Способ и система для поддержания уровня охлаждающей жидкости двигателя - RU2682793C1
Код документа: RU2682793C1
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам для поддержания требуемого уровня охлаждающей жидкости и относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости двигателя, например, путем использования воды, регенерированной из одной или более систем транспортного средства.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
В автомобильном терморегулировании тщательно контролируют уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения для улучшения КПД двигателя и качества выбросов. Охлаждающая жидкость может содержать смесь воды и гликоля, а химический баланс между двумя этими компонентами поддерживается для улучшения качества функционирования системы охлаждения. По мере циркуляции охлаждающей жидкости через компоненты двигателя для регулирования температуры двигателя, с течением времени и вследствие испарения, содержание воды в охлаждающей жидкости может уменьшится, а также может возникнуть общее снижение уровня охлаждающей жидкости и повышение уровня гликоля в охлаждающей жидкости. Также, протечки могут вызвать уменьшение уровня гликоля в охлаждающей жидкости.
Предложены различные подходы для поддержания водного баланса в системе охлаждения двигателя. Согласно одному примеру, как показано в US 6,171,718, Мюрак (Murach) и др., раскрыт способ контроля уровня охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости внутри топливного элемента, используемого в транспортном средстве. Если уровень охлаждающей жидкости уменьшается ниже порогового значения, поток отработавших газов может быть направлен через механический нагнетатель, в котором происходит увеличение давления потока отработавших газов. Поток отработавших газов под давлением затем проходит через теплообменник с конденсацией под давлением, и вода извлекается из находящегося под давлением потока отработавших газов. Эта полученная вода может использоваться для пополнения уровня воды в охлаждающей жидкости.
Однако, авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с вышеуказанным подходом. Согласно одному примеру, в подходе, показанном Мюрак и др., может потребоваться регулирование параметров работы топливного элемента с целью получения конденсированной воды, необходимой для пополнения системы охлаждения. Изменение параметров работы может негативно сказаться на работе топливного элемента и соответствующего транспортного средства. Также, в вышеуказанном подходе при регулировании уровня охлаждающей жидкости не учитывается уровень гликоля в охлаждающей жидкости. Вследствие повышенных температур охлаждающей жидкости значительное количество воды из охлаждающей жидкости испаряется, а большее относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости может вызвать перегрев охлаждающей жидкости и тем самым негативно повлиять на работу системы охлаждения и на работу двигателя в целом. Кроме того, использование воды, хранящейся в резервуаре (для обслуживания системы охлаждения) требует пополнения извне и обслуживания, что увеличивает стоимость технического обслуживания транспортного средства.
Согласно одному примеру, раскрытые выше проблемы могут быть решены способом для двигателя, в котором: в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя выше порогового содержания, и/или в ответ на то, что уровень охлаждающей жидкости двигателя ниже порогового уровня охлаждающей жидкости, подают воду из бортовой системы сбора воды в резервуар охлаждающей жидкости; и в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя ниже порогового содержания, устанавливают диагностический код. Таким образом, путем осуществления мониторинга уровня охлаждающей жидкости и уровня гликоля в охлаждающей жидкости и путем своевременного добавления воды, собранной из одного или более компонентов транспортного средства, в охлаждающую жидкость, в системе охлаждения можно поддерживать водно-гликолевый баланс и уровень охлаждающей жидкости.
Согласно одному примеру, уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости могут измерять посредством поплавкового датчика или могут оценивать на основе выходных данных датчика температуры охлаждающей жидкости. Уровень гликоля в охлаждающей жидкости могут непосредственно измерять посредством датчика уровня гликоля или оценивать на основе уровня охлаждающей жидкости в резервуаре. Если заключают, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости выше порогового значения, и/или если уровень охлаждающей жидкости в резервуаре ниже порогового значения, в охлаждающую жидкость может быть добавлено некоторое количество воды так, чтобы уровень охлаждающей жидкости увеличился до порогового уровня, а относительное содержание гликоля уменьшилось до порогового содержания. Добавляемое количество воды может зависеть от одного или более из следующего: разность между текущим уровнем охлаждающей жидкости и пороговым значением, и разность между фактическим относительным содержанием гликоля и требуемым относительным содержанием гликоля. Добавляемая в охлаждающую жидкость вода может быть собрана из конденсата, накапливаемого во множестве компонентов транспортного средства. По существу, значительное количество воды конденсируется в испарителе системы кондиционирования воздуха, и эта вода может собираться в резервуаре для ее своевременного использования для поддержания уровня охлаждающей жидкости. Кроме того, вода может быть регенерирована из дверных уплотнительных каналов транспортного средства, системы выпуска отработавших газов, охладителя заряда воздуха впускной системы, топливной системы и т.п. Каждая из систем регенерации воды может иметь собственные резервуары для сбора воды, которая затем может направляться в централизованный водяной бак посредством множества насосов, а из него вода может быть подана в резервуар охлаждающей жидкости, в соответствии с потребностью. Кроме того, водяные резервуары могут быть соединены с дренажными линиями для удаления избыточной воды. Перед добавлением воды в резервуар охлаждающей жидкости также могут определять чистоту воды и, в ответ на то, что качество воды ниже порогового, воду, накопленную в баке, могут слить. Если определено, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости ниже порогового содержания, может быть установлен диагностический код, оповещающий оператора о необходимости добавления гликоля извне.
Таким образом, путем сбора воды из множества имеющихся компонентов транспортного средства, таких как система кондиционирования воздуха, для использования в системе охлаждения, нет необходимости изменения условий работы двигателя для регенерации воды. Также, путем внутреннего сбора воды может быть уменьшена зависимость от подачи воды извне, что может также снизить стоимость обслуживания системы охлаждения с подачей воды извне. Путем сбора воды из множества систем транспортного средства, может снижаться нагрузка на ту или иную конкретную систему. Технический эффект оценки уровня гликоля и регулирования уровня воды в охлаждающей жидкости с целью поддержания требуемого водно-гликолевого баланса состоит в том, что перегрев и деградация системы охлаждения могут быть снижены. Также, путем оценки качества воды перед добавлением воды в систему охлаждения может быть снижена возможность засорения системы охлаждения из-за избыточного содержания гликоля в охлаждающей жидкости. В целом, путем поддержания химического баланса в системе охлаждения, может быть улучшена работа двигателя.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан схематический чертеж системы двигателя, содержащей бортовую систему регенерации воды.
