RU142007U1 - Система двигателя транспортного средства - Google Patents

Система двигателя транспортного средства Download PDF

Info

Publication number
RU142007U1
RU142007U1 RU2013154792/06U RU2013154792U RU142007U1 RU 142007 U1 RU142007 U1 RU 142007U1 RU 2013154792/06 U RU2013154792/06 U RU 2013154792/06U RU 2013154792 U RU2013154792 U RU 2013154792U RU 142007 U1 RU142007 U1 RU 142007U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
intake
engine
temperature
cac
Prior art date
Application number
RU2013154792/06U
Other languages
English (en)
Inventor
Крис Пол ГЛУГЛА
Кен ЯР
Original Assignee
ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи filed Critical ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Application granted granted Critical
Publication of RU142007U1 publication Critical patent/RU142007U1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K13/00—Arrangement in connection with combustion air intake or gas exhaust of propulsion units
    • B60K13/02—Arrangement in connection with combustion air intake or gas exhaust of propulsion units concerning intake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0468—Water separation or drainage means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10006—Air intakes; Induction systems characterised by the position of elements of the air intake system in direction of the air intake flow, i.e. between ambient air inlet and supply to the combustion chamber
    • F02M35/10013—Means upstream of the air filter; Connection to the ambient air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10268—Heating, cooling or thermal insulating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0418—Air humidity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373—Sensors for intake systems
    • F02M35/1038—Sensors for intake systems for temperature or pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

Система двигателя транспортного средства, содержащая:двигатель, содержащий впускной коллектор и выпускной коллектор;систему впуска, содержащую первый воздушный канал для втягивания подогретого воздуха из-под капота, смежный выпускному коллектору, второй воздушный канал для втягивания более холодного воздуха из другого местоположения дальше от выпускного коллектора и клапан впуска для регулировки местоположения, из которого всасываемый воздух втягивается в систему впуска;охладитель наддувочного воздуха ниже по потоку от клапана впуска;впускной дроссель ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного коллектора; иконтроллер с машиночитаемыми командами для регулировки положения клапана впуска, чтобы управлять температурой всасываемого воздуха, проходящего через охладитель наддувочного воздуха и во впускной коллектор, в ответ на температуру двигателя, образование конденсата в охладителе наддувочного воздуха, нагрузку двигателя, обледенение корпуса дросселя, насосные потери и пограничный предел детонации.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системам и способам преодоления проблем образования конденсата в охладителе наддувочного воздуха, в том числе, регулировки местоположения, из которого всасываемый воздух втягивается в систему двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели с нагнетателем и турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью сжимать окружающий воздух, поступающий в двигатель, чтобы повышать мощность. Сжатие воздуха может вызывать повышение температуры воздуха, таким образом, охладитель наддувочного воздуха (CAC) могут использоваться для охлаждения нагретого воздуха (см. например, US 2012174576, опубл. 12.07.2012), тем самым, повышая его плотность и дополнительно увеличивая потенциально возможную мощность двигателя. Конденсат может образовываться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во влажных или дождливых погодных условиях, в которых всасываемый воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Конденсат может накапливаться на дне CAC или во внутренних каналах и охлаждающих турбулизаторах. Когда повышается крутящий момент, к примеру, при разгоне, повышенный массовый расход воздуха может отбирать конденсат из CAC, втягивая его в двигатель и увеличивая вероятность пропусков зажигания и нестабильности сгорания в двигателе.
Один из подходов для принятия мер в ответ на образование конденсата в CAC может влечь за собой использование теплого или подогретого всасываемого воздуха. Подогретый всасываемый воздух может повышать температуру наддувочного воздуха, поступающего в CAC. Посредством повышения температуры наддувочного воздуха на входе CAC, воздух, проходящий через CAC, может быть дальше от точки конденсации, уменьшая количество конденсата и пропусков зажигания в двигателе. Однако более теплый всасываемый воздух может повышать температуру воздуха, поступающего во впускной коллектор двигателя, и приводить к повышенной детонации во время более теплых условий работы двигателя.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Для преодоления обозначенных проблем в одном из аспектов полезной модели предложена система двигателя транспортного средства, содержащая:
двигатель, содержащий впускной коллектор и выпускной коллектор;
систему впуска, содержащую первый воздушный канал для втягивания подогретого воздуха из-под капота, смежный выпускному коллектору, второй воздушный канал для втягивания более холодного воздуха из другого местоположения дальше от выпускного коллектора и клапан впуска для регулировки местоположения, из которого всасываемый воздух втягивается в систему впуска;
охладитель наддувочного воздуха ниже по потоку от клапана впуска;
впускной дроссель ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного коллектора; и
контроллер с машинно-читаемыми командами для регулировки положения клапана впуска, чтобы управлять температурой всасываемого воздуха, проходящего через охладитель наддувочного воздуха и во впускной коллектор, в ответ на температуру двигателя, образование конденсата в охладителе наддувочного воздуха, нагрузку двигателя, обледенение корпуса дросселя, насосные потери и пограничный предел детонации.
Кроме того, в одном из примеров, обозначенные выше проблемы могут быть преодолены способом регулировки положения источника свежего воздуха у всасываемого воздуха в ответ на состояние охладителя наддувочного воздуха. Например, посредством регулировки положения клапана впуска, более теплый воздух или более холодный воздух может втягиваться в систему впуска. Регулировка может происходить в ответ на условия работы, чтобы непрерывно принимать меры в ответ на операцию прогрева, образование конденсата и потенциальную возможность для детонации в двигателе. Например, когда количество конденсата в CAC находится выше порогового уровня, и/или температура двигателя находится ниже пороговой температуры, клапан впуска может регулироваться на первое положение, чтобы втягивать теплый всасываемый воздух. В еще одном примере, когда установка момента зажигания находится в рамках порогового значения пограничного предела детонации, клапан впуска может регулироваться на второе положение, чтобы втягивать более холодный всасываемый воздух.
Таким образом, потери экономии топлива и образование конденсата в CAC могут уменьшаться. Например, в ответ на повышенное образование конденсата, более теплый всасываемый воздух может использоваться для повышения температуры воздуха, поступающего в CAC. Таким образом, воздух, поступающий через CAC, может находиться дальше от точки конденсации, уменьшая количество конденсата, которое образуется. Дополнительно, в ответ на более низкую температуру двигателя, более теплый всасываемый воздух может использоваться для ускорения прогрева двигателя во время холодного запуска (например, повышения температуры двигателя) и снижения насосных потерь. Посредством снижения насосных потерь, может повышаться экономия топлива. Более теплый всасываемый воздух также может повышать температуру корпуса впускного дросселя, уменьшая обледенение корпуса дросселя. В качестве альтернативы, в ответ на указание детонации в двигателе, более холодный всасываемый воздух может использоваться для регулировки пограничного предела детонации. Указание детонации в двигателе может включать в себя, находится ли установка момента зажигания в рамках порогового значения пограничного предела. Когда запаздывание зажигания приближается к пограничному пределу детонации, потери экономии топлива могут возрастать. Таким образом, более холодный всасываемый воздух может снижать эти потери и повышать экономию топлива.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя охладитель наддувочного воздуха.
