может быть отрегулирована путем изменения количества и (или) момента впрыска топлива для поддержания стехиометрического горения.
Таким образом, раскрытый пример осуществления позволяет увеличить степень продувки канистры улавливания топливных паров за счет создания альтернативного и дополнительного пути продувки для десорбированных топливных паров через вытяжное устройство, не содержащее препятствий в виде устройств изменения сечения потока, таких как звуковое сопло. Накопленные топливные пары из канистры топливной системы могут направляться на вход в двигатель в режиме с наддувом через звуковое сопло и (или) через вытяжное устройство в байпасной магистрали компрессора. Поток во входной коллектор через звуковое сопло возможен только при давлении в канистре, превышающем давление в коллекторе. Продувочный поток через вытяжное устройство возможен только при создании разрежения вытяжным устройством при прохождении через него эжектирующего потока. Кроме того, в режиме без наддува, например - в режиме холостого хода, вытяжное устройство не может создать достаточное разрежение. Таким образом, в режиме без наддува разрежение во входном коллекторе может создавать тягу, облегчающую удаление десорбированных паров из канистры. Поскольку может иметь место повышенный перепад давления между канистрой и входным коллектором, продувочный поток может возникать по большей части в первой продувочной линии 182 через электромагнитный клапан и звуковое сопло. Кроме того, значительный перепад между давлением в канистре и разрежением в коллекторе может вызвать более высокий расход продувочного потока через УКПК с возможностью его замера и регулирования устройством изменения сечения потока, например - звуковым соплом.
Исходя из этого, вариант способа для двигателя с наддувом может включать, в режиме с наддувом, регулирование открытия отсечного клапана для регулирования потока в обход компрессора через вытяжное устройство, с созданием разрежения на вытяжном устройстве и подачей этого разрежения в зону, расположенную за клапаном (например, электромагнитным клапаном 172 на ФИГ. 1) и перед звуковым соплом (например, звуковым соплом 174 на ФИГ. 1) в узле клапана продувки канистры, где клапан и звуковое сопло расположены в общем кожухе узла клапана продувки канистры. В режиме с наддувом топливные пары из канистры, например -из канистры улавливания топливных паров, могут вытягиваться через клапан в узле клапана продувки канистры через вытяжное устройство на вход в компрессор перед впускной дроссельной заслонкой и далее во входной коллектор. Раскрытый выше продувочный поток может возникать в режиме с наддувом, когда давление во входном коллекторе выше, чем в канистре. В свою очередь, вытяжка топливных паров из канистры во входной коллектор через звуковое сопло невозможна в режиме с наддувом, когда давление во входном коллекторе выше, чем в канистре. В режиме с наддувом, когда давление во входном коллекторе ниже, чем в канистре, дополнительные топливные пары из канистры могут быть втянуты во входной коллектор через клапан и звуковое сопло в узле клапана продувки канистры. Вариант способа может также включать (для режима без наддува) подачу разрежения из входного коллектора в зону, расположенную ниже по потоку как от клапана, так и от звукового сопла в узле клапана продувки канистры. Соответственно, топливные пары могут вытягиваться из канистры через клапан и звуковое сопло в узле клапана продувки канистры во входной коллектор за впускной дроссельной заслонкой. В свою очередь, невозможна вытяжка топливных паров из канистры через узел клапана продувки канистры к входу в компрессор через вытяжное устройство. В этом случае, создание разряжения в вытяжном устройстве невозможно, либо оно будет недостаточным для вытягивания продувочного потока через вторую продувочную линию 184 на ФИГ. 1. Таким образом, разрежение в вытяжном устройстве не может быть создано, если отсечной клапан в байпасной магистрали компрессора будет установлен в закрытое положение в режиме работы двигателя без наддува.
На ФИГ. 4 изображен пример алгоритма 400 для регулирования положения отсечного клапана (ОК), например - ОК 185 на ФИГ. 1, в зависимости от условий продувки и состояния двигателя. В частности, открытие ОК может регулироваться в зависимости от начала наддува, степени загрязнения канистры (например, с учетом количества заправок топлива), предыдущих продувок и переходных процессов в двигателе.
На шаге 402 алгоритм 400 определяет наличие наддува. Наличие наддува может быть определено по давлению наддува (или давлению на входе заслонки), значительно превышающему атмосферное давление. В отсутствие наддува эжектирующий поток через вытяжное устройство может быть значительно снижен. При отсутствии наддува, алгоритм 400 переходит к шагу 404, чтобы определить, будет ли начат наддув. Например, запрос наддува может быть получен в ответ на нажатие водителем на педаль акселератора. Если на шаге 404 будет установлено, что наддув будет начат, алгоритм 400 переходит к шагу 408 для закрытия ОК, чтобы обеспечить быстрый подъем давления наддува. Например, ОК может быть установлен в полностью закрытое положение из полностью открытого. В другом варианте ОК может быть установлен в полностью закрытое положение из частично открытого. Соответственно, ОК может быть оставлен в открытом положении (полностью, частично и т.п.) для создания разрежения в эжекторе. В другом варианте ОК можно закрыть во время режима без наддува. Если ОК находится в открытом положении, это может отрицательно повлиять на время выхода на наддув и привести к провалу тяги на низких оборотах из-за отвода сжатого воздуха от впускной дроссельной заслонки во время раскрутки ротора. Соответственно, ОК может быть полностью закрыт при инициировании запроса на крутящий момент. Кроме того, на шаге 408, УКПК может быть закрыт, а осуществляющаяся продувка может быть прервана. Если на шаге 404 будет установлено, что наддув является нежелательным, алгоритм 400 может перейти к шагу 406, чтобы не менять положение ОК, и может завершиться.
На шаге 412 можно определить, достигнут ли необходимый уровень наддува. Например, под необходимым уровнем наддува может пониматься необходимое давление наддува. Давление наддува можно замерять датчиком 161 ДВДЗ на ФИГ. 1. Если необходимый уровень наддува не достигнут, алгоритм 400 возвращается на шаг 408 для удержания ОК в его закрытом положении. Если необходимое давление наддува было достигнуто, алгоритм 400 переходит на шаг 414, чтобы открыть ОК для создания разрежения в вытяжном устройстве. В этом случае степень открытия ОК может быть увеличена. Таким образом, ОК может быть переведен в полностью открытое положение из полностью закрытого (на шаге 408). В другом варианте ОК может быть установлен в частично открытое положение из полностью закрытого.
Возвращаясь к шагу 402, если будет определено наличие наддува, алгоритм 400 переходит к шагу 414 для сохранения открытого положения ОК. Как было сказано выше, ОК может оставаться преимущественно в открытом положении (полностью открытом, частично открытом и т.п.) для создания разрежения на вытяжном устройстве. На шаге 416 можно определить соответствие критериям необходимости продувки. В одном из примеров соответствие критериям необходимости продувки может быть установлено на основании содержания в канистре углеводородов, превышающего пороговое значение. В другом примере соответствие критериям необходимости продувки может быть установлено на основании достижения предельной продолжительности эксплуатации транспортного средства (или) двигателя со времени предыдущей продувки. Еще в одном примере соответствие критериям необходимости продувки может быть установлено на основании превышения температурой устройства снижения токсичности отработавших газов порогового значения (например, температуры активации катализатора). Еще в одном примере соответствие критериям необходимости продувки может быть установлено на основании достижения порогового пробега транспортного средства (или работы двигателя) со времени предыдущей продувки. Если условия для продувки не выполнены, алгоритм 400 переходит к шагу 418, где продувка канистры улавливания топливных паров не происходит, и алгоритм может завершиться.
Если соответствие критериям необходимости продувки установлено, алгоритм 400 переходит к шагу 420, чтобы определить, превышает ли давление в канистре (например, в канистре улавливания топливных паров) давление во входном коллекторе. Как указано выше, давление в канистре может в значительной степени равняться атмосферному, поскольку ВКК может находиться в почти открытом положении. Давление во входном коллекторе может зависеть от положения впускной дроссельной заслонки. Например, давление во входном коллекторе может превышать атмосферное в режиме с наддувом, когда впускная дроссельная заслонка находится в почти открытом положении. В другом примере давление во входном коллекторе может быть ниже атмосферного, если впускная дроссельная заслонка находится в почти закрытом положении во время наддува.