На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая пример способа, который может быть осуществлен для поддержания уровня охлаждающей жидкости и относительного содержания гликоля в системе охлаждения.
На фиг. 3 показан пример поддержания уровня охлаждающей жидкости и относительного содержания гликоля в системе охлаждения в соответствии с настоящим раскрытием.
Осуществление изобретения
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для поддержания уровня охлаждающей жидкости и водно-гликолевого баланса в охлаждающей жидкости двигателя с помощью воды, регенерированной из одной или более систем транспортного средства. Примерный вариант осуществления системы двигателя с системой охлаждения и бортовой системой регенерации воды показан на фиг. 1. Контроллер может быть выполнен с возможностью исполнения алгоритма управления, такого как примерный алгоритм по фиг. 2, для поддержания требуемого уровня охлаждающей жидкости и водно-гликолевого баланса в системе охлаждения двигателя. Пример поддержания уровня охлаждающей жидкости и водно-гликолевого химического баланса в системе охлаждения показан на фиг. 3.
На фиг. 1 показан примерный вариант осуществления системы 100 двигателя, выполненной с бортовой системой 60 регенерации воды. Система 100 двигателя соединена с автомобильным транспортным средством 102, показанным схематически. Система 100 двигателя включает двигатель 10, показанный здесь как двигатель с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 14, приводимый в действие турбиной 116. Конкретнее, свежий воздух всасывается по впускному каналу 142 в двигатель 10 через воздухоочиститель 31 и течет в компрессор 14. Компрессор может представлять собой подходящий компрессор впускного воздуха, такой как компрессор нагнетателя с приводом от мотора или с приводом от ведущего вала. В системе 100 двигателя компрессор показан как компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 116 посредством вала 19, причем турбина 116 приводится в действие за счет увеличивающихся в объеме отработавших газов двигателя. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут быть установлены в турбонагнетателе с двойной улиткой. В другом варианте осуществления турбонагнетатель может представлять собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией (ТИГ), в котором геометрия турбины активным образом изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя и других условий работы.
Как показано на фиг. 1, компрессор 14 соединен через охладитель 118 заряда воздуха (ОЗВ) с дроссельным клапаном (в частности, впускным дросселем) 20. ОЗВ 118 может являться, например, воздухо-воздушным теплообменником или теплообменником воздух - охлаждающая жидкость. Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 122 двигателя. Заряд горячего сжатого воздуха из компрессора 14 поступает на вход ОЗВ 118, охлаждается при перемещении по ОЗВ и после выхода из ОЗВ проходит через дроссельный клапан 20 во впускной коллектор. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление заряда воздуха во впускном коллекторе измеряется датчиком 124 абсолютного давления в коллекторе (АДК), а давление наддува измеряется датчиком 24 давления наддува. Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть присоединен последовательно между входом и выходом компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открытия при выбранных условиях работы для разгрузки избыточного давления наддува. Например, перепускной клапан компрессора может быть открыт в ответ на помпаж компрессора.
Впускной коллектор 122 соединен с рядом камер сгорания или цилиндров 180 через ряд впускных клапанов (не показаны) и впускных трактов (в частности, впускных окон) 185. Как показано на фиг. 1, впускной коллектор 122 расположен выше по потоку от всех камер 180 сгорания двигателя 10. Могут быть добавлены дополнительные датчики, такие как датчик 23 температуры заряда в коллекторе (ТЗК) и датчик 25 температуры заряда воздуха (ТЗВ) для определения температуры впускного воздуха в соответствующих местах впускного канала. Температура воздуха может в дальнейшем использоваться в сочетании с температурой охлаждающей жидкости двигателя, например, для вычисления количества топлива, подаваемого в двигатель. Каждая камера сгорания может также включать датчик 183 детонации для обнаружения и различения ненормальных событий сгорания, таких как детонация и преждевременное воспламенение. В альтернативных вариантах осуществления один или более датчиков 183 детонации может быть соединен с выбранными местами блока двигателя.
Камеры сгорания также соединены с выпускным коллектором 136 через ряд выпускных клапанов (не показаны). Камеры 180 сгорания закрыты головкой 182 цилиндров и соединены с топливными инжекторами 179 (хотя на фиг. 1 показан только один топливный инжектор, каждая камера сгорания включает топливный инжектор, соединенный с ней). Топливо может быть доставлено в топливный инжектор 179 посредством топливной системы (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. Топливный инжектор 179 может быть выполнен в виде инжектора непосредственного впрыска для впрыска топлива непосредственно в камеру 180 сгорания, или в виде инжектора впрыска во впускной канал для впрыска топлива во впускное окно выше по потоку от впускного клапана камеры 180 сгорания.
В показанном варианте осуществления показан единственный выпускной коллектор 136. Однако, в иных вариантах осуществления выпускной коллектор может включать в себя множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора, могут обеспечивать возможность направления выбросов из различных камер сгорания в различные места системы двигателя. Показано, что универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (УДКОГ) соединен с выпускным коллектором 136 выше по потоку от турбины 116. Альтернативно, вместо УДКОГ 126 может присутствовать датчик кислорода в отработавших газах с двумя состояниями.
Как показано на фиг. 1, отработавшие газы из одной или более секций выпускного коллектора направляются к турбине 116 для приведения турбины в движение. Когда требуется пониженный крутящий момент турбины, часть отработавших газов может быть направлена не в турбину, а через перепускную заслонку (не показана) в обход турбины. Объединенный поток из турбины и перепускной заслонки затем течет через устройство 170 снижения токсичности отработавших газов. В целом, одно или более устройств 170 снижения токсичности отработавших газов может включать в себя один или более каталитических нейтрализаторов дополнительной обработки отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и, тем самым, снижения количества одного или более веществ в потоке отработавших газов.