Фиг. 2 показывает схематичное изображение примерной системы впуска, включающей в себя клапан впуска.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа регулировки положения, из которого всасываемый воздух всасывается в систему впуска, в ответ на условия работы двигателя.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ определения количества конденсата внутри CAC согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 5 показывает графический пример для регулировки клапана впуска на основании условий работы двигателя.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Последующее описание относится к системам и способам преодоления проблем образования конденсата в охладителе наддувочного воздуха (CAC), в том числе, регулировки местоположения, из которого всасываемый воздух втягивается в систему двигателя, такую как система по фиг. 1. Клапан впуска может регулироваться для регулирования температуры всасываемого воздуха, поступающего в систему впуска двигателя, такую как система, показанная на фиг. 2. Способ регулировки положения клапана впуска в ответ на условия работы двигателя представлен на фиг. 3. Условия работы двигателя могут включать в себя температуру двигателя и образование конденсата в CAC, которые могут определяться способом, представленным на фиг. 4. Примерные регулировки клапана впуска на основании условий работы двигателя показаны на фиг. 5.
Далее, со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 (цилиндр) сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 46 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Время открывания и закрывания выпускного клапана 54 может регулироваться относительно положения коленчатого вала посредством фазировщика 58 кулачков. Время открывания и закрывания впускного клапана 52 может регулироваться относительно положения коленчатого вала посредством фазировщика 59 кулачков. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана. Таким образом, контроллер 12 может управлять установкой фаз кулачкового распределения посредством фазировщиков 58 и 59. Регулируемая установка фаз кулачкового распределения (VCT) может подвергаться опережению или запаздыванию в зависимости от различных факторов, таких как нагрузка двигателя и скорость вращения двигателя (RPM).
Топливная форсунка 66 показана выполненной с возможностью впрыска топлива непосредственно в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускное отверстие, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально продолжительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). Топливная форсунка 66 питается рабочим током из формирователя 68, который реагирует на действие контроллера 12. В одном из примеров, двухкаскадная топливная система высокого давления используется для образования более высоких давлений топлива. В дополнение, впускной коллектор 46 показан сообщающимся с возможным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из впускной камеры 44 наддува. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для питания впускной камеры 44 наддува. Воздухозаборник 42 может быть частью системы впуска, которая втягивает воздух из одного или более воздушный каналов (не показанных на фиг. 1). Один или более воздушный каналов могут втягивать более холодный или более теплый воздух извне транспортного средства или из-под капота транспортного средства, соответственно. Клапан впуска (не показанный на фиг. 1), в таком случае, может управлять местоположением, из которого всасываемый воздух втягивается в систему впуска. Всасываемый воздух 180 может проходить ниже по потоку от клапана впуска в воздухозаборник 42. Подробнее система впуска и клапан впуска представлены на фиг.2.
Выхлопные газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162, который сжимает воздух в камере 160 наддува. Различные компоновки могут быть предусмотрены для приведения в движение компрессора. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в движение двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя через турбонагнетатель или нагнетатель, может регулироваться контроллером 12. Перепускная заслонка 171 турбонагнетателя является клапаном, который предоставляет выхлопным газам возможность обходить турбину 164 через перепускной канал 173, когда перепускная заслонка 171 турбонагнетателя находится в открытом состоянии. По существу все выхлопные газы проходят через турбину 164, когда перепускная заслонка 171 находится в полностью закрытом положении.
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую порцию выхлопных газов из выпускного коллектора 48 во впускную камеру 44 наддува через канал 140 EGR. Количество EGR, выдаваемой во впускную камеру 44 наддува, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 172 EGR. В некоторых условиях, система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания. Фиг. 1 показывает систему EGR высокого давления, где EGR направляется из выше по потоку от турбины турбонагнетателя в ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя. В других вариантах осуществления, двигатель, дополнительно или в качестве альтернативы, может включать в себя систему EGR низкого давления, где EGR направляется из ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в выше по потоку от компрессора турбонагнетателя. Когда работоспособна, система EGR может вызывать образование конденсата из сжатого воздуха, особенно когда сжатый воздух охлаждается охладителем наддувочного воздуха, как подробнее описано ниже. Более точно, EGR содержит в себе большое количество воды, так как она является побочным продуктом сгорания. Поскольку EGR находится под относительно высокой температурой и содержит в себе большое количество воды, температура конденсации также может быть относительно высокой. Следовательно, образование конденсата из EGR может быть даже гораздо более интенсивным, чем образование конденсата от сжатия воздуха и понижение его до температуры конденсации.
Впускная камера 44 наддува может дополнительно включать в себя охладитель 166 наддувочного воздуха (CAC) (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. В некоторых вариантах осуществления, CAC 166 может быть воздушно-воздушным теплообменником. В других вариантах осуществления CAC 166 может быть воздушно-жидкостным теплообменником. CAC 166 может включать в себя клапан для избирательной модуляции скорости потока всасываемого воздуха, проходящего через охладитель 166 наддувочного воздуха, в ответ на образование конденсата внутри охладителя наддувочного воздуха.
Горячий наддувочный воздух из компрессора 162 поступает во впускное отверстие CAC 166, остывает, по мере того, как он проходит через CAC 166, а затем, выходит, чтобы проходить через дроссель 62 и во впускной коллектор 46 двигателя. Поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через CAC, чтобы помогать охлаждению наддувочного воздуха. Конденсат может образовываться и накапливаться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во влажных или дождливых погодных условиях, в которых наддувочный воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Когда наддувочный воздух включает в себя подвергнутые рециркуляции выхлопные газы, конденсат может становиться кислотным и подвергать коррозии корпус CAC. Коррозия может приводить к утечкам между зарядом воздуха, атмосферой и возможно хладагентом в случае водно-воздушных охладителей. Конденсат может накапливаться на дне CAC, а затем, вводиться за раз в двигатель при разгоне. Это может увеличивать вероятность пропусков зажигания или нестабильности сгорания в двигателе (в виде поздних/медленных сгораний) вследствие засасывания воды.
