СИСТЕМА И СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОДЫ ИЗ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ВПРЫСКА ВОДЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
SYSTEM AND METHOD (EMBODIMENTS) FOR EXTRACTING WATER FROM MECHANICAL AIR CONDITIONING SYSTEM FOR WATER INJECTION FOR VEHICLE

Область применения
Настоящее изобретение в целом относится к способам и системам для механической системы кондиционирования воздуха и системы впрыска воды двигателя.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Двигатели внутреннего сгорания могут содержать системы впрыска воды, впрыскивающие воду из бака для хранения во множество мест, включая впускной коллектор, выше по потоку от цилиндров двигателя, или непосредственно в цилиндры двигателя. Впрыскивание воды во впускной воздух двигателя позволяет увеличить топливную экономичность и улучшить эксплуатационные характеристики двигателя, а также уменьшить выбросы двигателя. При впрыскивании воды во впускной коллектор или цилиндры двигателя тепло передается от впускного воздуха и/или компонентов двигателя к воде. Эта передача тепла приводит к испарению, результатом которого является охлаждение. Впрыскивание воды во впускной воздух (например, во впускной коллектор) понижает как температуру впускного воздуха, так и температуру сгорания в цилиндрах двигателя. Благодаря охлаждению заряда впускного воздуха тенденция к детонации может быть уменьшена без обогащения воздушно-топливного отношения в зоне горения. Это может также обеспечить более высокую степень сжатия, установку момента зажигания с опережением и уменьшенную температуру отработавших газов. В результате повышается топливная экономичность. Помимо этого, больший объемный к.п.д. может приводить к увеличению крутящего момента. Кроме того, пониженная температура сгорания при впрыске воды может уменьшать количество окислов азота, тогда как более эффективная топливная смесь может уменьшать выбросы окиси углерода и углеводородов. Как отмечалось выше, вода может храниться в транспортном средстве для обеспечения воды для впрыска по требованию. Однако, чтобы удовлетворять потребностям двигателя во впрыске топлива, транспортное средство должно обладать достаточным запасом воды. В одном примере бак для хранения воды для впрыска может пополняться водителем транспортного средства вручную. Однако опционально воды для пополнения бака, например, дистиллированной воды, может не быть в наличии, и необходимость пополнения бака может оказаться нежелательной для водителя.
Другие подходы к пополнению бака для хранения воды включают в себя сбор воды (или конденсата) из других систем транспортного средства на борту транспортного средства, например, сбор воды из системы кондиционирования воздуха (КВ). Например, подход, показанный Kohavi and Peretz в патенте США 2011/0048039, включает в себя извлечение воды из системы кондиционирования воздуха. В нем сбор конденсата основан на количестве воды, сохраняемой в резервуаре для хранения воды (напр., баке). Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с такими способами. В частности, спонтанный сбор воды из системы KB при уже работающей системе КВ может оказаться недостаточным, чтобы удовлетворить потребностям двигателя во впрыске воды. С другой стороны, работа компрессора КВ с использованием мощности, передаваемой двигателем (например, механическая система КВ), независимо и/или в дополнение к требованию водителя в зависимости от уровня воды в резервуаре для хранения воды, может снизить выигрыш в топливной экономичности за счет впрыска воды.
В одном примере описанные выше проблемы могут быть решены при помощи способа для транспортного средства, включающего в себя регулирование нагрузки компрессора КВ механической системы КВ и величины усилия фрикционного торможения для обеспечения задаваемого водителем усилия торможения во время события торможения в зависимости от уровня воды в резервуаре для воды, соединенном с системой впрыска воды. Система впрыска воды, содержащая резервуар для воды, может быть соединена по текучей среде с механической системой КВ. Таким образом, при работающем компрессоре КВ (например, при возрастании нагрузки компрессора КВ) воду можно собирать из механической системы КВ и сохранять в резервуаре для воды с целью использования в системе впрыска воды. При этом компрессор КВ может работать во время события торможения, чтобы собирать воду для системы впрыска воды, обеспечивая, тем самым, воду для впрыска при помощи системы впрыска воды. Например, регулирование нагрузки компрессора КВ и величины фрикционного торможения может включать в себя увеличение отношения нагрузки компрессора КВ к фрикционному торможению во время события торможения для сбора воды из системы КВ в ответ на то, что уровень воды в резервуаре для воды (например, баке) ниже порогового уровня. В результате этого компрессор КВ может работать, собирая воду для системы впрыска воды, при этом может быть обеспечено требуемое усилие торможения. Вследствие этого, резервуар для воды системы впрыска воды может пополняться автоматически, без ручной заправки. Кроме того, благодаря работе компрессора КВ с целью сбора воды для впрыска во время события торможения, компрессор КВ может приводиться в действие без дополнительного впрыска топлива в двигатель (напр., для работы компрессора может использоваться кинетическая энергия транспортного средства). В результате может быть улучшена топливная экономичность.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 показана структурная схема системы двигателя, содержащей систему впрыска воды.
На ФИГ. 2 показана структурная схема системы транспортного средства, содержащей систему впрыска воды, систему кондиционирования воздуха и двигатель.
На ФИГ. 3 показана блок-схема способа впрыска воды в двигатель в зависимости от запроса на впрыск.
На ФИГ. 4 показана блок-схема способа сбора конденсата из системы кондиционирования воздуха и сохранения извлеченного конденсата для впрыска воды в двигатель.
На ФИГ. 5 показана блок-схема способа сбора конденсата для впрыска воды в двигатель, если кондиционирование воздуха не было запрошено водителем транспортного средства.
На ФИГ. 6 показан график, изображающий регулировки фрикционного торможения и нагрузки компрессора кондиционирования воздуха в соответствии с уровнем в баке для хранения воды и необходимым количеством впрыскиваемой воды.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для регулирования нагрузки компрессора кондиционирования воздуха (КВ) и величины фрикционного торможения в зависимости от уровня воды в баке для хранения воды системы транспортного средства. Во время события торможения величина фрикционного торможения может уменьшаться, а нагрузка на компрессор КВ в механической системе КВ может возрастать с целью сбора воды для впрыска в двигатель и обеспечения требуемого усилия торможения. Собранная вода может храниться в баке для хранения воды системы сбора воды, а затем впрыскиваться через одну или более водяных форсунок, соединенных с двигателем. Схематическое изображение примера системы двигателя, содержащей систему сбора воды, принимающую собранный конденсат из системы КВ и впрыскивающую собранную воду в двигатель, показана на ФИГ. 1. На ФИГ. 2 показано схематическое изображение примера системы транспортного средства, содержащей по существу такие же систему двигателя и систему впрыска воды, как показаны на ФИГ. 1. Кроме того, на ФИГ. 2 показана связь между фрикционными тормозами, механической системой КВ, двигателем и системой сбора воды. Посредством регулирования отношения усилия фрикционного торможения к нагрузке компрессора КВ в зависимости от уровня воды в баке для хранения воды во время события торможения может обеспечиваться необходимое усилие торможения и осуществляться сбор воды из системы КВ с целью пополнения бака для хранения воды в системе впрыска воды, чтобы обеспечивать воду для впрыска воды в двигатель. На ФИГ. 3-5 изображены примеры способов сбора конденсата из системы КВ путем увеличения нагрузки компрессора КВ и уменьшения величины усилия фрикционного торможения. Конкретно, на ФИГ. 3 показан способ определения того, впрыскивать ли воду в двигатель в зависимости от условий работы двигателя. На ФИГ. 4 показан способ сбора воды (например, конденсата или водоконденсата) путем регулирования величины фрикционного торможения во время события торможения и нагрузки компрессора КВ в соответствии с уровнем воды в баке для хранения воды. В одном примере величина фрикционного торможения может быть уменьшена, а нагрузка компрессора КВ может быть увеличена для увеличения сбора воды в ответ на относительно низкий уровень воды в баке для хранения воды. На ФИГ. 5 показан способ определения ухудшения топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды или работы компрессора КВ с целью сбора воды, если не был подан запрос на КВ. Например, контроллер может управлять компрессором КВ с целью сбора воды для впрыска воды, если ухудшение топливной экономичности из-за работы компрессора КВ меньше, чем ухудшение топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды. Наконец, на ФИГ. 6 графически представлены регулировки фрикционного торможения и нагрузки компрессора КВ в соответствии с уровнем воды в баке для хранения воды. Например, во время события торможения величина усилия фрикционного торможения может быть уменьшена, а нагрузка компрессора КВ может быть увеличена в ответ на то, что уровень воды в баке для хранения воды ниже порогового. При этом параметры сбора водного конденсата могут регулироваться в зависимости от уровня воды в баке для хранения воды и потребностей двигателя во впрыске воды. В результате бак для хранения воды может автоматически пополняться за счет конденсата, собранного из системы КВ для последующего использования в системе впрыска воды. Путем координирования работы компрессора КВ и фрикционных тормозов может быть собрана вода для системы впрыска воды и обеспечена необходимая величина усилия торможения.
