Способ для системы двигателя (варианты), система двигателя - RU2677743C2
Код документа: RU2677743C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Область техники раскрытия относится к выявлению загрязнений в конденсате, сформированных естественным образом и накопленных в охладителе наддувочного воздуха, присоединенном к впускному воздушному тракту и/или выпускному воздушному тракту двигателя, в силу чего, предпринимаются действия в ответ на выявление.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Широко используются двигатели с наддувом, в которых воздух сжимается воздушным компрессором, механизированным турбиной, расположенной в выпуска двигателя, или коленчатым валом двигателя. Сжатие будет повышать температуру воздуха. Следовательно, сжатый воздух часто направляется через теплообменник, обычно указываемый ссылкой как охладитель наддувочного воздуха, перед поступлением в воздухозаборник двигателя. В условиях высокой влажности окружающего воздуха, конденсат будет формироваться в теплообменнике. В некоторых предшествующих подходах, конденсат всегда направляется в выпуск двигателя, а в других предшествующих подходах, конденсат всегда направляется в воздухозаборник двигателя.
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что неизменное направление конденсата в выпуск или воздухозаборник независимо от условий эксплуатации двигателя и независимо от того, есть ли загрязнения в конденсате, приводили к нежелательной работе двигателя или каталитического нейтрализатора. Например, неизменное направление конденсата в воздухозаборник может приводить к неровной работе двигателя. А неизменное направление конденсата в выпуск выше по потоку от каталитического нейтрализатора на низких или средних нагрузках двигателя может приводить к нежелательному охлаждению каталитического нейтрализатора. Кроме того, если моторное масло присутствует в конденсате, направление конденсата в каталитический нейтрализатор может приводить к нежелательной работе каталитического нейтрализатора. Кроме того, выбрасывание моторного масла посредством его сбрасывания в выпуск двигателя ниже по потоку от каталитического нейтрализатора является нежелательным с ракурса выбросов или эффективности.
Изобретатели в материалах настоящей заявки решили эти проблемы способом, который, в одном из примеров, содержит: направление воздуха через теплообменник и в камеры сгорания двигателя; формирование конденсата в теплообменнике; и направление конденсата в камеры сгорания или местоположение в выпуске двигателя на основании как типа загрязнения, выявленного в конденсате, так и рабочих параметров двигателя или каталитического нейтрализатора. Например, в одном из примеров, CAC может заключать в себе особую геометрию, сконструированную во входные резервуары, для того чтобы отделять конденсат из воздушного тракта, а кроме того, направлять конденсат в камеры сгорания или в местоположение в выпуске двигателя на основании типа присутствующего загрязнения. В одном из конкретных аспектов, когда двигатель является работающим на высокой нагрузке, и моторное масло не присутствует в загрязнении, конденсат направляется в выпуск двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора, чтобы охлаждать каталитический нейтрализатор. В еще одном примере, когда двигатель является работающим на высокой нагрузке, и моторное масло присутствует в загрязнении, конденсат направляется в камеры сгорания двигателя, чтобы сжигать масло, не загрязняя каталитический нейтрализатор. В еще одном другом аспекте, мощность двигателя понижается, когда охлаждающая жидкость двигателя находится в конденсате, чтобы предоставлять водителю возможность ехать в надежное место без нанесения вреда двигателю.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего Подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами. Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Преимущества, описанные в материалах настоящей заявки, будут полнее понятны по прочтению примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящей заявки как Подробное описание, когда воспринимается в одиночку или со ссылкой на чертежи, где:
фиг. 1 - принципиальная схема примерной системы двигателя, включающей в себя охладитель наддувочного воздуха;
фиг. 2 - принципиальная схема по фиг. 1, показывающая примерные магистрали для конденсата;
фиг. 3 - примерная сдвоенная система впуска, включающая в себя теплообменник и емкость, согласно настоящему раскрытию;
фиг. 4 показывает подробнее примерные емкость и дозирующий клапан.
фиг. 5 - блок-схема последовательности операций примерного способа для переключения между режимами работы, чтобы настраивать местоположение, куда направляется конденсат, в ответ на условия эксплуатации двигателя;
фиг. 6 - блок-схема последовательности операций способа первого режима работы, иллюстрирующая примерный способ для направления конденсата в воздухозаборник двигателя;
фиг. 7 - блок-схема последовательности операций способа второго и третьего режимов работы, иллюстрирующая примерный способ для направления конденсата в выпуск двигателя;
фиг. 8 - график, показывающий примерные настройки клапана, основанные на условиях эксплуатации двигателя;
фиг. 9-12 показывают примерную систему управления конденсатом согласно второму варианту осуществления, в которой накопитель включен в состав для содействия маршрутизации упомянутого конденсата;
фиг. 13 иллюстрирует примерный способ для маршрутизации конденсата с использованием накопителя;
фиг. 14 иллюстрирует примерный способ для заполнения накопителя сжатым газом; и
фиг. 15 и 16 показывают третий вариант осуществления системы управления конденсатом, в которой конденсат накапливается внутри впускного коллектора фиг. 3, 4, 9-12 и 15-16 начерчены приблизительно в масштабе, хотя могут использоваться другие относительные размеры и расположение.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам для принятия мер в ответ на конденсат в охладителе наддувочного воздуха (CAC), в том числе, настройки местоположения, куда конденсат направляется в системе двигателя, такой как система по фиг. 1. В этом отношении один или более клапанов могут настраиваться для управления местоположением, куда направляется конденсат, например, таким как направляющие тракты, показанные на фиг. 2. В одном из конкретных вариантов осуществления, показанных на фиг. 3 и 4, двигатель с двойным турбонаддувом выполнен с возможностью подавать конденсат в различные местоположения на основании типа загрязнения, присутствующего в конденсате, и других рабочих параметров двигателя или каталитического нейтрализатора. Например, условия эксплуатации двигателя могут включать в себя температуру каталитического нейтрализатора или двигателя и формирование конденсата в CAC, которые могут определяться с использованием способа, проиллюстрированного на фиг. 5. Примерные способы для переключения между режимами работы двигателя для настройки направляющего тракта подачи показаны на фиг. 6 и 7. Затем, фиг. 8 показывает примерный график для иллюстрации настроек клапанов в примерной системе двигателя. Второй вариант осуществления системы управления конденсатом с накопителем для хранения и использования сжатого газа для содействия маршрутизации и перемещению упомянутого конденсата показан на фиг. 9-12 наряду с тем, чтобы фиг. 13 и 14 показывают примерные способы для эксплуатации системы управления конденсатом с упомянутым накопителем. В дополнение, так как самая низкая точка в системе двигателя может находиться в местоположениях, иных чем охладитель наддувочного воздуха, фиг. 15 и 16 показывают третий вариант осуществления, в котором конденсат собирается во впускном коллекторе, который содержит самую низкую точку в системе впуска воздуха.
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 47 через впускные направляющие (не показаны) и выпускным коллектором 48 через соответственный 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 настраиваться относительно положения коленчатого вала посредством фазировщика 58 кулачков. Время открывания и закрывания впускного клапана 52 может настраиваться 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 число оборотов двигателя (RPM).
Топливная форсунка 66 показана расположенной, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускное окно, что известно специалистам в данной области техники как оконный впрыск. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально длительности 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 формирования более высоких давлений топлива. В дополнение, впускной коллектор 47 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который настраивает положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из входной трубки 46 корпуса дросселя. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для питания системы всасывания двигателя. Воздухозаборник 42 может быть частью системы впуска, которая втягивает воздух из одного или более воздуховодов (не показанных на фиг. 1). Один или более воздуховодов 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 может двигаться ниже по потоку от клапана впуска в воздухозаборник, выходную трубку 44 компрессора, CAC 166, входную трубку 46 корпуса дросселя, впускной коллектор 47 и направляющие впуска воздуха в 30, которые передают воздух в каждую из камер сгорания и составляют систему впуска воздуха.
Отработавшие газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162, который, в свою очередь, сжимает оставшийся преддроссельный объем воздушного тракта. Различные компоновки могут быть предусмотрены для осуществления привода 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 с помощью турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12. Перепускная заслонка 171 турбонагнетателя является клапаном, который предоставляет отработавшим газам возможность обходить турбину 164 через перепускной канал 173, когда перепускная заслонка 171 турбонагнетателя находится в открытом состоянии. По существу все отработавшие газы проходят через турбину 164, когда перепускная заслонка 171 находится в полностью закрытом положении.
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции отработавших газов (EGR) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного коллектора 48 во впускной коллектор 47, или другое положение вдоль системы впуска воздуха, через канал 140 EGR. Величина EGR, выдаваемой во впускной коллектор 47, 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 формирование 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 существенные количества воды, температура конденсации также может быть относительно высокой. Следовательно, формирование конденсата из EGR может быть гораздо более интенсивным, чем формирование конденсата от сжатия воздуха и понижение его до температуры конденсации.
Система всасывания может включать в себя один или более охладителей 166 наддувочного воздуха (CAC) (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. В некоторых вариантах осуществления, CAC 166 может быть теплообменником из воздуха в воздух наряду с тем, что, в других вариантах осуществления, CAC 166 может быть теплообменником из воздуха в жидкость. CAC 166 может включать в себя клапан для избирательной модуляции скорости потока всасываемого воздуха или жидкого теплоносителя, проходящего через охладитель 166 наддувочного воздуха, в ответ на формирование 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, а затем, выходит, чтобы проходить через дроссель 62 и во впускной коллектор 47 двигателя. Для содействия охлаждению наддувочного воздуха, поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через CAC. Конденсат может дополнительно формироваться и накапливаться в CAC в ответ на снижение температуры окружающего воздуха, высокую влажность или дождливые погодные условия, когда наддувочный воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. На дне CAC 166 может накапливаться конденсат, который затем повторно вводится в систему двигателя во время события разгона в различных местах на основании типа загрязнения, считанного в конденсате, и рабочих параметров двигателя или каталитического нейтрализатора.