Посредством регулирования температуры на CAC (например, температур наддувочного воздуха на входе и выходе), образование конденсата может снижаться, уменьшая вероятность пропусков зажигания в двигателе. В одном из примеров, посредством повышения температуры наддувочного воздуха на входе CAC, воздух, проходящий через CAC, может быть дальше от точки конденсации, уменьшая количество конденсата. Один из примеров повышения температуры воздуха на входе CAC может включать в себя регулирование температуры всасываемого воздуха из системы впуска. Например, клапан впуска может направлять более теплый воздух из-под капота в систему впуска и через камеру 44 наддува в CAC 166. Дополнительные подробности о системе впуска и способе для регулирования температуры всасываемого воздуха представлены на фиг. 2-5.
Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от турбины 164. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.
В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель. Электрический двигатель может использоваться во время операций продувки, дополнительно описанных ниже, чтобы поддерживать водительское требование крутящего момента.
Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. На такте впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 46, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). На такте сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Установка момента искрового зажигания может управляться, чтобы искра возникала до (с опережением) или после (с запаздыванием) предписанного производителем момента времени. Например, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию от установки момента максимального тормозного момента (MBT) для борьбы с детонацией в двигателе или подвергаться опережению в условиях высокой влажности. В частности, MBT может подвергаться опережению, чтобы учитывать низкую скорость горения. На такте расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Коленчатый вал 40 может использоваться для приведения в движение генератора 168 переменного тока. В заключение, на такте выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения педали, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной водителем 132 транспортного средства; измерение абсолютного давления в коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 46; измерение давления наддува (Наддув) с датчика 123 давления; измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; измерение положения дросселя (TP) с датчика 5; и температуру на выпускном отверстии охладителя 166 наддувочного воздуха с датчика 124 температуры. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает сигнал профильного считывания зажигания (PIP). Это вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту). Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. Другие не изображенные датчики также могут присутствовать, такие как датчик для определения скорости всасываемого воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха, и другие датчики.
Более того, контроллер 12 может поддерживать связь с различными исполнительными механизмами, которые могут включать в себя исполнительные механизмы двигателя, такие как топливные форсунки, впускная воздушная дроссельная заслонка с электронным управлением, свечи зажигания, распределительные валы, и т.д. Различные исполнительные механизмы двигателя могут управляться, чтобы обеспечивать или поддерживать требование крутящего момента, как предписано водителем 132 транспортного средства. Эти исполнительные механизмы могут регулировать определенные параметры управления двигателем, в том числе: регулируемую установку фаз кулачкового распределения (VCT), топливно-воздушное соотношение (AFR), нагрузку генератора переменного тока, установку момента зажигания, положение дросселя, и т.д. Например, когда указано увеличение PP (например во время нажатия педали акселератора) с датчика 134 положения педали, требование крутящего момента увеличивается.
Далее, с обращением к фиг. 2, показан пример системы 204 впуска двигателя 10 для транспортного средства 202. Система 204 впуска может включать в себя один или более воздушных каналов для втягивания свежего всасываемого воздуха. Всасываемый воздух сначала может поступать в систему впуска из одного или более воздушных каналов. Таким образом, воздушные каналы могут втягивать всасываемый воздух на входе системы впуска, выше по потоку от компрессора и воздушного фильтра. В одном из вариантов осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, система впуска может включать в себя два воздушных канала. Первый воздушный канал 210 (также указываемый ссылкой как воздушный канал теплого воздуха) может втягивать подогретый воздух из-под капота 206 транспортного средства, который может подогреваться в большей степени, чем воздух, втягиваемый из другого местоположения, как обсуждено ниже. Входной конец первого воздушного канала 210 может быть помещен возле, например, прилежащим к выпускному коллектору или кожуху, окружающему выпускной коллектор 48. Таким образом, более теплый воздух из-под капота 206 возле выпускного коллектора 48 может втягиваться в систему впуска через первый воздушный канал 210. Второй воздушный канал 208 (также указываемый ссылкой как воздушный канал холодного воздуха) может втягивать более холодный, или в меньшей степени подогретый, воздух из другого местоположения дальше от выпускного коллектора, такого как извне транспортного средства. Например, транспортное средство 202 может включать в себя переднюю часть с облицовкой радиатора. Облицовка радиатора может включать в себя заслонки 214 заслонки радиатора, которые предоставляют холодному воздуху 216 извне возможность поступать в транспортное средство 202. Холодный воздух может поступать на впуск двигателя через второй воздушный канал 208. Таким образом, более холодный всасываемый воздух может втягиваться из потока внешнего воздуха во второй воздушный канал 208.
Клапан 212 впуска может управлять местоположением, из которого всасываемый воздух 180 втягивается в систему впуска до продвижения во впускной коллектор 46 и поступления в двигатель 10. Например, клапан 212 впуска может быть одиночным клапаном, подвижным между первым положением и вторым положением. Клапан 212 может перемещаться между первым и вторым положениями посредством скольжения в вертикальном направлении, как показано стрелкой 218. Когда клапан впуска находится в первом положении, более теплый (например, подогретый) воздух может втягиваться из-под капота первым воздушным каналом 210. Когда клапан впуска находится во втором положении (как показано на фиг. 2), более холодный всасываемый воздух может втягиваться из холодного воздуха 216, поступающего извне транспортного средства, по второму воздушному каналу 208. Более холодный всасываемый воздух может иметь меньший подогрев, чем более теплый всасываемый воздух, втягиваемый, когда клапан находится в первом положении. В некоторых вариантах осуществления, клапан впуска может быть подвижным между множеством положений, предоставляя смеси более холодного и более теплого воздуха возможность поступать в двигатель. Например, клапан 212 впуска может регулироваться на промежуточное положение, между первым и вторым положением, которое является частично открытым в воздушный канал холодного и теплого воздуха, предоставляя смеси более холодного и более теплого воздуха поступать в двигатель. Контроллер 12 может иметь машинно-читаемые команды для регулировки положения клапана впуска, чтобы управлять температурой всасываемого воздуха, проходящего через CAC и во впускной коллектор. Как дополнительно обсуждено ниже, контроллер может регулировать клапан впуска в ответ на условия работы двигателя.
Местоположение, из которого втягивается всасываемый воздух, изменяется посредством регулировки положения клапана впуска. Таким образом, регулировка положения клапана впуска может предоставлять возможность для регулирования температуры всасываемого воздуха и условий работы двигателя. Например, более теплый воздух может повышать рабочие характеристики двигателя во время условий запуска или прогрева двигателя. Более точно, подогретый всасываемый воздух может повышать температуры двигателя. Посредством повышения температуры текучих сред двигателя, их вязкости могут снижаться, потенциально уменьшая потери на трение. Потери на трение имеют значение работы, которую двигатель должен выполнять, чтобы засасывать воздух через систему впуска, дроссель, впускной коллектор и впускные клапаны. Более теплый воздух может быть менее плотный. Поэтому, чтобы заставлять требуемый воздушный заряд цилиндра выдавать требуемый водителем крутящий момент, дроссель должен открываться в большей степени. Увеличение открывания дросселя, в свою очередь, уменьшает насосную работу. Получающееся в результате снижение потерь на трение и насосных потерь может повышать экономию топлива.
