СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ (ВАРИАНТЫ)
VEHICLE COOLING METHOD (VERSIONS)

Область техники
Настоящее изобретение относится, в основном, к способам и системам для регулирования работы различных компонентов системы охлаждения автомобиля.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Системы охлаждения автомобиля могут содержать множество охлаждающих компонентов, таких как радиаторы, вентиляторы, система циркуляции жидкого хладагента и т.д. Различные охлаждающие компоненты используют для работы мощность двигателя и/или аккумулятора. Кроме того, система охлаждения может получать охлаждающий воздух из передней части автомобиля, например, посредством открытия активных жалюзи решетки радиатора АЖРР (AGS), для дополнительного охлаждения двигателя, трансмиссии и других компонентов, расположенных под капотом. Такой воздушный поток в передней части автомобиля может вызвать паразитную потерю мощности двигателя, увеличить аэродинамическое сопротивление, когда автомобиль находится в движении.
Могут использоваться различные подходы для уменьшения аэродинамического сопротивления автомобиля, создаваемого открытием АЖРР, используемым для охлаждения компонентов автомобиля. Один пример подхода для регулировок АЖРР предложен Клопом и др. в патенте США 20140370795. В нем АЖРР содержат лопасти с возможностью углового перемещения, которые могут быть установлены в промежуточное положение между полностью открытым положением (обеспечивающим максимальный поток впускного воздуха) и закрытым положением (полностью блокирующим поток впускного воздуха).
Работу привода, соединенного с лопастями, можно регулировать на основе частоты вращения двигателя, чтобы регулировать размер отверстий, создаваемых лопастями, и, таким образом, управлять аэродинамическим сопротивлением, вызванным прохождением потока воздуха через АЖРР.
Однако авторы настоящего изобретения обнаружили возможные проблемы в таких системах. В частности, управление открытием АЖРР на основе частоты вращения двигателя может привести к условиям, когда возникает противоречие между требованиями к охлаждению двигателя и аэродинамическим сопротивлением автомобиля. Например, при высокой частоте вращения двигателя и условий высокой температуре двигателя, АЖРР могут быть закрыты, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление, однако это может привести к тому, что режим оптимального охлаждения двигателя не будет обеспечен для компонентов автомобиля. В качестве другого примера, во время таких условий, как запуск холодного двигателя, когда частота вращения двигателя низкая и требуется сохранение тепла двигателя, открытие АЖРР может привести к прохождению некоторого количества воздуха через переднюю часть автомобиля, что вызовет уменьшение температуры двигателя. В другом примере, во время условий высокой влажности, например, во время дождя, или в автомойке, АЖРР могут не быть открыты для предотвращения попадания воды в двигатель. Однако во время таких условий для управления температурой двигателя может требоваться активное охлаждение. Если другие компоненты охлаждения автомобиля, например, вентилятор и система циркуляции хладагента, могут быть использованы для охлаждения автомобиля, то во время подобных условий непрерывное использование таких компонентов охлаждения может увеличить паразитные потери двигателя. В частности, дополнительное потребление мощности двигателя или мощности аккумулятора может оказать негативное влияние на топливную экономичность двигателя и его производительность.
В одном примере приведенные выше проблемы могут быть решены при помощи способа для автомобиля, содержащего: оценку требования к охлаждению компонента силовой передачи на основе условий работы; и в качестве реакции на требование к охлаждению компонента силовой передачи, одновременное регулирование частоты вращения вентилятора радиатора, производительностями насоса системы хладагента, открытия активных жалюзи решетки радиатора автомобиля и открытия вентиляционных отверстий вентиляционных каналов, соединенных с изолирующим кожухом. Таким образом, за счет использования изолированного кожуха вокруг компонента силовой передачи, например, двигателя, трансмиссии и гидротрансформатора, тепловые потери компонента могут быть ограничены, а вентиляционными отверстиями на сторонах кожуха совместно с активными жалюзи решетки радиатора, вентилятором радиатора и системой циркулирования хладагента могут управлять одновременно для обеспечения объединенных преимуществ охлаждения трансмиссии.
Например, компонент силовой передачи автомобиля, такой как двигатель или трансмиссия, может быть расположен внутри изолирующего кожуха, содержащего регулируемые вентиляционные отверстия на одной или нескольких стенках. На основе требуемой температуры установленного внутри компонента, возможно открытие вентиляционных отверстий в различной степени, чтобы обеспечить движение потока холодного воздуха под капот автомобиля через активные жалюзи решетки радиатора (АЖРР), через компонент силовой передачи внутри кожуха. Открытие АЖРР может быть скоординировано с открытием вентиляционных отверстий на изолирующих кожухах, чтобы отрегулировать количество, расход и температуру атмосферного воздуха, поступающего к расположенному внутри кожуха компоненту (компонентам) автомобиля. Например, во время условий, когда аэродинамическое сопротивление, вероятно, высокое, и требуется охлаждение двигателя, размер отверстия АЖРР могут уменьшить, чтобы ограничить аэродинамическое сопротивление, в то время как размер отверстия вентиляционных отверстий кожуха могут увеличить, чтобы увеличить поток охлаждающего воздуха через компоненты двигателя. Кроме того, могут регулировать работу дополнительных охлаждающих компонентов, например, вентилятора радиатора, расположенного между АЖРР и изолирующим кожухом, и насоса для циркулирования хладагента через различные компоненты автомобиля, чтобы улучшить охлаждение двигателя. В другом примере, во время условий запуска холодного двигателя и АЖРР, и вентиляционные отверстия могут поддерживать в полностью закрытом состоянии, чтобы уменьшить потери тепла двигателя и, таким образом, обеспечить ускоренное нагревание двигателя, расположенного внутри кожуха. В зависимости от требования к охлаждению компонентов автомобиля, система охлаждения автомобиля может работать в одном из нескольких режимов, причем различные режимы имеют различные комбинации параметров настройки для АЖРР, вентиляционных отверстий кожуха и других различных охлаждающих компонентов двигателя. Контроллер может выбрать режим, удовлетворяющий данному требованию охлаждения с самыми низкими паразитными потерями, с учетом потерь вследствие аэродинамического сопротивления, а также с учетом потребления мощности аккумулятора и расхода топлива.
Таким образом, за счет размещения компонентов силовой передачи автомобиля, таких как двигатель, внутри изолирующего кожуха с регулируемыми вентиляционными отверстиями, можно уменьшить рассеяние тепла во время работы при низких температурах (например, во время условий запуска холодного двигателя). Сохраняя тепло двигателя во время таких условий, могут ускорить достижение температуры активации катализатора и, таким образом, улучшить состав выбросов вредных веществ. Кроме того, во время работы двигателя при более высоких температурах, за счет открытия вентиляционных отверстий кожуха, тепло может быть эффективно отобрано от компонента автомобиля, что создает эффект охлаждения. Координируя работу регулируемых вентиляционных отверстий с работой системы жалюзи решетки радиатора автомобиля, тепло может быть сохранено для двигателя, в то время как аэродинамическое сопротивление автомобиля может быть уменьшено, что обеспечивает объединенные преимущества охлаждения. Технический эффект от работы системы охлаждения автомобиля в выбранном режиме, когда параметры настройки для различных компонентов системы охлаждения (в том числе, для регулируемых вентиляционных отверстий, жалюзи АЖРР, одного или нескольких насосов хладагента и одного или нескольких вентиляторов охлаждения/радиатора) регулируют, чтобы удовлетворить требования по охлаждению, с учетом паразитных потерь, вызванных использованием мощности и аэродинамическим сопротивлением. Поэтому паразитные потери могут быть уменьшены без ограничений для охлаждения двигателя. В результате, можно улучшить характеристики двигателя и топливную экономичность.
Следует подразумевать, что вышеприведенное раскрытие изобретения дано для информирования в упрощенной форме о выборе решений, раскрытых далее в осуществлении изобретения. Раскрытие изобретения не предназначено для идентификации главных или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого определен единственным образом формулой изобретения, которая следует за подробным описанием. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан пример варианта реализации системы двигателя автомобиля, соединенной с системой охлаждения.
На фиг. 2 показан пример варианта реализации высокотемпературного и низкотемпературного контуров хладагента в системе охлаждения, показанной на фиг. 1.
На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая пример способа, позволяющего выбрать подходящий режим работы системы охлаждения.
На фиг. 4 показана таблица, иллюстрирующая примеры режимов работы системы охлаждения.
На фиг. 5 показан пример работы множества компонентов системы охлаждения, согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Следующее раскрытие относится к системам и способам для регулирования множества параметров настройки системы охлаждения автомобиля, на основе требований по охлаждению или нагреванию компонента силовой передачи автомобиля. Пример системы двигателя и соединенной с ней системы охлаждения показан на фиг. 1. Система охлаждения может содержать низкотемпературный контур хладагента и высокотемпературный контур хладагента, как показано на фиг. 2. Контроллер двигателя может выполнять управляющую программу, например, программу, показанную на фиг. 3 в качестве примера, причем контроллер может выбирать подходящий режим работы системы охлаждения и, следовательно, регулировать настройки множества компонентов системы охлаждения на основе выбранного режима. Различные режимы работы системы охлаждения автомобиля сведены в таблицу на фиг. 4. Пример работы множества компонентов системы охлаждения показан на фиг. 5.
На фиг. 1 показан, в виде схемы, пример варианта реализации системы 104 охлаждения автомобиля и показана система 100 двигателя, расположенная в автомобиле 102. Система 100 двигателя может располагаться в автомобиле, например, в дорожном транспортном средстве или в автомобиле другого типа. Хотя здесь раскрыты примеры использования системы 100 двигателя для автомобиля, следует понимать, что могут применяться различные типы двигателей и силовых установок автомобиля, в том числе, предназначенные для легковых автомобилей, грузовиков и т.д.
В изображенном варианте реализации двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, соединенный с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 114, приводимый в движение турбиной 116. В частности, атмосферный воздух имеет возможность прохождения вдоль впускного патрубка 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 11 и имеет возможность движения к компрессору 114. Компрессор может представлять собой соответствующий компрессор впускного воздуха, например, с приводом от мотора или может представлять собой компрессор механического нагнетателя с приводом от ведущего вала. В системе 100 двигателя компрессор показан как компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 116 посредством вала 19, где турбина 116 имеет возможность движения за счет расширяющихся отработавших газов двигателя. В одном варианте реализации компрессор и турбина могут быть соединены внутри турбонагнетателя с двойной улиткой. В другом варианте реализации турбонагнетатель может представлять собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией ТИГ (VGT), где геометрия турбины может активно изменяться как функция частоты вращения двигателя и других параметров работы.