Обратившись к чертежам, укажем, что на ФИГ. 1 показан вариант осуществления системы 60 впрыска воды и системы 100 двигателя в автомобильном транспортном средстве 102, изображенных схематически. В показанном варианте осуществления двигатель 10 представляет собой наддувный двигатель, соединенный с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 14, приводимый в действие турбиной 16. Конкретно, холодный воздух вводится по впускному каналу 142 в двигатель 10 через воздухоочиститель 11 и протекает к компрессору 14. Компрессор может представлять собой подходящий компрессор с воздухозаборником, такой как наддувный компрессор с приводом от электродвигателя или карданного вала. В системе 100 двигателя компрессор показан как компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 16 при помощи вала 19, причем турбина 16 приводится в действие путем расширения отработавших газов двигателя. В одном из вариантов осуществления компрессор и турбина могут быть соединены внутри турбонагнетателя с двойной спиралью. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может представлять собой турбонагнетатель с переменной геометрией (ТПГ), где геометрия турбины активно изменяется как функция скорости вращения двигателя и других условий работы.
Как показано на ФИГ. 1, компрессор 14 соединен через охладитель 18 наддувочного воздуха (ОНВ) с дроссельной заслонкой (например, впускным дросселем) 20. ОНВ может представлять собой воздухо-воздушный или воздухо-водяной теплообменник, например. Дроссельная заслонка 20 соединена с впускным коллектором 22 двигателя. От компрессора 14 заряд горячего сжатого воздуха поступает на вход ОНВ 18, охлаждается, перемещаясь через ОНВ, а затем выходит из него для прохождения через дроссельную заслонку 20 к впускному коллектору 22. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1, давление заряда воздуха внутри впускного коллектора измеряется датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (ДВК), а давление наддува измеряется датчиком 124 давления наддува. Байпасный клапан компрессора (не показан) может быть подключен последовательно между входом и выходом компрессора 14. Байпасный клапан компрессора может представлять собой нормально закрытый клапан, выполненный с возможностью открытия при выбранных условиях эксплуатации для сброса избыточного давления наддува. Например, байпасный клапан компрессора может открываться в условиях уменьшения частоты вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.
Впускной коллектор 22 соединен с группой камер сгорания или цилиндров 180 через группу впускных клапанов (не показана). Как показано на ФИГ. 1, впускной коллектор 22 расположен выше по потоку от всех камер 180 сгорания двигателя 10. Для определения температуры впускного воздуха в соответствующих местах впускного канала в состав могут быть включены такие датчики, как датчик 23 температуры заряда в коллекторе (ТЗК) и датчик 125 температуры наддувочного воздуха (ТНВ). В некоторых примерах датчики ТЗК и ТНВ могут представлять собой терморезисторы, при этом выходной сигнал терморезисторов может использоваться для определения температуры впускного воздуха в канале 142. Датчик 23 может быть расположен между дросселем 20 и впускными клапанами камер 180 сгорания. Датчик 125 ТНВ может размещаться выше по потоку от ОНВ 18, как показано, однако в альтернативных вариантах осуществления датчик 125 ТНВ может быть расположен выше по потоку от компрессора 14. Температура воздуха может дополнительно использоваться вместе с температурой хладагента двигателя для вычисления количества топлива, подаваемого к двигателю, например.
Камеры сгорания также соединены с выпускным коллектором 136 через группу выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления показан единственный выпускной коллектор 136. Однако в других вариантах осуществления выпускной коллектор может содержать несколько секций выпускного коллектора. Конфигурации, содержащие несколько секций выпускного коллектора, позволяют направлять выходящий поток из различных камер сгорания к различным местам в системе двигателя. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ) показан соединенным с выпускным коллектором 136 выше по потоку от турбины 16. Альтернативно, датчик 126 УДКОГ может быть заменен бистабильным датчиком кислорода в отработавших газах.
Как показано на ФИГ. 1, отработавшие газы из одного или более выпускных коллекторов направляются к турбине 16 для приведения турбины во вращение. Когда требуется пониженный крутящий момент турбины, часть отработавших газов может направляться вместо этого через перепускную заслонку (не показана) с байпасированием турбины. Объединенный поток от турбины и перепускной заслонки проходит после этого через устройство 70 снижения токсичности отработавших газов. В общем случае, одно или более устройств 70 снижения токсичности отработавших газов могут содержать один или более каталитических нейтрализаторов дополнительной очистки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов, и, тем самым, уменьшать количество одного или более веществ в потоке отработавших газов. В одном примере устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может содержать трехкомпонентный нейтрализатор (ТКН).
Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 70 снижения токсичности отработавших газов могут выпускаться в атмосферу через выпускной канал 35. Однако, в зависимости от условий работы, часть отработавших газов может вместо этого отводиться в канал 151 рециркуляции отработавших газов (РОГ) через охладитель 50 РОГ и клапан 152 РОГ ко входу компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью пропускания отводимых (напр., отбираемых) отработавших газов из участка ниже по потоку от турбины 16. Клапан 152 РОГ может открываться для пропускания регулируемого количества охлажденных отработавших газов ко входу компрессора для обеспечения требуемых характеристик сгорания и снижения токсичности отработавших газов. Таким образом, система 100 двигателя выполнена с возможностью обеспечения внешней РОГ низкого давления (НД). В других вариантах осуществления система РОГ может представлять собой систему РОГ высокого давления с каналом 151 РОГ, соединяющим участок выше по потоку от турбины 16 с участком ниже по потоку от компрессора 14. В некоторых вариантах осуществления датчик 23 ТЗК может быть расположен с возможностью определения температуры заряда воздуха в коллекторе, и может содержать воздух и отработавшие газы, рециркулирующие по каналу 151 РОГ.
Камеры 180 сгорания покрыты сверху головкой 182 блока цилиндров и соединены с топливными форсунками 179 (хотя только одна топливная форсунка показана на ФИГ. 1, каждая камера сгорания содержит соединенную с ней топливную форсунку). Топливо можно подводить к топливной форсунке 179 при помощи топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. Кроме того, камера 180 сгорания всасывает воду и/или водяной пар, которые могут впрыскиваться в систему впуска двигателя водяной форсункой 33. Как показано на ФИГ. 1, водяная форсунка 33 расположена во впускном коллекторе 22 ниже по потоку от дросселя 20 и выше по потоку от камер 180 сгорания (напр., цилиндров) двигателя 10. В другом варианте осуществления водяная форсунка 33 может быть расположена ниже по потоку от дросселя 20 в одном или более впускных трактах (например, портах; не показаны), ведущих к одной из камер 180 сгорания, или в одной или более камерах 180 сгорания для непосредственного впрыска воды. В еще одном варианте осуществления система впрыска воды может включать в себя множество водяных форсунок, расположенных в одном или более из этих мест. Например, в одном варианте осуществления двигатель может содержать водяную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 22, водяные форсунки, расположенные в каждом впускном тракте, и водяные форсунки, расположенные в каждой камере сгорания. Вода может подаваться к водяной форсунке 33 системой 60 впрыска воды.