В качестве еще одного примера, положение источника свежего воздуха у всасываемого воздуха может регулироваться в ответ на состояние CAC, такое как образование конденсата в CAC. Как обсуждено выше, подогретый всасываемый воздух тоже может повышать температуру наддувочного воздуха, поступающего в CAC. Как результат, более теплый воздух, проходящий через CAC, может быть выше точки конденсации. Таким образом, более теплый всасываемый воздух может уменьшать количество конденсата в CAC. Дополнительно, более теплый воздух может подогревать другие компоненты двигателя, такие как дроссель. В некоторых условиях, дроссель может испытывать обледенение корпуса дросселя. Таким образом, более теплый всасываемый воздух может использоваться для уменьшения обледенения корпуса дросселя. Кроме того, более теплый всасываемый воздух может использоваться во время низкой нагрузки двигателя и/или условий холостого хода и в течение промежутков времени, когда могут уменьшаться насосные потери.
В некоторых примерах, более теплый всасываемый воздух может снижать рабочие характеристики двигателя. Например, более теплый воздух, поступающий во впускной коллектор, может давать в результате вынуждение запаздывание зажигания двигаться вперед к пограничным пределам детонации. По мере того, как зажигание приближается к пограничному пределу детонации (например, подвергается запаздыванию от расположения зажигания относительно MBT), экономия топлива снижается, приводя к потерям экономии топлива. Таким образом, если потери экономии топлива, обусловленные запаздыванием зажигания, приближающимся к пограничному пределу запаздывания, являются большими, чем выигрыши в экономии топлива от более теплого воздуха для снижения насосных потерь, клапан впуска может закрываться для более теплого воздуха и открываться для более холодного воздуха. Если пределы детонации в двигателе достигаются в какой-нибудь момент, клапан впуска может регулироваться на второе положение, чтобы втягивать более холодный всасываемый воздух. Более холодный воздух может повышать пограничный предел детонации, чтобы запаздывание зажигания могло подвергаться опережению в большей степени. Наоборот, более теплый воздух может снижать пограничный предел детонации, ограничивая установку момента зажигания.
Таким образом, клапан впуска может управляться в ответ на условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя температуру двигателя, образование конденсата в CAC, нагрузку двигателя, температуры корпуса дросселя, насосные потери и пограничный предел детонации. Например, клапан впуска может регулироваться в первое положение, втягивая подогретый всасываемый воздух из-под капота транспортного средства. В качестве альтернативы, клапан впуска может регулироваться на второе положение, втягивающее более холодный всасываемый воздух с меньшим подогревом, чем в первом положении. Клапан впуска может регулироваться в первое положение в ответ на каждое из конденсата в CAC выше первого порогового уровня, температуру двигателя ниже пороговой температуры, нагрузку двигателя ниже пороговой нагрузки (например, состояние холостого хода) и обледенение корпуса дросселя. Температура двигателя ниже пороговой температуры может указывать периоды прогрева двигателя, когда двигатель является запускающимся (например, состояние холодного запуска двигателя). Клапан впуска может регулироваться в второе положение в ответ на установку момента зажигания в рамках порогового значения пограничного предела детонации. В этом примере, потери экономии топлива, обусловленные запаздыванием зажигания, приближающимся к пограничному пределу детонации, могут быть большими, чем выигрыши в экономии топлива, обусловленные сниженными насосными потерями. В некоторых вариантах осуществления, клапан впуска может перемещаться в промежуточное положение, предоставляя смеси более теплого и более холодного воздуха втягиваться в систему впуска. В одном из примеров, клапан впуска может регулироваться в промежуточное положение для уменьшения образования конденсата наряду с ограничением потерь экономии топлива вследствие запаздывания зажигания, приближающегося к пограничным пределам детонации.
В одном из примеров, позиционирование клапана впуска может выполняться некоторым образом с обратной связью около требуемой (например, измеренной) температуры всасываемого воздуха. Например, клапан впуска может регулироваться между первым, вторым и промежуточным положением на основании обратной связи измеренной температуры (например, всасываемого) воздуха на впуске. Более точно, температура всасываемого воздуха может регулироваться на основании измеренной температуры всасываемого воздуха и пороговых температур, основанных на насосном трении и пограничном запаздывании зажигания от зажигания MBT. Например, клапан может регулироваться для повышения или снижения температуры воздуха на впуске на основании измеренной температуры всасываемого воздуха относительно пороговых температур. В одном из примеров, нижнее пороговое значение температуры может устанавливаться на основании насосных потерь трения. В еще одном примере, верхнее пороговое значение температуры может устанавливаться на основании потерь экономии топлива от установки момента зажигания, приближающейся к пограничному пределу детонации. Например, контроллер может регулировать клапан впуска, чтобы втягивать более холодный воздух, в ответ на температуру всасываемого воздуха выше верхнего порогового значения температуры. Это, в свою очередь, может повышать пограничный предел детонации, чтобы запаздывание зажигания могло подвергаться опережению в большей степени. Таким образом, потери экономии топлива вследствие запаздывания зажигания, приближающегося к пограничному пределу детонации, могут уменьшаться.
Далее, с обращением к фиг. 3, представлен способ 300 для регулировки местоположения, из которого всасываемый воздух втягивается в систему впуска. Посредством регулировки положения клапана впуска, может изменяться температура всасываемого воздуха. Более точно, клапан впуска может быть открыт для более теплого воздуха из-под капота (первое положение) или открыт для более холодного воздуха из потока внешнего воздуха (второе положение). Положение клапана впуска может регулироваться в ответ на условия работы двигателя. Эти условия могут включать в себя температуру двигателя, образование конденсата в CAC, насосные потери, пограничный предел детонации и обледенение корпуса дросселя.
На этапе 302, процедура начинается оценкой и/или измерением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, температуры двигателя, положение дросселя, массовый расход воздуха, расход воздуха двигателя, условия CAC (температуру на входе и выходе, давление на входе и выходе, и т.д.), температуру и влажность окружающей среды, MAP и уровень наддува. Образование конденсата, такое как количество или уровень конденсата в CAC могут определяться на основании этих данных на этапе 302. В одном из примеров, и как дополнительно конкретизировано в модели на фиг. 4, скорость образования конденсата внутри CAC может быть основана на температуре окружающей среды, температуре на выходе CAC, отношении давления на выходе CAC к давлению окружающей среды, массовом расходе воздуха, EGR и влажности. Это затем может использоваться для расчета количества или уровня конденсата в CAC. В еще одном примере, значение образования конденсата может отображаться в температуру на выходе CAC и отношение давления в CAC к давлению окружающей среды. В альтернативном примере, значение образования конденсата может отображаться в температуру на выходе CAC и нагрузку двигателя. Нагрузка двигателя может быть функцией массы воздуха, крутящего момента, положения педали акселератора и положения дросселя, и таким образом, может давать показание скорости потока воздуха через CAC. Например, умеренная нагрузка двигателя, объединенная с относительно холодной температурой на выходе CAC, может служить признаком высокого значения образования конденсата вследствие поверхностей охлаждения CAC и относительно низкой скорости потока всасываемого воздуха. Отображение, кроме того, может включать в себя модификатор для температуры окружающей среды.