Если на шаге 420 будет определено, что давление в канистре не превышает давление в коллекторе, алгоритм 400 переходит к шагу 422. На нем может быть определено, что давление в коллекторе выше, чем в канистре. На шаге 422 УКПК может быть открыт (или приведен в действие для переключения между открытым и закрытым положениями). Одновременно, как указывалось при раскрытии программ 200 и 300, ЗКТБ (при его наличии) может быть закрыт.Далее, на шаге 424, удаляемые продувкой топливные пары из канистры могут перемещаться только через вытяжное устройство. Разрежение, созданное на вытяжном устройстве эжектирующим потоком сжатого воздуха в режиме с наддувом двигателя, может создавать тягу для вывода накопленных паров из канистры через клапан в УКПК и через всасывающее отверстие вытяжного устройства во вход компрессора и далее во входной коллектор. Далее, на шаге 426, можно определить, имело ли место нажатие на педаль акселератора. Например, можно определить, увеличивался ли запрос крутящего момента на значение, превышающее пороговое, и (или) превышало ли нажатие на педаль акселератора пороговое значение.
При подтверждении факта нажатия на педаль акселератора, алгоритм 400 переходит к шагу 428 для закрытия ОК и УКПК в ответ на нажатие на педаль акселератора. Таким образом, продувочный поток через вытяжное устройство может быть прерван. Давление наддува может быть быстро увеличено путем закрытия ОК в ответ на нажатие на педаль акселератора. Это уменьшает провал тяги на низких оборотах и позволяет быстро выполнить запрос на увеличение крутящего момента. Путем закрытия УКПК в ответ на нажатие на педаль акселератора может быть достигнуто воздушно-топливное отношение, необходимое для выполнения запроса на увеличение крутящего момента, и уменьшены ошибки подачи топлива.
Если на шаге 426 нажатие на педаль акселератора не подтверждается, алгоритм 400 переходит к шагу 430 для продолжения продувки через вытяжное устройство. Затем алгоритм 400 может завершиться.
Возвращаясь к шагу 420, если будет подтверждено, что давление в канистре выше, чем в коллекторе (давление в коллекторе ниже, чем в канистре или чем атмосферное), алгоритм 400 переходит к шагу 432 для открытия УКПК. На шаге 434 удаляемые продувкой топливные пары перемещаются во входной коллектор и через звуковое сопло, и через вытяжное устройство. Таким образом, возможен одновременный продувочный поток через звуковое сопло в составе УКПК во входной коллектор и через вытяжное устройство на вход компрессора (как раскрыто для алгоритма 300 на ФИГ. 3).
Далее, на шаге 436, алгоритм 400 может определить, является ли первая разность между давлением на выходе электромагнитного клапана в УКПК (которое может быть давлением в канистре) и давлением в коллекторе больше, чем вторая разность между давлением на выходе электромагнитного клапана в УКПК и давлением в вытяжном устройстве. Следует отметить, под разностью давлений здесь понимается именно разница между более высоким давлением в канистре и более низким давлением либо во входном коллекторе, либо на всасывающем отверстии вытяжного устройства. В одном из примеров разница между давлением в канистре и в коллекторе на начальном этапе наддува может превышать разницу между давлением в канистре и давление на всасывающем отверстии вытяжного устройства. В другом примере, при умеренном разгоне и наличии наддува в полном объеме, разница между давлением в канистре и на всасывающем отверстии вытяжного устройства может быть значительной по сравнению с разницей между давлением в канистре (или на выходе электромагнитного клапана) и во входном коллекторе. В данном случае давление в коллекторе может быть выше атмосферного.
Если разница между давлением на выходе электромагнитного клапана и давлением во входном коллекторе превышает разницу между давлением на выходе электромагнитного клапана и давлением на вытяжном устройстве, алгоритм 400 переходит к шагу 438 для закрытия ОК. Далее, на шаге 440, десорбированные топливные пары из канистры могут продуваться только через звуковое сопло. Затем алгоритм 400 возвращается к шагу 436 для выполнения проверки разности давлений.
Если будет определено, что разница между давлением на выходе электромагнитного клапана и во входном коллекторе меньше разницы между давлением на выходе электромагнитного клапана и на вытяжном устройстве, алгоритм 400 переходит к шагу 442. В этом случае ОК может либо удерживаться в открытом положении, либо быть переведен в открытое положение, что делает возможным одновременный продувочный поток через звуковое сопло и через вытяжное устройство. Таким образом, большая часть удаляемых продувкой топливных паров может течь через вытяжное устройство, а меньшая часть - через звуковое сопло. Далее следует завершение работы алгоритма 400.
Таким образом, ОК можно использовать для обеспечения продувочного потока через вытяжное устройство при наличии большей разности давлений между канистрой и вытяжным устройством. Положение ОК и УКПК также можно регулировать в зависимости от переходных состояний двигателя, например - при нажатии на педаль акселератора, приводящем к внезапному увеличению необходимого крутящего момента. Закрытием ОК в ответ на нажатие на педаль акселератора во время наддува можно обеспечить быстрое повышение давления наддува. При этом, разрежение в вытяжном устройстве создано быть не может.
Обратимся к ФИГ. 5, на которой изображена схема 500, иллюстрирующая пример продувки для варианта топливной системы, например - представленного на ФИГ. 1, в режимах с наддувом и без, согласно раскрытому здесь изобретению. Схема 500 включает отображение продувочного потока через звуковое сопло в УКПК на графике 502, отображение продувочного потока через вытяжное устройство на графике 504, положение ОК на графике 506, работу УКПК на графике 508, положение ЗКТБ (при наличии) на графике 510 (мелкий пунктир), загрязненность адсорбера на графике 512, давление во входном коллекторе (ДВК) на графике 514, положение перепускной заслонки на графике 516, давление наддува на графике 518 и частоту вращения двигателя на графике 520. Все вышеперечисленные графики изображают зависимость от времени на оси x, причем значения времени увеличиваются слева направо. Линия 513 представляет загрязненность канистры, а линия 515 - атмосферное давление. Как сказано выше, давление в канистре может в значительной степени равняться атмосферному. Следовательно, линия 515 может также отражать давление в канистре.
Между t0 и t1 двигатель может работать в режиме холостого хода, когда наддув может отсутствовать. Поэтому перепускная заслонка полностью открыта, а давление наддува номинальное. Поскольку загрязненность канистры выше порогового значения (линия 513), а двигатель работает с разрежением (давление в коллекторе значительно ниже атмосферного, как показано на графике 514) во входном коллекторе, продувочный поток можно инициировать открытием УКПК (график 508). Открытие УКПК означает, что электромагнитный клапан начинает переключаться между открытым и закрытым положением с учащенной периодичностью. Поскольку двигатель работает без наддува, ОК можно установить в полностью закрытое положение (график 506), при этом продувочный поток через вытяжное устройство может отсутствовать. Во время продувки между t0 и t1 ЗКТБ также может находиться в закрытом положении. Хотя это и не показано на ФИГ. 5, ВКК также может оставаться открытым, чтобы обеспечить продувочный поток через канистру топливной системы. Следовательно, между t0 и t1 может возникнуть значительный продувочный поток через звуковое сопло во входной коллектор (график 502).
На t1 водитель может нажать на акселератор, при этом частота вращения двигателя может значительно возрасти. Для ускорения раскрутки турбонагнетателя перепускную заслонку можно перевести в полностью закрытое положение. В этом случае, поскольку ОК закрыт, давление наддува на впускной дроссельной заслонке также может быстро увеличиться (график 518). При этом, продувочный поток через звуковое сопло в УКПК можно прервать, закрыв УКПК. Соответственно, между t1 и t2, невозможен продувочный поток ни через звуковое сопло, ни через вытяжное устройство. Между t1 и t2 частота вращения двигателя также может резко увеличиться во время нажатия на педаль акселератора.