Система 60 впрыска воды содержит бак (или резервуар) 63 для хранения воды, водяной насос 62 и водозаправочный канал (напр., ручной водозаправочный канал) 69. Кроме того, система 60 впрыска воды соединена с системой 72 сбора воды, которая извлекает воду (например, в виде жидкого конденсата) из системы кондиционирования воздуха, подробно описанной ниже. Вода, запасаемая в баке 63 для хранения воды, подается к водяной форсунке 33 по водяному каналу 61. В другом варианте осуществления вода, запасаемая в баке 63 для хранения воды, может подаваться к нескольким водяным форсункам, соединенным с впуском, как описано выше. В вариантах осуществления, включающих в себя несколько форсунок, водяной канал 61 может содержать один или более клапанов и водяных каналов (не показаны) для выбора между различными водяными форсунками или один или более водяных насосов, каждый из которых соединен с каналом водяных форсунок для одной или более форсунок. Водяной насос 62 может приводиться в действие контроллером 12 для подачи воды к водяной форсунке 33 по каналу 61.
Бак 63 для хранения воды может содержать датчик 65 уровня воды, датчик 66 качества воды и датчик 67 температуры воды, которые могут передавать информацию контроллеру 12. Например, в условиях замерзания датчик 67 температуры воды определяет, замерзла ли вода в баке 63, или она доступна для впрыска. В некоторых вариантах осуществления канал (не показан) для хладагента двигателя может находиться в тепловом контакте с баком 63 для хранения с целью оттаивания замороженной воды. Датчик 66 качества воды может определять, пригодна ли для впрыска вода в баке 63 для хранения воды. В одном примере датчик 66 качества воды может представлять собой кондуктометрический датчик. Значение уровня воды, хранящейся в баке 63 для воды, которое определяется датчиком 65 уровня воды, может быть передано водителю транспортного средства и/или использовано для регулирования работы двигателя. Например, для передачи значения уровня воды может использоваться водоуказатель или показание на приборной панели транспортного средства (не показана). В другом примере уровень воды в баке 63 для воды может использоваться для определения того, достаточно ли имеющейся в наличии воды для впрыска, как описано ниже со ссылкой на ФИГ. 3. В изображенном варианте осуществления бак 63 хранения воды может пополняться вручную по водозаправочному каналу 69 и/или автоматически системой 72 сбора по каналу 76 заправки бака для воды. Система 72 сбора может быть соединена с одним или более компонентами 74, пополняющими бак хранения воды конденсатом, собранным из различных систем двигателя или транспортного средства. В одном примере система 72 сбора может быть соединена с системой РОГ для сбора воды, конденсируемой из отработавших газов, проходящих через систему РОГ. В другом примере система 72 сбора может быть соединена с системой кондиционирования воздуха (как показано на ФИГ. 2). Ручной заправочный канал 69 может быть соединен по текучей среде с фильтром 68, который может удалять небольшие примеси, содержащиеся в воде, потенциально способные повредить компоненты двигателя.
На ФИГ. 1 также показана система 28 управления. Система 28 управления может быть соединена с различными компонентами системы 100 двигателя с возможностью передачи данных для выполнения управляющих программ и действий, описанных в настоящем документе. Например, как показано на ФИГ. 1, система 28 управления может включать в себя электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 40 может представлять собой микрокомпьютер, содержащий микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и шину данных. Как показано, контроллер 12 может принимать входные данные от множества датчиков 30, которые могут включать в себя вводимую пользователем информацию и/или данные от датчиков (такие как положение передачи коробки передач, входные данные от педали акселератора (напр., положение педали), входные данные от тормозной педали, положение переключателя коробки передач, скорость транспортного средства, частота вращения двигателя, показание массового расхода воздуха через двигатель, давление наддува, температура окружающей среды, влажность окружающей среды, температура впускного воздуха, частота вращения вентилятора и т.д.), сигналы датчиков системы охлаждения (таких как сигналы датчика ТХД, частота вращения вентилятора, температура в салоне автомобиля, влажность окружающей среды и т.д.), сигналы датчиков ОНВ 18 (такие как температура воздуха на впуске ОНВ, сигналы датчиков 125 ТНВ и показание давления, температура воздуха на выпуске ОНВ, сигналы датчика 23 ТЗК и показание давления и т.д.), сигналы датчиков 183 детонации для определения зажигания остаточных газов и/или распределения воды среди цилиндров, сигналы датчиков системы впрыска воды (таких как датчик 65 уровня воды, датчик 66 качества воды и датчик 67 температуры воды) и другие. Кроме того, контроллер 12 может взаимодействовать с различными исполнительными устройствами 32, которые могут включать в себя исполнительные устройства двигателя (такие как топливные форсунки, дроссельная заслонка впускного воздуха с электронным управлением, свечи зажигания, водяные форсунки, водяные насосы и т.д.). В некоторых примерах среда хранения (например, память) может быть запрограммирована с помощью машиночитаемых данных, представляющих инструкции, исполняемые процессором для осуществления раскрытых ниже способов, а также других вариантов, предполагаемых, но не перечисленных конкретно.
Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков, показанных на ФИГ. 1, и задействует различные исполнительные устройства, показанные на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и инструкций, хранящихся в памяти контроллера. Например, впрыск воды в двигатель может включать в себя регулирование привода форсунки 33 для впрыска воды, а регулирование впрыска воды может включать в себя регулирование количества воды, впрыскиваемой через форсунку, или момента впрыскивания. В другом примере сбор конденсата для системы 60 впрыска воды может включать в себя регулирование работы системы 72 сбора воды, такой как система кондиционирования воздуха.
На ФИГ. 2 показан пример осуществления системы 240 кондиционирования воздуха, соединенной с двигателем 10 и фрикционными тормозами 222 в транспортном средстве 202, изображенными схематически. Транспортное средство 202, показанное на ФИГ. 2, может содержать элементы, аналогичные транспортному средству 102, показанному на ФИГ. 1, такие как двигатель 10, показанный на ФИГ. 1. В связи с этим компоненты на ФИГ. 2, аналогичные компонентам на ФИГ. 1, имеют аналогичные обозначения и не раскрываются ниже повторно для краткости изложения.
Система 202 транспортного средства содержит двигатель 10 внутреннего сгорания, систему 240 кондиционирования воздуха и систему 72 сбора воды. Кроме того, система 202 транспортного средства может содержать главную передачу/колеса 218, которые могут контактировать с дорожным покрытием. Кроме того, колеса 218 могут включать в себя тормоза (напр., фрикционные тормоза) 222 для обеспечения фрикционного торможения системы 202 транспортного средства. Например, тормоза 222 могут включать в себя тормозной блок, позволяющий регулировать усилие торможения в ответ на запрашиваемую водителем величину торможения в зависимости от положения тормозной педали. Величина усилия торможения может включать в себя тормозное усилие и/или тормозной момент. Двигатель 10 может быть соединен с гидротрансформатором 206 крутящего момента при помощи коленчатого вала. Гидротрансформатор 206 крутящего момента также соединен с коробкой 208 передач при помощи турбинного вала. Коробка 208 передач содержит передачу с электронным управлением со множеством выбираемых дискретных передаточных чисел и различных других передач, таких как передаточное число главной передачи (не показана). Коробка 208 передач также соединена с колесами 218 при помощи оси. В системе 202 транспортного средства может использоваться целый ряд различных рабочих режимов в зависимости от условий работы, встречающихся при продвижении или замедлении (напр., торможении в ответ на запрос водителя при помощи нажатия тормозной педали транспортного средства, в одном примере) транспортного средства.