Возвращаясь к фиг. 3, на этапе 304, процедура определяет, открыт ли клапан впуска для более холодного воздуха (например, находится ли во втором положении, открытом в воздушный канал холодного воздуха). Если клапан впуска открыт для более холодного воздуха, процедура переходит на этап 306, чтобы проверить, есть ли состояние запуска двигателя или прогрева двигателя. Это состояние может быть температурой двигателя ниже пороговой температуры. Если это условие удовлетворено, клапан впуска открывается для более теплого воздуха на этапе 316 посредством регулировки клапана с второго в первое положение. Однако если условие прогрева не удовлетворено, процедура переходит на этап 308, чтобы определять, образуется ли конденсат в CAC. Образование конденсата может быть основано на условиях CAC (например, температуре и давлении на входе и выходе), условиях окружающей среды (например, температуре и влажности окружающей среды), датчиках дождя, скорости вращения и нагрузку двигателя, и т.д. В одном из примеров, образование конденсата в CAC может подтверждаться, если образование конденсата, такое как величина скорости образования конденсата, находится выше первого порогового уровня. В одном из примеров, первый пороговый уровень может быть какими-нибудь количеством конденсата или скоростью образования конденсата выше нуля. В еще одном примере, первый пороговый уровень может быть значением, большим, чем ноль. В еще одном другом примере, первый пороговый уровень может быть основан на спрогнозированном образовании конденсата. Например, если датчики дождя или влажности указывают высокую влажность, повышенное образование конденсата может предсказываться и использоваться для указания образования конденсата в CAC на этапе 308. Таким образом, на этапе 308, процедура может определять, присутствуют ли условия для образования конденсата.
Возвращаясь на этап 308, если образуется конденсат в CAC (например, конденсат находится выше первого порогового уровня), контроллер может закрывать клапан впуска для более холодного воздуха и открывать клапан для более теплого воздуха на этапе 316. В качестве альтернативы, если конденсат не образуется в CAC (например, конденсат не находится выше первого порогового уровня), процедура переходит на этап 310, чтобы определять, находится ли нагрузка двигателя ниже пороговой нагрузки. Нагрузка двигателя может определяться на этапе 302 и быть основанной на массовом расходе воздуха, крутящем моменте, положении педали акселератора и положении дросселя. Например, если транспортное средство находится в состоянии холостого хода, нагрузка двигателя может быть ниже пороговой нагрузки. Если нагрузка двигателя находится ниже пороговой нагрузки на этапе 310, клапан впуска может регулироваться в первое положение, с открывание клапана для более теплого воздуха на этапе 316. В качестве альтернативы, если нагрузка двигателя не находится ниже пороговой нагрузки, процедура может переходить на этап 312, чтобы проверять, является ли корпус дросселя обледеневающим. В качестве альтернативы, на этапе 310, массовый расход воздуха может использоваться для определения положения клапана впуска. Например, если массовый расход воздуха находится ниже первого порогового расхода, клапан впуска может открываться для более теплого воздуха. Однако если массовый расход воздуха находится выше второго порогового расхода, клапан впуска может поддерживаться открытым для более холодного воздуха. Второй пороговый расход может быть основан на массовом расходе воздуха, при котором конденсат отбирается из CAC и поступает во впускной коллектор двигателя. В этом состоянии, конденсат может не образовываться в CAC, и более холодный воздух может обеспечивать более стабильное сгорание во время засасывания конденсата.
Возвращаясь на этап 312, обледенение корпуса дросселя может определяться датчиком температуры, измеряющим температуру корпуса дросселя. В качестве альтернативы, обледенение корпуса дросселя может оцениваться по температуре двигателя. В еще одном другом примере, дроссель, не перемещающийся в требуемое положение, и температура всасываемого воздуха, меньшая чем пороговое значение, может указывать обледенение корпуса дросселя. Если контроллер определяет, что корпус дросселя обледеневает, процедура открывает клапан впуска для более теплого воздуха на этапе 316. В качестве альтернативы, если корпус дросселя не обледеневает, процедура переходит на этап 314, чтобы определять, являются ли потери, обусловленные установкой момента зажигания, приближающейся к пограничному пределу детонации, большими, чем выигрыш в насосных потерях от более теплого воздуха. Потери от установки момента зажигания могут быть потерями в отношении экономии топлива, обусловленными установкой момента зажигания, находящейся в рамках порогового значения пограничного предела детонации от установки момента зажигания MBT. Если потери экономии топлива, обусловленные запаздыванием зажигания, приближающимся к пограничному пределу детонации от установки момента зажигания MBT, являются меньшими, чем выигрыш в насосных потерях от более теплого воздуха, процедура открывает клапан впуска для более теплого воздуха на этапе 316. По существу, могут уменьшаться насосные потери на трение. Однако если потери от установки момента зажигания являются большими, чем выигрыш в насосных потерях от теплого воздуха, на этапе 314, контроллер может поддерживать клапан впуска открытым для более холодного воздуха на этапе 322.
Если клапан впуска открыт для более теплого воздуха (например, находится в первом положении), процедура переходит на этап 318, чтоб проверять, находится ли установка момента зажигания в рамках порогового значения пограничного предела детонации. Например, если запаздывание зажигания находится в рамках пограничного предела детонации (например, подвергнута значительному запаздыванию от установки момента зажигания MBT), экономия топлива может снижаться. Если установка момента зажигания находится в рамках порогового значения пограничного предела детонации, процедура закрывает клапан впуска для более теплого воздуха и открывает клапан для более холодного воздуха на этапе 324 (например, клапан впуска регулируется с первого положения на второе положение). Однако, если зажигание не находится в рамках порогового значения пограничного предела детонации, процедура может поддерживать клапан впуска в первом положении, открытом для более теплого воздуха, на этапе 320.