Все или часть обрабатываемых отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности отработавших газов может быть выпущены в атмосферу через выпускной трубопровод 35. Однако, в зависимости от условий работы, часть отработавших газов может быть отведена вместо этого в канал 151 рециркуляции отработавших газов (РОГ) через охладитель 50 РОГ и клапан 152 РОГ, на вход компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью пропускания отработавших газов, выводимых из области ниже по потоку от турбины 116. Клапан 152 РОГ может быть открыт для пропускания регулируемого количества охлажденных отработавших газов на вход компрессора для достижения требуемых характеристик сгорания и контроля выбросов. Таким образом, система 100 двигателя выполнена с возможностью обеспечения внешней РОГ низкого давления (НД). Вращение компрессора, в дополнении к сравнительно долгому пути потока РОГ НД в системе 100 двигателя, обеспечивает отличную гомогенизацию отработавших газов, добавляемых к заряду впускного воздуха. Кроме того, такое расположение отвода РОГ и точек смешивания обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов для увеличения доступной массы РОГ и улучшение характеристик работы. В других вариантах осуществления система РОГ может представлять собой систему РОГ высокого давления с каналом 151 РОГ, соединяющим область выше по потоку от турбины 116 с областью ниже по потоку от компрессора 14. В некоторых вариантах осуществления датчик 23 ТЗК может быть расположен с возможностью определения температуры заряда в коллекторе, причем заряд может включать в себя воздух и отработавшие газы, рециркулирующие через канал 151 РОГ.
Бортовая система 60 регенерации воды может включать в себя бак 63 для хранения воды (водяной бак), водоподкачивающий насос 162, систему 72 сбора и канал 69 заливки воды. Воду, накопленную в водяном баке 63, подают в резервуар 15 системы охлаждения двигателя через трубопроводы или магистрали 161. Клапан-регулятор 163 потока может регулировать поток воды из бака 63 для хранения воды в резервуар 15 охлаждающей жидкости. Резервуар 15 охлаждающей жидкости может содержать поплавковый датчик 16 и датчик 17 уровня гликоля для оценки уровня охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости и относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости соответственно. Охлаждающая жидкость из резервуара 15 охлаждающей жидкости может циркулировать через двигатель по магистрали 171 охлаждающей жидкости. Датчик 127 температуры охлаждающей жидкости двигателя может быть соединен с магистралью 171 охлаждающей жидкости для оценки температуры охлаждающей жидкости и температуры двигателя.
Бак 63 для хранения воды может включать в себя датчик 65 уровня воды и датчик 67 температуры воды, которые могут отправлять информацию, относящуюся к параметрам воды, в контроллер 12. Например, в условиях замерзания датчик 67 температуры воды обнаруживает, заморожена ли вода в баке 63 или доступна для впрыска. В некоторых вариантах осуществления канал охлаждающей жидкости двигателя (не показан) может быть термически соединен с баком 63 для хранения для отогревания замерзшей воды. Уровень воды, хранящейся в водяном баке 63, определенный датчиком 65 уровня воды, может быть сообщен оператору транспортного средства. Например, показатель или индикация уровня воды на приборной панели транспортного средства (не показана) может использоваться для сообщения уровня воды. Если уровень воды в водяном баке 63 выше порогового уровня, могут заключить, что в наличии достаточное количество воды, доступной для подачи в резервуар 15 охлаждающей жидкости, и подача воды может быть соответствующим образом разрешена контроллером при ее необходимости. В противном случае, если уровень воды в водяном баке 63 ниже порогового уровня, могут заключить, что количество воды, доступной для впрыска, недостаточно, и поэтому подача воды может быть запрещена контроллером до тех пор, пока бак 63 не будет пополнен. Вода из бортовой системы 60 сбора воды также может использоваться для впрыска воды в двигатель.
В показанном варианте осуществления бак 63 для хранения воды может быть автоматически пополнен посредством системы 72 сбора, через канал 76 пополнения водяного бака. Также, бак 63 для хранения воды может быть пополнен вручную через канал 69 заливки воды. Система 72 сбора может быть соединена с одним или более компонентов 74 транспортного средства так, что бак для хранения воды может быть пополнен на борту транспортного средства конденсатом, собранным из различных систем двигателя и транспортного средства. Согласно одному примеру, система 72 сбора может быть соединена с системой РОГ и/или системой выпуска отработавших газов для сбора воды, сконденсировавшейся из отработавших газов, проходящих через данные системы. Согласно другому примеру, система 72 сбора может быть соединена с системой кондиционирования воздуха (не показана) для сбора воды, сконденсировавшейся из воздуха, проходящего через испаритель. Согласно иному примеру, система 72 сбора может быть соединена с внешней поверхностью транспортного средства (такой как дверные уплотнительные каналы в двери) для сбора дождя или атмосферного конденсата. Под чашкодержателем в салоне транспортного средства может быть расположена воронка для возможности регенерации капель воды, выплескивающихся из контейнера, расположенного в чашкодержателе. Кроме того, вода может быть собрана из охладителя 118 заряда воздуха и других холодных частей впускной системы, где может иметь место конденсация воды. Вода может быть собрана из бортового топливного элемента и компонентов выпускной системы, например, из теплообменника отработавших газов. Также, вода может быть извлечена из топлива. Согласно одному примеру, когда топливо направляют в топливный бак, может использоваться центробежный масс-сепаратор воды для удаления воды из топлива, и эта вода может быть направлена в бак 63 для хранения воды. Ручное пополнение воды возможно посредством канала 69 ручной заливки, соединенного по текучей среде с фильтром 68, который может удалять некоторые загрязнители, содержащиеся в воде.