Система 240 кондиционирования воздуха содержит компрессор 230, конденсатор 232 и испаритель 236 для обеспечения охлажденного воздуха для пассажирского салона 204 транспортного средства. Компрессор 230 принимает газообразный хладагент из испарителя 236 и сжимает хладагент. Компрессор 230 может содержать муфту 210, которая может избирательно сцепляться и расцепляться, или частично сцепляться, обеспечивая компрессор 230 энергией вращательного движения от двигателя 10 при помощи приводного шкива/ремня 211. В результате этого компрессор 230 механически приводится в движение двигателем 10 при помощи муфты 210, приводимой в движение ремнем 211. Контроллер может регулировать нагрузку компрессора 230 путем активации муфты 210 при помощи реле муфты или другого электрического коммутационного устройства. В одном примере контроллер может увеличивать нагрузку компрессора 230 в ответ на запрос на кондиционирование воздуха. В другом примере контроллер может увеличивать нагрузку компрессора 230 и уменьшать величину фрикционного торможения при помощи тормозов 222 так, чтобы обеспечить требуемую величину торможения. Например, при увеличении нагрузки компрессора 230 контроллер может уменьшить фрикционное торможение на пропорциональную величину, чтобы обеспечить необходимую (напр., заданную) величину торможения. В еще одном примере компрессор 230 может представлять собой компрессор кондиционера воздуха с переменным рабочим объемом и может включать в себя клапан управления переменным рабочим объемом. После приема и сжатия компрессором газообразного хладагента из сжатого хладагента извлекается тепло, чтобы хладагент превращался в жидкое состояние в конденсаторе 232. С конденсатором 232 может быть соединен осушитель 233 для удаления нежелательной влажности (напр, воды) из системы 240 кондиционирования воздуха. В некоторых вариантах осуществления осушитель 233 может содержать фильтр (не показан) для удаления твердых частиц. После закачивания в конденсатор 232 хладагент подается в испаритель 236 через клапан 234 испарителя. Сжиженный хладагент расширяется после прохождения через клапан 234 испарителя, вызывая уменьшение температуры испарителя 236. В результате этого температура воздуха может быть уменьшена благодаря прохождению воздуха над испарителем 236 при помощи вентилятора 237. Испаритель 236 дополнительно соединен по текучей среде с системой 72 сбора воды, которая по существу аналогична системе 72 сбора воды, показанной на ФИГ. 1, для извлечения воды из системы 240 кондиционирования воздуха с целью впрыска воды в двигатель 10. Конденсат образуется в испарителе 236 при охлаждении воздуха, после чего конденсат подается в систему 72 сбора воды через устройство 238 отвода конденсата и заправочный канал 76 бака для воды.
Далее, охлажденный воздух из испарителя 236 может направляться к пассажирскому салону 204 по вентиляционному каналу 291, показанному стрелками. Контроллер 12 управляет вентилятором 237 в соответствии с настройками водителя, которые могут быть введены с приборной панели 298 транспортного средства, а также сигналами климатических датчиков. В пассажирском салоне (например, кабине) водитель транспортного средства или пассажир могут вводить требуемые параметры кондиционирования воздуха при помощи приборной панели 298 транспортного средства. В одном примере приборная панель 298 транспортного средства может содержать один или более блоков ввода для приема входных данных от водителя, таких как кнопки, сенсорные экраны, речевой ввод/распознавание голоса и т.д. В показанном примере панель 298 транспортного средства может включать в себя блоки ввода для приема данных от водителя, относящихся к системе 240 кондиционирования воздуха (напр., состояние вкл/выкл системы кондиционирования воздуха, требуемая температура в пассажирском салоне, частота вращения вентилятора и путь распространения для кондиционированного воздуха кабины). Кроме того, панель 298 транспортного средства может включать в себя одну или более индикаторных ламп и/или текстовый дисплей, при помощи которого текстовые сообщения отображаются для водителя. В другом примере множество датчиков 30 может включать в себя один или более климатических датчиков, которые могут указывать температуру испарителя 236 и пассажирского салона 204, а также температуру окружающей среды контроллеру 12. Кроме того, датчики 30 могут включать в себя датчики влажности для измерения влажности в пассажирском салоне 204, а также влажности воздуха, проходящего через систему 240 кондиционирования воздуха.
На ФИГ. 2 также показана система 28 управления. Система 28 управления, по существу, аналогична системе 28 управления, показанной на ФИГ. 1, включая контроллер 12, который может принимать входные данные от множества датчиков 30 и взаимодействовать с различными исполнительными устройствами 32. Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков, показанных на ФИГ. 2, и задействует различные исполнительные устройства, показанные на ФИГ. 2, для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и инструкций, хранящихся в памяти контроллера. Например, сбор воды из системы кондиционирования воздуха может включать в себя регулирование величины фрикционного торможения, приложенного при помощи тормозов 222, и нагрузки компрессора 230 системы кондиционирования воздуха. Контроллер может принимать сигналы от датчиков, такие как сигналы о величине нажатия тормозной педали или уровне воды в баке для хранения воды, и может использовать приводы фрикционных тормозов для регулирования величины фрикционного торможения и приводы компрессора 230 для регулирования нагрузки компрессора системы кондиционирования воздуха. В одном примере контроллер может определять необходимый уровень торможения в зависимости от величины нажатия тормозной педали. Далее, контроллер может уменьшать величину фрикционного торможения и увеличивать нагрузку компрессора системы кондиционирования воздуха в ответ на сигнал от датчика уровня воды в баке для хранения воды, такого как датчик 65 уровня воды на ФИГ. 1. В результате этого, путем уменьшения величины фрикционного торможения и увеличения нагрузки компрессора 230, контроллер может обеспечивать необходимую величину торможения и увеличивать количество конденсата в конденсаторе 232, тем самым, увеличивая количество воды, доступной для сбора из системы 240 КВ.
При этом системы на ФИГ. 1 и 2 представляют собой примеры систем, которые могут использоваться для извлечения воды (напр., конденсата) из механической системы кондиционирования воздуха и хранения собранной воды для впрыска в двигатель из системы впрыска воды. Использование системы впрыска воды может быть ограничено количеством воды, сохраняемой в баке для хранения воды. Таким образом, благодаря соединению системы кондиционирования воздуха с системой сбора воды в конденсаторе системы кондиционирования воздуха, как показано на ФИГ. 1 и 2, система сбора воды может обеспечивать воду для системы впрыска воды. Сбор воды для системы сбора воды может регулироваться в ответ на одно или более из уровня воды в баке для хранения, потребностей во впрыске воды и различных рабочих параметров двигателя, как показано в способах, представленных на ФИГ. 3-5. Например, нагрузка компрессора кондиционера воздуха и величина фрикционного тормозного момента во время торможения могут регулироваться с целью сбора воды для системы сбора воды в ответ на одно или более из уровня уровня воды в баке для хранения воды, как показано в способах, представленных на ФИГ. 4 и 5.
Обратимся к ФИГ. 3, на котором показан пример способа 300 для впрыскивания воды в двигатель. Инструкции для реализации способа 300 и остальных способов, включенных в настоящую заявку, могут выполняться контроллером (таким, как контроллер 12, показанный на ФИГ. 1-2) на основе инструкций, хранящихся в памяти контроллера, совместно с сигналами, принимаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, описанные выше со ссылкой на ФИГ. 1. Контроллер может использовать исполнительные устройства системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами. В одном примере вода может впрыскиваться через одну или более водяных форсунок с использованием воды, сохраняемой в баке для хранения воды системы впрыска воды (таком как бак 63 для хранения воды системы 60 впрыска воды, показанной на ФИГ. 1).