Как подробнее описано ниже, узел 202 входного резервуара расположен на дне CAC 166 в самой низкой точке, где собирается конденсат. Узел 202 входного резервуара присоединен к первому клапану 210 маршрутизации, который управляется модулем управления двигателем (например, контроллером 12) и может вводиться в действие на основании обратной связи с датчика, расположенного в части поддона входного резервуара, который контролирует уровни конденсата и/или загрязнения в нем. Что касается расположения части поддона входного резервуара, в одном из вариантов осуществления, часть поддона входного резервуара может быть расположена слегка ниже плоскости, параллельной земле, которая является касательной к самой низкой точке трубок входного резервуара CAC. Поэтому, конденсат может проходить через одну или более трубок, проложенных в систему двигателя. где он поступает в сопло, предназначенное для распыления конденсата перед вводом в систему двигателя. В частности, описанные способы включают в себя направление конденсата в систему впуска воздуха или местоположение в выпуске двигателя на основании выявления загрязнения в конденсате в дополнение к рабочим параметрам двигателя или каталитического нейтрализатора. Например, во время работы транспортного средства, маршрутизация может включать в себя направление конденсата в каждую из системы впуска воздуха и местоположение в системе выпуска в зависимости от считанных и/или оцененных параметров двигателя во время работы транспортного средства. Более того, описанное направление в различные места может происходить в отдельные моменты времени или, в некоторых случаях, может происходить одновременно. В дополнение, маршруты трубок откачки могут идти параллельно, прилегающими к и/или проходить иначе в непосредственной близости от существующих источников тепла под капотом, для того чтобы нагревать жидкие среды с помощью переноса тепла, для того чтобы предварительно распылять упомянутые жидкие среды. Наоборот, маршруты трубок откачки могут идти возле источников холода (например), которые могут присутствовать вдоль траекторий маршрутов, для того чтобы обеспечивать дополнительное охлаждение перед поступлением в любое из местоположений точки впрыска. Например, конденсат может направляться в первое местоположение вдоль воздухозаборника двигателя в первом режиме работы и второе местоположение вдоль выпуска двигателя во втором режиме работы, и третье местоположение вдоль выпуска двигателя в третьем режиме работы, первый, второй и третий режимы работы все существуют во время эксплуатации транспортного средства, и все происходят в неперекрывающиеся периоды.
Посредством регулирования температуры на CAC (например, температур наддувочного воздуха на входе и выходе), формирование конденсата может снижаться, что понижает 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, тем самым, 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 выходную трубку 44 компрессора в CAC 166.
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 отработавших газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от турбины 164 и розжигового каталитического нейтрализатора 70, который может быть розжиговым каталитическим нейтрализатором, имеющим меньший объем, чем каталитический нейтрализатор большего объема, который установлен под днищем кузова транспортного средства. Розжиговый каталитический нейтрализатор 70 присоединен вплотную к выпускному коллектору или турбонагнетателю (когда приложен к головке блока цилиндров IEM) и предназначен для более быстрого разогрева после запуска двигателя, чем каталитический нейтрализатор под днищем кузова. В этом конкретном примере, каталитический нейтрализатор под днищем кузова является трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором, который окисляет углеводороды и окись углерода, и восстанавливает оксиды азота. В этом примере, каталитический нейтрализатор под днищем кузова включает в себя многочисленные брикеты. Другие формы каталитических нейтрализаторов также могут использоваться. Розжиговый каталитический нейтрализатор может быть окислительным каталитическим нейтрализатором, трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором или другим пригодным каталитическим нейтрализатором. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода отработавших 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, 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. Как правило, во время такта впуска, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 47, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем 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). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, с тем 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 топлива, 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, из условия 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. Во время такта 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, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что приведенное выше описание предоставлено только 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.
На фиг. 1, контроллер показан 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, дежурную 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 охлаждающей жидкости 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 47; 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 предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота 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 выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. Другие не изображенные датчики также могут присутствовать, например, такие как датчик для определения скорости всасываемого воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха.
Более того, контроллер 12 может поддерживать связь с различными исполнительными механизмами, которые могут включать в себя исполнительные механизмы двигателя, такие как топливные форсунки ли форсунки для конденсата, 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 настраивать определенные параметры управления двигателем, в том числе: регулируемую установку фаз кулачкового распределения (VCT), топливо-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, показана упрощенная принципиальная схема по фиг. 1, которая включает в себя примерные направляющие тракты для конденсата согласно настоящему раскрытию. Ради простоты, система 200 управления конденсатом показана присоединенной к единственной системе турбонагнетателя и единственной системе выпуска. Однако, в некоторых вариантах осуществления, двигатель 10 может включать в себя две или более систем турбонагнетателей и/или выпуска в сообщении с системой 200 управления конденсатом. Согласно настоящему раскрытию, двигатель 10 включает в себя систему впуска воздуха и каталитический нейтрализатор, присоединенный к выпуску двигателя. Здесь, способ содержит направление воздуха через теплообменник и в систему впуска воздуха; формирование конденсата в теплообменнике; и направление конденсата в систему впуска воздуха или местоположение в выпуске двигателя на основании загрязнения в конденсате и рабочих параметров двигателя или каталитического нейтрализатора.
Например, как схематически иллюстрирует схема по фиг. 2, конденсат может накапливаться на дне CAC 166 в узле 202 входного резервуара. Затем, на основании состава и/или уровня конденсата, он может перемещаться через одну или более трубок перед впрыском обратно в двигатель 10. Таким образом, положение первого клапана 210 маршрутизации, который находится под управлением системы 12 управления, может настраиваться, чтобы направлять конденсат в первое местоположение вдоль системы впуска воздуха двигателя (например, во впускной коллектор 47) в первом режиме работы, и в выпуск двигателя, когда не работает в первом режиме. В дополнение, второй клапан 212 маршрутизации включен в состав для направления конденсата во второе местоположение вдоль выпуска двигателя выше по потоку от розжигового каталитического нейтрализатора 70 во втором режиме работы, и в третье местоположение вдоль выпуска двигателя ниже по потоку от розжигового каталитического нейтрализатора в третьем режиме работы.
Что касается режимов двигателя, показанных в примерном варианте осуществления по фиг. 2, первое местоположение находится во впускном коллекторе 47 двигателя, а первый режим работы содержит эксплуатацию двигателя на высокой нагрузке с загрязнением, включающим в себя моторное масло. Поэтому, когда датчик (например, датчик 410 конденсата, подробно описанный ниже) выявляет наличие моторного масла в конденсате, например, так как моторное масло выявлено датчиком, присоединенным к емкости для конденсата, первый клапан 210 маршрутизации, который показан в качестве двухходового клапана, может настраиваться, чтобы направлять конденсат, загрязненный моторным маслом, через первый направляющий тракт 220, где конденсат распыляется первым дозирующим клапаном 930 перед тем, как он поступает в поток всасываемого воздуха для подачи в цилиндр 30. В силу этого, моторное масло может сжигаться в существенно большей степени во время процесса сгорания, происходящего в нем. В качестве альтернативы, если двигатель 10 не работает под высокой нагрузкой, например, так как нагрузка на двигателе находится ниже порогового значения, но датчик 410 конденсата все еще выявляет моторное масло в качестве загрязнения, двигатель 10 по-прежнему работает в первом режиме работы в условиях обогащения топливом. Эксплуатация с избыточным топливом в условиях обогащения топливом будет допускать всасывание конденсата, не оказывая влияния на стабильность сгорания.
В качестве альтернативы, если по существу отсутствие загрязнения выявлено датчиком 410 конденсата, конденсат может направляться в выпуск двигателя для впрыска в него. Поэтому, первый клапан 210 маршрутизации может настраиваться, чтобы подавать конденсат, накопленный на дне CAC 166, через второй направляющий тракт 222 в выпуск двигателя. В дополнение, так как накопленный конденсат содержит по существу чистую воду, когда отсутствует загрязнение, способы согласно настоящему раскрытию включают в себя впрыск конденсата выше по потоку от каталитического нейтрализатора на основании одного или более из параметров двигателя или каталитического нейтрализатора. Например, когда каталитический нейтрализатор становится горячим, так как температура является большей, чем пороговое значение, конденсат может впрыскиваться в систему выпуска выше по потоку от розжигового каталитического нейтрализатора 70 для подачи в него. Поэтому, конденсат может направляться в выпуск двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора, для того чтобы охлаждать устройство, в то время как нагрузка двигателя высока. Таким образом, способы согласно настоящему раскрытию преимущественно используют влагу, накопленную внутри системы двигателя, для повышения эффективности системы охлаждения наддувочного воздуха. Соответственно, со ссылкой на фиг. 2, второй клапан 212 маршрутизации, поэтому, может настраиваться, чтобы направлять конденсат в системе выпуска. Так как два местоположения присутствуют в пределах системы выпуска, в материалах настоящей заявки второе местоположение является местоположением выше по потоку от каталитического нейтрализатора, а третье местоположение является местом ниже по потоку от каталитического нейтрализатора.
Второй режим работы содержит вбрызгивание конденсата во втором местоположении, которое находится вдоль выпуска двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора, в то время как двигатель 10 работает на высокой нагрузке с упомянутым загрязнением, являющимся по существу свободным от моторного масла. Поэтому, когда нагрузка на двигатель высока (например, выше порогового значения нагрузки), температура каталитического нейтрализатора может повышаться в ответ на высокую нагрузку, так что температура каталитического нейтрализатора становится большей, чем пороговое значение температуры. Когда это происходит, второй клапан 212 маршрутизации может побуждаться направлять конденсат через третий перепускной канал 224 и во второй дозирующий клапан 232, который расположен в упомянутом втором местоположении. Как описано выше, конденсат, в силу этого, может действовать, чтобы охлаждать каталитический нейтрализатор, в то время как нагрузка на двигатель высока. В дополнение, второй режим работы дополнительно содержит каталитический нейтрализатор, работающий при температуре, логически выведенной находящейся выше предопределенной температуры, наряду с тем, что загрязнение является по существу свободным от моторного масла. Температура каталитического нейтрализатора может логически выводиться по одной или более из следующих переменных: топливо/воздушного соотношения сгорания, рециркуляции отработавших газов, числа оборотов двигателя, установки момента зажигания и потока воздуха через двигатель. Например, патент США под № 5,303,168 преподает способ для предсказания температуры отработавших газов двигателя во время работы двигателя. В нем, различная информация о двигателе обрабатывается для динамического предсказания температуры отработавших газов на основании операций транспортного средства, с использованием прогнозирующей модели, в то время как меняются число оборотов двигателя, нагрузка, опережение искрового зажигания, процентное отношение рециркуляции отработавших газов и топливо/воздушное соотношение.