Как показано на фиг. 1, компрессор 114 соединен через охладитель 118 наддувочного воздуха ОНВ (САС) с дроссельным клапаном 20. Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 22 двигателя. От компрессора сжатый воздух наддува может проходить через охладитель 118 наддувочного воздуха и дроссельный клапан 20 к впускному коллектору. Например, охладитель 118 наддувочного воздуха может представлять собой воздушно-водяной или воздушно-воздушный теплообменник. В варианте реализации, показанном на фиг. 1, давление воздуха наддува внутри впускного коллектора можно измерять датчиком 24 давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP). Перепускной клапан (не показанный на схеме) компрессора может быть соединен последовательно между впускным отверстием и выпускным отверстием компрессора 114. Перепускной клапан компрессора может представлять собой нормально закрытый клапан, выполненный с возможностью открытия при выбранных условиях работы, чтобы уменьшить избыточное давление наддува. Например, перепускной клапан компрессора могут открыть во время уменьшения частоты вращения двигателя, чтобы предотвратить помпаж компрессора.
Впускной коллектор 22 соединен с несколькими камерами 31 сгорания посредством нескольких (не показанных на схеме) впускных клапанов. Камеры сгорания дополнительно соединены с выпускным коллектором 36 посредством нескольких (не показанных на схеме) выпускных клапанов. В изображенном варианте реализации показан один выпускной коллектор 36. Однако в других конструкциях выпускной коллектор может содержать несколько секций выпускного коллектора. Варианты реализации, имеющие несколько секций выпускного коллектора, могут обеспечить прохождение отработавших газов из различных камер сгорания в различные места в системе двигателя.
Как показано на фиг. 1, отработавшие газы от одной или нескольких секций выпускного коллектора направляют к турбине 116 для приведения ее в движение. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, часть отработавших газов могут направить вместо этого через перепускной клапан (не показанный на схеме) с обходом турбины. Затем объединенные потоки отработавших газов из турбины и перепускной заслонки имеют возможность прохождения через устройство 70 снижения токсичности отработавших газов. В целом одно или несколько устройств 70 снижения токсичности отработавших газов могут содержать один или несколько выпускных катализаторов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов, и, таким образом, уменьшения количества одного или более веществ в потоке отработавших газов.
Все отработавшие газы или их часть, после обработки в устройстве 70 снижения токсичности отработавших газов могут быть выпущены в атмосферу через выпускной трубопровод 35. Однако в зависимости от условий работы, часть отработавших газов могут направить вместо этого в патрубок 51 рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR), через охладитель 50 РОГ и клапан 52 РОГ, к воздухозаборнику компрессора 114. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью получения отработавших газов, отводимых ниже по потоку относительно турбины 116. Клапан РОГ могут открыть для прохождения управляемого количества охлажденных отработавших газов к воздухозаборнику компрессора для управления процессом сгорания и для управления выбросами отработавших газов. Таким образом, система 100 двигателя адаптирована для использования внешней системы РОГ низкого давления НД (LP). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному пути прохождения РОГ НД в системе 100 двигателя, обеспечивает гомогенизацию отработавших газов во впускном воздухе наддува. Кроме того, расположение мест отведения РОГ и смешивания газов обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов, что позволяет увеличить массу газов, доступных в системе РОГ и улучшить производительность.
Система 104 охлаждения содержит систему 105 циркуляции хладагента, активные жалюзи 115 решетки радиатора (АЖРР) в передней части автомобиля, радиатор 80, соединенный с системой 105 циркуляции хладагента и вентилятор 92, присоединенный к радиатору 80. Система 104 охлаждения может быть разделена на высокотемпературный контур охлаждения и низкотемпературный контур охлаждения, где каждый контур содержит отдельный набор компонентов автомобиля. Низкотемпературный контур охлаждения и высокотемпературный контур охлаждения содержат отдельные насосы хладагента, которыми можно управлять одновременно или независимо друг от друга, чтобы регулировать поток хладагента через компоненты каждого контура.
Как предполагается со ссылкой на фиг. 2, высокотемпературный контур охлаждения может содержать компоненты автомобиля, работающие при более высокой температуре, в то время как низкотемпературный контур охлаждения может содержать компоненты автомобиля, требующие более низкой температуры для оптимальной работы, и поэтому требования к охлаждению и/или нагреванию для высокотемпературного контура охлаждения и низкотемпературного контура охлаждения могут отличаться. Например, насос хладагента низкотемпературного контура охлаждения может быть выполнен с возможностью прокачки хладагента через охладитель наддувочного воздуха и систему кондиционирования воздуха, в то время как насос хладагента высокотемпературного контура охлаждения, может быть выполнен с возможностью прокачки хладагента через двигатель с турбонаддувом и/или трансмиссию. Подробности для каждого из этих двух контуров будут раскрыты в отношении фиг. 2.
Двигатель 100 может быть расположен внутри изолирующего кожуха 83. Например, изолирующий кожух 83 может представлять собой кожух с двойными стенками, с изолирующий материалом, расположенным между этими двумя стенками, что позволяет ограничить перенос тепла через стенки кожуха 83. Между наружной поверхностью компонентов двигателя и внутренней поверхностью кожуха 83 может существовать зазор. Чтобы облегчить прохождение воздуха через двигатель, могут использоваться регулируемые вентиляционные отверстия 85, расположенные на двух противоположных стенках кожуха 83. Вентиляционные отверстия 85 могут быть, в частности, выровнены относительно АЖРР и вентилятора 92 радиатора, чтобы обеспечить прохождение атмосферного воздуха через двигатель. Дополнительно или в качестве альтернативы, вентиляционные отверстия 85 могут располагаться на верхней и нижней стенках кожуха 83. Вентиляционные отверстия 85 представляют собой часть системы 104 охлаждения и, на основе требуемой температуры двигателя, вентиляционные отверстия могут быть открыты в различной степени, чтобы облегчить прохождение потока охлаждающего воздуха через двигатель. Открытие вентиляционных отверстий 85 могут регулировать таким образом, чтобы вентиляционные отверстия могли быть полностью закрыты, частично открыты или полностью открыты. Например, во время условий холодного запуска двигателя, когда требуется ускоренный прогрев двигателя, рабочий режим системы охлаждения может быть выбран таким образом, чтобы вентиляционные отверстия 85 могли быть полностью закрыты, ограничивая движение охлаждающего воздуха через двигатель, и, тем самым, сохраняя тепло двигателя. За счет расположения двигателя внутри изолирующего кожуха, тепло двигателя может быть сохранено на более длительный период времени даже после того, как двигатель будет выключен. Например, тепловой кожух 83 может быть меньшим по размеру и заключать в себе головку и блок цилиндров, в то время как охладитель 50 системы РОГ, ОНВ 118, турбина 116 компрессора, впускной коллектор 22, выпускной коллектор 36 и т.д. могут располагаться вне этого кожуха.
В дополнение к расположению внутри изолирующего кожуха системы двигателя, один или несколько других компонентов силовой передачи, таких как трансмиссия и гидротрансформатор, могут также быть полностью или частично расположены внутри изолирующего кожуха. Например, внутри кожуха может быть расположена только часть компонентов силовой передачи, в то время как остальная часть компонентов может располагаться вне кожуха. В другом примере компонент силовой передачи с более низким требованием к охлаждению может быть постоянно изолирован при помощи изолирующего материала, расположенного непосредственно на стенках компонента, без обеспечения вентиляционных отверстий на стенках кожуха. Такие варианты реализации могут уменьшить проблемы компоновки. В других примерах, где двигатель соединен с гибридной силовой передачей, компонент силовой передачи может содержать узел ведущий мост - коробка передач с электрической машиной (например, с электродвигателем или генератором).
Активные жалюзи 115 решетки радиатора (АЖРР) могут закрывать переднюю область автомобиля, например, располагаться несколько ниже капота и до основания бампера. В некоторых вариантах реализации все отдельные решетки 112 в АЖРР 115 могут двигаться посредством управления от контроллера. В других вариантах реализации жалюзи решетки радиатора могут быть разделены на подобласти, и контроллер может регулировать открытие/закрытие каждой области независимо. АЖРР 115 позволяют создать отверстие для получения воздушного потока через переднюю часть автомобиля или рядом с ней и обеспечивают движение воздушного потока в моторный отсек. Такой воздушный поток может использоваться радиатором 80 и другими компонентами для охлаждения двигателя и/или трансмиссии. Кроме того, воздушный поток может отводить тепло от системы кондиционирования воздуха автомобиля и может улучшить производительность двигателей с турбонагнетателем или механическим нагнетателем, которые оборудованы охладителем 118 наддувочного воздуха (ОНВ), позволяющим уменьшить температуру воздуха, поступающего во впускной коллектор и/или в двигатель. Другие компоненты, расположенные под капотом (топливная система, аккумуляторы и т.д.), могут также нуждаться в обдуве охлаждающим воздухом. Таким образом, система жалюзи решетки радиатора может помочь системе охлаждения 104 выполнять охлаждение двигателя 10 внутреннего сгорания.
АЖРР 115 выполнены с возможностью движения между открытым положением и закрытым положением, и с возможностью оставаться в одном из этих положений или во множестве промежуточных положений. Это объясняется тем, что закрытие и/или частичное закрытие АЖРР 115 уменьшает воздушный поток, проходящий через жалюзи, уменьшая, таким образом, аэродинамическое сопротивление автомобиля. Аэродинамическое сопротивление, вызванное прохождением потока атмосферного воздуха через АЖРР, может быть непосредственно пропорционально скорости автомобиля, причем, чем выше скорость автомобиля, тем больше объем атмосферного воздуха, проходящего через АЖРР, и, соответственно, выше аэродинамическое сопротивление. Поддержание жалюзи решетки радиатора в открытом положении обеспечивает достаточное охлаждение двигателя, однако, такое положение может также увеличить аэродинамическое сопротивление автомобиля, увеличивая, таким образом, паразитные потери мощности двигателя и уменьшая экономию топлива. Поэтому, в качестве реакции на требование охлаждения, контроллер может сравнить паразитные потери, вызванные работой системы охлаждения, в каждом из множества режимов, позволяющих обеспечить требуемое охлаждение, и выбрать режим работы с минимальной паразитной потерей мощности.