На t2 нажатие на педаль акселератора может завершиться, а скорость двигателя может постепенно снизиться. При этом, между t2 и t3 давление наддува может медленно снижаться, поскольку перепускная заслонка постепенно перемещается в более открытое положение на t2. Двигатель может работать с наддувом, а давление в коллекторе может значительно превышать атмосферное (график 514 и линия 513).
Внеплановая продувка канистры может быть начата между t2 и t3 для уменьшения количества накопленных топливных паров еще ниже порога загрязненности канистры (линия 513). Поскольку двигатель работает с наддувом в установившемся режиме, ОК можно открыть полностью на t2 для создания разрежения на вытяжном устройстве. УКПК может быть переключен в открытое состояние, а ЗКТБ можно удерживать закрытым для повышения эффективности продувки. Разрежение, созданное вытяжным устройством, теперь можно подать на отвод между выходом электромагнитного клапана и входом звукового сопла в УКПК. Соответственно, поток продуваемых паров может быть направлен из электромагнитного клапана в вытяжное устройство через продувочную линию (например, вторую продувочную линию 184 на ФИГ. 1). Таким образом, после t2 продувочный поток топливных паров может происходить, по большей части, через вытяжное устройство на вход компрессора. Кроме того, может отсутствовать продувочный поток через звуковое сопло, поскольку давление в коллекторе выше, чем в канистре (или атмосферное). Поскольку загрязненность канистры ниже пороговой, внеплановая продувка на t2 не обязательна и может не начинаться как показано на пунктирном сегменте 511. Соответственно, загрязненность канистры может не измениться между t2 и t4.
На t3 возможна работа двигателя в режиме холостого хода. Соответственно, ОК может быть закрыт. УКПК также может быть закрыт на t3, поскольку загрязненность канистры значительно уменьшена. Также, на t3 перепускная заслонка может находиться в полностью открытом положении при номинальном давлении наддува.
Ha t4 двигатель может быть заглушен и находиться в неподвижном состоянии. Двигатель может быть заглушен при выключенном зажигании. Далее, между t4 и t5 может происходить заправка. В раскрываемом примере двигатель может быть заглушен и находиться в неподвижном состоянии во время заправки транспортного средства между t4 и t5. Кроме того, между t4 и t5 УКПК может быть закрыт, а ЗКТБ открыт для прохода топливных паров в канистру топливной системы для адсорбции и накопления. Кроме того, может быть открыт ВКК (не показано на схеме 500) для выпуска воздуха в атмосферу после очистки его от топливных паров. Соответственно, загрязненность канистры увеличивается между t4 и t5 с увеличением количества накопленных в ней топливных паров во время заправки.
На t5 можно запустить двигатель после заправки. После запуска двигателя может последовать постепенный рост частоты его вращения при начале движения транспортного средства. Перепускную заслонку можно частично закрыть для увеличения давления наддува. Как показано, рост частоты вращения двигателя и давления наддува могут быть относительно плавными по сравнению с ростом, имеющим место при нажатии на педаль акселератора. Поэтому ОК может быть открыт на t5. Поскольку в этот момент двигатель работает с наддувом, ОК может быть открыт для создания разрежения на вытяжном устройстве. Также, на t5, УКПК может быть открыт, а ЗКТБ закрыт для создания продувочного потока, поскольку загрязненность канистры выше пороговой (линия 513). Разрежение, созданное на вытяжном устройстве, может обеспечить вытяжку топливных паров из канистры на вход в компрессор. Также, поскольку на t5 давление в канистре выше, чем в коллекторе, продувочный поток может одновременно проходить через звуковое сопло непосредственно во входной коллектор. Следовательно, между t5 и t6 удаляемые топливные пары из канистры могут течь как через звуковое сопло, так и через вытяжное устройство. Благодаря наличию нескольких продувочных потоков, загрязненность канистры снижается относительно быстро до t6. На t6 может возникнуть нажатие на педаль акселератора. В ответ на это, ОК, как и УКПК, может закрыться, а продувка прерваться. Также, перепускная заслонка может быть установлена в полностью закрытое положение для быстрого увеличения скорости вращения газовой турбины турбонагнетателя. Кроме того, давление в коллекторе может подняться выше атмосферного.
На t7 нажатие на педаль акселератора может завершиться, а давление наддува, как и частота вращения двигателя, могут выйти на уровни установившего режима. Кроме того, перепускная заслонка может быть переведена в более открытое положение. Внеплановая продувка может быть начата для еще большего уменьшения загрязненности канистры путем открытия ОК и УКПК на t7. Поскольку давление в коллекторе выше, чем в канистре (или атмосферное), продувочный поток через звуковое сопло может не возникнуть. Следовательно, между t7 и t8, продувочный поток в основном проходит через вытяжное устройство на вход в компрессор. В данном случае наддув двигателя может продолжаться при частично открытой перепускной заслонке и умеренном давлении наддува. На t8 двигатель может вернуться к частоте вращения холостого хода, поскольку транспортное средство может быть остановлено. Давление наддува также может значительно снизиться, поскольку перепускную заслонку устанавливают в полностью закрытое положение. Так как в это время двигатель находится в режиме без наддува, на t8 ОК может быть закрыт, а продувочный поток через вытяжное устройство прекращен. Поскольку загрязненность канистры значительно ниже пороговой (линия 513), УКПК может быть закрыт, в связи с чем после t8 продувочный поток через звуковое сопло отсутствует. Следует отметить, что в другом примере продувка канистры после t7 осуществляться не может, как показано пунктирным сегментом 515. Следовательно, внеплановая продувка не может быть начата на t7.
Таким образом, вариант способа для двигателя с наддувом в режиме с наддувом может включать открытие отсечного клапана (ОК) в байпасной магистрали компрессора для создания разрежения на эжекторе, работы электромагнитного клапана в узле клапана продувки канистры (УКПК) и удаления топливных паров продувкой из канистры через электромагнитный клапан в составе УКПК в эжектор, продувку минуя звуковое сопло в УКПК, а при нажатии на педаль акселератора - закрытие как ОК, так и электромагнитного клапана в УКПК для прекращения продувки. В данном случае удаление топливных паров из канистры в режиме с наддувом может включать ток топливных паров из канистры через электромагнитный клапан в УКПК, за обратный клапан выше по потоку от эжектора и через эжектор на вход компрессора. Далее топливные пары могут течь во вход компрессора, расположенного выше по потоку от впускной дроссельной заслонки, за впускную дроссельную заслонку и далее во входной коллектор. Способ также может включать, при работе в режиме с наддувом, и когда давление в коллекторе ниже, чем в канистре, удаление дополнительного количества топливных паров из канистры через звуковое сопло во входной коллектор. Удаление дополнительных топливных паров через звуковое сопло может включать ток дополнительного количества топливных паров из канистры через электромагнитный клапан в УКПК, в звуковое сопло в УКПК и далее во входной коллектор за впускной дроссельной заслонкой. В режиме без наддува и при невозможности создания разрежения на эжекторе, когда удаляемые топливные пары из канистры не проходят через эжектор, способ также может включать ток топливных паров из канистры только через электромагнитный клапан и звуковое сопло в УКПК. Следует отметить, что электромагнитный клапан и звуковое сопло могут быть расположены вместе в едином общем кожухе УКПК, причем звуковое сопло может располагаться в непосредственной близости от электромагнитного клапана.
Обратимся к ФИГ. 7, иллюстрирующей еще один вариант осуществления двигательной системы, изображенной на ФИГ. 1. Двигательная система 110 на ФИГ. 7 по существу сходна с двигательной системой 100 на ФИГ. 1, но отличается от нее в части соединения между всасывающим отверстием 194 вытяжного устройства 180 и канистрой 122 улавливания топливных паров, а также тем, что УКПК 163 на ФИГ. 7 содержит два отверстия в отличие от УКПК 164 на ФИГ. 1, содержащего три отверстия. В описании ФИГ. 7 ниже будут раскрыты только новые компоненты. При этом компоненты, ранее раскрытые на ФИГ. 1, имеют аналогичную нумерацию позиций на ФИГ. 7 и не раскрываются.