Возвращаясь на этап 304, если клапан впуска не открыт для более холодного воздуха, клапан может быть открыт для более теплого воздуха (например, в первом положении, открытом в воздушный канал теплого воздуха). В этом примере, клапан является подвижным между первым и вторым положением, и открывается для более теплого (например, подогретого) или более холодного (например, с меньшим подогревом) воздуха, соответственно. В альтернативном примере, клапан впуска может иметь одно или более промежуточных положений, которые могут предоставлять смеси более теплого и более холодного воздуха возможность поступать в двигатель. В одном из примеров, как описано выше, положение клапана впуска может регулироваться некоторым образом с обратной связью около требуемой температуры на входе всасывания. В этом примере, процедура может определять потерю экономии топлива в процентах от пограничного запаздывания зажигания (от MBT) и сравнивать это значение с увеличением насосной работы вследствие более холодного воздуха. Контроллер затем может реализовывать регулирование с обратной связью около температуры воздуха на впуске, чтобы уравновешивать потери пограничного предела детонации и насосные потери.
В примере, представленном на фиг. 3, если клапан впуска не открыт для более холодного воздуха, он может быть открыт для более теплого воздуха. Таким образом, процедура переходит на этап 318, чтобы проверять, находится ли установка момента зажигания в рамках пограничного предела детонации. Процедура затем переходит, как описано выше, на этап 324 или 320.
В некоторых вариантах осуществления, установленное по умолчанию или стандартное положение клапана впуска может быть первым положением, чтобы более теплый всасываемый воздух втягивался в систему впуска. Клапан впуска, в таком случае, может регулироваться во второе положение, втягивая более холодный воздух, когда потери экономии топлива на установку момента зажигания, приближающуюся к пограничному пределу детонации, являются большими, чем выигрыши в насосных потерях от более теплого всасываемого воздуха. По существу, клапан впуска может регулироваться для втягивания более холодного воздуха в ответ на установку момента зажигания в рамках порогового значения пограничного предела детонации от установки момента зажигания MBT.
Таким образом, положение источника свежего воздуха у всасываемого воздуха может регулироваться посредством регулировки положения клапана впуска в ответ на состояние CAC, такое как образование конденсата в CAC. Образование конденсата может определяться посредством способа оценки количества конденсата в CAC, такого как способ, представленный ниже на фиг. 4. Регулировка дополнительно может происходить в ответ на одно или более из указания детонации в двигателе (например, находится ли установка момента зажигания в рамках порогового значения пограничного предела), состояния обледенения корпуса дросселя, температуры двигателя и нагрузки двигателя.
Фиг. 4 иллюстрирует способ 400 оценки количества конденсата, накопленного внутри CAC. На основании количества конденсата в CAC относительно порогового значения, положение впускного клапана и увеличение потока воздуха двигателя при разгоне могут управляться посредством процедур, показанных на фиг. 3 и 5.
Способ начинается на этапе 402 посредством определения условий работы двигателя. Таковые могут включать в себя, как конкретизировано ранее на этапе 302, условия окружающей среды, условия CAC (температуры и давления на входе и выходе, расход через CAC, и т.д.), массовый расход воздуха, MAP, поток EGR, скорость вращения и нагрузка двигателя, температура двигателя, наддув, и т.д. Затем, на этапе 404, процедура определяет, известна ли (влажность) влажность окружающей среды. В одном из примеров, влажность окружающей среды может узнаваться на основании выходного сигнала датчика влажности, присоединенного к двигателю. В еще одном примере, влажность может логически выводиться по расположенному ниже по потоку датчику UEGO или получаться из информационных источников (например, соединений сети Интернет, навигационной системы транспортного средства, и т.д.) или сигнала датчика дождя/стеклоочистителей. Если влажность не известна (например, если двигатель не включает в себя датчика влажности), влажность может устанавливаться на этапе 406 в 100%. В альтернативном варианте осуществления, влажность может оцениваться на основании логически выведенных условий, таких как эффективность CAC и скорость работы переднего стеклоочистителя. Однако, если влажность известна, известное значение влажности, в качестве выдаваемого датчиком влажности, может использоваться в качестве установки влажности на этапе 408.
Температура, давление и влажность окружающей среды могут использоваться для определения точки росы всасываемого воздуха, которая дополнительно может находиться под влиянием количества EGR во всасываемом воздухе (например, EGR может иметь иные влажность и температуру, чем воздух из атмосферы). Разница между точкой росы, степенью повышения давления CAC относительно давления окружающей среды и температурой на выходе CAC указывает, будет ли конденсат образовываться внутри охладителя, и массовый расход воздуха может оказывать влияние на то, сколько конденсата фактически накапливается внутри охладителя. На этапе 410, алгоритм может рассчитывать давление насыщенного пара на выходе CAC в зависимости от температуры и давления на выходе CAC. Алгоритм затем рассчитывает массу воды при этом давлении насыщенного пара на этапе 412. В заключение, скорость образования конденсата на выходе CAC определяют на этапе 414 посредством вычитания массы воды в условиях давления насыщенного пара на выходе CAC из массы воды в окружающем воздухе. Посредством определения времени между измерениями конденсата на этапе 416, способ 400 может определять количество конденсата внутри CAC после последнего измерения на этапе 418. Текущее количество конденсата в CAC рассчитывается на этапе 422 посредством прибавления значения конденсата, оцененного на этапе 418, к предыдущему значению конденсата, а затем, вычитания всех потерь конденсата после последней процедуры (то есть, количество удаленного конденсата, например, посредством процедур продувки) на этапе 420. Потери конденсата могут предполагаться нулевыми, если температура на выходе CAC находилась выше точки росы. В качестве альтернативы, потери конденсата выше точки росы могут отслеживаться посредством испарения. В качестве альтернативы, на этапе 420, количество удаленного конденсата может моделироваться или определяться опытным путем в зависимости от массы воздуха и интегрироваться по каждому циклу задачи программного обеспечения (то есть по каждому выполнению процедуры 400).
Далее, с обращением к фиг. 5, график 500 показывает примерные регулировки клапана впуска на основании условий работы двигателя. Более точно, график 500 показывает изменения положения клапана впуска на графике 502 в ответ на изменения температуры двигателя на графике 504, изменения уровня конденсата в CAC на графике 506, изменения установки момента зажигания на графике 508 относительно пограничного предела 516 детонации и изменения нагрузки двигателя на графике 512. Дополнительно, скорость транспортного средства показана на графике 510, и положение дросселя показано на графике 514. Положение клапана всасывания также может быть основано на насосных потерях, которые могут возрастать при меньшем открывании дросселя и более холодных температурах всасываемого воздуха. Установка момента зажигания может подвергаться опережению или запаздыванию от MBT. Пограничный предел 516 детонации может изменяться на основании условий работы двигателя, в том числе, температуры всасываемого воздуха в качестве продиктованной положением клапана впуска. Клапан впуска может регулироваться между первым положением, открытым для более теплого воздуха (показанным как «W» на графике 502), и вторым положением, открытым для более холодного воздуха (показанным как «C» на графике 502).