Третий режим работы содержит впрыскивание конденсата в третьем местоположении, которое находится вдоль выпуска двигателя ниже по потоку от каталитического нейтрализатора, в то время как двигатель 10 работает на низкой нагрузке и существенное моторное масло не обнаружено в конденсате. Поэтому, когда нагрузка на двигатель низка (например, ниже порогового значения), температура каталитического нейтрализатора также может падать ниже порогового значения температуры. Когда это происходит, второй клапан 212 маршрутизации может побуждаться направлять конденсат через четвертый перепускной канал 226 и в третий дозирующий клапан 234, который расположен в третьем местоположении ниже по потоку от розжигового каталитического нейтрализатора 70. По прохождению через второй направляющий тракт 222, и дальше, через четвертый направляющий тракт 226, третий дозирующий клапан 234 может распылять конденсат перед тем, как он поступает в поток отработанного воздуха после розжигового каталитического нейтрализатора. Это может делаться для того, чтобы защищать розжиговый каталитический нейтрализатор от подвергания воздействию избыточной влаги во время эксплуатации транспортного средства. Кроме того, наряду с эксплуатацией на легких нагрузках двигателя, впрыск конденсата выше по потоку от каталитического нейтрализатора мог бы вызвать нежелательное охлаждение каталитического нейтрализатора и менее эффективную работу катализатора.
Хотя система и способы, описанные в материалах настоящей заявки, могут свободно действовать в любом из местоположений на основании одного или более из параметров двигателя и/или каталитического нейтрализатора, третий режим работы, в котором конденсат направляется в третье местоположение, может происходить чаще, чем работа во втором режиме, в котором конденсат направляется во второе местоположение, или работа в первом режиме, в котором конденсат направляется в первое местоположение. По существу, конденсат, содержащий по существу чистую воду, может безопасно вычищаться из системы двигателя наряду с тем, что двигатель работает под приемлемыми нагрузками двигателя. В дополнение, изобретатели осознали, что неизменное направление конденсата в выпуск или воздухозаборник независимо от условий эксплуатации двигателя и независимо от того, есть ли загрязнения в конденсате, приводили к нежелательному функционированию двигателя или каталитического нейтрализатора, которое, в силу этого, избегается посредством использования системы и способов согласно настоящему раскрытию.
В некоторых случаях, загрязнение, выявленное в конденсате, может быть охлаждающей жидкостью двигателя. Однако, выявление охлаждающей жидкости двигателя в конденсате предвещает потенциальные проблемы в пределах системы двигателя, поскольку вероятно присутствует утечка охлаждающей жидкости. Поэтому, когда выявленное загрязнение является охлаждающей жидкостью двигателя, описанные способы дополнительно содержат понижение мощности у двигателя, чтобы предоставлять водителю возможность доехать до надежного места, не нанося вред двигателю. Таким образом, описанные система и способы предоставляют возможность для режима аварийного возвращения домой, чтобы предоставлять транспортному средству возможность эксплуатироваться в ограниченном наборе условий до прибытия в пункт назначения, где транспортное средство может быть поставлено на стоянку до тех пор, пока не техническое обслуживание и текущий ремонт не выполнены над транспортным средством для исправления потенциально возможной проблемы.
Система 10 двигателя дополнительно может включать в себя систему 14 управления, содержащую контроллер 12, который показан принимающей информацию с множества датчиков (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки). В качестве одного из примеров, датчики могут включать в себя датчик 410, присоединенный к узлу 202 входного резервуара, датчики на впуске, датчик отработавших газов и датчики температуры, расположенные в выпуске и/или каталитическом нейтрализаторе, и т.д. Другие датчики, такие как датчики давления, температуры, уровня топлива, топливо/воздушного соотношения и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям в двигателе 10. В качестве еще одного примера, исполнительные механизмы могут включать в себя дозирующие клапаны 930 232 и 234 для конденсата, топливную форсунку 66 и дроссель 62. Контроллер может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команд или управляющей программы, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры показаны на фиг. 5-7.
Далее, с обращением к фиг. 1-3, которые показывают относительно расположение компонентов в примерном двигателе со сдвоенной турбиной (например, два турбонагнетателя и два выпускных коллектора), содержащем систему управления конденсатом, которая включает в себя теплообменник и емкость согласно настоящему раскрытию. Как показано, узел 202 входного резервуара расположен ниже CAC 166 в самой низкой точке, где будет собираться конденсат. Поэтому, по мере того, как воздух поступает во вход компрессора каждого турбонагнетателя, идентифицированный под 180, поток воздуха через впускной канал 42 может направляться в компрессор 162 и продолжать движение через выходную трубку 44 компрессора описанным выше образом со ссылкой на фиг. 1 и 2. В CAC 166, оба потока воздуха объединяются в единый поток воздуха, который прогоняется через упомянутый теплообменник. Поэтому, поток сжатого и охлажденного воздуха направляется через входную трубку 46 корпуса дросселя, через впускной коллектор 47 и во впускные направляющие, в итоге достигая камер 30 сгорания. Для содействия охлаждению наддувочного воздуха, поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства по мере того, как он дополнительно пропускается через CAC 166.
Как указано на фиг. 3 и описано выше, узел 202 входного резервуара расположен ниже CAC 166 для сбора конденсата по мере того, как он формируется внутри системы впуска воздуха. Однако, так как система управления конденсатом, показанная на фиг. 3, присоединена к системе с двумя выпускными коллекторами (не показаны), в некоторых случаях, первый клапан 210 маршрутизации может быть трехходовым клапаном, выполненным с возможностью направлять накопленный конденсат в систему впуска двигателя через первый направляющий тракт 220 или одновременно направлять накопленный конденсат в каждую систему выпуска двигателя через два вторых направляющих тракта 222. Хотя поток конденсата в каждый выпуск двигателя через второй направляющий тракт 222 может происходить одновременно, это не является ограничивающим и, в некоторых вариантах осуществления, конденсат может направляться в один или другой выпускные коллекторы на основании потребностей в нем. Например, если одна выхлопная труба предназначена для несения более тяжелой нагрузки, например, так как она имеет присутствующий добавочный каталитический нейтрализатор, конденсат может направляться в такую систему выпуска чаще по сравнению с другой системой выпуска. Ради простоты, в материалах настоящей заявки каждая система выпуска по существу идентична, поэтому, нагрузка, несомая каждой, равномерно распределена между двумя выпускными коллекторами. По существу, поток конденсата в каждый выпускной коллектор как правило может происходить пропорционально один другому. Более того, как описано со ссылкой на фиг. 2, конденсат, направляемый в систему выпуска, может проходить через второй направляющий тракт 222 по пути к второму клапану 212 маршрутизации.
Фиг. 4 показывает примерный узел 202 входного резервуара подробнее. В одном из вариантов осуществления, узел 202 входного резервуара включает в себя одиночный датчик для определения, присутствует ли загрязнение в конденсате. Однако, это не является ограничивающим и, в других вариантах осуществления, два или более датчиков также могут присутствовать для выявления одного или более загрязнений в дополнение к чистому конденсату. Например, три датчика могут быть включены в состав для определения, является ли конденсат по существу свободным от загрязнений, присутствует ли моторное масло в качестве загрязнения, и/или является ли загрязнением охлаждающая жидкость двигателя. Дополнительно, как показано на фиг. 4, датчик 410 конденсата может проводить различие между этими тремя текучими средами. Например, конденсат может анализироваться на удельный вес или углеводородную сигнатуру сред конденсата, поскольку охлаждающая жидкость двигателя содержит этиленгликоль, который проявляет иную углеводородную сигнатуру, чем моторное масло.
Так как узел 202 входного резервуара расположен ниже CAC 166, конденсат из охладителя наддувочного воздуха может течь вниз в самую низкую точку, которая совпадает с внутренним поддоном 402, где накапливается конденсат. По этой причине, окно 404 сообщения соединяет вместе оба, левый и правый, каналы для текучей среды, чтобы эффективно направлять конденсат внутри CAC 166 во внутренний поддон 402 для откачки. Поскольку конденсат повторно вводится в систему двигателя, узел 202 входного резервуара дополнительно включает в себя фильтр 406 для ограничения поступления каких бы то ни было частиц или инородных веществ в трубку откачки конденсата или систему управления конденсатом. Поэтому, текучие среды конденсата, которые продолжают движение дальше вниз по потоку (как показано на фиг. 4) в первый клапан 210 маршрутизации, могут быть более чистыми, поскольку твердые частицы уменьшаются благодаря использованию фильтра. В некоторых вариантах осуществления, внутренний поддон 402 может включать в себя съемную пробку 412, для того чтобы предоставлять окно для получения доступа в область внутреннего поддона. Например, во время фазы испытаний, камера может быть установлена в окне для визуализации текучих сред наряду с тем, что один или более датчиков определяют, присутствует ли загрязнение в накопленном конденсате. Как подробнее описано выше со ссылкой на фиг. 3, накопленный конденсат также может направляться в три местоположения на основании типа загрязнения в конденсате и рабочих параметров двигателя или каталитического нейтрализатора.
С обращением к управлению раскрытых систем и способов, фиг. 5-7 показывают примерные блок-схемы последовательности операций способа для иллюстрации, каким образом контроллер 12 может быть запрограммирован, чтобы осуществлять настройки в пределах двигателя 10 для переключения между режимами работы двигателя. Например, контроллер 12 может переключать режимы работы, побуждая один или более клапанов маршрутизации в системе управления конденсатом настраивать направляющий тракт, проходимый конденсатом по мере того, как он направляется в различные описанные местоположения.