Двигательная система 110 включает двухпутевой УКПК 163, содержащий первое, впускное отверстие 167, гидравлически сообщающееся с канистрой 122 улавливания топливных паров, и второе, выпускное отверстие 169, гидравлически соединяющее выход звукового сопла 175 с входным коллектором 144 через линию 159 продувки. Более подробно, первое впускное отверстие 167 УКПК 163 гидравлически сообщено с канистрой 122 улавливания топливных паров через первый канал 158 и продувочный канал 125. В других вариантах осуществления необязательный обратный клапан 153 может быть установлен в линии 159 продувки между выходом звукового сопла и входным коллектором 144.
УКПК 163, сходный с УКПК 164, также содержит электромагнитный клапан 173 и звуковое сопло 175, установленные в едином общем кожухе. Звуковое сопло 175 располагают в непосредственной близости от электромагнитного клапана 173 в УКПК 163. Также следует отметить, что УКПК 163 может содержать клапаны, отличные от электромагнитных, и устройства изменения сечения потока, отличные от звуковых сопл, без отступления от объема раскрытого в настоящей заявке изобретения. В некоторых примерах устройство изменения сечения потока может не размещаться в общем кожухе УКПК без отступления от объема раскрытого в настоящей заявке изобретения. Звуковое сопло 175 по-английски также может обозначаться термином «sonic nozzle» 175. Как показано на ФИГ. 7, устройство 175 изменения сечения потока (или звуковое сопло 175) размещают ниже по потоку от электромагнитного клапана 173 так, что вход звукового сопла 175 гидравлически сообщается с выходом электромагнитного клапана 173.
Вытяжное устройство 180 гидравлически соединяют с канистрой 122 через третий канал 156 и продувочный канал 125. Обратный клапан 154 размещают в третьем канале 156 с возможностью прохождения текучей среды только из канистры 122 к всасывающему отверстию 194 вытяжного устройства 180. Обратный клапан 154 может предотвращать ток текучей среды из вытяжного устройства 180 к канистре 122 улавливания топливных паров. Как и в двигательной системе 100, эжектирующий поток через эжектор 180 можно регулировать отсечным клапаном 185. Соответственно, создание разрежения на вытяжном устройстве 180 можно регулировать отсечным клапаном 185. Кроме того, управляя созданием разрежения на вытяжном устройстве 180, отсечной клапан 185 может регулировать продувочный поток из канистры 122. Как и в двигательной системе 100, отсечной клапан (ОК) 185 может представлять собой двухпозиционный клапан или плавно регулируемый клапан. Следует отметить, что ОК 185 располагают выше по потоку от эжектора 180, при этом между эжектором 180 и ОК 185 отсутствуют какие-либо другие компоненты. Несмотря на то, что в варианте, изображенном на ФИГ. 7, ОК 185 располагают во втором тракте 191 байпасной магистрали компрессора выше (по направлению эжектирующего потока) эжектора 180, другие варианты могут содержать ОК 185 в первом тракте 186 байпасной магистрали компрессора. В этом случае ОК 185 можно располагать ниже (по направлению эжектирующего потока через байпасную магистраль компрессора) эжектора 185. В другом варианте ОК 185 может располагаться в продувочном канале 125 за канистрой 122. В другом примере ОК 185 может располагаться в третьем канале 156.
ОК 185 установлен с возможностью закрытия (или установки в полностью закрытое положение) для остановки продувочного потока через эжектор. В частности, установка ОК 185 в полностью закрытое положение делает невозможным (например, останавливает) эжектирующий поток через вытяжное устройство 180, прекращая создание разрежения, и, следовательно, прекращая продувочный поток из канистры 122 в канал перед компрессором и на вход компрессора. Продувочный поток можно прекращать таким образом для диагностики и определения соотношения воздуха и продувочных паров, удаляемых из канистры.
Как изображено на ФИГ. 7, канистра 122 улавливания топливных паров гидравлически сообщается как с вытяжным устройством 180, так и с УКПК 163, по отдельным и разным каналам, например - первому каналу 158 и третьему каналу 156. Следует отметить, что вариант двигательной системы 110 на ФИГ. 7 не содержит гидравлического соединения между всасывающим отверстием 194 эжектора 180 и УКПК 163. Вместо этого, канистра 122 улавливания топливных паров двигательной системы 110 на ФИГ. 7 гидравлически соединена с всасывающим отверстием 194 эжектора 180 через третий канал 156. Таким образом, третий канал 156 минует УКПК 164.
В отличие от варианта на ФИГ. 1, продувочный поток из канистры 122 улавливания топливных паров в засасывающий вход 194 вытяжного устройства 180 не может ограничиваться электромагнитным клапаном 172 УКПК 163. Иначе говоря, поток топливных паров, движущийся из канистры 122 по продувочному каналу 125, за обратный клапан 154, по третьему каналу 156 во всасывающее отверстие 194 вытяжного устройства 180 не может ограничиваться электромагнитным клапаном (например, электромагнитным клапаном 173) или звуковым соплом (например, звуковым соплом 175) в узле клапана продувки канистры. Таким образом, продувочный поток, попадающий в засасывающий вход 194 эжектора 180 невозможно никак регулировать.
Как показано на ФИГ. 7, третий канал 156 соединен с продувочным каналом 125 в узле 155, расположенном выше по потоку от УКПК 163 и ниже канистры 122 улавливания топливных паров. В частности, третий канал 156 гидравлически соединен с продувочным каналом 125 выше по потоку от впускного отверстия 167 УКПК 163. Соответственно, накопленные топливные пары из канистры 122 могут удаляться в направлении вытяжного устройства 180, когда на нем образуется разрежение, например, во время наддува. Иначе говоря, продувка канистры улавливания топливных паров возможна всякий раз при наличии эжектирующего потока через эжектор 180.
К тому же, без устройства изменения сечения потока, например - звукового сопла 175 в УКПК 163 в третьем канале, продувочный поток по третьему каналу 156 может продолжаться столько времени, сколько будет создаваться разрежение в эжекторе 180, в канистре будут находиться накопленные пары, а также пока давление в горловине вытяжного устройства будет ниже, чем в канистре (или атмосферное). Контроллер 112 не может активно управлять продувочным потоком через третий канал 156. Таким образом, регулирование продувочного потока по третьему каналу 156 может не требоваться потому, что в условиях наддува, когда разрежение в вытяжном устройстве может создаваться эжектирующим потоком, двигатель 102 может выдерживать повышенный расход потока топливных паров. Однако продувочный поток в третьем канале 156 можно регулировать управляя ОК 185.
Например, при переходных режимах работы двигателя, например - с резким увеличением необходимого крутящего момента, ОК 185 можно закрывать для быстрого увеличения давления наддува и уменьшения ошибок подачи топлива из-за наличия продувочного потока. Регулирование ОК 185 и УКПК 163 в зависимости от режимов работы двигателя будет подробнее раскрыто применительно к ФИГ. 10.
Контроллер 112 двигательной системы 110 может быть схож с содержащимся в двигательной системе 100. В носитель информации - постоянное запоминающее устройство в контроллере 112 могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые процессором для выполнения раскрытых ниже алгоритмов, а также другие предполагаемые, но конкретно не перечисленные варианты. Примеры алгоритмов раскрыты ниже с отсылками к ФИГ 8, 9 и 10.
Таким образом, вариант двигательной системы может содержать входной коллектор, впускную дроссельную заслонку, устройство наддува, содержащее компрессор, при этом компрессор расположен во впускном канале выше по потоку от впускной дроссельной заслонки, узел клапан продувки канистры, содержащий электромагнитный клапан и звуковое сопло, установленное непосредственно ниже по потоку от электромагнитного клапана, при этом вход звукового сопла гидравлически соединен с выходом электромагнитного клапана, а выход звукового сопла, гидравлически соединен с входным коллектором, при этом выход звукового сопла соединен с входным коллектором ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки, эжектор, подключенный в байпасной магистрали компрессора, при этом байпасная магистраль компрессора содержит отсечной клапан, канистру улавливания топливных паров, гидравлически сообщающуюся как с впуском узла клапана продувки канистры, так и со всасывающим отверстием эжектора, по разным каналам, при этом эжектирующий вход эжектора сообщен с впускным каналом ниже по потоку от компрессора, а эжектирующий выход эжектора сообщен с впускным каналом в месте выше компрессора.