До момента t1 времени, скорость транспортного средства (график 510) и нагрузка двигателя (график 512) могут быть низкими, и открывание дросселя может быть малым (график 514). Температура двигателя может быть ниже пороговой температуры 518, указывая запуск двигателя. В ответ на состояние прогрева двигателя (например, температуру двигателя ниже пороговой температуры), клапан впуска может регулироваться, чтобы втягивать более теплый всасываемый воздух, в момент t1 времени (график 502). Как результат, пограничный предел 516 детонации может подвергаться запаздыванию дальше от MBT. Скорость транспортного средства может быть возрастающей (график 510), увеличивая нагрузку двигателя (график 512), открывание дросселя (график 514) и температуру двигателя (график 504). Между моментом t1 времени и моментом t2 времени, зажигание становится задержанным от MBT в большей степени. Прямо после момента t2 времени, потери экономии топлива могут становиться большими, чем выигрыши экономии топлива от более теплого воздуха в отношении насосных потерь. Как результат, клапан впуска может регулироваться, чтобы втягивать более холодный воздух в момент t2 времени (график 502) и пограничный предел 516 детонации может продвигаться вперед в направлении MBT.
Всасываемый воздух охладителя может побуждать уровень конденсата в CAC возрастать между моментом t2 времени и моментом t3 времени (график 506). В момент t3, уровень конденсата в CAC возрастает выше первого порогового уровня T1. В одном из вариантов осуществления, первый пороговый уровень может быть относительно ничтожным, чтобы любая величина образования конденсата могла побуждать контроллер регулировать клапан впуска для втягивания более теплого всасываемого воздуха, по существу, в ответ на образование конденсата в момент t3 времени, контроллер может регулировать клапан впуска для втягивания более теплого всасываемого воздуха (график 502). Конденсат может медленно убывать, рано или поздно падая ниже первого порогового уровня T1 между моментом t3 времени и моментом t4 времени. Клапан впуска может оставаться открытым для более теплого воздуха, чтобы уменьшать насосные потери. Насосные потери могут быть обусловлены частично открытым дросселем (график 514). В момент t4 времени, транспортное средство может разгоняться, что показано увеличением скорости транспортного средства (график 510). В ответ, могут увеличиваться открывание дросселя и нагрузка двигателя. В этот момент, потери экономии топлива, обусловленные зажиганием, приближающимся к пограничному пределу 516 детонации, могут быть большими, чем насосные потери. Таким образом, в момент t5 времени, клапан впуска может переключаться для втягивания более холодного всасываемого воздуха. Как результат, пограничный предел 516 детонации продвигается вперед в направлении MBT. Установка момента зажигания, в таком случае, может находиться дальше от пограничного предела 516 детонации (график 508) после момента t5 времени. В момент t6 времени, транспортное средство может начинать разгон (график 510), уменьшая открывание дросселя и нагрузку двигателя. Установка момента зажигания при замедлении между моментом t6 времени и моментом t7 времени может быть близкой к MBT, так как нагрузка двигателя может быть легче, и двигатель не подвергается пограничному пределу (например, пограничный предел 516 детонации находится возле MBT). По мере того, как транспортное средство продолжает замедляться, нагрузка двигателя может уменьшаться ниже пороговой нагрузки 520 (график 512) в момент t7 времени. В ответ, клапан впуска закрывается для более холодного воздуха и открывается для более теплого воздуха.
Таким образом, в ответ на пониженное образование конденсата в CAC, более теплый всасываемый воздух может втягиваться в систему впуска. Повышенное образование конденсата может включать в себя уровень конденсата в CAC выше первого порогового уровня, показанный в момент t3 времени. Кроме того, в ответ на температуру двигателя ниже пороговой температуры, показанную в момент t1 времени, и нагрузку двигателя ниже пороговой нагрузки, показанную в момент t7 времени, более теплый всасываемый воздух втягивался в систему впуска. В ответ на пониженные образование конденсата в CAC и потенциальную возможность для детонации в двигателе, контроллер регулирует клапан впуска, чтобы втягивать более холодный всасываемый воздух в систему впуска в момент t2 времени и момент t5 времени.
Таким образом, образование конденсата в CAC может уменьшаться посредством понижения температуры наддувочного воздуха, поступающего в CAC. Посредством регулировки положения клапана впуска, температура всасываемого воздуха, поступающего в CAC и двигатель, может регулироваться в ответ на условия работы двигателя. Клапан впуска может быть подвижным между двумя или более положениями, изменяя местоположение, из которого втягивается всасываемый воздух. Клапан впуска может открываться для более теплого воздуха, когда уровень конденсата в CAC больше, чем пороговый уровень, температура двигателя находится ниже пороговой температуры, нагрузка двигателя находится ниже пороговой нагрузки, или обледеневает корпус дросселя. В качестве альтернативы, клапан впуска может открываться, чтобы охлаждать воздух, когда установка момента зажигания находится в рамках порогового значения пограничного предела детонации. По существу, могут уменьшаться потери экономии топлива и образование конденсата.
Отметим, что примерные процедуры управления, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Кроме того, одна или более различных конфигураций системы могут использоваться в комбинации с одной или более описанных диагностических процедур. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

Claims (1)

  1. Система двигателя транспортного средства, содержащая:
    двигатель, содержащий впускной коллектор и выпускной коллектор;
    систему впуска, содержащую первый воздушный канал для втягивания подогретого воздуха из-под капота, смежный выпускному коллектору, второй воздушный канал для втягивания более холодного воздуха из другого местоположения дальше от выпускного коллектора и клапан впуска для регулировки местоположения, из которого всасываемый воздух втягивается в систему впуска;
    охладитель наддувочного воздуха ниже по потоку от клапана впуска;
    впускной дроссель ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного коллектора; и
    контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки положения клапана впуска, чтобы управлять температурой всасываемого воздуха, проходящего через охладитель наддувочного воздуха и во впускной коллектор, в ответ на температуру двигателя, образование конденсата в охладителе наддувочного воздуха, нагрузку двигателя, обледенение корпуса дросселя, насосные потери и пограничный предел детонации.