Каждый из компонентов 74 транспортного средства, из которого может быть извлечена вода, может включать в себя резервуар или поддон для сбора воды. Каждый резервуар или поддон компонентов 74 транспортного средства может быть соединен с баком 63 для хранения воды посредством магистралей регенерации воды, которые могут дополнительно содержать собственные насосы. Согласно одному примеру, каждый резервуар или поддон компонентов 74 транспортного средства может быть расположен на большей высоте относительно бака 63 для хранения воды для того, чтобы была возможность стекания воды в бак 63 для хранения воды под действием силы тяжести без необходимости в дополнительных насосах. В системе 60 регенерации воды могут быть один или более фильтров для удаления загрязнителей из воды, поступающей в бак 63 для хранения воды. Датчики уровня воды и датчики давления воды могут быть соединены с каждым из резервуаров или поддонов. Засорения фильтров и/или протечки резервуаров могут быть обнаружены на основе входных сигналов от датчика давления. Согласно одному примеру, может наблюдаться неожиданное увеличение давления воды в одном или более резервуарах, когда фильтр, соответствующий резервуару, засорен. В водяную магистраль, соединяющую каждый из резервуаров с баком 63 для хранения воды, может быть включен насос обратного потока. Насос обратного потока может эксплуатироваться для изменения направления потока воды через водяную магистраль для очистки фильтра и удаления загрязнений из магистрали. Как только водяные магистрали будут очищены, вода из бака 63 может быть слита, и может быть инициировано пополнение воды.
Слив 92, содержащий спускной клапан 91, может использоваться для слива воды из бака 63 для хранения воды в место вне транспортного средства (в частности, на дорогу), например, когда полагают, что качество воды ниже порогового и не подходит для подачи в резервуар охлаждающей жидкости (в частности, из-за высокой электропроводности, высокого содержания твердых частиц). С целью снижения возможности замерзания воды в баке 63, вода может быть слита из бака 63 во время условий, когда температура в баке 63 согласно прогнозу ниже точки замерзания. Если двигатель транспортного средства остановлен на продолжительный период времени во время условий холодной окружающей среды, вода из бака 63 может быть слита для снижения возможности замерзания. Согласно одному примеру, охлаждающая жидкость двигателя может циркулировать вокруг водяного бака 63, или водяной бак 63 может быть изолирован с помощью материала с фазовым переходом с целью уменьшения возможности замерзания воды в баке 63. Во время условий холода материал с фазовым переходом может отдавать тепло водяному баку 63 для поддержания температуры воды выше точки замерзания. Также, для электрических гибридных транспортных средств, во время условий более холодной окружающей среды, водяной бак 63 может быть нагрет снаружи путем пропускания электрического тока через стенки бака 63, когда транспортное средство подключено к розетке.
По существу, качество воды может быть оценено на основе выходного сигнала датчика 93 электропроводности, соединенного с бортовой системой 60 сбора воды, в водяной магистрали 161. В других примерах датчик 93 может представлять собой датчик емкостного сопротивления, оптический датчик, датчик мутности, датчик плотности или датчик качества воды какого-либо другого типа. Таким образом, если уровень воды в водяном баке 63 выше первого порогового значения или если спрогнозированная температура воды ниже температуры замерзания, по меньшей мере часть воды может быть слита из водяного бака, и, если уровень воды в водяном баке ниже второго порогового значения, водяной бак может быть пополнен водой, собранной из одной или более систем транспортного средства, причем первое пороговое значение выше второго порогового значения.
С целью поддержания оптимальной функциональности системы охлаждения двигателя, уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости могут поддерживать выше порогового уровня. Охлаждающая жидкость может главным образом содержать смесь воды и гликоля с соотношением 50/50. По мере циркуляции охлаждающей жидкости через компоненты двигателя для регулирования температуры двигателя, с течением времени и вследствие испарения, содержание воды в охлаждающей жидкости может уменьшится, а также может возникнуть общее снижение уровня охлаждающей жидкости и повышение относительного содержания гликоля (до значения, большего 50%) в охлаждающей жидкости. Уровень охлаждающей жидкости в резервуаре 15 охлаждающей жидкости может быть оценен посредством поплавкового датчика 16. В ответ на то, что уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости ниже порогового значения, независимо от относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости, вода может быть подана из водяного бака 63 в резервуар 15 охлаждающей жидкости до тех пор, пока уровень охлаждающей жидкости не увеличится до порогового уровня. Подача воды из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости включает в себя подачу воды через клапан-регулятор 163 потока и водяную магистраль 161, причем открытие клапана-регулятора 163 потока регулируют на основе потребности в подаче воды в резервуар охлаждающей жидкости, причем указанное открытие увеличивают при увеличении потребности в подаче воды.
Химический дисбаланс охлаждающей жидкости и повышенный уровень гликоля в охлаждающей жидкости могут привести к перегреву системы двигателя и деградации двигателя. Согласно одному примеру, относительное содержание гликоля (например, процентное содержание гликоля) в охлаждающей жидкости может быть непосредственно измерено специальным датчиком 17 уровня гликоля. Согласно другому примеру, процентное содержание гликоля может быть оценено на основе уровня охлаждающей жидкости в резервуаре. Если заключают, что процентное содержание гликоля в охлаждающей жидкости выше требуемого 50% значения (первого верхнего порогового значения), в резервуар 15 охлаждающей жидкости может быть добавлено некоторое количество воды, так чтобы восстановить водно-гликолевый химический баланс. Добавляемое количество воды может зависеть от разности между фактическим относительным содержанием гликоля и требуемым относительным содержанием гликоля. Затем в резервуар 15 охлаждающей жидкости может быть добавлена вода из бака 63 для хранения воды посредством водяной магистрали 161 до тех пор, пока относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя не уменьшатся до порогового содержания. Пример способа для поддержания водно-гликолевого баланса в системе охлаждения рассматривается в отношении фиг. 2. Согласно одному примеру, в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя ниже нижнего второго порогового содержания, может быть установлен диагностический код, указывающий оператору на необходимость подачи гликоля извне в резервуар охлаждающей жидкости для увеличения относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости до порогового содержания.