Система 105 циркуляции хладагента выполнена с возможностью распространения хладагента через двигатель 10 внутреннего сгорания, чтобы поглотить излишки тепла и направить горячий хладагент к радиатору 80 и/или сердцевине 90 обогревателя через линии хладагента 82 и 84 соответственно. В частности, на фиг. 1 показана система 105 охлаждения, присоединенная к двигателю 10 и имеющая возможность направления хладагента двигателя от двигателя 10 к радиатору 80 через приводимый в движение двигателем водяной насос 86 и назад к двигателю 10 через линию хладагента 82. Приводимый в движение двигателем водяной насос 86 может быть соединен с двигателем через фронтальный привод 88 вспомогательных устройств ФПВУ (FEAD) и может иметь возможность вращения пропорционально частоте вращения двигателя посредством ремня, цепи и т.д. В частности, приводимый в движение двигателем водяной насос 86 выполнен с возможностью распространения хладагента через каналы в блоке двигателя, головке блока цилиндров и т.д., чтобы поглотить тепло двигателя, передаваемое затем через радиатор 80 атмосферному воздуху. В примере, где приводимый в движение двигателем водяной насос 86 представляет собой центробежный насос, созданное давление (и значение результирующего потока) может быть пропорционально частоте вращения коленчатого вала, которая в примере, показанном на фиг. 1, непосредственно пропорциональна частоте вращения двигателя. В другом примере может использоваться управляемый мотором насос, работу которого могут регулировать независимо от вращения двигателя. Температуру хладагента могут оценить на основе показаний температурного датчика 39, и затем температуру могут регулировать посредством клапана 38 термостата, расположенного в линии охлаждения 82, причем этот клапан может быть оставлен закрытым до тех пор, пока температура хладагента не достигнет пороговой температуры.
Вентилятор 92, присоединенный к радиатору 80, может использоваться для поддержания потока воздуха через радиатор 80, когда автомобиль 102 движется медленно или остановился, в то время как двигатель работает. В зависимости от режима работы системы 104 охлаждения частотой вращения вентилятора может управлять контроллер 12, раскрытый здесь более подробно. В качестве альтернативы вентилятор 92 может быть присоединен к вспомогательной системе приводов двигателя, приводимой в движение коленчатым валом двигателя.
Хладагент имеет возможность поступления через линию 82 хладагента, как раскрыто выше, и/или через линию 84 хладагента к сердцевине 90 обогревателя, от которой тепло может быть передано пассажирскому салону 106, а затем хладагент имеет возможность поступления назад к двигателю 10. В некоторых примерах, приводимый в движение двигателем водяной насос 86 может работать для обеспечения циркуляции хладагента через линии 82 и 84 хладагента.
Работу множества компонентов системы 104 охлаждения могут регулировать на основе требований к охлаждению двигателя и других компонентов автомобиля. Различные компоненты системы охлаждения, такие как вентилятор 92 радиатора и управляемый двигателем водяной насос 86, используемые для циркуляции хладагента, могут потреблять мощность двигателя и/или мощность от аккумулятора для своей работы, что вызывает паразитные потери мощности. Поэтому система 104 охлаждения может работать в некотором режиме, подходящем для обеспечения требуемого уровня охлаждения и минимизации паразитных потерь. Рабочий режим системы 104 охлаждения может быть основан на множестве системных переменных, в том числе, на температуре двигателя, условиях движения автомобиля, количестве образующегося конденсата в ОНВ и внешних погодных условиях.
Например, контроллер может выбирать между первым режимом работы, содержащим первый набор параметров настройки, предназначенных для частоты вращения вентилятора радиатора, производительности насоса системы хладагента, степени открытия жалюзи решетки радиатора автомобиля и степени открытия вентиляционного отверстия, и вторым режимом работы, содержащим второй, отличающийся набор параметров настройки, предназначенных для частоты вращения вентилятора радиатора, производительности насоса системы хладагента, степени открытия жалюзи решетки радиатора автомобиля и степени открытия вентиляционного отверстия, на основе потерь энергии в первом режиме относительно потерь энергии во втором режиме, уровне конденсата в охладителе наддувочного воздуха, местных погодных условий, местного прогноза погоды и влажности окружающей среды, причем как первый режим, так и второй режим удовлетворяет требованиям по охлаждению компонентов силовой передачи. Выбор может содержать выбор первого режима, когда потери энергии в первом режиме меньше, чем потери энергии во втором режиме, и выбор второго режима, когда потери энергии во втором режиме меньше, чем потери энергии в первом режиме. Способ, раскрывающий выбор требуемого рабочего режима для системы 104 охлаждения, представлен в отношении фиг. 3. Различные рабочие режимы показаны со ссылкой на фиг. 4. Открытие АЖРР 115, положение регулируемых вентиляционных отверстий 85, частота вращения вентилятора 92 радиатора и частота вращения водяного насоса 86 могут быть отрегулированы на основе выбранного рабочего режима системы охлаждения. Таким образом, паразитные потери могут быть уменьшены, а характеристики двигателя и топливная экономичность могут быть улучшены, без ограничений по охлаждению двигателя.
Коммуникационные системы 26 в автомобиле могут обмениваться данными с устройством 40 радиосвязи посредством различных протоколов беспроводной связи, например, сетевых беспроводных протоколов, протоколов сотовой связи и/или их комбинации. Данные, полученные из коммуникационных систем 26 в автомобиле, могут содержать информацию о погодных условиях в реальном времени и прогнозируемые сведения о погоде. Данные о погодных условиях, таких как температура, осадки (например, дождь, снег, град и т.д.) и влажность, могут быть получены через различные приложения устройства радиосвязи и веб-сайты с прогнозом погоды. Текущие и будущие данные о погоде могут коррелировать с текущими и будущими маршрутами движения, полученными с помощью системы 34 глобального позиционирования СГП (GPS). Например, коммуникационные системы 26 могут получить доступ к различным погодным картам, сохраненным в сети Интернет или в других системах облачных вычислений. Сохраненные погодные карты могут содержать информацию о дожде, влажности, осадках и/или температуре, предоставленную, например, в виде контурных карт. Например, устройство 40 радиосвязи может передать данные о влажности в реальном времени в коммуникационную систему 26 в автомобиле (и в систему развлечений) и/или в GPS 34, а затем эти данные могут быть переданы контроллеру 12. Контроллер 12 может также вычислить значение влажности на основе множества датчиков или сигналов системы автомобиля. Такие датчики могут содержать датчики дождя, датчики влажности окружающей среды, сигналы включения/выключения стеклоочистителя или сигналы универсального датчика кислорода в отработавших газах УДКОГ (UEGO) и системы замедленного выключения подачи топлива ЗВПТ (DFSO). Контроллер 12 может сравнивать полученные данные о влажности с соответствующими пороговыми значениями и осуществлять выбор подходящего режима работы системы 104 охлаждения.
Система 100 двигателя может дополнительно содержать управляющую систему 14. Показано, что управляющая система 14 получает информацию от нескольких датчиков 16 (различные примеры которых раскрыты здесь) и отправляет управляющие сигналы на несколько приводов 18 (различные примеры которых раскрыты здесь). Например, датчики 16 могут содержать датчик 126 температуры отработавших газов, датчик температуры масла трансмиссии, датчики системы охлаждения (например, датчик 39 температуры хладагента, датчик частоты вращения вентилятора, датчик температуры в пассажирском салоне и т.д.), датчики ОНВ 118 (например, датчики температуры и давления воздуха у воздухозаборника ОНВ, датчики температуры и давления воздуха у выпускного отверстия ОНВ и т.д.), датчики 128 и 129 кислорода в отработавших газах, датчик давления отработавших газов, датчик 24 ДВК, датчик массового расхода воздуха МРВ (MAF), датчик частоты вращения двигателя, датчик скорости автомобиля, датчик температуры у воздухозаборника компрессора, датчик давления у воздухозаборника компрессора, датчик влажности у воздухозаборника компрессора, датчик системы РОГ. Кроме того, управляющая система 14 может получать сигналы от датчиков, например, от датчика 33, расположенного на внешней части системы 102 автомобиля. Датчик 33 может представлять собой по меньшей мере датчик температуры окружающего воздуха, датчик влажности окружающего воздуха или датчик давления окружающего воздуха. В различных местах системы 100 двигателя могут располагаться другие датчики, например дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и датчики состава топливной смеси. Кроме того, управляющая система 14 может получать данные от системы 34 глобального позиционирования (GPS) и/или коммуникационной системы 26 автомобиля 102. Приводы 18 могут содержать, например, АЖРР 115, вентиляционные отверстия 85, насос 86, лопасти вентилятора 92, дроссель 20, клапан 52 РОГ, перепускной клапан и топливный инжектор 66. Управляющая система 14 может содержать контроллер 12. Контроллер 12 может получать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и включать различные приводы в зависимости от обработанных входных данных, на основе инструкций или программного кода, запрограммированного в нем и соответствующего одной или нескольким программам, например, программе, показанной в качестве примера на фиг. 3.
Например, на основе температуры хладагента, оцененной датчиком 39 температуры хладагента и температуры отработавших газов, оцененной датчиком 126 температуры отработавших газов, контроллер может выбирать подходящий режим работы системы 104 охлаждения, чтобы обеспечить требуемое охлаждение двигателя, уменьшая паразитные потери мощности двигателя. Кроме того, входные сигналы от множества других датчиков системы охлаждения (например, датчика частоты вращения вентилятора, датчика температуры в пассажирском салоне, датчика влажности окружающей среды и т.д.) и датчиков ОНВ 118 (например, датчиков температуры и давления воздуха у воздухозаборника ОНВ, датчиков температуры и давления воздуха у выпускного отверстия ОНВ и т.д.) могут быть использованы контроллером для выбора режима работы системы охлаждения. В зависимости от выбранного режима работы системы 104 охлаждения, множество приводов, в том числе, АЖРР 115, вентиляционные отверстия 85, насос 86 и лопасти вентилятора 92 могут быть отрегулированы одновременно.