    Figure 00000001
RU2013154792/06U 2012-12-11 2013-12-10 Система двигателя транспортного средства RU142007U1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/711,312 2012-12-11
US13/711,312 US9115658B2 (en) 2012-12-11 2012-12-11 Controlling charge air cooler condensation by using heated intake air

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU142007U1 true RU142007U1 (ru) 2014-06-20

Family

ID=50778412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013154792/06U RU142007U1 (ru) 2012-12-11 2013-12-10 Система двигателя транспортного средства

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9115658B2 (ru)
CN (1) CN103867360B (ru)
DE (1) DE102013225421A1 (ru)
RU (1) RU142007U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689274C2 (ru) * 2015-10-26 2019-05-24 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ управления двигателем (варианты)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10316788B2 (en) * 2013-02-27 2019-06-11 Ford Global Technologies, Llc Reducing engine misfire due to charge air cooler condensate using in-cylinder enrichment and a positive valve overlap
US9175619B2 (en) * 2013-07-11 2015-11-03 Ford Global Technologies, Llc Method of inferring start-up misfires due to the build-up of ice and melt water in the intake system of a vehicle engine
EP2966282A1 (en) * 2014-07-07 2016-01-13 Caterpillar Energy Solutions GmbH System for controlling condensation of water within an intake manifold of an engine
CN106704015B (zh) * 2015-08-19 2019-12-20 北汽福田汽车股份有限公司 车辆及其进气温度管理控制器、系统和方法
DE102017200800B4 (de) 2017-01-19 2018-09-20 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühlung
US10465640B1 (en) * 2017-10-31 2019-11-05 Supertrap Industries, Inc Active cold air intake system
US10859044B2 (en) 2017-11-16 2020-12-08 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for removing moisture from engine components
US11174779B2 (en) * 2018-12-07 2021-11-16 Polaris Industries Inc. Turbocharger system for a two-stroke engine
US11828239B2 (en) 2018-12-07 2023-11-28 Polaris Industries Inc. Method and system for controlling a turbocharged two stroke engine based on boost error
US11639684B2 (en) 2018-12-07 2023-05-02 Polaris Industries Inc. Exhaust gas bypass valve control for a turbocharger for a two-stroke engine
US11725573B2 (en) 2018-12-07 2023-08-15 Polaris Industries Inc. Two-passage exhaust system for an engine
US20200182164A1 (en) 2018-12-07 2020-06-11 Polaris Industries Inc. Method And System For Predicting Trapped Air Mass In A Two-Stroke Engine
KR20200070816A (ko) * 2018-12-10 2020-06-18 현대자동차주식회사 응축수 발생을 방지하는 흡배기 시스템 및 그 작동 방법
CA3201948A1 (en) 2020-01-13 2021-07-13 Polaris Industries Inc. Turbocharger system for a two-stroke engine having selectable boost modes
US11788432B2 (en) 2020-01-13 2023-10-17 Polaris Industries Inc. Turbocharger lubrication system for a two-stroke engine
US11384697B2 (en) 2020-01-13 2022-07-12 Polaris Industries Inc. System and method for controlling operation of a two-stroke engine having a turbocharger
US11473538B2 (en) * 2021-02-23 2022-10-18 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems to decrease charge air cooler condensate
CN114763762B (zh) * 2021-06-02 2023-06-23 长城汽车股份有限公司 一种车辆中冷系统控制方法和系统
CN114542269B (zh) * 2022-01-18 2023-07-07 东风汽车集团股份有限公司 中冷器、中冷器控制方法和相关设备

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5941014B2 (ja) * 1979-02-24 1984-10-04 マツダ株式会社 エンジンの吸気装置
JPS60182256A (ja) * 1984-02-29 1985-09-17 Canon Inc 通信装置
US6295973B1 (en) * 1999-12-22 2001-10-02 Ford Global Technologies, Inc. Air-fuel charge controller for a homogeneous-charge, compression-ignition engine
US6367256B1 (en) * 2001-03-26 2002-04-09 Detroit Diesel Corporation Exhaust gas recirculation with condensation control
US6675579B1 (en) * 2003-02-06 2004-01-13 Ford Global Technologies, Llc HCCI engine intake/exhaust systems for fast inlet temperature and pressure control with intake pressure boosting
US6868840B2 (en) * 2003-06-05 2005-03-22 Detroit Diesel Corporation Charged air intake system for an internal combustion engine
US7007680B2 (en) * 2003-08-07 2006-03-07 Mack Trucks, Inc. Cooler bypass valve system and method
US8028438B2 (en) 2004-07-02 2011-10-04 Aqualizer, Llc Moisture condensation control system
US20060272621A1 (en) 2005-06-03 2006-12-07 Acuna Henry T Sr Cold air induction system, apparatus and method
US7213585B2 (en) * 2005-09-21 2007-05-08 Ford Global Technologies, Llc System and method for maintaining heated intake air
JP4468277B2 (ja) 2005-10-03 2010-05-26 愛三工業株式会社 流路切替弁
JP5076822B2 (ja) * 2007-11-14 2012-11-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US8061135B2 (en) 2008-03-07 2011-11-22 GM Global Technology Operations LLC Condensate extractor for charge air cooler systems
US8042335B2 (en) * 2010-06-03 2011-10-25 Ford Global Technologies, Llc Intake air heating and exhaust cooling
KR101227177B1 (ko) * 2010-10-11 2013-01-28 한국기계연구원 디젤엔진시스템의 대용량 재순환배기가스 공급장치 및 그 방법
DE102011002553A1 (de) * 2011-01-12 2012-07-12 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689274C2 (ru) * 2015-10-26 2019-05-24 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Способ управления двигателем (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
CN103867360B (zh) 2018-11-06
US20140158089A1 (en) 2014-06-12
CN103867360A (zh) 2014-06-18
US9115658B2 (en) 2015-08-25
DE102013225421A1 (de) 2014-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU142007U1 (ru) Система двигателя транспортного средства
US9359964B2 (en) Controlled transient acceleration to evacuate condensate from a charge air cooler
RU143481U1 (ru) Система охладителя наддувочного воздуха
US9732690B2 (en) Method for estimating charge air cooler condensation storage and/or release with two intake oxygen sensors
US9976503B2 (en) Method for estimating charge air cooler condensation storage and/or release with an intake oxygen sensor
US9145823B2 (en) Method for purging condensate from a charge air cooler
RU152683U1 (ru) Система для управления клапаном рециркуляции компрессора
RU2660686C2 (ru) Способ для двигателя (варианты) и система для двигателя
US9181859B2 (en) Wastegate control to reduce charge air cooler condensate
US9903265B2 (en) Method for estimating charge air cooler condensation storage with an intake oxygen sensor
RU2638699C2 (ru) Система и способ управления двигателем
RU2626879C2 (ru) Способ для двигателя (варианты)
US9188056B2 (en) Engine control system and method
US10738726B2 (en) Methods and systems for adjusting heater power of an oxygen sensor to reduce degradation from water
US9140178B2 (en) Method for purging charge air cooler condensate during a compressor bypass valve event
US9488093B2 (en) Methods for reducing raw particulate engine emissions
US20160097332A1 (en) Throttle bypass turbine with exhaust gas recirculation