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа 500 для управления двигателем 10 во время переключения режимов работы двигателя на основании идентичности конденсата (например, присутствует ли загрязнение). Согласно показанной примерной блок-схеме последовательности операций способа, способ 500, поэтому, в общем смысле включает в себя проведение различия между чистым конденсатом, по существу полностью содержащим воду, и конденсатом, загрязненным примесями, подобными моторному маслу или охлаждающей жидкости. Затем, в зависимости от распознанной идентичности конденсата, способ 500 дополнительно содержит переключение между режимами работы двигателя, чтобы направлять конденсат в места, раскрытые на фиг. 2. Как здесь описано, способ 500 включает в себя сжатие воздуха в компрессоре, приводимом в движение турбиной, присоединенной к выпуску двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора; проталкивание упомянутого сжатого воздуха через теплообменник в систему впуска воздуха двигателя; сбор конденсата, сформированного теплообменником, в емкости; и направление упомянутого конденсата в одно из: системы впуска воздуха двигателя; выпуска двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора и ниже по потоку от турбины; или выпуска двигателя ниже по потоку от каталитического нейтрализатора.
По существу, контроллер 12 может быть присоединен к узлу 202 входного резервуара и, в особенности, к датчику 410 конденсата, для определения, накопилось ли сколько-нибудь конденсата в емкости. На 502, способ 500, поэтому, включает в себя контроль уровней конденсата внутри емкости, например, внутреннего поддона 402. На 504, способ 500 дополнительно включает в себя определение, является ли объем накопленного конденсата большим, чем пороговое значение объема. Если было накоплено существенное количество конденсата, например, так как накопленный конденсат является большим, чем пороговое значение объема, способ дополнительно может определять чистоту конденсата, накопленного внутри емкости. В качестве альтернативы, если количество накопленного конденсата падает ниже порогового значения объема, в описанном варианте осуществления, двигатель 10 может продолжать эксплуатацию наряду с тем, что контроллер 12 контролирует условия конденсата в емкости. Ради простоты, в то время как объем конденсата падает ниже порогового значения объема, поток конденсата в ней прекращается. Однако, в некоторых вариантах осуществления, контроллер 12 по выбору может направлять конденсат, накопленный в емкости, на основании условий двигателя независимо от накопленного объема, пока некоторое количество конденсата присутствует в емкости.
Что касается измеренной чистоты конденсата, на 506, способ 500 включает в себя определение, присутствует ли загрязнение в конденсате. Как вкратце описано выше со ссылкой на фиг. 2, на 508, способ 500 дополнительно содержит определение, является ли загрязнением моторное масло. Если загрязнением является моторное масло, на 510, двигатель может работать в первом режиме работы, направляя конденсат в первое местоположение, расположенное во впускном коллекторе двигателя. Фиг. 6 показывает примерную блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую, каким образом контроллер 12 может эксплуатировать систему управления конденсатом в первом режиме работы на основании условий эксплуатации двигателя, когда загрязнением является моторное масло.
В некоторых случаях, загрязнением может быть охлаждающая жидкость двигателя. Поэтому, способ 500 дополнительно включает в себя определение, присутствует ли охлаждающая жидкость в конденсате. Например, датчик 410 конденсата может быть выполнен с возможностью проводить различие между моторным маслом и охлаждающей жидкостью, принимая во внимание удельный вес каждого вещества, который может быть разным вследствие разной углеводородной сигнатуры сред. Например, охлаждающая жидкость двигателя может содержать в себе этиленгликоль, а потому, иметь иную углеводородную сигнатуру, чем моторное масло, которое может содержать в себе углеводороды, имеющие вплоть до 34 атомов углерода на молекулу. В дополнение, хотя многие моторные масла имеют между 18 и 34 атомов углерода на молекулу, это не является ограничивающим и, в некоторых случаях, может присутствовать больше, чем 34, атомов углерода на молекулу. По этой причине, если обнаруженное загрязнение не является моторным маслом, на 520, способ 500 включает в себя понижение мощности у двигателя, поскольку загрязнение вероятно должно быть охлаждающей жидкостью двигателя. Более того, так как загрязнение охлаждающей жидкостью двигателя является указывающим утечку в системе двигателя, а потому, указывающим потенциальные проблемы, способ дополнительно содержит подтверждение, что загрязнение является охлаждающей жидкостью, например, посредством анализа углеводородной сигнатуры, собранной с датчика 410 конденсата. По подтверждению, на 522, способ 500 включает в себя установку индикатора предупреждения, такого как лампа приборной панели, для сообщения, что утечка присутствует в системе двигателя. Сверх того, способ содержит понижение мощности у двигателя, когда охлаждающая жидкость присутствует в конденсате, чтобы предоставлять водителю возможность доехать до надежного места, не нанося вред двигателю. Этот режим работы аварийного возвращения домой, в силу этого, предоставляет подвергнутой ухудшению характеристик системе двигателя возможность приводиться в движение для обеспечения безопасности до тех пор, пока транспортное средство не может быть отправлено в ремонтное заведение, чтобы принять меры в ответ или устранить потенциально возможную проблему.
Возвращаясь на 506, если загрязнение не выявлено в конденсате, так что конденсат является по существу чистой жидкостью (например, водой), то способ может переходить на 530, при этом, двигатель работает во втором или третьем режимах, направляя конденсат в выпуск двигателя, соответственно, выше по потоку или ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Фиг. 7 показывает примерную блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую, каким образом контроллер 12 может эксплуатировать систему управления конденсатом во втором или третьем режимах работы на основании условий эксплуатации двигателя в отсутствие загрязнений.
Далее, с обращением к различным режимам работы двигателя, фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа 600, которая иллюстрирует первый режим для направления конденсата в воздухозаборник двигателя, когда загрязнением является моторное масло. На 602, процедура начинается оценкой и/или измерением условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя число оборотов 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. Формирование конденсата, такое как количество или объем конденсата в CAC могут определяться на основании этих данных на 602. В одном из примеров, скорость формирования конденсата может определяться внутри CAC на основании температуры окружающей среды, температуры на выходе CAC, отношения давления на выходе CAC к давлению окружающей среды, массового расхода воздуха, EGR и влажности. Скорость затем может использоваться для расчета количества или уровня конденсата в CAC. В еще одном примере, значение формирования конденсата может отображаться в температуру на выходе CAC и отношение давления в CAC к давлению окружающей среды. В альтернативном примере, значение формирования 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, комбинированная с относительно холодной температурой на выходе CAC, может служить признаком высокого значения формирования конденсата вследствие поверхностей охлаждения CAC и относительно низкой скорости потока всасываемого воздуха. Отображение, кроме того, может включать в себя модификатор для температуры окружающей среды. Однако, как описано в материалах настоящей заявки, количество конденсата, присутствующего в узле 202 входного резервуара, может измеряться единственным датчиком.
На 604, процедура определяет, находится ли отдаваемая мощность двигателя выше первого порогового значения нагрузки (например, так как числа оборотов двигателя являются большими, чем требуемая отдаваемая мощность). Если нагрузка двигателя высока, на 606, процедура включает в себя ввод в действие первого дозирующего клапана 930 и направление смеси конденсата/масла через него в соответствии с первым местоположением в системе впуска воздуха двигателя. В качестве одного из примеров, контроллер 12 может настраивать поток конденсата посредством настройки первого клапана 210 маршрутизации на первое положение, которое предоставляет конденсату возможность течь из узла 202 входного резервуара через первый направляющий тракт 220 и в первый дозирующий клапан 930. Хотя клапан 210 маршрутизации может допускать одно из двух положений, как показано на фиг. 2 (например, так как он является двухходовым клапаном), возможны другие конфигурации клапана, содержащие большее количество направляющих трактов для отведения потока конденсата в пределах системы управления конденсатом. Однако, ради простоты, местоположения каталитического нейтрализатора, описанные в материалах настоящей заявки, предоставляют возможность для повышенной экономии, поскольку меньшее количество материала используется для маршрутизации конденсата по всем трубкам/магистралям откачки. В дополнение к управлению направлением или направляющим трактом потока конденсата, система управления конденсатом дополнительно может управлять скоростью подачи, для того чтобы предотвращать или управлять накоплением конденсата во время условий, в которых вырабатывается конденсат, таких как во время дождя или высокой влажности. На 608, способ 600 включает в себя дозирование скорости подачи конденсата на основании одного или более условий эксплуатации двигателя. Более того, когда двигатель является работающим на высокой нагрузке, и моторное масло присутствует в упомянутом конденсате, способ может включать в себя направление упомянутого конденсата в систему впуска воздуха двигателя с повышенной скоростью подачи, поскольку он вероятно должен накапливаться с более высокой скоростью.
Возвращаясь на 604, способ 600 включает в себя осуществление дополнительных настроек для направления конденсата в воздухозаборник, когда моторное масло присутствует в конденсате, и двигатель работает в условиях обогащения топливом, даже если нагрузка на двигатель является низкой или умеренной. Поэтому, даже если отдаваемая мощность двигателя падает ниже первого порогового значения нагрузки, на 610, процедура дополнительно содержит направление смеси конденсата/масла в первый дозирующий клапан 930 вдоль воздухозаборника двигателя во время условий обогащения топливом. Как описано выше, это может выполняться посредством настройки положения первого клапана 210 маршрутизации, чтобы направлял поток конденсата через первый направляющий тракт 220. В качестве альтернативы, если отдаваемая мощность двигателя является низкой или умеренной, и не должно происходить обогащение топливом, на 620, способ 600 включает в себя определение, падает ли отдаваемая мощность двигателя ниже второго порогового значения нагрузки.