На фиг. 2 показан пример системы 200 охлаждения, соединенной с двигателем, показанным на фиг. 1. Например, система 200 охлаждения может представлять собой систему 104 охлаждения, показанную на фиг. 1. Система 200 охлаждения может работать в нескольких режимах, на основе требований к охлаждению компонентов системы двигателя и системы трансмиссии, что позволяет минимизировать потери мощности двигателя, возникающие в результате работы компонентов системы охлаждения.
Система 200 охлаждения содержит первый контур 202 охлаждения и второй контур 204 охлаждения, причем каждый из контуров соединен с различными наборами компонентов системы двигателя. Первый контур 202 охлаждения содержит низкотемпературный радиатор 206, насос 208 хладагента, систему 212 кондиционирования воздуха СКВ (АС) и охладитель 210 наддувочного воздуха (ОНВ) водо-воздушного типа и представляет собой низкотемпературный контур, поскольку компоненты контура имеют меньшую производительность по теплоотдаче. Второй контур 204 охлаждения содержит высокотемпературный радиатор 216, насосы 228, 238 хладагента, охладитель 251 РОГ, масляный радиатор 234, компоненты двигателя, такие как турбонагнетатель 236 и сердцевина 218 обогревателя, и представляет собой высокотемпературный контур, поскольку компоненты контура имеют большую производительность по теплоотдаче. Кроме того, система трансмиссии 242 может быть частью второго, высокотемпературного контура охлаждения.
В первом контуре 202 охлаждения насос 208 хладагента выполнен с возможностью перекачивания горячего хладагента, полученного от СКВ 212 и ОНВ 210, в радиатор 206 таким образом, чтобы тепло могло быть передано окружающей среде. Насос 208 выполнен с возможностью использования для работы мощности двигателя или мощности от аккумулятора. В частности, атмосферный воздух (изображенный маленькими стрелками, направленными к радиатору 206) может поступать в автомобиль через активные жалюзи решетки радиатора (например, АЖРР 115, показанные на фиг. 1), расположенные по направлению к передней части автомобиля, может проходить через радиатор 206, забирая тепло от радиатора. СКВ 212 может содержать компрессор, выполненный с возможностью сжатия и охлаждения воздуха, предназначенного для циркулирования через пассажирскую кабину. ОНВ 210 может быть выполнен с возможностью охлаждения сжатого впускного воздуха наддува, получаемого от компрессора, прежде чем воздух наддува сможет попасть на вход двигателя. Во время работы двигателя с наддувом, впускной воздух, сжатый в компрессоре, может проходить к двигателю по каналу через ОНВ (например, через ОНВ 118, показанный на фиг. 1). Тепло воздуха может передаваться хладагенту, протекающему через ОНВ.
Во время условий холодного ОНВ насос 208 хладагента может работать с более низкой частотой вращения или может быть выключен, что позволяет уменьшить поток хладагента в первом контуре 202 охлаждения. Также, когда температура ОНВ выше первой, более низкой пороговой температуры, газы системы РОГ могут быть поданы в область перед компрессором со сниженным риском образования конденсата в ОНВ. Например, когда температура ОНВ выше второй, более высокой пороговой температуры, контроллер может выбрать режим работы системы 200 хладагента таким образом, чтобы насос 208 хладагента мог работать для прокачки горячего хладагента через радиатор 206, обеспечивая управление температурой ОНВ.
Второй контур 204 охлаждения представляет собой традиционный контур хладагента и может обеспечивать циркуляцию хладагента через двигатель 220 внутреннего сгорания для поглощения избыточного тепла двигателя и перекачки горячего хладагента в радиатор 216 и/или в сердцевину 218 обогревателя. Двигатель 220 может быть расположен внутри изолирующего кожуха 283, что позволяет уменьшить рассеяние тепла компонентами двигателя 220. Для облегчения движения потока воздуха через двигатель 220 может быть предусмотрен набор вентиляционных отверстий 285 на противоположных стенах изолирующего кожуха 283. Положение вентиляционных отверстий 285 могут регулировать для изменения размера отверстий в кожухе 283. Радиатор 216 может содержать вентилятор 230 радиатора, позволяющий улучшить эффективность охлаждения. Например, радиатор 216 может представлять собой радиатор 80, а вентилятор 230 радиатора может представлять собой вентилятор 92, как показано на фиг. 1. Положение вентиляционных отверстий может быть выбрано таким образом, чтобы расположение вентилятора 230 радиатора обеспечивало прохождение воздуха от вентилятора в изолирующий кожух 283, когда требуется охлаждение двигателя. Второй контур охлаждения также может обеспечивать циркуляцию хладагента через охладитель 251 РОГ, соединенный с системой РОГ (например, с системой 51 РОГ, показанной на фиг. 1). В частности, тепло отработавших газов может быть отведено посредством охладителя 251 РОГ во время подачи газов системы РОГ. Второй контур охлаждения также может обеспечивать циркуляцию хладагента через маслоохладитель 234 двигателя и турбонагнетатель 236 и отводить тепло от этих компонентов.
Приводимый в движение двигателем водяной насос 228 может обеспечивать циркуляцию хладагента через каналы в двигателе 220, в частности, через впускные и выпускные коллекторы 222, через головку 224 двигателя и затем через блок 226 двигателя, чтобы поглотить тепло двигателя. Тепло может быть передано от хладагента атмосферному воздуху посредством радиатора 216 и вентилятора 230. Во время подачи газов системы РОГ тепло может быть поглощено охладителем 251 РОГ и может быть направлено в двигатель 220 для полезного использования, например, для нагрева двигателя во время низкой температуры окружающей среды. Приводимый в движение двигателем водяной насос 228 может быть соединен с двигателем через фронтальный привод вспомогательных устройств (например, через ФПВУ 88, показанный на фиг. 1) и может вращаться с частотой, пропорциональной частоте вращения двигателя, с приводом через ремень, цепь и т.д. Например, если насос 228 представляет собой центробежный насос, то создаваемым давлением (и значением результирующего потока) можно управлять посредством выбора режима работы системы 200 охлаждения таким образом, чтобы обеспечить минимальное использование мощности двигателя для эксплуатации насоса. Вспомогательный электрический насос 238 также представляет собой центробежный насос и может также располагаться во втором контуре 204 охлаждения, чтобы помогать движению потока хладагента через систему РОГ и турбонагнетатель. Горячий хладагент может также поступать к сердцевине 218 обогревателя через вспомогательный насос 238. Вспомогательный насос 238 можно использовать для направления хладагента через сердцевину 218 обогревателя в тех случаях, когда двигатель 220 выключен (например, когда работает только электрическая часть) и/или помогать работе управляемого двигателем насоса 228, когда двигатель работает. Точно так же, поток хладагента, создаваемый электрическим насосом 238, можно регулировать посредством выбора режима работы системы охлаждения, таким образом, чтобы обеспечивалось минимальное использование мощности устройства аккумулирования энергии (аккумулятора) для эксплуатации насоса. Температуру хладагента можно регулировать клапаном 240 термостата, который может оставаться закрытым, пока температура хладагента не достигнет пороговой температуры.
Вентилятор 230 может быть соединен с радиатором 216 таким образом, чтобы поддерживать поток воздуха через радиатор 216. Вентилятор 230 может использовать мощность системного устройства аккумулирования энергии (не показанного на схеме) или может быть соединен с водяным насосом 228, приводимым в движение двигателем. Контроллер может регулировать частоту вращения вентилятора на основе выбранного режима работы системы охлаждения.
Тепло от сердцевины обогревателя может быть передано в пассажирский салон автомобиля. После прохождения через сердцевину обогревателя хладагент может проходить назад к двигателю 10. Сердцевина 218 обогревателя может, таким образом, действовать как теплообменник между хладагентом и пассажирским салоном. К сердцевине обогревателя могут быть присоединены ребра, позволяющие увеличить площадь поверхности для теплопередачи. Мимо ребер можно пропускать воздух, например, посредством вентилятора, чтобы ускорить нагревание пассажирского салона. Бачок 232 дегазации расположен в наиболее высокой точке контура 204 охлаждения и выполнен с возможностью удаления воздуха из хладагента.
Для того чтобы обеспечить требуемое охлаждение/нагревание для каждого компонента высокотемпературного контура охлаждения и низкотемпературного контура охлаждения, минимизируя потерю мощности двигателя, возникающую в результате потребления мощности компонентами системы охлаждения и аэродинамического сопротивления, вызванного открытием АЖРР, система охлаждения может работать в режиме, выбранном на основе текущих условий работы автомобиля и двигателя. Кроме того, режим работы системы охлаждения может быть выбран на основе уровня конденсата в ОНВ и внешних погодных условий. На основе выбранного режима могут регулировать открытие АЖРР, открытие вентиляционных отверстий 285, частоту вращения вентилятора 230 радиатора и частоту вращения насосов 228, 238 и 208. Различные режимы работы системы охлаждения раскрыты в отношении фиг. 4.
Таким образом, системы, показанные на фиг. 1 и 2, обеспечивают систему автомобиля, содержащую: силовую передачу с двигателем и трансмиссию, соединенную с колесами автомобиля, активные жалюзи решетки радиатора у передней части системы автомобиля, изолирующий кожух, заключающий в себе двигатель, и содержащий набор вентиляционных отверстий на противоположных стенках, турбонагнетатель, содержащий впускной компрессор и выпускную турбину, охладитель наддувочного воздуха (ОНВ), присоединенный ниже по потоку относительно компрессора, систему охлаждения, содержащую низкотемпературный контур хладагента и второй высокотемпературный контур хладагента, причем низкотемпературный контур хладагента содержит первый насос хладагента и первый радиатор, а второй контур хладагента содержит второй насос хладагента, второй радиатор и вентилятор радиатора, а также контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти для следующего: оценка требований к охлаждению двигателя и трансмиссии, первоначальный выбор набора рабочих режимов системы охлаждения, которые удовлетворяют требованиям к охлаждению, причем каждый из первоначально выбранных наборов режимов имеет различные параметры настройки для компонентов системы охлаждения, сравнение использования энергии для каждого первоначально выбранного набора режимов и дальнейший выбор одного из первоначально выбранных наборов режимов, обеспечивающего минимальное использование энергии.
На фиг. 3 показан пример способа 300 для выбора режима работы системы охлаждения автомобиля (например, системы 104 охлаждения, показанной на фиг. 1). Инструкции для выполнения способа 300 и остальной части способов, содержащихся здесь, могут быть выполнены контроллером на основе инструкций, хранимых в памяти контроллера, и совместно с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше в отношении фиг. 1. Контроллер может использовать приводы двигателя из системы двигателя для регулирования работы двигателя согласно раскрытым ниже способам.