На фиг. 1 также показана система 28 управления. Система 28 управления может быть соединена с возможностью сообщения с различными компонентами системы 100 двигателя для выполнения алгоритмов управления и управляющих воздействий, раскрытых в настоящей заявке. Система 28 управления может содержать электронный цифровой контроллер 12. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, содержащим микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимую память и шину данных. Контроллер 12 может получать входной сигнал от множества датчиков 30, например, различных датчиков по фиг. 1, для получения входного сигнала, включая положение передачи трансмиссии, положение педали акселератора, потребность в торможении, скорость транспортного средства, частота вращения двигателя, массовый расход воздуха через двигатель, давление наддува, условия окружающей среды (температура, давление, влажность) и т.д. Иные датчики включают в себя датчик 65 уровня хранящейся воды, датчик 67 температуры воды, датчик 93 электропроводности, датчик 16 уровня охлаждающей жидкости, датчик 17 уровня гликоля, датчик 127 температуры охлаждающей жидкости, датчики 118 ОЗВ, например, температуры воздуха на входе ОЗВ, датчик 125 ТЗВ, датчики 80, 82 давления и температуры отработавших газов и датчик 124 давления, датчик температуры воздуха на выходе ОЗВ и датчик 23 ТЗК, датчик 183 детонации для определения воспламенения отходящих газов и/или распределения воды по цилиндрам, и другие. Контроллер 12 получает сигналы от различных датчиков по фиг. 1 и использует различные исполнительные механизмы по фиг. 1, такие как клапан-регулятор 163 потока, клапан 152 РОГ и т.д., для регулирования работы двигателя на основе полученных сигналов и инструкций, хранящийся в памяти контроллера. Согласно одному примеру, контроллер может оценивать уровень охлаждающей жидкости в резервуаре 15 охлаждающей жидкости посредством входных сигналов от датчика 16 уровня охлаждающей жидкости (поплавкового датчика) и, на основе того, что уровень охлаждающей жидкости ниже порогового значения, контроллер может посылать сигнал исполнительному механизму, соединенному с клапаном-регулятором 163 потока, для включения подачи воды в резервуар 15 охлаждающей жидкости из бака 63 для хранения воды до тех пор, пока уровень охлаждающей жидкости не увеличится до порогового уровня охлаждающей жидкости. В некоторых примерах носитель данных может быть запрограммирован машиночитаемыми данными, представляющими инструкции, исполняемые процессором для выполнения способов, раскрытых ниже (в частности, на фиг. 2), а также иных вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечислены.
Таким образом, система по фиг. 1 обеспечивает систему транспортного средства, содержащую: двигатель, систему охлаждения двигателя, включающую резервуар охлаждающей жидкости, бортовую систему сбора воды, включающую водяной бак, водоподкачивающий насос, клапан-регулятор и водяную магистраль, соединяющую водяной бак с резервуаром охлаждающей жидкости, поплавковый датчик и датчик гликоля, соединенные с резервуаром охлаждающей жидкости, датчик качества воды и датчик уровня воды, соединенные с водяным баком, систему кондиционирования воздуха, включающую испаритель и первый резервуар, соединенный с водяным баком бортовой системы сбора воды, систему рециркуляции отработавших газов, включающую охладитель и второй резервуар, соединенный с водяным баком бортовой системы сбора воды, впускную систему двигателя, включающую охладитель заряда воздуха и третий резервуар, соединенный с водяным баком бортовой системы сбора воды; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для: оценки относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости на основе входных сигналов от датчика гликоля; и в ответ на то, что относительное содержание гликоля выше первого порогового значения, подачи воды из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости до тех пор, пока процентное содержание гликоля не уменьшится до порогового процентного содержания, и, в ответ на то, что относительное содержание гликоля ниже второго, меньшего, порогового значения, индикации содержания гликоля, меньшего порогового значения, путем установки диагностического кода.
На фиг. 2 проиллюстрирован пример способа 200, которые может быть осуществлен для поддержания требуемого уровня охлаждающей жидкости и водно-гликолевого баланса в системе охлаждения двигателя. Инструкции для осуществления способа 200 и остальных способов, включенных в настоящую заявку, могут быть исполнены контроллером на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и в совокупности с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1. Контроллер может использовать исполнительные механизмы двигателя системы двигателя для регулирования работы двигателя, в соответствии со способами, раскрываемыми ниже.
На этапе 202 алгоритм включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя. Оцениваемые условия могут включать в себя, например, потребность водителя, температуру двигателя, нагрузку двигателя, частоту вращения двигателя, температуру отработавших газов, условия окружающей среды, в том числе температуру, давление и влажность окружающей среды, давление и температура в коллекторе, давление наддува, воздушно-топливное отношение и т.д. Также условия окружающей среды, такие как температура, влажность окружающей среды и т.д. могут быть измерены.
На шаге 204 уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости (таком как резервуар 15 охлаждающей жидкости по фиг. 1) системы охлаждения двигателя может быть оценен на основе входных сигналов от поплавкового датчика (такого как поплавковый датчик 16 по фиг. 1), соединенного с резервуаром охлаждающей жидкости. Также, контроллер может определять уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости на основе входного сигнала от датчика температуры охлаждающей жидкости. Если температура охлаждающей жидкости отлична от ожидаемой температуры охлаждающей жидкости, зависящей от условий работы двигателя, могут сделать вывод, что уровень охлаждающей жидкости ниже ожидаемого уровня охлаждающей жидкости.
На шаге 206 алгоритм включает в себя определение того, ниже ли уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости порогового уровня. Пороговый уровень может соответствовать уровню охлаждающей жидкости в системе охлаждения, требуемому для уменьшения перегрева двигателя и улучшения характеристик работы двигателя. По мере циркуляции охлаждающей жидкости через нагреваемые компоненты двигателя, вода в составе охлаждающей жидкости может испаряться, тем самым вызывая уменьшение общего уровня охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Дальнейшие утечки из системы охлаждения могут привести к потере охлаждающей жидкости и снижению уровня охлаждающей жидкости до уровня, меньшего порогового.
Если определяют, что уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости выше или равен пороговому уровню, то могут сделать вывод, что охлаждающая жидкость в резервуаре охлаждающей жидкости находится на требуемом уровне для оптимальной работы системы охлаждения. На шаге 212 относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости могут оценить посредством отдельного датчика уровня гликоля, соединенного с резервуаром охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость может изначально содержать 50% воды и 50% гликоля. По мере потери воды из циркулирующей охлаждающей жидкости содержание гликоля в охлаждающей жидкости может увеличиться. Также, гликоль может теряться вследствие протечек в системе охлаждения.
Согласно одному примеру, во время условий, когда имеет место уменьшение содержания воды в охлаждающей жидкости (например, вследствие испарения), содержание гликоля в охлаждающей жидкости может быть оценено на основе уровня охлаждающей жидкости с помощью уравнений 1-4.