На ФИГ. 8 изображен вариант алгоритма 800, для выполнения продувки канистры в зависимости от наличия или отсутствия наддува в двигательной системе, такой как двигательная система 110 на ФИГ. 7. В частности, при отсутствии наддува, узел клапана продувки канистры может регулировать поток удаляемых топливных паров во входной коллектор. При наличии наддува десорбированные топливные пары из канистры улавливания топливных паров могут течь в вытяжное устройство до тех пор, пока эжектирующий поток через вытяжное устройство создает разрежение. Таким образом, продувочный поток через вытяжное устройство может регулировать отсечной клапан (ОК 185) в байпасной магистрали компрессора.
На шаге 802 могут быть оценены и (или) измерены значения таких параметров работы двигателя, как необходимый крутящий момент, частота вращения двигателя, барометрическое давление (БД), ДВК, воздушно-топливное отношение, температура катализатора и т.п. Например, необходимый крутящий момент может быть рассчитан исходя из положения педали акселератора. Воздушно-топливное отношение также можно измерить по выходному сигналу датчика отработавших газов, установленного на выпускном коллекторе двигателя.
На шаге 804, алгоритм 800 может определить, работает ли двигатель с наддувом или нет. Например, наличие наддува может быть подтверждено, если давление на входе дроссельной заслонки выше атмосферного. Давление на входе дроссельной заслонки или давление наддува можно измерить датчиком 161 ДВДЗ на ФИГ. 7. В другом примере наличие наддува может быть подтверждено при наличии одного или нескольких из следующих условий: работа двигателя при повышенной нагрузке и сверхатмосферное давление на входе.
Если будет установлено наличие наддува, алгоритм 800 переходит к шагу 806, чтобы определить, превышает ли давление в канистре давление в коллекторе (ДВК). Как разъяснялось в отношении ФИГ. 2, давление в канистре может в значительной степени или практически равняться атмосферному при открытом вентиляционном клапане канистры (например, ВКК 120). Далее ВКК 120 может постоянно удерживаться в открытом положении, за исключением времени проведения проверки канистры на герметичность. Если подтвердится, что давление в коллекторе ниже, чем в канистре (или ниже атмосферного), алгоритм 800 переходит к шагу 808, на котором может быть запущен алгоритм 900, изображенный на ФИГ. 9. В частности, алгоритм 900 обеспечивает возможность одновременной продувки через вытяжное устройство и через УКПК при соответствии критериям необходимости продувки. Алгоритм 900 будет подробно раскрыт ниже со ссылкой на ФИГ. 9.
Если на шаге 806 будет определено, что давление в коллекторе выше, чем в канистре, алгоритм 800 перейдет к шагу 810 для регулирования положений различных клапанов для продувки через вытяжное устройство. На шаге 812 ОК может быть открыт или удерживаться в открытом положении для создания эжектирующего потока через вытяжное устройство, например - вытяжное устройство 180 в байпасной магистрали компрессора. На шаге 814 УКПК может быть закрыт или удерживаться в закрытом положении так, чтобы на шаге 816 не возник продувочный поток через УКПК. ВКК может удерживаться в открытом положении, а ЗКТБ может быть закрыт на шаге 818.
При прохождении сжатого воздуха через эжектор в качестве эжектирующего потока, в вытяжном устройстве может быть создано разрежение, которое может быть подано на канистру улавливания топливных паров. Таким образом, как изображено на ФИГ. 7, при наличии наддува удаляемые продувкой пары могут течь из канистры 122, через продувочный канал 125 в третий канал 156, за обратный клапан 154 во всасывающее отверстие 194 вытяжного устройства 180, подключенного в байпасной магистрали компрессора. Также, при работе двигателя с наддувом и давлении в коллекторе выше, чем в канистре, УКПК не может быть приведен в действии, а продувочный поток через УКПК невозможен.
Следовательно, на шаге 820, сжатый воздух может быть направлен из зоны, расположенной за компрессором 114 (а в примере на ФИГ. 7, за интеркулером 143) и выше впускной дроссельной заслонки 165, через вытяжное устройство 180, к входу в компрессор. Эжектирующий поток сжатого воздуха через эжектор создает разрежение. На шаге 822 разрежение может быть создано в горловине вытяжного устройства, а на шаге 824 подано на канистру улавливания топливных паров. Затем поданное разрежение может обеспечить вытяжку паров из канистры, а на шаге 825 эти пары могут быть направлены через вытяжное устройство на вход компрессора. Поскольку УКПК закрыт, на шаге 826 топливные пары движутся в обход УКПК.
Топливные пары, поступившие на вход компрессора, могут следовать далее во входной коллектор для сжигания в цилиндрах двигателя 102. В зависимости от количества топливных паров, поступивших из канистры, подачу топлива в двигатель можно регулировать на шаге 852. Таким образом, количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска можно регулировать в зависимости от количества топливных паров, поступивших из канистры. В одном из вариантов количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска можно регулировать для поддержания воздушно-топливного отношения в цилиндрах на желаемом или близком к нему уровне, например - на уровне стехиометрии. Например, количество впрыскиваемого топлива можно уменьшить при увеличении количества топливных паров, поступивших из канистры. В другом примере, количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска можно регулировать для поддержания сгорания топлива на уровне, необходимом для достижения желаемого крутящего момента. Еще в одном примере можно изменять момент впрыска топлива или его количество, а так же и то и другое, для поддержания как необходимого крутящего момента, так и стехиометрического воздушно-топливного отношения. Кроме того, датчик может определять воздушно-топливное отношение в выхлопных газах, выходящих из двигателя, а полученное значение можно сравнить с желаемым воздушно-топливным отношением. Контроллер может рассчитать отклонение на основании разницы между необходимым и полученным значениями воздушно-топливного отношения. Подача топлива инжекторами может быть отрегулирована с учетом рассчитанного отклонения.
Если на шаге 804 будет подтверждено отсутствие наддува, алгоритм 800 переходит к шагу 828, чтобы определить соответствие критериям необходимости продувки. В одном из примеров режим без наддува может включать работу двигателя в режиме холостого хода. Наличие критериев необходимости продувки можно подтвердить на основании одного или нескольких из следующих критериев: количество углеводородов, накопленных в канистре, превышающее пороговое значение, температура устройства системы снижения токсичности отработавших газов, превышающая пороговое значение, и достижение пороговой продолжительности эксплуатации транспортного средства (или двигателя) со времени предыдущей продувки. Содержание углеводородов в канистре топливной системы можно измерить с помощью одного или нескольких датчиков в системе снижения токсичности отработавших газов (например - датчик 138, подключенный к канистре 122 улавливания топливных паров на ФИГ. 7) или рассчитать, исходя из известных значений количества / концентрации паров в конце предыдущего цикла продувки. Количество топливных паров, накопленных в канистре топливной системы, также можно рассчитать, исходя из режимов работы двигателя и транспортного средства, включая периодичность заправок и (или) периодичность и продолжительность предыдущих циклов продувки. Если наличие критериев необходимости продувки не подтверждено и соответствие таким условиям не установлено, алгоритм 800 переходит к шагу 830, то есть алгоритм продувки не выполняется, и алгоритм 800 завершается.
Если на шаге 828 установлено соответствие критериям необходимости продувки, алгоритм 800 переходит к шагу 832 для регулирования положения различных клапанов, обеспечивающих продувочный поток. Соответственно, вентиляционный клапан канистры (например, ВКК 120) может удерживаться в открытом положении или быть открыт (из закрытого положения) на шаге 834, ЗКТБ (при его наличии) может быть закрыт (из открытого положения) или удерживаться в закрытом положении на шаге 836, а УКПК (например, УКПК 163 на ФИГ. 7) может быть открыт на шаге 838. При отсутствии наддува отсечной клапан в байпасной магистрали компрессора (например, ОК 185) может быть закрыт на шаге 840.