На шаге 302 программа содержит оценку текущих рабочих параметров автомобиля и двигателя, в том числе, например, скорости автомобиля, нагрузки двигателя, частоты вращения двигателя, температуры отработавших газов, воздушно-топливного отношения отработавших газов, температуру хладагента, температуру окружающего воздуха, влажность окружающего воздуха, температуру воздуха наддува у воздухозаборника и выпускного отверстия и давление воздуха наддува у воздухозаборника и выпускного отверстия, что можно оценить посредством множества датчиков системы автомобиля. Уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха (ОНВ) можно оценить на основе показаний датчиков ОНВ, например, датчиков температуры воздуха и датчиков давления воздуха у воздухозаборника ОНВ, датчиков температуры воздуха и датчиков давления воздуха у выпускного отверстия ОНВ и т.д. Кроме того, температуру других компонентов автомобиля, например, системы трансмиссии также можно оценить посредством датчика температуры масла трансмиссии. Кроме того, текущие погодные условия и прогноз погоды для запланированного маршрута путешествия можно получить при помощи бортовой системы глобального позиционирования (GPS) и системы беспроводной радиосвязи.
На основе оцененных условий работы двигателя, на шаге 304, могут определить требования к охлаждению различных компонентов автомобиля, например, двигателя и трансмиссии. Требования к охлаждению двигателя могут оценить на основе рабочей температуры двигателя, скорости изменения рабочей температуры двигателя, посредством оценки на основе показаний датчика температуры отработавших газов. Точно так же требования к охлаждению трансмиссии могут оценить на основе температуры масла трансмиссии, скорости изменения рабочей температуры трансмиссии, посредством оценки на основе показаний датчика температуры масла трансмиссии. Также, на шаге 305, требования к охлаждению различных компонентов низкотемпературного контура охлаждения (например, низкотемпературного контура 202 охлаждения, показанного на фиг. 2) могут оценить на основе рабочей температуры, скорости изменения температуры (с течением времени) и условий работы каждого компонента. Например, компоненты низкотемпературного контура охлаждения могут содержать низкотемпературный радиатор, насос хладагента, систему кондиционирования воздуха (СКВ) и охладитель воздуха наддува (ОНВ) воздушно-водяного типа. Например, если температура и/или скорость изменения температуры компрессора СКВ выше, чем соответствующее пороговое значение, могут увеличить требования к охлаждению для компрессора СКВ. В другом примере, если увеличивается уровень конденсата в ОНВ, могут увеличить требование к нагреву ОНВ таким образом, чтобы температура ОНВ могла быть увеличена, что позволяет замедлить образование конденсата. Кроме того, расположение места образования конденсата ОНВ (точку росы) в ОНВ могут определить на основе таких параметров, как температура окружающего воздуха, влажность окружающего воздуха, температура воздуха наддува у воздухозаборника и выпускного отверстия, давление воздуха наддува у воздухозаборника и выпускного отверстия, а также на основе других переменных, таких как скорость автомобиля, частота вращения вентилятора, положение жалюзи решетки радиатора и т.д. В дополнение к определению точки росы контроллер может также определить количество времени, в течение которого точка росы будет оставаться на том же месте. Если время стагнации точки росы выходит за пределы установленного периода, то режим работы системы охлаждения могут регулировать таким образом, чтобы переместить местоположение точки росы, что позволяет уменьшить эффекты коррозии в результате воздействия конденсата ОНВ на поверхности ОНВ. Система охлаждения может выбрать режим, подходящий для оптимальных регулировок частоты вращения насоса хладагента таким образом, чтобы могло быть выполнено необходимое требование к охлаждению/нагреванию с минимальным потреблением энергии насосом.
На шаге 306 могут оценить требования к охлаждению различных компонентов высокотемпературного контура охлаждения (например, высокотемпературного контура 204 охлаждения, показанного на фиг. 2) на основе рабочей температуры, скорости изменения температуры и условий работы каждого компонента. Компоненты высокотемпературного контура охлаждения могут содержать систему двигателя, расположенную внутри изолирующего кожуха. Кроме того, другие компоненты автомобиля, такие как система трансмиссии, могут также быть частью высокотемпературного контура охлаждения. Множество компонентов системы охлаждения, таких как вентиляционные отверстия, расположенные на стенках кожуха двигателя, множество насосов хладагента, радиатор с вентилятором радиатора и активные жалюзи решетки радиатора (АЖРР) представляют собой часть высокотемпературного контура охлаждения, и их работу могут регулировать в соответствии с требованиями к охлаждению/нагреванию для высокотемпературного контура охлаждения. Например, требования к охлаждению двигателя могут оценить на основе температуры и/или скорости изменения температуры двигателя, на основе показаний датчика температуры отработавших газов (например, датчика 126 температуры отработавших газов, показанного на фиг. 1) и условий работы двигателя. В другом примере требования к охлаждению двигателя могут определить на основе предстоящего маршрута движения и погодных условий. Значение влажности окружающей среды, превышающее пороговое значение влажности (например, в автомойке) и наличие осадков могут оценить на основе показаний датчика влажности окружающей среды, присоединенного к автомобилю. Также могут использовать информацию, полученную от внешнего сервера (такого как метеостанция) через GPS и/или коммуникационные системы, чтобы определить предстоящие значения влажности на запланированном маршруте движения. Может существовать изменение влажности, обусловленное высотой, что может повлиять на требования к охлаждению компонентов автомобиля.
На шаге 307 контроллер может выбрать один или несколько режимов работы системы охлаждения (режимов охлаждения) из числа различных доступных режимов, причем выбранные режимы соответствуют заданным требованиям к охлаждению. Различные режимы охлаждения, в которых может работать система охлаждения, подробно раскрыты в отношении фиг. 4. Каждый из выбранных режимов охлаждения, который удовлетворяет требованиям к охлаждению, может быть определен через параметры настройки для каждого из компонентов режима охлаждения, таких как АЖРР, клапан кожуха двигателя, вентилятор радиатора и насос (насосы) хладагента. Также, возможно существование множественных режимов охлаждения, которые могут удовлетворять требованиям к охлаждению силовой передачи. Однако в зависимости от параметров настройки компонентов системы охлаждения, могут измениться паразитные потери вследствие аэродинамического сопротивления, использования энергии насосом и работы вентилятора в каждом режиме. В дополнение к паразитным потерям каждый режим может также быть связан с различным количеством образования конденсата ОНВ. Например, во время дождливой погоды или при высокой влажности окружающей среды существует более высокая предрасположенность к образованию конденсата ОНВ, что может увеличить риск коррозии ОНВ.
Поэтому, для минимизации паразитных потерь мощности двигателя, на шаге 308 могут оценить паразитные потери, соответствующие каждому выбранному режиму охлаждения (которые были выбраны на шаге 306). Оценку использования энергии для каждого множества рабочих режимов системы охлаждения могут выполнить на основе использования мощности двигателя и использовании мощности от аккумулятора во время работы низкотемпературного насоса хладагента, высокотемпературного насоса хладагента и вентилятора радиатора, и дополнительно на основе аэродинамического сопротивления во время открытия активных жалюзи решетки радиатора. Например, паразитные потери могут содержать аэродинамическое сопротивление, вызванное открытием АЖРР, что приводит к потере мощности двигателя. В другом примере паразитные потери могут быть обусловлены потреблением мощности двигателя и/или потреблением мощности от аккумулятора в результате работы вентилятора радиатора и насоса (насосов) системы хладагента.
На шаге 310 могут выбрать подходящий режим охлаждения, соответствующий требованиям к охлаждению компонента автомобиля, и имеющий минимальные паразитные потери, из множества режимов охлаждения, определенных в шаге 306. На основе выбранного режима охлаждения, на шаге 312, могут регулировать открытие АЖРР, открытие клапана кожуха двигателя, частоту вращения вентилятора радиатора и частоту вращения насоса (насосов) хладагента.
Например, во время эксплуатации автомобиля на более высокой скорости, в качестве реакции на температуру двигателя, превышающую пороговую температуру, в первом возможном режиме охлаждения, могут полностью открыть АЖРР и вентиляционные отверстия для направления охлаждающего потока атмосферного воздуха через двигатель, чтобы охладить двигатель. В качестве альтернативы, во время тех же самых условий работы и для тех же самых требований к охлаждению, во втором возможном режиме охлаждения АЖРР могут закрыть, частоту вращения вентилятора радиатора и поток хладагента могут увеличить, а вентиляционные отверстия могут полностью открыть, чтобы пропускать холодный воздух через двигатель для охлаждения двигателя. Первый режим охлаждения может иметь более высокие паразитные потери по сравнению со вторым режимом охлаждения из-за увеличенного уровня аэродинамического сопротивления, вызванного АЖРР, открывающимися во время эксплуатации автомобиля на высокой скорости. Таким образом, контроллер двигателя может оценить требования к охлаждению для каждого из компонентов автомобиля, таких как двигатель и трансмиссия, и затем первоначально выбрать множество рабочих режимов системы охлаждения, которые удовлетворяют требованиям к охлаждению, причем у каждого первоначально выбранного множества режимов существуют различные параметры настройки для компонентов системы охлаждения. Затем могут сравнить использование энергии для каждого первоначально выбранного множества режимов, и затем могут выбрать один из множества первоначально выбранных режимов, обеспечивающий минимальное использование энергии. На основе выбранного (окончательного) рабочего режима, контроллер двигателя может регулировать открытие активных жалюзи решетки радиатора (АЖРР), частоту вращения вентилятора радиатора, открытие вентиляционных отверстий на стенках изолирующего кожуха двигателя и частоту вращения нескольких работающих насосов хладагента.
На фиг. 4 показана таблица 400, иллюстрирующая примеры режимов работы системы охлаждения автомобиля, показанной на фиг. 1 и 2.
Раскрытые здесь режимы охлаждения основаны на требованиях к охлаждению компонентов двигателя, то есть, подобные режимы охлаждения могут использоваться для обеспечения требований к охлаждению других компонентов автомобиля, таких как трансмиссия и гидротрансформатор.