где Gcт - это исходное процентное содержание гликоля в охлаждающей жидкости (до уменьшения содержания воды в охлаждающей жидкости), хст - это исходное содержание воды в охлаждающей жидкости, у - это исходное содержание гликоля в охлаждающей жидкости, Gнов - это текущее процентное содержание гликоля в охлаждающей жидкости (после уменьшения содержания охлаждающей жидкости), хнов - это текущее содержание воды в охлаждающей жидкости, Спотер - это количество охлаждающей жидкости, потерянной во время работы двигателя, Сст - это исходное количество охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости, и Снов - это текущее количество охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости.
На шаге 214 алгоритм включает в себя определение того, выше ли относительное содержание гликоля порогового содержания гликоля. Согласно одному примеру, относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя представляет собой процентное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя, оцениваемое датчиком гликоля, соединенным с резервуаром охлаждающей жидкости, и причем пороговое содержание гликоля равно 50%. Согласно одному примеру, относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя представляет собой долю гликоля в охлаждающей жидкости двигателя, и причем пороговое содержание гликоля равно 0.5. Если определяют, что уровня гликоля не выше порогового уровня, алгоритм переходит на шаг 218 для определения того, ниже ли уровень гликоля порогового уровня. Если определяют, что уровень гликоля не ниже порогового уровня, могут сделать вывод, что относительное содержание гликоля по существу равно пороговому уровню, и на шаге 220 подачу воды в систему охлаждения для корректировки уровня гликоля могут отключить.
Однако, если определяют, что уровень гликоля в охлаждающей жидкости ниже порогового значения, могут сделать вывод, что необходимо добавить гликоль в резервуар охлаждающей жидкости для поддержания водно-гликолевого баланса в системе охлаждения. На шаге 222 может быть установлен диагностический код (например, флаг), указывающий на то, что уровень гликоля в охлаждающей жидкости ниже порогового. Диагностический код может включать уведомление оператору транспортного средства о необходимости подачи гликоля извне в резервуар охлаждающей жидкости с целью улучшения работы системы охлаждения. Установку диагностического кода осуществляют в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя ниже порогового содержания, независимо от уровня охлаждающей жидкости двигателя. По существу, диагностический код может быть установлен, даже когда уровень охлаждающей жидкости выше порогового уровня охлаждающей жидкости. Согласно одному примеру, относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости может быть сравнено каждым из первого порогового значения и второго порогового значения, причем первое пороговое значение выше второго порогового значения, и, если содержание гликоля находится между первым пороговым значением и вторым пороговым значением (ниже первого порогового значения, но выше второго порогового значения), диагностический флаг могут не устанавливать, поскольку сниженный уровень гликоля может не существенно влиять на работу системы охлаждения. Однако, если относительное содержание гликоля ниже второго порогового значения, может быть установлен диагностический код, указывающий на требование на подачу гликоля извне. Если на шаге 214 определяют, что уровень гликоля в охлаждающей жидкости выше порогового значения, на шаге 216 контроллер может определить количество воды, которое может быть добавлено в охлаждающую жидкость для разбавления охлаждающей жидкости и, в свою очередь, для снижения относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости до порогового содержания. Согласно одному примеру, количество воды, подлежащее впрыску в резервуар охлаждающей жидкости, могут оценивать с помощью уравнения 5.
Где W1 - это количество воды, подлежащей впрыску в резервуар охлаждающей жидкости для восстановления водно-гликолевого баланса, Gнов - это текущее содержание гликоля в охлаждающей жидкости, а Gст - это пороговое содержание гликоля в охлаждающей жидкости. По существу, Gст может быть равно 50% от общего количества охлаждающей жидкости.
Таким образом, содержание гликоля в охлаждающей жидкости может быть оценено посредством датчика гликоля, соединенного с резервуаром охлаждающей жидкости, в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости выше первого порогового значения, вода может быть подана из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости до тех пор, пока относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости не уменьшится до порогового процентного содержания, без уведомления оператора, и, в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости ниже второго, меньшего, порогового значения, оператор может быть уведомлен о необходимости подачи гликоля извне, причем первое пороговое относительное содержание гликоля выше второго порогового относительного содержания гликоля.
Если на шаге 206 определяют, что уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости ниже порогового уровня охлаждающей жидкости, на шаге 208 контроллер может определить количество воды, которое может быть добавлено в охлаждающую жидкость, для увеличения уровня охлаждающей жидкости в резервуаре до уровня, большего порогового, и для восстановления водно-гликолевого баланса в охлаждающей жидкости. Согласно одному примеру, количество воды, подлежащей впрыску, может быть равно количеству охлаждающей жидкости, потерянному во время работы двигателя, Спотер.
Когда будет определено количество воды, подлежащей впрыску, для увеличения уровня охлаждающей жидкости до порогового уровня и/или для достижения порогового содержания гликоля в охлаждающей жидкости (как определяется на шагах 208 и 216), алгоритм переходит на шаг 210 для определения того, выше ли уровень воды в водяном баке или резервуаре бортовой системы сбора воды первого порогового уровня, например, выше 10% емкости. Если определяют, что уровень воды в водяном баке ниже порогового значения, могут сделать вывод, что может быть добавлено недостаточное количество воды в резервуар охлаждающей жидкости для достижения требуемого уровня охлаждающей жидкости и водно-гликолевого баланса охлаждающей жидкости.