Операция открытия УКПК 163 включает передачу сигнала широтно-импульсной модуляции на электромагнитный клапан 173, на который можно направлять импульсы переключения в открытое и закрытое положение. Электромагнитный клапан 173 может быть быстродействующим. В одном из вариантов электромагнитный клапан может управляться сигналами частотой 10 Гц. Сигнал широтно-импульсной модуляции может изменять продолжительность открытого состояния клапана для регулирования среднего расхода продувочного потока. Открытие и закрытие электромагнитного клапана также можно синхронизировать с рабочими ходами поршней цилиндров двигателя.
При открытии УКПК топливные пары (с воздухом) могут течь из канистры улавливания топливных паров через продувочный канал 125, по первому каналу 158, через электромагнитный клапан 173, через звуковое сопло 175, за обратный клапан 153 (при его наличии) в линии 159 продувки во входной коллектор 144 двигательной системы 110. Звуковое сопло 175 позволяет измерять расход в условиях наличия во входном коллекторе разрежения как минимум 8 кПа.
Таким образом, на шаге 842 разрежение во входном коллекторе можно использовать для вытягивания воздуха из канистры, чтобы обеспечить десорбцию и удаление топливных паров из канистры. Разрежение во входном коллекторе также может создать тягу для удаления десорбированных топливных паров из канистры через УКПК. Прохождение удаляемых продувкой паров через УКПК включает их протекание через электромагнитный клапан на шаге 844 с последующим прохождением через звуковое сопло на шаге 846. Таким образом, если ОК установлен в полностью открытое положение в режиме без наддува, а в вытяжном устройстве отсутствует разрежение, поток удаляемых продувкой паров может двигаться в обход вытяжного устройства на шаге 848.
На шаге 850 могут удаляемые топливные пары могут поступать из звукового сопла во входной коллектор в зоне ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки (например, впускной дроссельной заслонки 165). Далее удаляемые пары могут поступать в камеры сгорания для сгорания. В зависимости от количества топливных паров, поступивших в коллектор из канистры, можно регулировать подачу инжекторами топлива в двигатель. Соответственно, на шаге 852, момент впрыска топлива и (или) количество впрыскиваемого топлива можно изменять в зависимости от количества удаленных продувкой паров, поступивших из канистры во входной коллектор. Например, подачу топлива через инжекторы можно сократить в случае увеличения концентрации топливных паров из канистры улавливания топливных паров для поддержания стехиометрии горения. После этого алгоритм 800 может завершить работу.
Обратимся к ФИГ. 9, иллюстрирующему алгоритм 900, который является примером осуществления продувки в режиме без наддува, когда давление в канистре выше, чем давление в коллекторе (ДВК). В частности, операция продувки может включать прохождение десорбированных топливных паров из канистры через вытяжное устройство и дополнительный поток паров через УКПК во входной коллектор.
На шаге 902, алгоритм 900 может определить, превышает ли давление в канистре давление во входном коллекторе двигателя. Иначе говоря, можно определить, ниже ли давление в коллекторе, чем в канистре. В одном из примеров давление в коллекторе может быть ниже атмосферного (или давления в канистре) в режиме с наддувом, когда впускная дроссельная заслонка устанавливается в почти закрытое положение. Как было раскрыто выше касательно шага 806 алгоритма 800, давление в канистре может в значительной степени равняться атмосферному, поскольку ВКК чаще всего удерживается в открытом положении. Если будет установлено, что давление в канистре ниже, чем в коллекторе, алгоритм 900 переходит к шагу 904, на котором продувка согласно раскрытому способу может быть продолжена до завершения. В данном случае продувка может осуществляться только через вытяжное устройство при наличии в нем разрежения, как было раскрыто выше в отношении алгоритма 800.
Если будет подтверждено, что давление в канистре выше, чем в коллекторе, алгоритм 900 переходит к шагу 906 для подтверждения соответствия критериям необходимости продувки. Как разъяснялось выше касательно шага 828 алгоритма 800, критерии необходимости продувки могут включать один или несколько из следующих: загрязненность канистры выше пороговой, температура устройства системы снижения токсичности отработавших газов, превышающая пороговое значение, и достижение пороговой продолжительности эксплуатации транспортного средства (или двигателя) со времени предыдущей продувки. Если соответствие критериям необходимости продувки не установлено, алгоритм 900 переходит к шагу 908, на котором УКПК не приводится в действие, а на шаге 910 алгоритм 900 может вернуться к шагу 810 алгоритма 800 для продолжения продувки только через вытяжное устройство. В качестве необязательного варианта, контроллер может продолжить операцию продувки через УКПК даже при несоответствии критериям необходимости продувки, чтобы внепланово уменьшить загрязненность канистры.
При подтверждении соответствия критериям необходимости продувки на шаге 906, алгоритм 900 переходит к шагу 912 для регулировки положения различных клапанов, чтобы обеспечить одновременный продувочный поток через УКПК и вытяжное устройство. На шаге 914 ВКК (например, ВКК 120) может удерживаться в открытом положении для притока свежего воздуха из атмосферы в канистру. Далее, на шаге 916 ЗКТБ (при его наличии) может быть закрыт из открытого положения или удерживаться в закрытом положении. Кроме того, на шаге 918 может быть открыт УКПК. Как было раскрыто выше, УКПК можно переключать из открытого положения в закрытое и наоборот с помощью сигналов заданной частоты. Например, частота может составлять 10 Гц. Также на шаге 920 отсечной клапан (ОК) в байпасной магистрали компрессора может удерживаться в открытом положении (или быть открыт, если до этого он был закрыт). В одном из примеров ОК может быть установлен в положение «включен», в котором он может быть полностью открыт. В этом случае, ОК может быть переведен в полностью открытое положение из полностью закрытого. В другом примере контроллер может выбирать степень открытия ОК в зависимости от необходимого уровня разрежения в вытяжном устройстве. Таким образом, ОК может быть переведен в открытое положение из закрытого. ОК может быть переведен в более открытое положение из более закрытого. В другом примере ОК может быть переведен в полностью открытое положение из почти закрытого.
После установки всех клапанов в предусмотренное для них положение, десорбированные топливные пары из канистры одновременно движутся через УКПК и через вытяжное устройство. Соответственно, первая часть топливных паров из канистры улавливания может течь через вытяжное устройство в следующем порядке: на шаге 922 сжатый воздух из зоны за компрессором и перед впускной дроссельной заслонкой может быть направлен через вытяжное устройство к входу в компрессор. Данный эжектирующий поток сжатого воздуха через вытяжное устройство позволяет на шаге 924 создать в горловине вытяжного устройства разрежение, которое затем может быть подано непосредственно на канистру улавливания топливных паров. На шаге 926 поданное разрежение может создать тягу для удаления первой части топливных паров из канистры на вход компрессора через вытяжное устройство. Далее, на шаге 936, количество впрыскиваемого топлива и (или) момент впрыска могут быть отрегулированы в зависимости от количества паров, поступивших во входной коллектор, для поддержания воздушно-топливного отношения в камерах сгорания на желаемом уровне, например - на уровне стехиометрии.
В то же самое время, вторая часть топливных паров (или дополнительное количество паров) может проходить через электромагнитный клапан и звуковое сопло в УКПК следующим образом: на шаге 928 давление в коллекторе, будучи ниже, чем в канистре, может создать тягу для удаления топливных паров из канистры через УКПК. На шаге 930 поток паров может пройти сначала через электромагнитный клапан в УКПК, а затем, на шаге 932 - через звуковое сопло, расположенное за электромагнитным клапаном.
На шаге 934 пары могут поступить из звукового сопла непосредственно во входной коллектор ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки. Далее, на шаге 936, подача топлива в двигатель может быть отрегулирована путем изменения количества и (или) момента впрыска топлива для поддержания стехиометрического горения.
Таким образом, в режиме с наддувом, когда давление в коллекторе ниже, чем в канистре, продувочный поток из канистры 122 улавливания топливных паров может двигаться через продувочный канал 125 по двум путям: первому каналу 158 и третьему каналу 156. Десорбированные топливные пары из канистры могут перемещаться как через продувочный канал 125, первый канал 158, через УКПК 163 и продувочную линию 159 во входной коллектор 144, так и через продувочный канал 125, третий канал 156, за обратный клапан 154 и во всасывающее отверстие 194 вытяжного устройства 180. Пары, поступившие в засасывающий вход 194 вытяжного устройства 180, могут затем направляться по первому тракту 186 и поступать на вход компрессора в первом конце 145 байпасной магистрали компрессора выше по потоку от компрессора 114.