Например, контроллер может управлять системой охлаждения автомобиля в первом рабочем режиме, когда активные жалюзи решетки радиатора на корпусе автомобиля и вентиляционные отверстия на изолирующем кожухе двигателя закрыты, первый и второй насосы хладагента работают на более низкой частоте вращения и вентилятор радиатора выключен. Система охлаждения может работать в первом режиме во время условий холодного запуска или когда температура двигателя низкая, и дальнейшее охлаждение двигателя не может требоваться. В первом рабочем режиме и АЖРР, и вентиляционные отверстия кожуха двигателя могут быть полностью закрыты, чтобы уменьшить какой-либо поток более холодного атмосферного воздуха к двигателю. Изолирующий кожух может облегчить сохранение тепла двигателя (уменьшить рассеяние тепла), и поэтому может дополнительно ускорить достижение температуры активации катализатора. Вентилятор радиатора может не работать, чтобы дополнительно уменьшить поток воздуха через двигатель. Кроме того, насос низкотемпературного контура и насос высокотемпературного контура могут работать с низкой частотой вращения, чтобы поддерживать низкий расход хладагента через низкотемпературный контур охлаждения и высокотемпературный контур охлаждения. В первом рабочем режиме общие паразитные потери мощности двигателя ниже, поскольку АЖРР закрыты, что обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление. Кроме того, так как вентилятор не работает, а насосы работают с низкими частотами вращения, использование мощности двигателя уменьшено. Таким образом, в результате регулировки работы компонентов системы охлаждения можно увеличить эффективность двигателя, а тепло двигателя можно сохранить во время холодного запуска и в условиях низких температур.
В другом примере контроллер может управлять системой охлаждения автомобиля во втором рабочем режиме с закрытыми активными жалюзи решетки радиатора, открытыми вентиляционными отверстиями, когда первый насос хладагента работает с низкой частотой вращения, второй насос хладагента работает с высокой частотой вращения, и вентилятор радиатора приводится в движение с высокой частотой вращения. Система охлаждения может работать во втором режиме во время условий, когда автомобиль работает на более высокой скорости, температура двигателя выше, и может требоваться охлаждение двигателя. Во втором рабочем режиме, вследствие высокой скорости автомобиля, АЖРР могут оставить в закрытом положении, чтобы уменьшить паразитные потери из-за аэродинамического сопротивления. Однако, так как требуется охлаждение двигателя, вентилятор радиатора могут включить с высокой частотой вращения, а вентиляционные отверстия кожуха могут полностью открыть, чтобы обеспечить прохождение охлаждающего воздуха через двигатель. Кроме того, насосы хладагента высокотемпературного контура охлаждения могут работать с высокой частотой вращения, чтобы увеличить расход хладагента через компоненты двигателя. Тепло от системы двигателя может быть передано хладагенту, что создает охлаждающий эффект для компонентов двигателя. Насос хладагента в низкотемпературном контуре охлаждения может работать с низкой частотой вращения, на основе требований к охлаждению компонентов низкотемпературного контура.
Система охлаждения может также работать во втором режиме, в качестве реакции на одно или несколько из следующего: превышение порогового уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха (ОНВ), превышение порогового значения влажности окружающей среды и указание на атмосферные осадки. Уровень конденсата ОНВ могут вывести на основе таких параметров, как температура окружающего воздуха, влажность окружающего воздуха, температура воздуха наддува у воздухозаборника и у выпускного отверстия и давление воздуха наддува у воздухозаборника и у выпускного отверстия, что можно оценить посредством множества датчиков. Если уровень конденсата ОНВ увеличивается выше порогового количества, то во время чистки ОНВ в двигатель может попасть большее количество воды, что может привести к пропускам зажигания в двигателе. Образование конденсата ОНВ ускоряется при более низких рабочих температурах. Поэтому, если обнаружено, что уровень конденсата ОНВ превышает пороговое значение, система охлаждения может работать, чтобы сохранять тепло и тем самым препятствовать любому уменьшению температуры в низкотемпературном контуре охлаждения. В еще одном примере контроллер может управлять системой охлаждения в третьем рабочем режиме с открытыми активными жалюзи решетки радиатора и открытыми вентиляционными отверстиями, с первым и вторым насосами хладагента, работающими с низкой частотой вращения и с отключенным вентилятором радиатора. Система охлаждения может работать в третьем режиме во время условий, когда автомобиль работает с низкой скоростью, но температура двигателя высокая, и требуется охлаждение двигателя. В третьем рабочем режиме, вследствие низкой скорости автомобиля, АЖРР могут открыть в требуемой степени, чтобы пропустить холодный атмосферный воздух в систему двигателя. В это же время вентиляционные отверстия кожуха могут быть открыты, чтобы позволить атмосферному воздуху циркулировать через компоненты двигателя, охлаждая всю систему. Вследствие низкой скорости автомобиля, паразитные потери из-за аэродинамического сопротивления могут быть ниже. В этом режиме охлаждения, поскольку атмосферный воздух поступает для охлаждения двигателя, могут выключить вентилятор радиатора, а насосы хладагентов высокотемпературного контура могут работать с низкой частотой вращения, чтобы уменьшить паразитные потери в результате потребления мощности двигателя и/или мощности от аккумулятора. Атмосферный воздух, проходящий через АЖРР, может эффективно обеспечивать охлаждение компонентов низкотемпературного контура, и поэтому насос хладагента низкотемпературного контура также может работать с низкой частотой вращения.
Контроллер может также управлять системой охлаждения в третьем рабочем режиме, когда автомобиль находится в состоянии «без движения», но температура двигателя высокая, и когда требуется охлаждение двигателя. Определение состояния «без движения» может содержать обнаружение такого состояния автомобиля, как замедление, торможение, отпускание педали акселератора, скорость изменения частоты вращения двигателя, меньшей, чем заранее заданное пороговое значение, сигнал торможения от адаптивной системы круиз-контроля (которая определяет дистанцию до автомобиля, находящегося непосредственно перед данным автомобилем и автоматически приводит в действие тормоза автомобиля, чтобы поддержать пороговое значение дистанции до находящегося впереди автомобиля), или условие другого типа, сигнализирующего о состоянии «без движения» для автомобиля. Например, состояние автомобиля «без движения» может определяться тем, что степень нажатия педали тормоза водителем превышает пороговое значение нажатия. В другом примере состояние автомобиля «без движения» может определяться тем, что усилие торможения водителем (например, сила давления на педаль тормоза), больше, чем пороговое значение усилия. В другом примере состояние автомобиля «без движения» может определяться тем, что тормозное давление больше порогового значения давления. В другом примере состояние автомобиля «без движения» может определяться тем, что степень приведения в действие тормозов автомобиля (например, тормозов с электрическим приводом) больше, чем соответствующее пороговое значение.
В другом примере контроллер может управлять системой охлаждения в четвертом режиме с открытыми активными жалюзи решетки радиатора, закрытыми вентиляционными отверстиями, когда первый и второй насосы хладагента работают с низкой частотой вращения и при отключенном вентиляторе радиатора. Система охлаждения может работать в четвертом режиме во время условий, когда автомобиль работает на низкой скорости, а двигатель требует меньшего охлаждения. В этом случае воздух не может проходить через изолирующий кожух.
Контроллер может также управлять системой охлаждения в четвертом рабочем режиме, когда двигатель не требует охлаждения, но конденсатор СКВ требует умеренного охлаждения на низких скоростях автомобиля.
В другом примере контроллер может управлять системой охлаждения в пятом рабочем режиме с открытыми активными жалюзи решетки радиатора, закрытыми вентиляционными отверстиями, когда первый и второй насосы хладагента работают с низкой частотой вращения, а вентилятор радиатора приводится в движение с низкой частотой вращения. Система охлаждения может работать в пятом режиме во время условий, когда автомобиль работает на низкой скорости, и двигатель может требовать меньшего охлаждения. Однако требования к охлаждению для двигателя и/или конденсатора СКВ могут быть выше, чем аналогичные требования в четвертом режиме. Чтобы обеспечить требуемое охлаждение, вентилятор радиатора может работать с низкой частотой вращения, в то время как вентиляционные отверстия изолирующего кожуха могут оставаться в закрытом положении. Поэтому работа в четвертом режиме может содержать работу двигателя при более низкой частоте вращения, чем пороговая частота вращения, и работу системы кондиционирования воздуха при температуре более низкой, чем пороговая температура, а работа в пятом режиме может содержать работу двигателя при более низкой частоте вращения, чем пороговая частота вращения, и работу системы кондиционирования воздуха при температуре более высокой, чем пороговая температура.
Режим работы системы охлаждения также можно выбрать с учетом риска коррозии внутри ОНВ. Риск коррозии в охладителе наддувочного воздуха может быть определен на основе продолжительности стагнации точки росы в конкретном месте внутри охладителя, с превышением пороговой продолжительности. Если конденсат постоянно находится в одной и той же области в течение периода времени, более продолжительного, чем пороговый период времени, в этой области может сформироваться концентрированный раствор кислоты, создавая значительный риск коррозии. Регулировки АЖРР могут быть выполнены на основе положения точки росы, чтобы изменить местоположение конденсата. Например, если точка росы расположена слева от намеченного центрального положения, то АЖРР могут закрыть, чтобы уменьшить охлаждение и переместить точку росы на правую сторону относительно положения центра. С другой стороны, если точка росы распложена справа от намеченного центрального положения, то АЖРР могут открыть, чтобы усилить охлаждение и переместить точку росы в левую сторону относительно положения центра. Как только точка росы перемещена, система охлаждения может работать в охлаждающемся режиме, выбранном на основе требований к охлаждению и связанных паразитных потерь.
Таким образом, могут быть выбраны различные режимы охлаждения, с учетом требований к охлаждению двигателя, образования конденсата в ОНВ, внешних условий и паразитных потерь мощности двигателя. Следует учитывать, что в дополнение к вышеупомянутым режимам работы системы охлаждения, может существовать множество возможных рабочих режимов, подходящих для выполнения требований к охлаждению двигателя, трансмиссии и других компонентов автомобиля. Переходы между режимами охлаждения могут быть основаны на требованиях к охлаждению компонента силовой передачи и использовании мощности для каждого режима. Управление системой охлаждения в выбранном режиме охлаждения позволяет оптимизировать топливную экономичность и характеристики двигателя.