Выполнение способа 300 начинается на шаге 302 путем оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя давление воздуха в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное отношение (ВТО), момент зажигания, количество или момент впрыска топлива, скорость рециркуляции отработавших газов (РОГ), массовый расход воздуха (МРВ), температуру заряда воздуха в коллекторе (ТЗК), частоту вращения и/или нагрузку двигателя, уровень детонационного стука в двигателе и т.д. Затем, на шаге 304, способ включает в себя определение того, был ли подан запрос на впрыск воды. В одном примере запрос на впрыск воды может быть подан в ответ на превышение температурой коллектора порогового уровня. Помимо этого, запрос на впрыск воды может быть подан при достижении пороговой частоты вращения или нагрузки двигателя. В еще одном примере запрос на впрыск воды может быть подан вследствие превышения порога уровнем детонационного стука в двигателе. Кроме того, запрос на впрыск воды может быть подан в ответ на превышение температурой отработавших газов пороговой температуры, где пороговая температура представляет собой температуру, выше которой может происходить ухудшение параметров компонентов двигателя ниже по потоку от цилиндров. В дополнение к этому, вода может впрыскиваться, когда предполагаемое октановое число использованного топлива находится ниже порогового значения.
Если запрос на впрыск воды не был подан, работа двигателя продолжается на шаге 306 без впрыска воды. Альтернативно, если запрос на впрыск воды был подан, выполнение способа продолжается на шаге 308 для оценки и/или измерения наличия воды для впрыска. Наличие воды для впрыска может быть определено в зависимости от выходных сигналов множества датчиков, таких как датчик уровня воды и/или датчик температуры воды, расположенные в баке для хранения воды системы впрыска воды двигателя (такие как датчик 65 уровня воды и/или датчик 67 температуры воды, показанные на ФИГ. 1). Например, воды в баке для хранения воды может не быть в наличии для впрыска в условиях замерзания (напр., когда температура воды в баке ниже порогового уровня, где пороговый уровень равен или близок к температуре замерзания). В другом примере уровень воды в баке для хранения воды может быть ниже порогового уровня, где пороговый уровень основан на количестве воды, необходимой для события впрыска или периода циклов впрыска. В ответ на уменьшение уровня воды в баке для хранения воды ниже порогового может быть задано пополнение бака. На шаге 310 способ включает в себя определение того, имеется ли в наличии вода для впрыска. Если воды для впрыска нет в наличии, выполнение способа продолжается на шаге 312 для регулирования рабочих параметров транспортного средства с целью сбора воды. Это может включать в себя сбор воды из систем транспортного средства, таких как механическая система кондиционирования воздуха, как описано ниже со ссылкой на ФИГ. 4 и 5. Способ на шаге 312 может дополнительно включать в себя сохранение собранной воды в баке для хранения воды. В одном варианте осуществления, кроме того, контроллер может посылать водителю транспортного средства уведомление о необходимости ручного пополнения бака. Однако если вода для впрыска имеется в наличии, выполнение способа продолжается на шаге 314 для впрыскивания воды (сохраняемой в баке для хранения воды) в зависимости от запроса на впрыск воды. Впрыск воды может включать в себя активацию, при помощи контроллера, привода одной или более водяных форсунок (таких как водяная форсунка 33, показанная на ФИГ. 1) двигателя для впрыска воды, сохраняемой в баке для хранения воды, во впускной коллектор (или другое место в системе впуска двигателя и/или в цилиндры двигателя). Впрыск воды может включать в себя впрыск запрашиваемого количества воды в течение некоторого периода времени или в виде одного или более импульсов.
На ФИГ. 4 показан пример способа 400 для извлечения воды (напр., в виде конденсата) из механической системы кондиционирования воздуха транспортного средства. Как описано выше, воду для системы впрыска воды можно собирать из бортовой системы, такой как система кондиционирования воздуха (напр., система 240 кондиционирования воздуха, показанная на ФИГ. 2). Извлечение конденсата из системы кондиционирования воздуха, такой как система 240 кондиционирования воздуха, показанная на ФИГ. 2, может включать в себя извлечение воды при помощи системы сбора воды, такой как система 72 сбора воды, показанная на ФИГ. 1 и 2.
Выполнение способа 400 начинается на шаге 402 путем оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя давление воздуха в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное отношение (ВТО), момент зажигания, количество или момент впрыска топлива, количество или момент впрыска воды, уровень воды в баке для хранения воды, величину торможения, частоту вращения и/или нагрузку двигателя и т.д. Уровень воды в баке для хранения воды может определяться на основе выходного сигнала датчика, такого как датчик уровня воды в баке, расположенный в баке для хранения воды системы впрыска воды двигателя (такого как датчик 65 уровня воды, показанный на ФИГ. 1). Например, уровень воды в баке для хранения воды может быть измерен при помощи датчика, присоединенного внутри бака. Затем, на шаге 404 способ включает в себя определение того, находится ли уровень воды в баке для хранения воды ниже порогового уровня. В одном примере пороговый уровень основан на количестве требуемой (напр., запрашиваемой) воды для запрашиваемого события впрыска или периода циклов впрыска. В другом примере пороговый уровень воды в баке для хранения воды может представлять собой заданный уровень, больший нуля, но меньший, чем уровень воды в полном баке.
Если уровень воды ниже порогового уровня, выполнение способа продолжается на шаге 406 для определения того, происходит ли событие торможения. Событие торможения может происходить, если контроллер принимает сигнал от водителя транспортного средства, посылающего запрос на торможение транспортного средства (напр., сигнал, генерируемый в результате нажатия на тормозную педаль транспортного средства). Например, событие торможения может быть инициировано водителем транспортного средства, нажимающим тормозную педаль транспортного средства. В ответ на получение контроллером сигнала, генерируемого в результате нажатия на тормозную педаль, контроллер определяет величину усилия торможения, а затем посылает сигнал на привод фрикционных тормозов (таких как фрикционные тормоза 222, показанные на ФИГ. 2) для регулирования усилия торможения. Если события торможения не происходит, то на шаге 410 способ включает в себя сбор воды для впрыска из альтернативной системы или из системы КВ в соответствии со способом 500, рассмотренным далее со ссылкой на ФИГ. 5. Способ на шаге 410 может включать в себя извлечение конденсата из другой системы сбора воды транспортного средства, такой как система рециркуляции отработавших газов в одном примере. Дополнительно или альтернативно, способ на шаге 410 может включать в себя индикацию запроса на пополнение бака для хранения воды. В одном примере контроллер может посылать водителю транспортного средства уведомление (напр., визуальную индикацию или звуковой сигнал) о необходимости ручного пополнения бака для хранения воды. В другом примере способ на шаге 410 может включать в себя извлечение конденсата из системы КВ, как рассмотрено далее со ссылкой на ФИГ. 5.
Альтернативно на шаге 406, если происходит торможение, выполнение способа продолжается на шаге 414 для уменьшения фрикционного торможения и обеспечения работы компрессора КВ. Например, обеспечение работы компрессора КВ механической системы КВ может включать в себя использование кинетической энергии во время события торможения для подведения мощности к компрессору. Во время события торможения кинетическая энергия транспортного средства передается через коробку передач коленчатому валу двигателя, где компрессор КВ прикладывает нагрузку, поглощающую энергию вращательного движения от коленчатого валу двигателя, тем самым, используя энергию от коленвала двигателя для замедления транспортного средства и питания компрессора КВ. В одном примере способ на шаге 414 включает в себя уменьшение величины тормозного момента, прикладываемого при помощи фрикционных тормозов, и увеличение нагрузки компрессора КВ. Благодаря увеличению нагрузки компрессора КВ контроллер может требовать меньший тормозной момент от фрикционных тормозов для обеспечения необходимой величины торможения. Как описано выше, необходимая величина торможения во время события торможения может быть определена по уровня нажатия на тормозную педаль. Кроме того, необходимая нагрузка компрессора может быть определена контроллером в соответствии с логическими правилами, которые зависят от уровня воды в баке для хранения воды. Контроллер может затем определить величину уменьшения тормозного момента фрикционных тормозов в зависимости от необходимой нагрузки компрессора (напр., величины уменьшения нагрузки компрессора). На шаге 414 контроллер может также определять сигнал управления для передачи приводам фрикционных тормозов в зависимости от определяемой величины уменьшения тормозного момента фрикционных тормозов. Кроме того, в качестве одного примера, регулирование нагрузки компрессора КВ на шаге 414 включает в себя увеличение средней нагрузки компрессора КВ путем увеличения количества времени, в течение которого муфта компрессора КВ сцеплена, к количеству времени, в течение которого муфта расцеплена. Кроме того, на шаге 414 величины, на которые уменьшается фрикционное торможение и увеличивается нагрузка компрессора КВ, возрастают при уменьшении уровня воды в баке для хранения воды.