Когда отдаваемая мощность двигателя падает ниже второго порогового значения нагрузки, и конденсат вводится в одиночном местоположении или окне; (например, в местоположении клапана принудительной вентиляции картера или PCV), ослабленные потоки воздуха в системе впуска (например, вследствие более низких скоростей воздушного тракта) затрудняют распределение введенного конденсата равномерно по всем из цилиндров, поскольку распыленная смесь имеет тенденцию оседать вдоль основания воздуховода. Наоборот, когда отдаваемая мощность двигателя высока, усиленные потоки воздуха (например, с высокими скоростями воздушного тракта) предоставляют возможность, чтобы смесь конденсата висела во взвешенном состоянии, в то время как распыленная смесь проходит через воздуховоды, что преимущественно уменьшает проблемы распределения. Поэтому, для преодоления проблем распределения, в одном из примеров, может использоваться многооконная система, содержащая отдельную трубку откачки, размещенную непосредственно выше каждого впускного окна, ведущего в каждый отдельный цилиндр двигателя. Например, фиг. 9A показывает примерную многооконную систему 900 для распределения направляемого конденсата в каждый отдельный цилиндр. Ради простоты, для справки показано расположение каждой трубки откачки относительно каждого цилиндра (например, расположенного непосредственно выше). (например, смотрите фиг. 9). В качестве альтернативы, в еще одном примере, накопитель также может быть включен в систему управления конденсатом, чтобы содействовать откачке конденсата в любое или все из мест откачки (например, в систему впуска и/или выпуска), когда отдаваемая мощность двигателя падает ниже второго порогового значения нагрузки. В одном из случаев, накопитель может получать и хранить давление наддува двигателя и/или параметр разрежения во впускном коллекторе двигателя, который должен использоваться по требованию. В качестве альтернативы, на 622, способ 600 включает в себя направление смеси конденсата/масла в третье местоположение вдоль выпуска двигателя ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, когда отдаваемая мощность двигателя падает ниже второго порогового значения нагрузки. Сверх того, контроллер 12 может настраивать первый клапан 210 маршрутизации и второй клапан 212 маршрутизации, для того чтобы настраивать направляющий тракт для подачи в выпуск двигателя ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. В качестве альтернативы, если отдаваемая мощность двигателя является большей, чем второе пороговое значение нагрузки, контроллер 12 может направлять смесь конденсата/масла в первое местоположение вдоль воздухозаборника двигателя, как описано выше. Поэтому, способ 600 переходит на 606 и дополнительно содержит дозирование конденсата наряду с тем, что дозированный конденсат направляется во впускной коллектор, когда двигатель является работающим на легкой или умеренной нагрузке. Например, как описано выше, конденсат может направляться в первое местоположение в системе впуска двигателя, когда моторное масло обнаружено в конденсате. Хотя два пороговых значения нагрузки описаны в материалах настоящей заявки, в некоторых случаях, первое и второе пороговые значения нагрузки могут быть по существу равными, так что конденсат просто направляется в воздухозаборник двигателя, в то время как двигатель работает выше первого порогового значения нагрузки, и в выпуск двигателя, в то время как двигатель работает ниже первого порогового значения нагрузки.
Что касается маршрутизации чистого конденсата, фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций способа 700, которая иллюстрирует второй и третий режимы работы для направления конденсата в выпуск двигателя. Как описано выше, на 702, процедура начинается оценкой и/или измерением условий эксплуатации двигателя. Затем, на 704, способ 700 включает в себя определение, находится ли отдаваемая мощность двигателя выше третьего порогового значения нагрузки. Третье пороговое значение нагрузки указывает условия двигателя, выше которых каталитический нейтрализатор вероятно должен становиться горячим. Поэтому, если температура каталитического нейтрализатора возрастает, например, так как высока отдаваемая мощность двигателя, на 706, чистый конденсат может направляться во второе местоположение вдоль выпуска двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора, для того чтобы охлаждать каталитический нейтрализатор посредством разбрызгивания тонко распыленного тумана в выпуск двигателя. Как кратко описано выше, направление чистого конденсата во второе местоположение может влечь за собой контроллер 12, настраивающий первый клапан 210 маршрутизации и второй клапан 212 маршрутизации для настройки направляющего тракта для подачи текучей среды во второе местоположение. Сверх того, в зависимости от выявленных условий двигателя, на 708, способ 700 включает в себя дозирование скорости подачи конденсата на основании одного или более условий эксплуатации двигателя. Например, если нагрузка двигателя, а потому, температура каталитического нейтрализатора, возрастает, количество впрыскиваемого чистого конденсата может увеличиваться, чтобы дополнительно повышать скорость охлаждения каталитического нейтрализатора. В качестве альтернативы, если нагрузка двигателя убывает, что может вызывать пониженную температуру каталитического нейтрализатора в некоторых случаях, количество впрыскиваемого чистого конденсата может уменьшаться пропорционально пониженной нагрузке двигателя или температуре каталитического нейтрализатора. Хотя не показано, в некоторых вариантах осуществления, способ 700 может включать в себя направление упомянутого конденсата в выпуск двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора и ниже по потоку от турбины, когда двигатель является работающим в условиях обогащения топливом, и моторное масло отсутствует в упомянутом конденсате.
Возвращаясь на 704, если отдаваемая мощность двигателя падает ниже третьего порогового значения нагрузки, температура каталитического нейтрализатора все еще может подниматься выше порогового значения температуры на основании условий эксплуатации двигателя. Например, если умеренная нагрузка двигателя, которая падает только ниже третьего порогового значения нагрузки, прикладывается в течение продолжительного периода времени, температура каталитического нейтрализатора по-прежнему может возрастать выше порогового значения температуры, которое установлено, чтобы указывать условия возможного ухудшения характеристики. Поэтому, упомянутый второй режим работы содержит каталитический нейтрализатор, работающий при температуре, логически выведенной находящейся выше предопределенной температуры, с упомянутым загрязнением, являющимся по существу свободным от моторного масла. Как описано в материалах настоящей заявки, температура каталитического нейтрализатора может измеряться датчиком (например, датчиком температуры) или логически выводиться по одной или более из следующих переменных: топливо/воздушного соотношения сгорания, рециркуляции отработавших газов, числа оборотов двигателя, установки опережения зажигания и потока воздуха через двигатель. По существу, на 710, если температура каталитического нейтрализатора находится выше порогового значения температуры, чистый конденсат может направляться во второе местоположение вдоль выпуска двигателя уже описанным образом. В качестве альтернативы, если температура каталитического нейтрализатора падает ниже порогового значения температуры наряду с тем, что нагрузка на двигатель является умеренно низкой, на 720, чистый конденсат, взамен, может направляться в третье местоположение вдоль выпуска двигателя, как указано на 722 для выпуска в атмосферу, посредством настройки первого и второго клапанов маршрутизации в пределах системы управления конденсатом. Взамен, если отдаваемая мощность двигателя падает ниже четвертого порогового значения нагрузки, на 724, чистый конденсат может направляться в первое местоположение вдоль системы впуска воздуха двигателя просто посредством настройки первого клапана маршрутизации. Поэтому, скорость подачи конденсата может настраиваться на основании условий эксплуатации двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 8, график 800 показывает примерные настройки клапана на основании условий эксплуатации двигателя. Более точно, график 800 показывает изменения положений клапанов маршрутизации в ответ на изменения положения педали на кривой 802, отдаваемую мощность двигателя на кривой 804 и изменения уровня конденсата в CAC на кривой 806. Дополнительно, питание для системы управления конденсатом (CMS) показано на кривой 808 наряду с тем, что режим работы CMS показан на кривой 810. Положение первого клапана маршрутизации показано на 812 наряду с тем, что положение второго клапана маршрутизации показано на 814. Время показано по абсциссе каждой кривой, и время возрастает слева направо. Ради простоты, график 800 показывает примерные настройки клапанов в течение первого периода времени, когда датчик 410 конденсата выявляет отсутствие загрязнений в накопленной текучей среде. Затем, показаны примерные настройки для второго периода времени, происходящего в некоторое более позднее время, когда датчик 410 конденсата выявил загрязнение моторным маслом в накопленной текучей среде. Хотя не показано на графике 800, система управления конденсатом также может выявлять охлаждающую жидкость в конденсате и понижать мощность у двигателя в ответ на выявленную охлаждающую жидкость, как уже было описано.
До момента t1 времени, скорость транспортного средства, представленная в качестве положения педали (PP, кривая 802) и нагрузки двигателя (кривая 804), может быть низкой, а открывание дросселя, вследствие этого, малым. Уровень конденсата в CAC (кривая 806), поэтому, может падать ниже порогового объема. В ответ на состояние прогрева двигателя (например, температуру двигателя и каталитического нейтрализатора ниже порогового значения температуры), система управления конденсатом может быть недействующей, а потому, занимать выключенное положение. Однако, в других примерах, CMS может просто включаться на полную длительность времени, в течение которой включено транспортное средство. Так как уровень конденсата падает ниже порогового значения объема, клапаны маршрутизации могут занимать любое положение, поскольку конденсат не подается через них. Ради простоты, оба клапана маршрутизации показаны соответственно в своих первых положениях. То есть, первый клапан 210 маршрутизации расположен, чтобы подавать конденсат в первое местоположение, а второй клапан 212 маршрутизации расположен, чтобы подавать конденсат во второе местоположение выше по потоку от каталитического нейтрализатора.
Между моментом t1 времени и моментом t2 времени, уровень конденсата возрастает выше порогового значения объема. Поэтому, питание подается на устройство CMS. По существу, контроллер 12 может начинать осуществлять настройки на основании условий эксплуатации двигателя, чтобы подавать накопленный конденсат в систему двигателя. В показанном примере, нагрузка на двигатель падает ниже первого порогового значения нагрузки, идентифицированного в качестве LT1 на фигуре. Поэтому, так как конденсат чист, и так как нагрузка на двигатель падает ниже пороговой отдаваемой мощности, температура каталитического нейтрализатора вероятно должна быть умеренно невысокой. В ответ на эти условия, контроллер 12, в силу этого, может эксплуатировать CMS в третьем режиме работы, чтобы подавать конденсат в третье местоположение посредством настройки направляющего тракта для направления чистого конденсата ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. По существу, положение первого клапана 210 маршрутизации настраивается соответствующим образом на второе положение, для того чтобы направлять конденсат через второй направляющий тракт 222, наряду с тем, что положение второго клапана 212 маршрутизации также настраивается на его второе положение, для того чтобы направлять конденсат через четвертый направляющий тракт 226. Как описано выше, этот режим работы преимущественно сливает чистый конденсат в атмосферу вне транспортного средства и происходит с очень низкой вероятностью пропусков зажигания или спотыкания двигателя.