На фиг. 5 показан пример рабочей последовательности 500, иллюстрирующей скоординированную работу множества компонентов системы охлаждения, показанных на фиг. 1 и 2. Работу каждого компонента могут регулировать на основе требований к охлаждению двигателя и паразитных потерь энергии, обусловленных работой компонентов системы охлаждения. Горизонтальная ось (ось X) обозначает время, а вертикальные маркеры t1-t5 определяют значимые моменты времени в работе системы охлаждения.
Первый график, то есть, линия 502, показывает изменение скорости автомобиля относительно времени. Штриховая линия 504 показывает пороговую скорость автомобиля, выше которой аэродинамическое сопротивление, созданное воздухом, поступающим в систему двигателя через отверстие активных жалюзи решетки радиатора (АЖРР), расположенных в передней части автомобиля, может вызвать значительную потерю мощности двигателя. Второй график, линия 506, показывает изменение температуры двигателя с течением времени, что можно оценить посредством датчика температуры хладагента двигателя и/или датчика температуры отработавших газов. Штриховая линия 508 показывает пороговую температуру двигателя, после превышения которой может потребоваться активное охлаждение двигателя. Третий график, линия 510, показывает уровень конденсата, накопленного в охладителе воздуха наддува (ОНВ), размещенном во впускном коллекторе двигателя. Штриховая линия 512 показывает уровень конденсата в ОНВ, превышение которого может потребовать управления дальнейшим накоплением конденсата и использования подходящей ситуации для удаления конденсата. Четвертый график, линия 514, показывает степень открытия АЖРР, а пятый график, линия 516, показывает степень открытия вентиляционных отверстий на боковых стенках изолирующего кожуха, окружающего двигатель. Шестой график, линия 518, показывает изменение частоты вращения вентилятора радиатора, основанное на требованиях к охлаждению двигателя. Седьмой график, линия 520, показывает изменение частоты вращения насоса, соединенного с низкотемпературным контуром охлаждения системы охлаждения, и восьмой график, линия 522, показывает изменение частоты вращения насоса, соединенного с высокотемпературным контуром охлаждения системы охлаждения.
До момента времени t1 двигатель запускается из неработающего состояния после периода простоя, во время которого автомобиль не двигался с использованием двигателя. Двигатель может быть запущен при условиях холодного запуска двигателя с температурой ниже пороговой температуры двигателя. В это время тепло, произведенное в двигателе, может быть сохранено, чтобы увеличить температуру двигателя. Окружающий двигатель изолирующий кожух может облегчить сохранение тепла двигателем во время таких условий. АЖРР и вентиляционные отверстия на стенках изолирующего кожуха могут быть закрыты, чтобы ограничить поток воздуха через двигатель, поскольку воздух может создать нежелательный эффект охлаждения. В это время, вследствие более низких требований к охлаждению двигателя, вентилятор радиатора может не работать, а низкотемпературный насос хладагента и высокотемпературный насос хладагента могут работать с низкой частотой вращения. Таким образом, может быть уменьшено использование мощности двигателя и/или мощности от аккумулятора, создающее паразитные потери в результате работы компонентов системы охлаждения. С момента запуска двигателя после периода простоя количество накопленного конденсата в ОНВ может быть меньше в этот период.
В момент времени t1 температура двигателя может превысить пороговый уровень (линия 508), и может потребоваться активное охлаждение системы двигателя между моментами времени t1 и t2. Поскольку в это время скорость автомобиля ниже пороговой скорости, АЖРР могут полностью открыть, чтобы облегчить охлаждение двигателя за счет потока окружающего воздуха, не создавая нежелательный уровень аэродинамического сопротивления. Вентиляционные отверстия также могут открыть, чтобы позволить атмосферному воздуху, поступающему в автомобиль через АЖРР, проходить через двигатель. Поскольку значительная часть требований к охлаждению может быть удовлетворена за счет потока атмосферного воздуха, паразитные потери могут быть снижены, если вентилятор радиатора не будет работать, а низкотемпературный насос хладагента будет работать с низкой частотой вращения. Частоту вращения высокотемпературного насоса хладагента могут увеличить, чтобы увеличить расход хладагента, циркулирующего через компоненты двигателя. Тепло от системы двигателя может быть передано циркулирующему хладагенту для рассеяния в атмосферу посредством радиатора.
В момент времени t2 скорость автомобиля может превысить пороговую скорость. Между моментами времени t2 и t3 требования к охлаждению системы двигателя могут продолжать оставаться высокими, поскольку превышена пороговая температура двигателя. В качестве реакции на более высокую скорость автомобиля, могут уменьшить степень открытия АЖРР, чтобы уменьшить воздушный поток через АЖРР и, следовательно, аэродинамическое сопротивление. Вентиляционные отверстия продолжают поддерживать в полностью открытом положении, чтобы облегчить движение потока атмосферного воздуха через систему двигателя. Так как поток атмосферного воздуха, возможно, уменьшился в результате частичного закрытия АЖРР, вентилятор радиатора может работать с более высокой частотой вращения, чтобы обеспечить движение потока охлаждающего воздуха через двигатель. Кроме того, частоту вращения высокотемпературного насоса хладагента могут дополнительно увеличить, чтобы увеличить расход хладагента и передачу тепла от компонентов двигателя хладагенту. В это время могут продолжить открытие АЖРР, чтобы обеспечить соответствие увеличению скорости автомобиля и уменьшить температуру двигателя. Таким образом, за счет непрерывного регулирования работы компонентов системы охлаждения, могут оптимизировать паразитные потери, обусловленные аэродинамическим сопротивлением и использованием мощности двигателя и/или мощности аккумулятора.
В момент времени t3 может произойти событие отпускания педали акселератора, что начинает работу автомобиля в условиях «без движения». При этих условиях контроллер может определить, что ожидается работа на низкой скорости (между моментами времени t3 и t4). Из-за того, что температура двигателя превышает пороговую температуру, во время условий «без движения», между моментами времени t3 и t4 охлаждение двигателя могут выполнять, полностью открыв АЖРР и вентиляционные отверстия кожуха, чтобы разрешить движение холодного атмосферного воздуха через двигатель. Поскольку большая часть требований к охлаждению удовлетворена за счет потока атмосферного воздуха, в это время могут снизить паразитные потери, отключив вентилятор радиатора и обеспечивая работу низкотемпературного насоса хладагента и высокотемпературного насоса хладагента с низкой частотой вращения. Кроме того, в это время, как можно видеть, постоянно увеличивается количество уровень в ОНВ с течением времени.
В момент времени t4 уровень конденсата в ОНВ может увеличиться выше порогового значения 512, и поэтому могут управлять дальнейшим увеличением уровня конденсата. Уровень конденсата в ОНВ может быть выведен из таких условий, как температура окружающего воздуха, влажность окружающего воздуха, температура воздуха наддува у воздухозаборника и у выпускного отверстия и давление воздуха наддува у воздухозаборника и у выпускного отверстия, что может быть оценено посредством множества датчиков. Для того чтобы уменьшить дальнейшее образование конденсата в ОНВ, могут увеличить температуру ОНВ. В качестве реакции на требование увеличить температуру ОНВ, могут полностью закрыть АЖРР, чтобы уменьшить поток холодного атмосферного воздуха через систему двигателя, содержащую ОНВ. Степень открытия вентиляционных отверстий также могут уменьшить, чтобы препятствовать прохождению потока воздуха через ОНВ. Низкотемпературный насос хладагента может работать с низкой частотой вращения, чтобы понизить скорость потока хладагента через ОНВ. Вентилятор радиатора может работать с высокой частотой вращения, а частоту вращения высокотемпературного насоса хладагента также могут увеличить таким образом, чтобы обеспечивался некоторый охлаждающий эффект для других компонентов системы двигателя, которые могут иметь высокую температуру.
В момент времени t5, как может быть определено на основе показаний множества датчиков, уровень конденсата в ОНВ уменьшается ниже порогового значения, и может потребоваться дополнительное охлаждение ОНВ. Однако после момента времени t4, могут определить, что существует условие повышенной влажности. Условия повышенной влажности, такие как осадки (например, дождь, снег, град и т.д.), автомойка и высокая влажность, могут быть определены посредством датчика влажности и различных приложений устройства радиосвязи, а также с помощью веб-сайтов с прогнозом погоды. Текущие и будущие данные о погоде могут коррелировать с текущими и будущими маршрутами движения, что могут определить посредством системы GPS, соединенной с контроллером автомобиля. В качестве реакции на обнаружение условий повышенной влажности могут оставить АЖРР в закрытом положении, чтобы препятствовать поступлению какой-либо влаги через жалюзи в систему двигателя. Для того чтобы обеспечить циркуляцию охлаждающего воздуха через систему двигателя, вентилятор радиатора может работать с более высокой частотой вращения, а вентиляционные отверстия кожуха двигателя могут полностью открыть, чтобы подавать воздух от вентилятора по всей системе двигателя. Из-за влажных погодных условий может уменьшиться температура окружающей среды, и дальнейшее охлаждение двигателя может не требоваться, поэтому в это время низкотемпературный насос хладагента и высокотемпературный насос хладагента могут работать с низкой частотой вращения, чтобы уменьшить скорость потока циркулирующего хладагента.
Таким образом, на основе требований к охлаждению двигателя, состояния ОНВ и погодных условий, могут регулировать работу каждого компонента системы охлаждения, чтобы обеспечить требуемое охлаждение с минимальными паразитными потерями мощности двигателя. За счет расположения компонента силовой передачи автомобиля, например, системы двигателя внутри изолирующего кожуха, можно уменьшить рассеяние тепла и ускорить достижение температуры активации катализатора во время работы при низких температурах. Вентиляционные отверстия на стенках кожуха позволяют обеспечить поток воздуха через компоненты двигателя, и, следовательно, охлаждение двигателя может эффективно осуществляться во время работы при высоких температурах. Кроме того, координируя движение потока воздуха через двигатель с помощью АЖРР и вентиляционных отверстий, можно обеспечить объединенные эффекты в работе системы охлаждения при уменьшенных паразитных потерях.