На шаге 420 способ включает в себя сбор воды из системы кондиционирования воздуха и сохранение воды в баке для хранения воды. Например, сбор воды из системы КВ включает в себя сбор конденсата, который образуется в испарителе системы КВ (таком как испаритель 236, показанный на ФИГ. 2) при прохождении воздуха над испарителем для охлаждения воздуха, а затем направление собранного конденсата (напр., по водяному каналу) к баку для хранения воды. Затем, на шаге 422, способ включает в себя определение того, был ли подан запрос на кондиционирование воздуха. В одном примере запрос на кондиционирование воздуха может быть подан водителем транспортного средства при помощи панели управления в пассажирском салоне транспортного средства (такой как панель 298 управления, показанная на ФИГ. 2). Например, контроллер может принимать сигнал от панели управления, посылающей запрос на включение системы КВ и ее работу при заданном уровне температуры. Если запрос на КВ поступил на шаге 422, то на шаге 426 способ включает в себя уменьшение смешивания теплого воздуха при работе компрессора КВ. Например, если поступил запрос на КВ, контроллер может запустить компрессор КВ для сбора воды и охлаждения пассажирского салона. Однако в одном примере необходимая температура пассажирского салона, основанная на сигнале, принятом контроллером от панели управления, может быть выше по сравнению с температурой охлажденного воздуха, проходящего над испарителем. В ответ на более высокую необходимую температуру в пассажирском салоне по сравнению с температурой воздуха в системе КВ, контроллер может смешивать некоторое количество теплого воздуха (например, такого как наружный воздух или воздух из-под капота транспортного средства) с охлажденным воздухом системы КВ, а затем направлять смешанный воздух в пассажирский салон, где количество теплого воздуха основано на величине, необходимой для достижения заданного уровня температуры. В одном примере контроллер может уменьшать величину смешивания теплого воздуха при уменьшении разности между заданной температурой в пассажирском салоне и температурой воздуха системы КВ. В результате этого контроллер может запускать компрессор КВ для сбора воды, все еще обеспечивая воздух необходимой температуры для пассажирского салона транспортного средства. Если запрос на КВ на шаге 422 не поступил, выполнение способа продолжается на шаге 424 и включает в себя увеличение смешивания теплого воздуха до пороговой величины. Пороговая величина смешивания теплого воздуха может быть основана на входных сигналах от водителя транспортного средства, касающихся необходимой температуры в пассажирском салоне, и выходных сигналах множества датчиков, таких как датчики температуры окружающей среды и температуры в пассажирском салоне. Например, контроллер может принимать сигналы от датчика температуры КВ, датчика температуры в пассажирском салоне и датчика температуры окружающей среды. В одном примере, если запрос на КВ не поступил, контроллер может увеличивать величину смешивания теплого воздуха при увеличении разности между температурой в пассажирском салоне и температурой воздуха КВ. Дополнительно или альтернативно, контроллер может выпускать охлажденный воздух из системы КВ и не направлять охлажденный воздух в пассажирский салон.
Если на шаге 404 уровень воды в баке для хранения воды не ниже порогового уровня, выполнение способа продолжается на шаге 408 для определения того, происходит ли событие торможения. Если события торможения не происходит, то способ включает в себя продолжение работы двигателя на шаге 412. Например, текущая работа двигателя может продолжаться без регулирования работы системы КВ, отличного от запрошенного водителем транспортного средства (например, в соответствии с установленными пользователем настройками температуры системы климат-контроля транспортного средства или системы КВ). Кроме того, если система КВ функционирует во время работы двигателя, когда торможения не происходит, вода может по-прежнему собираться для системы впрыска воды, если бак для хранения воды позволяет сохранять воду. Например, контроллер может послать сигнал управления на привод системы сбора воды, когда система сбора воды функционирует, собирая воду, в зависимости от уровня воды в баке для хранения воды. В результате этого вода может спонтанно собираться из системы КВ во время работы системы КВ, если бак для хранения воды позволяет сохранять воду.
Однако, если имеет место событие торможения на шаге 408, выполнение способа продолжается на шаге 416, где способ включает в себя определение того, поступил ли запрос на КВ, как описано выше со ссылкой на способ на шаге 422. Если запрос на КВ не поступил, выполнение способа продолжается на шаге 418, где способ включает в себя работу системы КВ в зависимости от запроса водителя и сбор воды, если бак для хранения не полон. Например, контроллер может определять рабочую нагрузку компрессора КВ на основе входных данных от водителя (напр., заданной температуры для системы КВ и текущей температуры пассажирского салона), а не на основе уровня воды в баке для хранения воды. Конкретно, контроллер может выполнять логическое определение необходимой нагрузки компрессора КВ на основе логических правил, которые зависят от входных данных от водителя (например, запроса на температуру или состояния вкл/выкл системы КВ), а не уровня воды. Далее, контроллер может послать сигнал на основе логического определения на привод компрессора КВ для обеспечения работы компрессора КВ в зависимости от определяемой рабочей нагрузки. Кроме того, если бак для хранения воды не полон (напр., бак может сохранять воду), способ на шаге 418 включает в себя сбор воды из системы КВ и сохранение воды в баке для хранения воды. В результате этого способ 400 показывает способ сбора конденсата из механической системы КВ. При возрастании нагрузки компрессора КВ (напр., если компрессор КВ работает на более высоком уровне и к нему направляется больше мощности), из системы КВ может извлекаться больше конденсата для использования в системе впрыска воды. Во время события торможения нагрузка компрессора КВ может быть увеличена на первую величину, а фрикционное торможение может быть уменьшено на вторую, пропорциональную или эквивалентную величину так, чтобы обеспечить величину задаваемого усилия торможения. Кроме того, благодаря обеспечению работы компрессора КВ во время события торможения в баке для хранения воды может быть собрано больше воды.
На ФИГ. 5 показан пример способа 500 для определения того, собирать ли воду для впрыска воды из механической системы КВ или из альтернативной системы. Выполнение способа 500 продолжается с шага 410 способа на ФИГ. 4 в ответ на определение того, что уровень воды в баке для хранения воды ниже порогового уровня воды, и события торможения не происходит.
Выполнение способа 500 начинается на шаге 502 путем оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя давление воздуха в коллекторе (ДВК), воздушно-топливное отношение (ВТО), момент зажигания, количество или момент впрыска топлива, количество или момент впрыска воды, уровень воды в баке для хранения воды, нагрузку компрессора КВ, частоту вращения и/или нагрузку двигателя и т.д. Уровень воды в баке для хранения воды может определяться на основе выходного сигнала датчика, такого как датчик уровня воды в баке, расположенный в баке для хранения воды системы впрыска воды двигателя (такого как датчик 65 уровня воды, показанный на ФИГ. 1). Например, уровень воды в баке для хранения воды может быть измерен при помощи датчика, присоединенного внутри бака.