Повышенная отдаваемая мощность двигателя межу моментом t2 времени и моментом t3 времени может побуждать уровень конденсата в CAC дополнительно возрастать. В момент t2 времени, отдаваемая мощность двигателя возрастает выше LT1. Поэтому, контроллер 12 может определять, что двигатель должен эксплуатироваться во втором режиме работы, для того чтобы направлять конденсат выше по потоку от каталитического нейтрализатора (кривая 810). Однако, так как первый клапан маршрутизации уже находится во втором положении, конденсат уже подается в выпуск двигателя. По существу, контроллер 12 может просто настраивать второй клапан 212 маршрутизации на первое положение, для того чтобы настраивать направляющий тракт для подачи конденсата во второе местоположение. Затем, на основании условий эксплуатации двигателя (например, температуры каталитического нейтрализатора), впрыскиваемое количество конденсата может настраиваться для охлаждения каталитического нейтрализатора посредством разбрызгивания распыленного тумана чистого конденсата (например, воды) в каталитическом нейтрализаторе через выпускной коллектор двигателя.
В момент t3 времени, транспортное средство может замедляться, а потому, понижать нагрузку, вырабатываемую двигателем. В ответ на отдаваемую мощность двигателя, падающую ниже LT1, контроллер 12 вновь может эксплуатировать двигатель в третьем режиме, чтобы подавать конденсат ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Однако, в других случаях, где температура каталитического нейтрализатора остается высокой, даже если отдаваемая мощность двигателя ненадолго падает ниже LT1, контроллер может быть запрограммирован, чтобы поддерживать работу во втором режиме для направления конденсата выше по потоку от каталитического нейтрализатора. Ради простоты, в материалах настоящей заявки, температура каталитического нейтрализатора следует за отдаваемой мощностью двигателя (кривая 804). В t4, транспортное средство вновь разгоняется и, тем самым, повышает нагрузку на двигатель. В ответ, контроллер 12 осуществляет настройки для эксплуатации во втором режиме посредством настройки второго клапана маршрутизации на первое положение наряду с направлением конденсата выше по потоку от каталитического нейтрализатора. Более того, иногда, между моментом t4 времени и моментом t5 времени, датчик 410 конденсата определяет, что моторное масло присутствует в конденсате.
В ответ на выявление моторного масла, контроллер 12 может повторно направлять смесь конденсата/масла в воздухозаборник, для того чтобы сжигать дополнительный горючий материал. Поэтому, в t5, контроллер 12 может осуществлять настройки для эксплуатации в первом режиме, чтобы подавать смесь в воздухозаборник двигателя (кривая 810). Кроме того, контроллер 12 может выполнять это просто посредством настройки первого клапана 210 маршрутизации обратно в первое положение (кривая 812), не настраивая второй клапан 212 маршрутизации. Как только первый клапан 210 маршрутизации был настроен на первое положение, смесь конденсата будет течь через первый направляющий тракт 220. Поэтому, дополнительные настройки в отношении второго клапана 212 маршрутизации не служат никакой функциональной цели. Ради простоты, в этом примере, контроллер 12 просто оставляет второй клапан 212 маршрутизации в таком же положении, как было занято до выявления моторного масла.
В t6, мощность двигателя падает ниже второго порогового значения нагрузки (LT2). Поэтому, уменьшенный поток воздуха в системе впуска вследствие более низких скоростей воздушного тракта может затруднять распределение введенной смеси конденсата/масла равномерно по всем цилиндрам, поскольку распыленная смесь имеет тенденцию оседать вдоль основания воздуховода. По существу, контроллер 12 может настраивать направляющий тракт для конденсата, для того чтобы подавать смесь в третье местоположение, даже если сброс моторного масла в атмосферу может оказывать неблагоприятное влияние на выбросы двигателя. С другой стороны, более чистый впускной коллектор может служит для улучшения работы двигателя и/или транспортного средства. В t7, уровень конденсата в CAC снижается ниже порогового значения объема. В ответ, контроллер 12 может прекращать операции подачи конденсата посредством выключения модуля CMS (кривая 808). После этого, транспортное средство может продолжать замедляться наряду с тем, что нагрузка двигателя убывает дальше.
С обращением к второму варианту осуществления, фиг. 9-14 показывают двигатель 10, включающий в себя вспомогательный бачок для хранения сжатого воздуха, чтобы содействовать маршрутизации конденсата в низких условиях эксплуатации двигателя. В дополнение, второй вариант осуществления дополнительно включает в себя перепускной канал для направления конденсата в каждую камеру сгорания двигателя. По существу, в некоторых вариантах осуществления, воздух, направляемый в упомянутые камеры сгорания, кроме того, может направляться в систему впуска воздуха, содержащую: воздухозаборник, присоединенный к впускному коллектору, который присоединен к одной или более впускных направляющих, каждая из которых присоединена к одной из камер сгорания. Способ дополнительно включает в себя те случаи, в которых, накопленный воздух передается через канал, только когда присутствует конденсат, и мощность двигателя находится ниже предопределенной величины. Вкратце, контроллер 12 может блокировать поток воздуха из накопителя через перепускные каналы, когда мощность двигателя находится выше предопределенной величины. Однако, второй вариант осуществления описан в отношении низкой мощности двигателя ради простоты, а в дополнительных вариантах осуществления, способ включает в себя те случаи, в которых предопределенная величина мощности двигателя соответствует условиям двигателя с высокой нагрузкой. Таким образом, накопитель, дополнительно или в качестве альтернативы, может вынуждаться подавать накопленный конденсат в других условиях эксплуатации двигателя. Например, если мощность двигателя высока (например, является большей, чем первое пороговое значение нагрузки), накопитель может вынуждаться вырабатывать повышенное давление, которое служит для повышения скорости подачи конденсата.
Фиг. 9 показывает примерную систему управления конденсатом, включающую в себя накопитель 902, по виду спереди относительно транспортного средства. Система управления конденсатом включает в себя признаки, подобные системе, описанной со ссылкой на фиг. 4. По существу, элементы двигателя, описанные там, здесь повторно не описаны, хотя различные части идентифицированы на фиг. 9 ради ясности. Вкратце, воздухозаборник 42 может втягивать воздух из одного или более воздуховодов (не показаны). Один или более воздуховодов могут втягивать более холодный или более теплый воздух извне транспортного средства или из-под капота транспортного средства, соответственно. Всасываемый воздух может проходить ниже по потоку до CAC 166, где воздух дополнительно охлаждается. Для содействия охлаждению наддувочного воздуха, поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через CAC 166. Таким образом, теплообменник содержит теплообменник из воздуха в воздух и включает в себя емкость для накопления конденсата. В ответ, конденсат может формироваться в CAC, когда наддувочный воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды.
Конденсат, накопленный на дне CAC 166, затем может повторно вводиться в систему двигателя в одном из трех местоположений на основании типа загрязнения, обнаруженного в конденсате. Как упомянуто выше, система управления конденсатом согласно второму варианту осуществления дополнительно включает в себя накопитель 902 для хранения сжатого воздуха. Таким образом, способ содержит направление воздуха из компрессора через теплообменник в камеру сгорания двигателя; передают конденсат, сформированный в теплообменнике, через канал, присоединенный к камере сгорания; накапливают порцию сжатого воздуха в накопителе; и когда мощность двигателя находится ниже предопределенной величины, передают часть накопленного воздуха через канал в камеру сгорания, при этом, упомянутый компрессор приводится в движение турбиной, расположенной в выпуске двигателя, или механическим соединением с коленчатым валом или распределительным валом двигателя.
Как показано в примере по фиг. 9, накопитель 902 присоединен к системе управления конденсатом в некоторой компоновке, в силу чего, часть воздуха из системы впуска может направляться в резервуар для хранения вспомогательного бачка в некоторых условиях, чтобы повышать давление в нем. По этой причине, накопитель 902 включает в себя вход 910 для присоединения системы впуска к накопителю 902. Вход 910 накопителя дополнительно включает в себя первый клапан 912 накопителя для управления открыванием в пределах входной магистрали. Так как накопитель 902 выполнен с возможностью направлять и содействовать перемещению конденсата в двигатель с использованием сжатого воздуха, хранимого внутри вспомогательного бачка, выход 920 накопителя включен в состав для присоединения резервуара для хранения к входному узлу 202, который дополнительно включает в себя первый клапан 210 маршрутизации (не показан). Выход 920 накопителя также включает в себя клапан, указываемый ссылкой как второй клапан 922 накопителя, для управления открыванием в пределах выходной магистрали. Таким образом, два клапана могут управляться для наполнения и опустошения бачка на основании требуемой операции накопителя (например, для направления упомянутого конденсата).
Например, для увеличения количества воздуха, хранимого внутри накопителя 902, которое повышает давление внутри резервуара для хранения, первый клапан 912 накопителя может открываться наряду с тем, что второй клапан 922 накопителя остается закрытым. Хотя наполнение накопителя может происходить на широком диапазоне циклов вождения, события сильного нажатия педали акселератора, чрезмерного наддува и/или быстрого замедления могут представлять желательные моменты времени для завладения этой, растрачиваемой в ином случае, энергии. Таким образом, система и способы, описанные в материалах настоящей заявки, могут дополнительно улучшать общий коэффициент полезного действия системы. В дополнение, зарядка накопителя в этим примерные моменты времени может преимущественно выполняться некоторым образом, который не ощутим пассажирами транспортного средства. Затем, как только бачок был по существу наполнен, например, так как хранимое давление наддува превышает пороговое значение давления, первый клапан 912 накопителя может закрываться, чтобы предоставлять возможность сохранения сжатого воздуха до его более позднего использования системой. Для того чтобы подавать конденсат на основании условий двигателя, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью открывать второй клапан 922 накопителя, чтобы усиливать поток воздуха в нем, для повышения скорости подачи конденсата посредством направления конденсата в одно из местоположений двигателя. Таким образом, накопитель может временно повышать давление в системе управления конденсатом, чтобы вынуждать подачу накопленного конденсата через форсунку. По завершению подачи конденсата, второй клапан 922 накопителя затем может приводиться в движение в закрытое положение, чтобы предотвращать течение дополнительного потока воздуха через выход 922 накопителя. В еще одном варианте осуществления, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью настраивать величину открывания второго клапана 922 накопителя, чтобы настраивать скорость подачи конденсата. Например, степень открывания клапана может повышаться для усиления потока воздуха через накопитель 902, а потому, скорости подачи конденсата. В качестве альтернативы, степень открывания клапана может уменьшаться для ослабления потока воздуха из накопителя 902. Таким образом, накопитель предоставляет возможность, чтобы конденсат подавался с использованием хранимого сжатого воздуха.