В ответ на то, что уровень воды в баке ниже первого порогового значения, на шаге 230 могут увеличить сбор воды на борту транспортного средства от одной или более систем транспортного средства, например, конденсат от одного или более компонентов, таких как охладитель РОГ, охладитель заряда воздуха, испаритель KB, теплообменник отработавших газов и внешняя поверхность транспортного средства. Водяной бак могут пополнять до тех пор, пока уровень воды в баке не достигнет второго порогового уровня, причем второй пороговый уровень выше первого порогового уровня. Пополнение водяного бака включает в себя направление воды из каждого из указанных одного или более резервуаров в водяной бак. Как раскрыто со ссылкой на систему по фиг. 1, водяной резервуар может быть пополнен, согласно неограничивающим примерам, водой, конденсирующейся из отработавших газов, проходящих через систему РОГ, и водой, конденсирующейся из воздуха, проходящего через испаритель системы кондиционирования воздуха транспортного средства. Согласно одному примеру, вода из одного или более резервуаров, соединенных с каждой системой регенерации воды (например, системой KB, системой РОГ, системой выпуска отработавших газов и т.д.), может быть направлена в водяной бак бортовой системы регенерации воды за счет работы одного или более насосов. Контроллер может посылать сигнал на исполнительные механизмы, соединенные с одним или более насосов бортовой системы регенерации воды, для эксплуатации насосов с целью подачи воды, собранной в каждом из резервуаров, в водяной бак. Согласно одному примеру, контроллер может отдавать приоритет сбору воды из одной или более систем на основе условий работы двигателя и количества воды, доступного в отдельном резервуаре каждой системы. Согласно одному примеру, если работает система KB, контроллер может сначала регенерировать конденсат из системы KB и направить его в водяной бак. Согласно другому примеру, если система KB не работает, а газы РОГ подаются в двигатель, контроллер может сначала регенерировать воду, конденсировавшуюся в охладителе РОГ, и подать ее в водяной бак. Согласно иному примеру, когда влажность окружающей среды выше порогового значения (например, во время дождя), воду могут сначала собрать с внешней поверхности транспортного средства и направить в водяной бак. В дополнительном примере контроллер может оценивать количество воды, накопленной в каждом из резервуаров, соединенных с каждой из систем регенерации воды, и может сначала направить воду в водяной бак из резервуара с большим содержанием воды. Таким образом, сбор воды на борту транспортного средства может быть увеличен с установкой того или иного приоритета на основе требуемого количества воды и условий работы транспортного средства. Также, может быть запрошено ручное пополнение водяного бака.
При пополнении водяного бака, в ответ на то, что содержание охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости ниже порогового значения, параметры работы двигателя могут быть отрегулированы для уменьшения вероятности перегрева, обусловленного пониженным уровнем охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Согласно одному примеру, если температура двигателя увеличивается до значения выше пороговой температуры, частота вращения двигателя может быть снижена для ограничения дальнейшего роста температуры двигателя. Дополнительно, впрыски топлива могут быть частично снижены циклическим образом для дальнейшего ограничения роста температуры двигателя.
Если определяют, что уровень воды в водяном баке выше порогового уровня, на шаге 224 способ включает в себя оценку качества воды в водяном резервуаре. По существу, характер загрязнителей, присутствующих в воде, а также степень загрязнения, может изменяться в широких пределах, в зависимости от источника воды, используемого для пополнения водяного бака. Согласно одному примеру, если вода получена с внешней поверхности транспортного средства (например, дверных уплотнительных каналов в двери), может иметь место высокий уровень загрязнителей. Также, может быть рекомендовано пополнять водяной бак дистиллированной водой, но оператор может пополнить его вместо этого водопроводной или колодезной водой. По существу, различные источники воды могут содержать различные типы и содержания минералов и иных загрязнителей, которые могут вызвать отложения на водяных фильтрах, водяных инжекторах, компонентах двигателя, каталитических нейтрализаторах отработавших газов и т.д. Согласно одному примеру, качество воды в водяном баке может быть оценено на основе выходного сигнала датчика качества воды, соединенного с водяным резервуаром, причем качество воды оценивается на основе величины электропроводности или ионной силы воды (например, согласно изменению с помощью датчика электропроводности). В альтернативных примерах качество воды может быть оценено на основе ионной силы воды, содержания твердых частиц, датчика мутности, датчика плотности, коэффициента преломления и т.д.
В иных примерах качество воды может быть определено на основе места пополнения воды с использованием информации о местонахождении транспортного средства (например, на основе данных GPS, положения ближайших точек доступа WiFi и т.д.) в сочетании с информацией о качестве местной воды в данном местоположении (например, определенной на борту транспортного средства или извлеченной из базы данных, такой как интернет-база данных качества воды для городских водопроводных систем и грунтовых вод). Если значение качества воды было определено или извлечено из удаленного местоположения, контроллер может дополнительно уточнить данные с помощью истории предыдущего загрязнения, обнаруженного после пополнения в этом же местоположении (как раскрыто ниже). История может быть основана на данных, собранных на борту данного транспортного средства или собранных на борту другого транспортного средства или извлеченных посредством связи транспортное средство - транспортное средство (ТС-ТС) или транспортное средство - инфраструктура. Согласно одному примеру, качеству воды может быть присвоен показатель или рейтинговое число.
На шаге 226 оценочное качество воды (в частности, показатель, или рейтинговое число, или значение электропроводности) сравнивают с пороговым значением, которое зависит от используемого датчика качества воды. Например, меньшему показанию датчика мутности может быть присвоен больший показатель качества воды, а показания мутности, меньшие 5 нефелометрических единиц мутности (NTU), могут соответствовать значениям показателя качества воды, большим порогового значения. Это пороговое значение может соответствовать минимальному уровню качества воды, требуемому для обеспечения возможности подачи воды в резервуар охлаждающей жидкости без негативного влияния на работу системы охлаждения двигателя.
Если оценочное качество воды ниже порогового значения, то на шаге 228 способ включает в себя слив воды из водяного резервуара, например, путем открытия спускного клапана, управляемого соленоидом, соединяющего водяной резервуар со сливной трубой, которая выпускает воду в область вне транспортного средства. Воду могут полностью или частично слить, причем выбор зависит от уровня загрязненности воды и/или от прогнозов будущих пополнений воды, скорости потребления воды и скорости сбора воды из конденсата. Согласно одному примеру, если выбран слив воды, добавленной в резервуар, контроллер может закрыть заливную крышку бака транспортного средства или закрыть клапан, соединенный с передней частью входа бака, при этом отводя поступающую воду на слив.