Затем, на шаге 504, способ включает в себя определение того, был ли подан запрос на кондиционирование воздуха. В одном примере запрос на кондиционирование воздуха может быть подан водителем транспортного средства при помощи панели управления в пассажирском салоне транспортного средства (такой как панель 298 управления, показанная на ФИГ. 2). Например, контроллер может принимать сигнал от панели управления, посылающей запрос на включение системы КВ и ее работу при заданном уровне температуры. Если запрос на КВ поступил на шаге 504, далее, на шаге 506, способ включает в себя обеспечение работы компрессора КВ и сбор воды из системы КВ. Например, если запрос на КВ поступил, контроллер может запустить компрессор КВ в соответствии с требованием пользователя (напр., в зависимости от запроса пользователя и/или заданных пользователем настроек температуры) для охлаждения пассажирского салона до необходимого уровня, собирая в то же время конденсат из системы КВ. В результате этого вода может спонтанно собираться из системы КВ, когда на КВ поступил запрос, если события торможения не происходит. Вследствие этого может быть собрано больше воды для впрыска воды в двигатель. Однако если запрос на КВ на шаге 504 не поступил, выполнение способа продолжается на шаге 508 для определения ухудшения топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды и ухудшения топливной экономичности из-за работы компрессора КВ для сбора воды. Например, если частота вращения/нагрузка двигателя возрастает, ухудшение топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды может возрасти по сравнению с ухудшением топливной экономичности из-за работы компрессора КВ для сбора воды (напр., даже если не поступил запрос от пользователя).
Затем, на шаге 510, способ включает в себя определение того, больше ли ухудшение топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды, чем ухудшение топливной экономичности из-за работы компрессора КВ. Если ухудшение топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды на шаге 510 больше, чем ухудшение топливной экономичности из-за работы компрессора КВ, выполнение способа продолжается на шаге 512 для обеспечения работы компрессора КВ и сбора воды из системы КВ. В результате этого вода для впрыска может быть собрана из системы КВ, если ухудшение топливной экономичности из-за работы компрессора КВ меньше, чем ухудшение топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды. Вследствие этого, топливная экономичность может быть повышена. Однако если ухудшение топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды не больше, чем ухудшение топливной экономичности из-за работы компрессора КВ, способ на шаге 514 включает в себя сбор воды из альтернативной системы или прекращение впрыска воды. В одном примере способ на шаге 514 может включать в себя сбор воды из другой системы сбора воды, такой как система РОГ. В другом примере способ на шаге 514 может включать в себя прекращение впрыска воды и регулирование работы двигателя. В результате этого вода для впрыска воды может быть собрана из другой системы, или сбор воды может быть прекращен, если ухудшение топливной экономичности из-за работы компрессора КВ больше, чем ухудшение топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды. Вследствие этого, топливная экономичность может быть повышена.
Наконец, на ФИГ. 6 показан график 600, изображающий регулировки величины усилия фрикционного торможения и нагрузки компрессора КВ в соответствии с уровнем воды в баке для хранения воды и различными рабочими условиями двигателя. Бак для хранения воды может представлять собой бак для хранения воды системы впрыска воды и сбора воды, как описано выше. Компрессор КВ может представлять собой часть механической системы КВ, такой как раскрытая выше система КВ. Кроме того, вода для впрыска воды может быть собрана из системы КВ при работе компрессора КВ и сохранена в баке для хранения воды. Рабочие параметры, показанные на диаграмме 600, включают в себя уровень воды в баке на графике 602, количество впрыскиваемой воды (впрыскиваемой через одну или более водяных форсунок системы впрыска воды) на графике 604, величину усилия фрикционного торможения на графике 606 и нагрузку компрессора КВ на графике 608. Пороговые значения для различных рабочих параметров (таких как уровень воды и количество впрыскиваемой воды) изображены пунктирной горизонтальной линией. Для каждого рабочего параметра время показано вдоль горизонтальной оси, а значения каждого соответствующего рабочего параметра показаны вдоль вертикальной оси.
До момента времени t1 уровень воды (график 602) в баке для хранения воды системы впрыска воды уменьшается так, что в момент времени t1 уровень воды находится ниже порога Т1. Уровень воды в баке для хранения воды может быть зарегистрирован датчиком уровня воды (таким как датчик 65 уровня воды, показанный на ФИГ. 1). Кроме того, в момент времени t1 происходит событие торможения. В ответ на уменьшение уровня воды в баке для хранения воды ниже порога Т1 во время торможения контроллер уменьшает величину фрикционного торможения (график 606) и запускает компрессор КВ с целью сбора воды для системы сбора воды в момент времени t1. Например, контроллер увеличивает нагрузку компрессора КВ для сбора воды из системы КВ (напр., даже если водитель не направляет запрос на КВ, или температура в кабине транспортного средства ниже, чем температура, задаваемая водителем). Величина уменьшения фрикционного торможения может быть обусловлена величиной увеличения нагрузки компрессора КВ. В результате уменьшения величины фрикционного торможения и работы компрессора КВ для сбора воды уровень воды в баке для хранения воды (график 602) возрастает, превышая порог Т1 к моменту времени t2, обеспечивая в то же время усилие торможения, заданное водителем.
В момент времени t3 происходит торможение. В ответ на превышение уровнем воды в баке для хранения воды (график 602) порога Т1 контроллер увеличивает величину фрикционного торможения в момент времени t3. Помимо этого, контроллер уменьшает нагрузку компрессора КВ (график 608) в ответ на отсутствие поступления запроса на КВ от водителя транспортного средства. В другом примере контроллер может осуществлять управление компрессором КВ в ответ на запрос на кондиционирование воздуха в пассажирском салоне транспортного средства. Кроме того, количество впрыскиваемой воды (график 604) возрастает с момента времени t1 до момента времени t3. После этого уровень воды в баке для хранения воды уменьшается в интервале между моментом времени t3 и моментом времени t4.
В момент времени t4 уровень воды в баке для хранения воды ниже порога Т1, и событие торможения не происходит. Помимо этого, компрессор КВ работает. В одном примере компрессор КВ может работать в ответ на запрос на кондиционирование воздуха в пассажирском салоне транспортного средства. Вследствие того, что уровень воды ниже порога Т1 (график 602) и компрессор КВ работает, контроллер обеспечивает работу компрессора КВ для спонтанного сбора воды. В другом примере контроллер может собирать воду из системы КВ, когда компрессор КВ работает, и уровень воды в баке для хранения воды не ниже порога Т1, а также не выше верхнего порога (напр., когда бак для хранения воды позволяет сохранить большее количество воды). В еще одном примере, если компрессор КВ не работает (напр., водитель не направляет запрос на КВ или температура в кабине транспортного средства ниже, чем температура, задаваемая водителем), контроллер может собирать воду из другой системы транспортного средства или управлять работой компрессора КВ для сбора воды в зависимости от определения ухудшения топливной экономичности из-за работы компрессора КВ или прекращения впрыска воды в двигателе. В момент времени t5, вследствие уменьшения величины фрикционного торможения и увеличения нагрузки компрессора КВ, уровень воды в баке для хранения воды возрастает.
Таким образом, отношение величины усилия фрикционного торможения к нагрузке компрессора кондиционирования воздуха может регулироваться с целью сбора воды из механической системы кондиционирования воздуха для системы впрыска воды в зависимости от уровня воды в баке для хранения воды. Например, во время события торможения величина усилия фрикционного торможения может быть уменьшена, а нагрузка компрессора КВ может быть увеличена в ответ на то, что уровень воды в баке для хранения воды ниже порогового значения. Благодаря регулированию величины фрикционного торможения и работе компрессора КВ вода может быть собрана для впрыска воды, при этом обеспечивается необходимая величина усилия торможения. Вследствие этого, воды для впрыска может собираться по мере необходимости во время события торможения без использования дополнительного топлива для обеспечения функционирования компрессора КВ (напр., для питания компрессора КВ может использоваться кинетическая энергия транспортного средства для генерации и сбора воды в баке для хранения воды). Благодаря координированию требований к торможению с работой компрессора КВ и сбором воды для системы впрыска воды может быть повышена топливная экономичность и уменьшена вероятность израсходования запаса воды для системы впрыска воды. Помимо этого, сбор воды из системы КВ таким способом позволяет уменьшить нагрузку на водителя транспортного средства, связанную с пополнением бака для хранения воды. Кроме того, воду можно собирать спонтанно, когда работает компрессор кондиционирования воздуха (напр., кондиционирование воздуха было запрошено водителем транспортного средства), тем самым, дополнительно обеспечивая поддержание уровня воды в баке для хранения воды на достаточных уровнях для работы системы впрыска воды транспортного средства. Технический эффект регулирования величины усилия фрикционного торможения и нагрузки компрессора КВ во время события торможения состоит в обеспечении энергии для работы компрессора КВ без дополнительного впрыска топлива в двигатель и обеспечении необходимой величины усилия торможения. Помимо этого, технический эффект регулирования нагрузки компрессора КВ в зависимости от уровня воды в баке для хранения воды состоит в обеспечении воды для впрыска воды в двигатель.