Обратимся к ФИГ. 10, иллюстрирующей алгоритм 1000 регулировки положений ОК и УКПК в зависимости от режимов работы двигателя. В частности, данный алгоритм может определять исходное положение для обоих клапанов, а затем, в зависимости от режимов работы двигателя, включая переходные и т.п., также изменять положения обоих клапанов.
На шаге 1002 алгоритм 1000 включает оценку и (или) измерение параметров работы двигателя. Они, например, могут включать: частоту вращения двигателя, необходимый крутящий момент, температуру катализатора, температуру двигателя, воздушно-топливное отношение на выхлопе, ДВК, МРВ, барометрическое давление и т.п. На шаге 1004, в зависимости от результатов оценки параметров работы двигателя, можно определить исходное положение как для ОК, так и для УКПК. Например, в установившемся режиме наддува ОК можно установить в полностью открытое или почти открытое положение. В другом примере, при несоответствии критериям необходимости продувки, таким, как раскрытые для программ 800 и 900, УКПК может удерживаться в закрытом положении или незадействованным.
На шаге 1006 можно определить, находится ли двигатель в режиме холодного запуска. Холодный запуск может включать проворачивание коленчатого вала двигателя из неподвижного состояния с помощью такого двигателя, как стартер, если температура двигателя ниже рабочей. Также, во время холодного запуска двигателя, устройство снижения токсичности отработавших газов на выпуске может не достичь температуры активации катализатора. Кроме того, раскрутка турбонагнетателя в системе с турбонаддувом в качестве подготовки к нажатию на педаль акселератора может быть преждевременной на этапе запуска двигателя. При наличии режима холодного запуска двигателя, для быстрого подъема давления наддува ОК можно временно закрыть на шаге 1008, по крайней мере на начальном этапе запуска. Также УКПК можно закрыть или удерживать в закрытом положении на шаге 1008 для предотвращения продувки канистры топливной системы, чтобы уменьшить ошибки подачи топлива.
Далее алгоритм 1000 переходит к шагу 1010, на котором можно определить наличие мгновенного повышения необходимого крутящего момента (например, в связи с нажатием на педаль акселератора). Если да, то на шаге 1012 алгоритм 1000 включает перевод ОК в закрытое положение. Когда ОК закрыт, сжатый воздух из компрессора не может отводиться в байпасной магистрали компрессора, обеспечивая рост давления наддува и повышение мощности двигателя. Кроме того, можно закрыть УКПК или поддерживать его в закрытом состоянии. Если продувка выполнялась до начала нажатия на педаль акселератора, ее можно прекратить закрытием УКПК.
Далее алгоритм 1000 переходит к шагу 1014 для определения наличия мгновенного снижения необходимого крутящего момента (например, в связи с нажатием на педаль акселератора). Если да, на шаге 1016 ОК можно открыть или удерживать в открытом положении для уменьшения помпажа компрессора. Также можно закрыть УКПК или удерживать его в закрытом положении для ограничения потока топливных паров во входной коллектор двигателя при снижении необходимого крутящего момента.
На шаге 1018 алгоритм 1000 может подтвердить, находится ли двигатель в режиме холостого хода. Холостой ход двигателя может служить примером режима без наддува, когда компрессор не должен подавать сжатый воздух во входной коллектор. Кроме того, во время холостого хода впускная дроссельная заслонка может быть почти или полностью закрыта, обеспечивая повышенные уровни разрежения в коллекторе. Соответственно, при подтверждении режима холостого хода алгоритм 1000 переходит к шагу 1020, на котором можно открыть УКПК, чтобы воспользоваться разрежением в коллекторе для создания тяги для удаления топливных паров из канистры улавливания. При этом, УКПК также можно открыть при соответствии критериям необходимости продувки. Кроме того, во время режима холостого хода можно закрыть ОК. В качестве необязательного варианта, ОК можно поддерживать в открытом положении, однако разрежение, создаваемое в вытяжном устройстве, может оказаться ниже разрежения в коллекторе, что приведет к большему потоку удаляемых продувкой паров через УКПК, чем продувочный поток через вытяжное устройство. Соответственно, ОК можно закрыть во время холостого хода двигателя, при этом продувочный поток пойдет в основном через УКПК.
Далее алгоритм 1000 переходит к шагу 1022 для определения наличия наддува, когда давление в коллекторе выше, чем в канистре. Если наличие наддува подтверждено, на шаге 1024 ОК можно открыть или удерживать в открытом состоянии, а УКПК можно закрыть. Как было раскрыто выше касательно алгоритма 800, если давление в коллекторе выше, чем в канистре, продувочный поток может течь только через вытяжное устройство и в обход УКПК. Если нет, алгоритм 1000 переходит к шагу 1026, чтобы подтвердить наличие режима наддува, когда давление в коллекторе ниже, чем в канистре. Если да, то на шаге 1028 ОК можно открыть или удерживать в открытом положении, а УКПК также можно открыть. Открывать УКПК можно в зависимости от соответствия критериям необходимости продувки. Таким образом, при одновременно открытых ОК и УКПК продувочный поток может течь по двум разным путям: через вытяжное устройство и через УКПК.
Следует иметь в виду, что изменение положения ОК может быть временным, пока двигатель находится в переходном режиме. Например, в конце нажатия акселератора, если необходимый уровень наддува был достигнут, ОК можно открыть.
Таким образом, пример способа для двигателя с наддувом может включать в режиме с наддувом: закрытие узла клапана продувки канистры (УКПК), регулирование открытия отсечного клапана (ОК), расположенного ниже по потоку от эжектора в байпасной магистрали компрессора и поток топливных паров из канистры только в эжектор, при этом поток регулируется ОК и идет в обход УКПК, а в режиме без наддува - закрытие ОК, открытие УКПК и поток топливных паров из канистры только в УКПК, при этом поток идет в обход эжектора. В режиме без наддува УКПК можно открывать в зависимости от соответствия одному или нескольким критериям необходимости продувки, включающим один или несколько из следующих: содержание углеводородов в канистре выше порогового, температура устройства снижения токсичности отработавших газов выше пороговой и достижение пороговой продолжительности эксплуатации после предыдущей продувки. Способ также может включать закрытие и ОК, и УКПК в ответ на нажатие на педаль акселератора водителем. Кроме того, способ может включать закрытие и ОК, и УКПК в случае холодного запуска двигателя.
Обратимся к ФИГ. 11, содержащей схему 1100, иллюстрирующую пример осуществления продувки в варианте двигательной системы 110, изображенной на ФИГ. 7, в зависимости от различных режимов двигателя, в соответствии с раскрытым в настоящей заявке изобретением. Схема 1100 включает отображение продувочного потока через УКПК на графике 1102, отображение продувочного потока через вытяжное устройство на графике 1104, положение ОК на графике 1106, работу УКПК на графике 1108, загрязненность канистры на графике 1112, давление во входном коллекторе (ДВК) на графике 1116, давление наддува на графике 1118, частоту вращения двигателя на графике 1120 и положение педали на графике 1122. Все вышеперечисленные графики изображают зависимость от времени на оси x, причем значения времени увеличиваются слева направо. Линия 1111 представляет загрязненность канистры, а линия 1117 - атмосферное давление. Как сказано выше, давление в канистре может в значительной степени равняться атмосферному. Следовательно, линия 1117 может также отражать давление в канистре.
Между t0 и t1 педаль акселератора может быть отпущена, и двигатель может находиться в режиме холостого хода без наддува. Таким образом, между t0 и t1 может происходить холодный запуск двигателя. Поскольку температура двигателя может быть ниже необходимой во время холодного запуска, а температура устройства снижения токсичности отработавших газов может не соответствовать температуре активации катализатора, и ОК, и УКПК можно закрыть, даже если давление в коллекторе ниже атмосферного (линия 1117). На t1 может произойти нажатие на педаль акселератора с последующим полным нажатием на педаль, что приводит к мгновенному увеличению необходимого крутящего момента. В ответ на нажатие на педаль акселератора ОК может удерживаться в закрытом положении для увеличения давления наддува. Соответственно, давление наддува может значительно возрасти на t1 с сопутствующим увеличением частоты вращения двигателя. УКПК может удерживаться в закрытом положении при нажатии акселератора, а продувка канистры не может происходить между t1 и t2.