Один пример способа для автомобиля содержит оценку требования к охлаждению компонента силовой передачи на основе условий работы; и в соответствии с требованием к охлаждению компонента силовой передачи, одновременную регулировку частоты вращения вентилятора радиатора, производительности насоса системы хладагента, степени открытия жалюзи решетки радиатора автомобиля и открытия вентиляционных отверстий вентиляционных каналов, присоединенных к изолирующему кожуху двигателя. В предыдущем примере, дополнительно или опционально, условия работы включают в себя температуру компонента силовой передачи и скорость изменения температуры компонента силовой передачи с течением времени. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, компонент силовой передачи включает в себя двигатель, или трансмиссию, или гидротрансформатор. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, одновременное регулирование содержит выбор между первым режимом работы, содержащим первый набор параметров настройки для частоты вращения вентилятора радиатора, производительности насоса системы хладагента, степени открытия жалюзи решетки радиатора автомобиля и степени открытия вентиляционных отверстий, и вторым режимом работы, содержащим второй, отличающийся набор параметров настройки для частоты вращения вентилятора радиатора, производительности насоса системы хладагента, степени открытия жалюзи решетки радиатора автомобиля и степени открытия вентиляционных отверстий, на основе потерь энергии в первом режиме относительно потерь энергии во втором режиме, причем и первый режим, и второй режим удовлетворяют требованию к охлаждению компонента силовой передачи. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, потери энергии в первом режиме основаны на потреблении электроэнергии для первого набора параметров настройки для частоты вращения вентилятора радиатора и производительности насоса системы хладагента, а также на основе аэродинамического сопротивления для первого набора параметров настройки для открытия жалюзи решетки радиатора автомобиля и открытия вентиляционных отверстий, и причем потери энергии во втором режиме основаны на потреблении электроэнергии для второго набора параметров настройки для частоты вращения вентилятора радиатора и производительности насоса системы хладагента, а также на основе аэродинамического сопротивления для второго набора параметров настройки для открытия жалюзи решетки радиатора автомобиля и открытия вентиляционных отверстий. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, выбор содержит выбор первого режима, когда потери энергии в первом режиме меньше, чем потери энергии во втором режиме, и выбор второго режима, когда потери энергии во втором режиме меньше, чем потери энергии в первом режиме. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, двигатель представляет собой двигатель с турбонаддувом, и причем первый набор параметров настройки для первого режима и второй набор параметров настройки для второго режима дополнительно основаны на одном или более из следующего: уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха, присоединенном ниже по потоку относительно впускного компрессора, местные погодные условия, местный прогноз погоды и влажность окружающей среды. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, когда уровень конденсата превышает пороговое значение или когда местные погодные условия содержат осадки, то первый набор параметров настройки для первого режима и второй набор параметров настройки для второго режима содержат закрытие жалюзи решетки радиатора автомобиля. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, выбор между первым режимом и вторым режимом дополнительно основан на уровне конденсата в охладителе наддувочного воздуха, местных погодных условиях, местном прогнозе погоды и влажности окружающей среды. Любые из предыдущих примеров содержат, дополнительно или опционально, указание на риск коррозии в охладителе наддувочного воздуха на основе того, что продолжительность стагнации точки росы в конкретном месте внутри охладителя наддувочного воздуха превышает пороговую продолжительность; и дополнительно выбор между первым режимом и вторым режимом на основе этого указания, причем выбор дополнительно содержит выбор первого режима или второго режима, с жалюзи решетки радиатора, закрытыми в соответствии с риском коррозии.
Другой пример способа для автомобиля содержит работу системы охлаждения автомобиля в первом режиме с закрытыми активными жалюзи решетки радиатора на корпусе автомобиля и закрытыми вентиляционными отверстиями на изолирующем кожухе двигателя, с первым насосом хладагента и вторым насосом хладагента, работающими с низкой частотой вращения и отключенным вентилятором радиатора; работу системы охлаждения автомобиля во втором режиме с закрытыми активными жалюзи решетки радиатора, открытыми вентиляционными отверстиями, с первым насосом хладагента, работающим с низкой частотой вращения, со вторым насосом хладагента, работающим с высокой частотой вращения и вентилятором радиатора, приводимым в движение с высокой частотой вращения; работу системы охлаждения автомобиля в третьем режиме с открытыми активными жалюзи решетки радиатора и открытыми вентиляционными отверстиями, с первым насосом хладагента и вторым насосом хладагента, работающими с низкой частотой вращения и с выключенным вентилятором радиатора; работу системы охлаждения автомобиля в четвертом режиме с открытыми активными жалюзи решетки радиатора, закрытыми вентиляционными отверстиями, с первым насосом хладагента и вторым насосом хладагента, работающими с низкой частотой вращения, и с выключенным вентилятором радиатора; и работу системы охлаждения автомобиля в пятом режиме с открытыми активными жалюзи решетки радиатора, закрытыми вентиляционными отверстиями, с первым насосом хладагента и вторым насосом хладагента, работающими с низкой частотой вращения, и с вентилятором радиатора, приводимым в движение с низкой частотой вращения, причем первый насос хладагента представляет собой насос хладагента низкотемпературного контура охлаждения, а второй насос хладагента представляет собой насос хладагента высокотемпературного контура охлаждения. Предыдущий пример содержит, дополнительно или опционально, выбор между первым, вторым, третьим, четвертым и пятым режимами работы на основе требования к охлаждению компонента силовой передачи и на основе использования мощности в каждом режиме, причем использование мощности в каждом режиме основано на аэродинамическом сопротивлении, вызываемом активными жалюзи решетки радиатора и вентиляционными отверстиями, а также на потреблении электроэнергии вентилятором радиатора, первым насосом хладагента и вторым насосом хладагента. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, требование к охлаждению компонента силовой передачи содержит одно или более из следующего: требование к охлаждению двигателя и требование к охлаждению трансмиссии, причем требование к охлаждению двигателя основано на температуре двигателя и скорости изменения температуры двигателя во время работы двигателя, а требование к охлаждению трансмиссии основано на температуре масла трансмиссии и скорости изменения температуры масла трансмиссии во время работы двигателя. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, выбор содержит выбор режима работы, удовлетворяющего требованиям к охлаждению компонента силовой передачи и имеющего самое низкое потребление мощности. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, работа в первом режиме включает в себя работу во время условий холодного запуска двигателя, причем работа во втором режиме включает в себя работу во время превышения порогового значения температуры двигателя и превышения порогового значения частоты вращения двигателя, причем работа в третьем режиме включает в себя работу во время превышения порогового значения температуры двигателя и при частоте вращения двигателя ниже пороговой, причем работа в четвертом режиме включает в себя работу при частоте вращения двигателя ниже пороговой и при температуре системы кондиционирования воздуха ниже пороговой, и причем работа в пятом режиме включает в себя работу при частоте вращения двигателя ниже пороговой и при температуре системы кондиционирования воздуха выше пороговой. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, система автомобиля содержит двигатель с турбонаддувом с впускным компрессором и охладителем наддувочного воздуха, присоединенным ниже по потоку относительно компрессора, причем способ дополнительно содержит работу системы охлаждения автомобиля в шестом режиме с закрытыми жалюзи решетки радиатора, причем шестой режим выбирают в качестве реакции на одно или более из следующего: превышение порогового уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха, превышение порогового значения влажности окружающей среды и указание на осадки. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, насос хладагента низкотемпературного контура охлаждения выполнен с возможностью циркуляции хладагента через охладитель наддувочного воздуха и систему кондиционирования воздуха, и причем насос хладагента высокотемпературного контура охлаждения выполнен с возможностью циркуляции хладагента через двигатель с турбонаддувом и трансмиссию.
В еще одном примере система автомобиля содержит силовую передачу, содержащую двигатель и трансмиссию, соединенную с колесами автомобиля, активные жалюзи решетки радиатора у передней части системы автомобиля, изолирующий кожух, заключающий в себе двигатель, причем кожух содержит множество вентиляционных отверстий на противоположных стенках, турбонагнетатель, содержащий впускной компрессор и выпускную турбину, охладитель наддувочного воздуха (ОНВ), присоединенный ниже по потоку относительно компрессора, систему охлаждения, содержащую низкотемпературный контур хладагента и высокотемпературный контур хладагента, причем низкотемпературный контур хладагента содержит первый насос хладагента и первый радиатор, второй контур хладагента, содержащий второй насос хладагента, второй радиатор и вентилятор радиатора, и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти для следующего: оценка требований к охлаждению для двигателя и трансмиссии, с первоначальным выбором множества режимов работы системы охлаждения, удовлетворяющих требованиям к охлаждению, причем каждый режим работы из числа первоначально выбранного множества режимов работы имеет различные параметры настройки для компонентов системы охлаждения, сравнение потребления энергии для каждого режима работы из числа первоначально выбранного множества режимов работы и дополнительный выбор одного режима работы из первоначально выбранного множества режимов работы, имеющего минимальное потребление энергии. Предыдущий пример дополнительно содержит, дополнительно или опционально, датчик температуры отработавших газов, соединенный с выпускным коллектором, и датчик температуры масла трансмиссии, соединенный с трансмиссией, причем дополнительные инструкции для контроллера содержит: оценку требований к охлаждению двигателя на основе показаний датчика температуры отработавших газов и оценку требований к охлаждению трансмиссии на основе показаний датчика температуры масла трансмиссии. В любых из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, дополнительные инструкции для контроллера содержит: оценку потребления энергии для каждого режима работы из числа множества режимов работы системы охлаждения, на основе использования мощности двигателя и использовании мощности аккумулятора во время работы низкотемпературного насоса хладагента, высокотемпературного насоса хладагента и вентилятора радиатора, и дополнительно на основе аэродинамического сопротивления в период открытия активных жалюзи решетки радиатора.
Таким образом, вычисление требований к охлаждению для компонента силовой передачи автомобиля и выбор режима работы системы охлаждения, когда работа каждого из компонентов, в том числе, регулируемых вентиляционных отверстий, АЖРР, насоса хладагента и вентилятора может быть отрегулирована в одно и то же время, позволяет соблюсти требования к охлаждению компонента, в то время как паразитные потери, вызванные использованием мощности и аэродинамическим сопротивлением, могут быть минимизированы. В результате, характеристики двигателя и топливная экономичность могут быть улучшены. Технический эффект от размещения компонента силовой передачи автомобиля, например системы двигателя, внутри изолирующего кожуха, заключается в возможности сохранения тепла во время работы при низких температурах. Уменьшение рассеяния тепла от системы двигателя во время условий холодного запуска двигателя, может ускорить достижение температуры активации катализатора и, таким образом, может улучшить качество выбросов вредных веществ.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера в сочетании с различными датчиками, приводами и другими средствами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой одну или более стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Более того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемой среды хранения данных в управляющей системе двигателя, при этом раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, 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 конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения 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 и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.