Что касается воздуха, текущего через CAC 166, по мере того, как воздух выводит из охладителя наддувочного воздуха, всасываемый поток воздуха направляется в двигатель 10 через впускной коллектор 47. Фиг. 9 дополнительно иллюстрирует, что конденсат, направленный в воздухозаборник двигателя, может направляться непосредственно в один или более цилиндров сгорания двигателя. По существу, показан первый направляющий тракт 220, продолжающийся до верхней части двигателя (не показана) с магистралями 932 ветвления, которые ведут в каждый цилиндр примерного многоцилиндрового двигателя. Поэтому, вместо направления упомянутого конденсата в первое местоположение вдоль впускного коллектора, в некоторых вариантах осуществления, конденсат может впрыскиваться непосредственно в камеры сгорания двигателя. Хотя не показано, магистрали 932 ветвления также могут включать в себя клапаны для управления скоростью подачи конденсата в один или более цилиндров. Поэтому, в некоторых случаях, подача конденсата может равномерно распределяться по цилиндрам двигателя наряду с тем, что, в других случаях, конденсат может неравномерно распределяться по цилиндрам двигателя, например, посредством впрыска повышенных количеств конденсата в один или более цилиндров относительно оставшихся цилиндров.
Фиг. 10 иллюстрирует примерное присоединение выхода 920 накопителя к первому клапану 210 маршрутизации. Ради простоты, фиг. 10 показывает примерную систему управления конденсатом по фиг. 9 по виду снижу относительно транспортного средства. Как описано выше, выход 920 накопителя присоединяет накопитель 902 к первому клапану 210 маршрутизации. Когда сконфигурирован таким образом, содержимое под давлением, хранимое внутри накопителя 902, может направляться в систему управления конденсатом, а кроме того, использоваться для подачи давления наддува, способного к направлению конденсата в три местоположения в пределах двигателя. В дополнение, так как используется система под давлением, добавленное давление наддува может использоваться для подачи конденсата в один или более цилиндров двигателя, расположенных в верхней части двигателя 10 относительно самой низкой точки CAC 166, где скапливается конденсат. Хранимое давление наддува может использоваться в комбинации с другими давлениями в пределах системы двигателя для направления упомянутого конденсата. Хотя накопитель включен в состав для подачи конденсата на основании давления, обусловленного потоком воздуха, в других вариантах осуществления, двигатель 10 и система 200 управления конденсата может использовать концепцию разрежения, в силу чего, более низкое давление внутри системы двигателя используется для втягивания (или вынуждения) потока конденсата. Однако, хотя конструктивные признаки отличны для реализации основанной на разрежении системы, используются аналогичные концепции, как описанные в материалах настоящей заявки.
Фиг. 11 показывает примерный узел клапана, присоединенный к выходу накопителя, подробнее. Как показано, выход 920 накопителя может быть присоединен к первому клапану 210 маршрутизации. Хотя второй клапан 922 накопителя показан поблизости от накопителя 902 на фиг. 10 и 11, в некоторых вариантах осуществления, второй клапан 922 накопителя, в качестве альтернативы, может быть расположен возле первого клапана 210 маршрутизации. В кроме того других вариантах осуществления, первый клапан 210 маршрутизации может быть выполнен с возможностью включать в себя второй клапан накопителя, совмещенный с ним. По существу, первый клапан 210 маршрутизации, в качестве альтернативы, может управлять степенью открывания выходного клапана, для того чтобы регулировать поток конденсата из CAC 166.
Фиг. 12 подробнее показывает примерную многооконную систему для распределения направленного по маршруту конденсата по отдельным цилиндрам двигателя. Ради простоты, только нижняя половина впускного коллектора 47 показана для иллюстрации ориентации магистралей 932 ветвления относительно цилиндров сгорания двигателя.
Что касается управления накопителем, фиг. 13 и 14 показывают примерные блок-схемы последовательности операций способа для осуществления настроек для повышения давления подачи при направлении упомянутого конденсата. Поэтому, хотя не показано явным образом, накопитель 902 также может поддерживать связь с контроллером 12, который может быть выполнен с возможностью осуществлять одну или более настроек на основании условий эксплуатации двигателя, для того чтобы приводить в действие накопитель.
Фиг. 13 иллюстрирует примерную блок-схему последовательности операций способа 1300 для маршрутизации конденсата с использованием накопителя. На 1302, способ 1300 включает в себя контроль одного или более условий двигателя, чтобы определять, когда должен происходить ввод в действие накопителя для направления конденсата. Например, когда мощность двигателя низка, подача конденсата может становиться затруднительной. Поэтому, часть давления, хранимого внутри накопителя 902, может использоваться, чтобы выгонять конденсат в местоположение в пределах системы двигателя на основании состава накопленного конденсата. По существу, на 1304, способ 1300 включает в себя определение, находится ли мощность двигателя ниже порогового значения (например, ниже второго или четвертого пороговых значений). Затем, если выявлена низкая нагрузка двигателя, на 1306, способ 1300 включает в себя направление конденсата с использованием части хранимого давления наддува. Способ дополнительно включает в себя приведение в действие клапана 922 накопителя для выталкивания конденсата через один или более перепускных каналов системы двигателя. Хотя приведение в действие второго клапана 922 накопителя описано в материалах настоящей заявки ради простоты, в некоторых вариантах осуществления, другой клапан может приводиться в действие в качестве альтернативы, например, так как клапан 922 накопителя совмещен с первым клапаном 210 маршрутизации. Тем самым, другие конфигурации клапана предполагаются для направления конденсата через систему двигателя. На 1308, способ 1300 дополнительно включает в себя дозирование скорости подачи конденсата на основании условий эксплуатации двигателя и хранимого давления наддува. Например, если хранимое давление наддува является высоким (например, выше порогового давления), интенсивность потока или наддув могут повышаться посредством увеличения степени открывания клапана на выходе 920 накопителя. В качестве альтернативы, если давление в накопителе 902 является низким (например, падает ниже порогового давления), контроллер 12 может понижать интенсивность потока посредством уменьшения степени открывания клапана, по-прежнему, наряду с выдачей добавочного наддува для подачи конденсата.
Возвращаясь на 1304, если мощность двигателя не падает ниже порогового значения мощности, на 1306, способ 1300 может включать в себя отсутствие вовлечения накопителя для направления упомянутого конденсата, то есть на этапе 1310 не используют хранимое давление наддува для направления конденсата. Однако, в альтернативных способах, контроллер 12 может быть запрограммирован вовлекать накопитель, для того чтобы повышать скорость потока конденсата, даже когда высока нагрузка на двигатель.
Вкратце, как описано выше, когда система согласно настоящему раскрытию включает в себя накопитель, способ содержит: передачу упомянутого конденсата в розжиговый каталитический нейтрализатор, когда мощность двигателя находится выше заранее выбранной величины, и конденсат по существу свободен от загрязнения, а розжиг каталитического нейтрализатора находится выше предопределенной температуры. Система дополнительно содержит выпуск двигателя, присоединенный к выпуску одной или более камер сгорания, и соединение между емкостью для накопления конденсата и местоположением в упомянутом выпуске ниже по потоку от упомянутого каталитического нейтрализатора. В силу этого, контроллер может передавать конденсат в местоположение ниже по потоку от каталитического нейтрализатора наряду с блокированием потока воздуха из накопителя через перепускные каналы, когда мощность двигателя находится ниже предопределенной величины в конкретном рабочем состоянии. Кроме того, конкретное рабочее состояние может включать в себя давление в накопителе ниже порогового значения. В дополнение, способ содержит выпуск двигателя, присоединенный к выпуску одной или более камер сгорания, и соединение между емкостью для накопления конденсата и местоположением в упомянутом выпуске выше по потоку от упомянутого каталитического нейтрализатора. Поэтому, система включает в себя контроллер, который передает конденсат в местоположение выше по потоку от каталитического нейтрализатора, и блокирует поток воздуха из накопителя через перепускные каналы, когда мощность двигателя находится выше предопределенной величины, а температура каталитического нейтрализатора находится выше заранее выбранной величины.
Что касается наполнения пустого вспомогательного бачка, фиг. 14 иллюстрирует примерный способ 1400 для заполнения накопителя сжатым газом. По существу, поток воздуха из выходного резервуара 45 CAC может направляться в накопитель 902 через приемник 910 накопителя в некоторых условиях эксплуатации двигателя. Поэтому, система 12 управления может быть выполнена с возможностью приводить в действие один или более клапанов на основании условий эксплуатации двигателя, как показано на 1402.
На 1404, двигатель 10 может быть выполнен с возможностью выявлять давление внутри накопителя 902 относительно порогового значения давления, которое используется для указания количества сжатого воздуха в накопителе. Хотя не показано явно, накопитель 902 дополнительно может включать в себя датчик давления для указания хранимого давления наддува в некоторых вариантах осуществления. Если хранимое давление наддува превышает первое пороговое значение давления, которое указывает низкий уровень содержания, на 1406 контроллер 12 может направлять воздух в накопитель 902 во время эпизода высокой мощности двигателя (например, мощности двигателя выше первого или третьего порогового значения), в то время как поток воздуха в нем усилен. В ответ, на 1410, способ 1400 может настраивать второй клапан 922 накопителя на закрытое положение, чтобы предоставлять потоку воздуха, направленному в резервуар для хранения, возможность сохраняться наряду с предотвращением дальнейшего выхода потока из вспомогательного бачка. Затем, на 1412, способ 1400 включает в себя приведение в движение первого клапана 912 накопителя в открытое положение, чтобы предоставлять возможность потока воздуха в накопитель 902 через входную магистраль. В качестве альтернативы, если хранимое давление наддува не падает ниже первого порогового значения давления, на 1430, способ 1400 может определять, что достаточное содержимое хранится внутри накопителя 902. В этом случае, контроллер 12 может быть запрограммирован предотвращать добавление дополнительного содержимого, например, посредством приведения в движение одного или более из первого и второго клапанов накопителя в закрытое положение.