На t2 педаль может быть частично отпущена, после чего транспортное средство может перейти в установившийся режим. Давление наддува и частота вращения двигателя могут постепенно понижаться до умеренных уровней после t2. В ответ на переход в установившийся режим и окончание нажатия на педаль акселератора, ОК может быть открыт для обеспечения потока сжатого воздуха через байпасную магистраль компрессора и вытяжное устройство. Разрежение, созданное в вытяжном устройстве эжектирующим потоком сжатого воздуха, может создать тягу для удаления накопленных топливных паров из канистры улавливания, что приводит к соответствующему уменьшению загрязненности канистры между t2 и t3. Поскольку давление в коллекторе ниже, чем в канистре, между t2 и t3 УКПК может удерживаться в закрытом положении, а продувочный поток не может двигаться через УКПК.
На t3 может возникнуть переходный режим работы двигателя в виде полного отпускания педали акселератора. Моментальное снижение необходимого крутящего момента может вызвать снижения частоты вращения двигателя и давления наддува. ОК может удерживаться в открытом положении для уменьшения помпажа компрессора при отпускании педали акселератора. Таким образом, вытяжка накопленных топливных паров из канистры может быть продолжена между t3 и t4 с соответствующим снижением загрязненности канистры. В другом варианте можно регулировать открытие ОК для уменьшения помпажа компрессора при уменьшении продувочного потока.
На t4 может произойти выключение зажигания перед заправкой. В этом случае двигатель заглушают и оставляют в неподвижном состоянии во время заправки транспортного средства. При начале заправки на t4 ЗКТБ может быть открыт (не показано), а УКПК и ОК закрывают. Во время заправки (между t4 и t5), загрязненность канистры топливной системы непрерывно растет по мере улавливания в канистре паров заправляемого топлива. Таким образом, к началу t5, когда двигатель запускают (например, включают зажигание), загрязненность канистры топливной системы может быть выше. В частности, загрязненность топливной канистры может быть выше пороговой (линия 1111). Между t5 и t6 двигатель может работать на холостом ходу, и продувка может быть начата путем открытия УКПК. Также на t5 может иметь место соответствие критериям необходимости продувки, таким как загрязненность канистры и повышенная температура устройства снижения токсичности отработавших газов. Разрежение в коллекторе может быть подано в канистру топливной системы для удаления накопленных паров во входной коллектор. Поскольку это происходит в режиме без наддува, ОК может быть закрыт между t5 и t6, а удаляемые продувкой пары могут перемещаться только через УКПК, но не через эжектор.
Далее, на t6, может происходить плавное нажатие педали при приведении транспортного средства в движение. Как давление наддува, так и частота вращения двигателя, могут медленно возрастать по мере увеличения потребности в крутящем моменте. ОК также может быть открыт на t6, поскольку теперь двигатель работает с наддувом. Загрязненность канистры может снизиться между t6 и t7 в связи с одновременной продувкой через вытяжное устройство и УКПК. УКПК может удерживаться в открытом положении после t6, поскольку давление в коллекторе остается ниже, чем в канистре, во время наддува.
На t7 и ОК, и УКПК, могут быть временно закрыты в ответ на нажатие на педаль акселератора. И давление наддува, и частота вращения двигателя, быстро растут между t7 и t8. Помимо закрытия ОК, перепускная заслонка также может быть переведена в полностью закрытое положение для раскрутки турбонагнетателя и увеличения давления наддува. На t8 нажатие на педаль акселератора может завершиться с плавным отпусканием педали и восстановлением установившегося режима движения. Соответственно, ОК может быть открыт для создания потока в обход компрессора для дальнейшего снижения загрязненности канистры за счет удаления дополнительных топливных паров через вытяжное устройство. На t8 УКПК может удерживаться в закрытом положении, поскольку давление в коллекторе ниже, чем в канистре. Следовательно, между t8 и t9 продувочный поток может проходить только через вытяжное устройство и в обход УКПК.
На t9 педаль может быть отпущена снова для возврата двигателя в режим холостого хода. В условиях холостого хода ОК может быть закрыт, а продувка через вытяжное устройство прекращена. В другом примере, ОК может удерживаться в открытом состоянии для продолжения продувки канистры. Таким образом, к началу t9 загрязненность канистры существенно снижена, следовательно, на t9 УКПК можно удерживать в закрытом положении. Еще в одном примере УКПК можно открыть, чтобы воспользоваться разрежением в коллекторе для дальнейшей продувки канистры.
Итак, вариант способа для двигателя с наддувом может включать в режиме с наддувом: поток накопленных топливных паров из канистры в эжектор, при этом поток идет в обход узла клапана продувки канистры, регулируется отсечным клапаном (ОК), расположенным выше по потоку от эжектора и реагирующим на нажатие на педаль акселератора водителем, закрытие ОК и прекращение потока накопленных топливных паров из канистры в эжектор. В режиме с наддувом накопленные топливные пары могут течь из канистры в эжектор при открытом ОК и наличии эжектирующего потока через эжектор. Способ также может включать в режиме без наддува: закрытие ОК, открытие узла клапана продувки канистры и течение накопленных топливных паров из канистры через узел клапана продувки канистры во входной коллектор двигателя, при этом поток идет в обход эжектора. В этом случае, в режиме без наддува накопленные топливные пары могут течь из канистры через клапан и звуковое сопло в составе узла клапана продувки канистры, при этом звуковое сопло располагают в непосредственной близости от клапана в узле клапана продувки канистры. В одном из примеров ОК может представлять собой плавно регулируемый клапан. В режиме с наддувом поток накопленных паров может двигаться в обход узла клапана продувки канистры, если давление в коллекторе выше, чем в канистре. При этом, в режиме с наддувом способ также может включать открытие узла клапана продувки канистры и прохождение дополнительного потока накопленных паров через узел клапана продувки канистры, если давление в коллекторе ниже, чем в канистре. Дополнительный поток накопленных топливных паров может течь из канистры через узел клапана продувки канистры только в случае соответствия критериям необходимости продувки. Критерии необходимости продувки могут включать один или несколько следующих: содержание углеводородов в канистре выше порогового, температура устройства снижения токсичности отработавших газов выше пороговой и достижение пороговой продолжительности эксплуатации транспортного средства (или двигателя) со времени предыдущей продувки. Способ может также включать отсутствие потока накопленных топливных паров через узел клапана продувки канистры в случае нажатия на педаль акселератора водителем.
Таким образом, продувка канистры может осуществляться, когда двигатель работает с наддувом и без наддува. Частоту продувки канистры можно увеличить, создав несколько каналов продувки. Кроме того, обеспечив продувочный поток через вытяжное устройство без изменения его сечения звуковым соплом, можно создать достаточный продувочный поток в режиме работы двигателя с наддувом, когда продувочный поток через звуковое сопло может быть ограничен из-за повышенного давления в коллекторе. При увеличении расхода продувки через вытяжное устройство качество продувки канистры может быть повышено. Кроме того, можно уменьшить утечки вредных веществ из насыщенной канистры и повысить показатели соблюдения нормативов выбросов. Также, регулируя положение отсечного клапана в байпасной магистрали компрессора для управления продувкой и потоком в байпасной магистрали компрессора в переходных режимах работы двигателя, можно улучшить показатели его работы.
В одном из раскрытых вариантов, способ для двигателя с наддувом может включать гидравлическое соединение эжектора, расположенного в байпасной магистрали компрессора, с канистрой, причем такое соединение не включает узел клапана продувки канистры, а разрежение в эжекторе создает эжектирующий поток, регулируемый отсечным клапаном в байпасной магистрали компрессора, движение потока накопленных топливных паров из канистры в режиме работы двигателя с наддувом, а также, при нажатии на педаль акселератора водителем, прекращение эжектирующего потока через эжектор и прекращение потока накопленных 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. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем.
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.