В качестве одного варианта осуществления способ включает в себя регулирование нагрузки компрессора КВ механической системы КВ и величины усилия фрикционного торможения для обеспечения задаваемого водителем усилия торможения во время события торможения в зависимости от уровня воды в резервуаре для воды, соединенном с системой впрыска воды. В первом примере способ дополнительно содержит модификацию, при которой регулирование нагрузки компрессора КВ и величины усилия фрикционного торможения включает в себя увеличение отношения нагрузки компрессора КВ к усилию фрикционного торможения при снижении уровня воды. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно содержит модификацию, при которой регулирование нагрузки компрессора КВ включает в себя обеспечение работы компрессора КВ механической системы КВ, причем компрессор КВ механически соединен с коленчатым валом двигателя транспортного средства. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров и дополнительно содержит сбор воды, производимой механической системой КВ во время работы компрессора КВ и сохранение собранной воды в резервуаре для воды. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по третий и дополнительно содержит впрыскивание воды, сохраняемой в резервуаре для воды, в один или более из впускного коллектора, впускного тракта цилиндра двигателя и цилиндра двигателя через одну или более водяных форсунок системы впрыска воды в зависимости от условий работы двигателя. Пятый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по четвертый и дополнительно содержит определение нагрузки компрессора КВ во время события торможения в зависимости от уровня воды в резервуаре для воды. Шестой пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по пятый и дополнительно содержит модификацию, при которой задаваемое водителем усилие торможения зависит от положения тормозной педали, и способ дополнительно содержит определение величины усилия фрикционного торможения, прикладываемого во время события торможения в зависимости от разности между задаваемым водителем усилием торможения и нагрузкой компрессора КВ. Седьмой пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по шестой и дополнительно содержит модификацию, при которой регулирование нагрузки компрессора КВ и величины усилия фрикционного торможения включает в себя уменьшение усилия фрикционного торможения и увеличение нагрузки компрессора КВ в ответ на то, что уровень воды ниже порогового уровня воды, и при которой величина уменьшения основана на величине, на которую уровень воды ниже порогового уровня воды. Восьмой пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по седьмой и дополнительно содержит модификацию, при которой увеличение нагрузки компрессора КВ в ответ на то, что уровень воды ниже порогового уровня воды включает в себя увеличение нагрузки компрессора КВ, даже если не поступил запрос на КВ в кабине транспортного средства от водителя, или требуемая температура в кабине выше, чем текущая температура в кабине. Девятый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по восьмой и дополнительно содержит, увеличение смешивания более теплого воздуха, поступающего в кабину, в ответ на отсутствие поступления запроса на КВ от водителя или превышение требуемой температурой в кабине текущей температуры в кабине во время события торможения и увеличения нагрузки компрессора КВ. Десятый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по девятый и дополнительно содержит увеличение нагрузки компрессора КВ и обеспечение работы компрессора КВ механической системы КВ при отсутствии события торможения и отсутствии поступления запроса на КВ в кабине транспортного средства, в ответ на то, что уровень воды ниже порогового уровня воды, потребность во впрыске воды системы впрыска воды выше пороговой потребности во впрыске, и определяемое ухудшение топливной экономичности из-за работы компрессора КВ меньшее, чем определяемое ухудшение топливной экономичности из-за отсутствия впрыска воды согласно потребности во впрыске. Одиннадцатый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по десятый и дополнительно содержит модификацию, при которой механическая система КВ представляет собой систему КВ с переменным рабочим объемом, и причем регулирование нагрузки компрессора КВ включает в себя регулирование усилия и мощности компрессора КВ, в зависимости от задаваемого водителем усилия торможения.
В другом варианте осуществления способ содержит, во время первого события торможения, отсутствие эксплуатации компрессора КВ механической системы КВ и уменьшение отношения нагрузки компрессора КВ к усилию фрикционного торможения в ответ на превышение уровнем воды в резервуаре для воды системы впрыска воды порогового уровня воды; и, во время второго события торможения, увеличение отношения нагрузки компрессора КВ к усилию фрикционного торможения в ответ на то, что уровень воды ниже порогового уровня воды. В первом примере способ дополнительно включает в себя уменьшение отношения нагрузки компрессора КВ к усилию фрикционного торможения во время первого события торможения, предусматривающее увеличение усилия фрикционного торможения для обеспечения задаваемого водителем усилия торможения, где величина увеличения усилия фрикционного торможения основана на задаваемом водителем усилии торможения. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно содержит модификацию, при которой и первое событие торможения, и второе событие торможения включают в себя отсутствие запроса на КВ от водителя транспортного средства. Третий пример способа опционально включает в себя один или более из первого и второго примеров и дополнительно содержит модификацию, при которой увеличение отношения нагрузки компрессора КВ к усилию фрикционного торможения во время второго события торможения включает в себя увеличение нагрузки компрессора КВ на первую величину и уменьшение усилия фрикционного торможения на вторую величину, причем первая величина зависит от уровня воды, а вторая величина зависит от разности между задаваемым водителем усилием торможения и первой величиной. Четвертый пример способа опционально включает в себя один или более из примеров с первого по третий и дополнительно содержит, во время третьего события торможения, когда КВ запрошено водителем в кабине транспортного средства, обеспечение работы компрессора КВ только в зависимости от запроса водителя, но не в зависимости от уровня воды, и увеличение усилия фрикционного торможения для обеспечения задаваемого водителем усилия торможения в ответ на превышение уровнем воды порогового уровня воды.
В еще одном варианте осуществления система содержит механическую систему кондиционирования воздуха (КВ), содержащую компрессор КВ, соединенный с коленчатым валом двигателя и выполненный с возможностью приведения в действие коленчатым валом двигателя транспортного средства; фрикционные тормоза, соединенные с колесами транспортного средства; систему впрыска воды, содержащую резервуар для воды, соединенный по текучей среде с системой КВ и одной или более водяных форсунок, соединенных с двигателем; и контроллер, содержащий долговременную память с машиночитаемыми инструкциями для: работы компрессора КВ во время события торможения и регулирования отношения нагрузки компрессора КВ к усилию фрикционного торможения фрикционных тормозов в зависимости от уровня воды в резервуаре для воды. В первом примере система дополнительно содержит модификацию, при которой резервуар для воды соединен по текучей среде с конденсатором механической системы КВ, компрессор КВ механически соединен с коленчатым валом при помощи шкива, и одна или более водяных форсунок соединены с резервуаром для воды и с впускной системой двигателя. Второй пример способа опционально включает в себя первый пример и дополнительно содержит модификацию, при которой машиночитаемые инструкции дополнительно включают в себя инструкции для: впрыскивания воды из резервуара для воды через одну или более водяных форсунок в ответ на запрос на впрыск воды и дополнительного регулирования нагрузки компрессора КВ во время события торможения в зависимости от количества впрыскиваемой воды, запрашиваемого посредством запроса на впрыск воды.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, включающей в себя контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими компонентами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а опционально - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.