Дополнительно, на 1420, второе пороговое значение давления включено в состав для указания бачка для хранения, который по существу полон. По достижению второго, более высокого порогового значения давления, на 1422, способ 1400 может приводить в движение первый клапан 912 накопителя в закрытое положение, чтобы сохранять содержимое в нем до момента времени, когда содержимое под давление должно использоваться для направления конденсата. В качестве альтернативы, в то время как давление падает ниже второго порогового значения давления, на 1424, способ может продолжать заполнение вспомогательного бачка на основании условий эксплуатации двигателя. Другими словами, пока давление в системе впуска превышает давление в резервуаре, воздух может течь в направлении бачка. Поэтому, входной клапан может оставаться открытым для повышения хранимого давления наддува посредством увеличения количества содержимого, содержащегося внутри резервуара для хранения. Цикл обратной связи может продолжаться до тех пор, пока не был наполнен вспомогательный бачок. Ради ясности, хотя и не показано, способ 1400 дополнительно включает в себя подачу конденсата с использованием содержимого под давлением, хранимого внутри вспомогательного бачка, наряду с тем, что бачок одновременно наполняется. Другими словами, достаточное давление может существовать в бачке, чтобы предоставлять второму клапану 922 накопителя возможность открываться, в то время как первый клапан 912 накопителя также открыт. Контроллер 12, таким образом, может быть выполнен с возможностью осуществлять одну или более настроек клапанов на основании определенной величины давления наддува, подаваемого из бачка относительно величины давления наддува, подаваемого в бачок.
Фиг. 15 и 16 показывают третий вариант осуществления для направления накопленного конденсата в двигатель 10. В третьем варианте осуществления, показан рядный двигатель, в котором самая низкая точка в системе впуска скорее находится во впускном коллекторе 47, нежели под CAC 166 как описано выше. Это происходит потому, что двигатель 10 согласно третьему варианту осуществления включает в себя теплообменник из воздуха в воду в противоположность теплообменнику из воздуха в воздух, как описанный выше для конфигурации V-образного двигателя, имеющей теплообменник из воздуха в воздух (например, CAC 166). Как описано в материалах настоящей заявки, в этой конфигурации двигателя, которая проиллюстрирована в отношении рядного двигателя, конденсат не скапливается внутри теплообменника, как описано выше. В дополнение, перепад давления по существу не формируется на теплообменнике, так как теплообменник из воздуха в воду имеет уменьшенные размеры по сравнению с CAC 166. Таким образом, направление накопленного конденсата в различные местоположения в пределах системы двигателя представляет собой дополнительные проблемы распределения, которые решаются с использованием накопителя для содействия распределению конденсата во всех условиях эксплуатации двигателя. По этим причинам, третий вариант осуществления включает в себя емкость, которая была перемещена в самую низкую точку в системе впуска, где скапливается конденсат, а именно, полость впускного коллектора. Накопитель 902 также включен в состав, чтобы выгонять конденсат, накопленный в упомянутой емкости, через различные перепускные каналы.
Фиг. 15 показывает вид сбоку третьего варианта осуществления системы управления конденсатом. Третий вариант осуществления относится к рядной конфигурации двигателя, которая может быть установлена в моторном отсеке в любом положении силовой передачи. Например, в некоторых вариантах осуществления, ориентация рядного двигателя, определенного линейным направлением направляющих, может быть параллельна продольной оси транспортного средства наряду с тем, что, в других вариантах осуществления, ориентация двигателя может быть перпендикулярна продольной оси транспортного средства. В дополнение, система согласно третьему варианту осуществления предоставляет возможность, чтобы турбонагнетатель был скомпонован в любой конфигурации. Таким образом, может быть реализована повышенная гибкость конструкции двигателя. На фиг. 15, рядный двигатель скомпонован перпендикулярно продольной оси транспортного средства, поэтому, показанный вид представляет вид сбоку двигателя.
В рядном двигателе согласно третьему варианту осуществления, область накопления расположена внутри впускного коллектора 47. Поэтому, конденсат накапливается в емкости 1502 для конденсата, которая перемещена в самую низкую точку во впускном коллекторе 47. По существу, воздух, который поступает во входной резервуар 42 CAC, может охлаждаться по мере того, как он течет через CAC 1566, который показан в качестве охладителем наддувочного воздуха из воды в воздух. Затем, по мере того, как поток воздуха продолжает движение через впускной коллектор 47, конденсат может скапливаться в емкости 1502. Как описано выше, емкость 1502 может быть выполнена с возможностью включать в себя узел 202 входного резервуара для направления упомянутого накопленного конденсата по всему двигателю 10 уже описанным образом. В дополнение, накопитель 902 может быть перестроен на основании конструкции двигателя и системы впуска. Например, фиг. 15 показывает вход 810 накопителя в сообщении с выходным резервуаром 45 CAC. Поэтому, поток воздуха в пределах системы может направляться во вспомогательный бачок, чтобы повышать хранимое давление наддува внутри накопителя 902 прежним образом, описанным выше. Накопитель 902, кроме того, присоединяется к клапану 210 маршрутизации через узел 202 входного резервуара. Как описано ниже со ссылкой на фиг. 16, рядный двигатель дополнительно включает в себя впускной коллектор, присоединенный к направляющим 1510 двигателя, для направления потока воздуха в камеры сгорания внутри двигателя. Таким образом, впускной коллектор 47 присоединяется к множеству впускных направляющих 1510, которые ведут в камеры сгорания в двигателе 10. В дополнение, первый направляющий тракт 220 показан в качестве многочисленных перепускных каналов, при этом, каждый из упомянутых перепускных каналов присоединен к одной или множеству впускных направляющих, каждая из которых сообщается с соответствующей одной из упомянутых камер сгорания, и при этом, емкость сообщается с каждым из перепускных каналов, и при этом, накопитель сообщается с емкостью.
Чтобы проиллюстрировать эти соединения подробнее, фиг. 16 показывает третий вариант осуществления системы управления конденсатом по виду спереди. Как кратко описано выше, емкость 1502 для конденсата расположена в самой низкой точке в пределах впускного коллектора 47. Примерный рядный двигатель дополнительно включает в себя многочисленные камеры сгорания, впускной коллектор и впускные направляющие, присоединяющие коллектор к впускным направляющим, и выпуск, присоединенный к розжиговому каталитическому нейтрализатору (не показан); турбонагнетатель, имеющий турбину, присоединенную к выпуску, и компрессор, приводимый в движение турбиной (не показана); теплообменник, имеющий вход, присоединенный к компрессору, и выход, присоединенный к камерам сгорания через впускной коллектор и впускные направляющие; и емкость, присоединенную к теплообменнику и множеству перепускных каналов, каждый присоединен между емкостью и каждой из впускных направляющих, чтобы направлять конденсат в камеры сгорания; накопитель, имеющий вход, присоединенный к компрессору, и выход, присоединенный к каждому из перепускных каналов; и контроллер, управляющий потоком воздуха из накопителя через перепускные каналы. На фиг. 16, первый направляющий тракт 220, который является перепускным каналом для присоединения узла 202 входного резервуара к системе впуска, включает в себя многочисленные магистрали 932 ветвления для присоединения емкости для конденсата к отдельным направляющим двигателя. В силу этого, направление конденсата в каждую камеру сгорания двигателя может по отдельности или вместе управляться, чтобы управлять распределением конденсата по системе впуска.
Таким образом, система и способы согласно настоящему раскрытию могут использоваться для удаления накопленного конденсата из охладителя наддувочного воздуха во время работы транспортного средства. Более того, направление конденсата в систему впуска воздуха или местоположение в выпуске двигателя на основании как типа загрязнения в конденсате, так и рабочих параметров двигателя или каталитического нейтрализатора предлагает дополнительные преимущества для охлаждения каталитического нейтрализатора во время высоких нагрузок двигателя. Например, когда двигатель является работающим на высокой нагрузке в отсутствие моторного масла (например, так как оно не присутствует в качестве загрязнения), конденсат может направляться в выпуск двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора, чтобы охлаждать каталитический нейтрализатор. В еще одном примере, когда двигатель является работающим на высокой нагрузке, и моторное масло присутствует в загрязнении, конденсат может направляться в воздухозаборник двигателя, чтобы сжигать масло, не загрязняя каталитический нейтрализатор. В еще одном другом аспекте, мощность двигателя может понижаться, когда охлаждающая жидкость двигателя находится в конденсате, чтобы предоставлять водителю возможность ехать в надежное место без нанесения вреда двигателю.
Отметим, что направление конденсата в упомянутую камеру сгорания или местоположение в выпуске двигателя (или другое, отличное местоположение в системе двигателя) может быть основано на загрязнении в упомянутом конденсате и рабочих параметрах двигателя и/или каталитического нейтрализатора, такая операция может включать в себя направление конденсата в каждое из этих местоположений в разных условиях. Например, процедура может включать в себя направление конденсата в упомянутую камеру сгорания и направление конденсата в местоположение в выпуске двигателя, и направление конденсата в другое, отличное местоположение в системе двигателя на основании величины загрязнения в упомянутом конденсате и рабочих параметров двигателя и/или каталитического нейтрализатора. Один из вариантов осуществления может включать в себя направление конденсата только в камеру сгорания для первой величины загрязнения в конденсате, направление конденсата только в выпуск двигателя для второй величины загрязнения в конденсате и направление конденсата только в другое, отличное местоположение в системе двигателя для третьей величины загрязнения, и/или на основании рабочих параметров двигателя и/или каталитического нейтрализатора.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, 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 и/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 настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, 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. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.
Реферат
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом воздуха. Способдля системы двигателя (10)заключается в том, что направляют воздух через теплообменник (166) и в одну или более камер (30) сгорания двигателя. Формируют конденсат в теплообменнике (166) и направляют конденсат или в камеру сгорания (30), или на выпуск двигателя (10), или в каталитический нейтрализатор (70), присоединенный к выпуску двигателя (10). Направление конденсата осуществляют на основании загрязнения в конденсате и рабочих параметров двигателя (10). Понижают мощность двигателя (10), когда загрязнение включает в себя охлаждающую жидкость двигателя. Раскрыты способ для системы двигателя и система двигателя. Технический результат заключается в предотвращении нежелательной работы каталитического нейтрализатора. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 16 ил.