Кроме того, если вода была добавлена в некотором местоположении вне транспортного средства, память контроллера может быть обновлена информацией о координатах GPS данного местоположения, для индикации того, что данный источник воды был загрязнен. Дополнительно, контроллер может ограничить доступ к заливному отверстию/крышке водяного бака на основе индикации загрязнения воды. В результате будущие ручные заполнения водяного резервуара из этого местоположения могут быть ограничены или по меньшей мере временно запрещены. Согласно одному примеру, дверца доступа к заливному отверстию водяного бака может быть выполнена с блокирующим механизмом, который открывается посредством интерфейса пользователя в пространстве салона транспортного средства, связанного с контроллером. Контроллер может выдавать индикации о местоположении (в частности, сигналы предупреждения или световые сигналы или сообщения, отображаемые на дисплее транспортного средства на центральной консоли), когда уровень загрязнения местной водопроводной воды или колодезной воды превышает пороговый уровень, основанный на прогнозном риске загрязнения. Контроллер может запросить у оператора транспортного средства подтверждение того, что пополнение осуществляется подходящей водой (в частности, дистиллированной водой), путем нажатия кнопки или речевой команды «да» перед тем, как разрешить открытие дверцы заливного отверстия водяного бака.
Если качество воды выше порогового значения, на шаге 232, оценочное количество воды может быть подано из водяного бака бортовой системы сбора воды в резервуар охлаждающей жидкости системы охлаждения через одну или более водяных магистралей, водоподкачивающий насос и клапан-регулятор потока, с целью увеличения уровня охлаждающей жидкости до уровня, большего порогового уровня, и/или для уменьшения относительного содержания гликоля до порогового содержания. Контроллер может посылать сигнал на исполнительный механизм, соединенный с клапаном-регулятораом потока, для регулирования открытия клапана-регулятора потока на основе оценочного количества подаваемой воды. Согласно одному примеру, открытие может быть увеличено при увеличении количества подаваемой воды, и открытие может быть соответствующим образом уменьшено при уменьшении количества подаваемой воды. Также, контроллер может посылать сигнал на исполнительный механизм мотора водоподкачивающего насоса для регулирования продолжительности работы насоса на основе оценочного количества подаваемой воды. Контроллер может определять продолжительность работы насоса посредством вычисления, которое непосредственно учитывает определенное количество воды, подлежащей впрыску, например, увеличение продолжительности работы насоса при увеличении количества воды, подлежащей впрыску. Контроллер может альтернативно определять продолжительность работы насоса на основе расчета с использованием справочной таблицы, входными данным которой служит количество воды, подлежащей впрыску, а выходными данными - продолжительность работы насоса. Таким образом, качество воды в водяном баке может быть оценено с помощью датчика качества воды; если оценочное качество выше порогового значения, воду могут подать в резервуар охлаждающей жидкости в зависимости от потребности; и, если оценочное качество ниже порогового значения, воду из водяного бака могут слить.
По завершении введения воды в резервуар охлаждающей жидкости, на шаге 234, результирующее относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости может быть измерено на основе входных сигналов от датчика уровня гликоля. По существу, введение воды для увеличения уровня охлаждающей жидкости до уровня, большего порогового уровня, может привести к избыточному разбавлению охлаждающей жидкости, что приводит к уменьшению относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости. Поэтому, алгоритм может перейти на шаг 218, где снова могут определить то, ниже ли новое содержание гликоля порогового содержания. В ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости ниже порогового значения, оператора могут известить путем установки диагностического кода о том, что запрашивается подача гликоля извне для улучшения работы системы охлаждения двигателя. Таким образом, после подачи воды в резервуар охлаждающей жидкости, относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя может быть оценено, и в ответ на то, что содержание гликоля ниже порогового значения, может быть установлен диагностический код.
Таким образом, в ответ на то, что уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости ниже порогового значения, воду могут подавать из водяного бака бортовой системы сбора воды в резервуар охлаждающей жидкости до тех пор, пока уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости не увеличится до порогового уровня, и, в ответ на то, что уровень воды в водяном баке ниже первого порогового значения, воду из одного или более водяных резервуаров, соединенных с одной или более систем транспортного средства, могут подавать в водяной бак до тех пор, пока уровень воды в водяном баке не увеличится выше второго порогового уровня воды, причем второе пороговое значение выше первого порогового значения.
На фиг. 3 показан пример рабочей последовательности 300, иллюстрирующей поддержание уровня охлаждающей жидкости и относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости двигателя, с использованием воды из бортовой системы регенерации воды. Горизонталь (ось X) представляет время, а вертикальные отметки t1-t5 отображают важные моменты времени в графике обслуживания системы охлаждения.
Первый график, линия 302, показывает изменение температуры охлаждающей жидкости с течением времени, определяемое на основе входных сигналов от датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя. Второй график, линия 304, показывает изменение уровня охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости с течением времени, определяемое на основе входных сигналов от датчика уровня охлаждающей жидкости. Пунктирная линия 305 представляет пороговый уровень охлаждающей жидкости, ниже которой запрашивается подача воды в резервуар охлаждающей жидкости для улучшения функционирования системы охлаждения двигателя. Третий график, линия 306, показывает изменение относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости, определяемое на основе входных сигналов от датчика уровня гликоля. Пунктирная линия 307 представляет пороговое содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя, которое необходимо поддерживать для оптимальной работы системы охлаждения. Четвертый график, линия 308 показывает уровень воды в водяном баке бортовой системы регенерации воды, определяемый на основе входных сигналов от датчика уровня воды. Пунктирная линия 309 представляет первый пороговый уровень воды, ниже которого вода может не подаваться в резервуар охлаждающей жидкости. Пунктирная линия 311 представляет второй пороговый уровень воды, выше которого подача воды в резервуар охлаждающей жидкости может быть приостановлена. Пятый график, линия 310, показывает уровень вводимой (подаваемой) воды из водяного бака бортовой системы регенерации воды в резервуар охлаждающей жидкости. Пятый график, линия 312, показывает состояние диагностического флага, указывающего на требование добавления гликоля извне в резервуар охлаждающей жидкости.
До момента времени t1 температура охлаждающей жидкости постепенно увеличивается, вызывая испарение воды, присутствующей в охлаждающей жидкости. Следовательно, как видно, испарение воды вызывает снижение уровня охлаждающей жидкости. По мере испарения воды относительное содержание или процентное содержание гликоля в охлаждающей жидкости может увеличится выше порогового содержания. Для оптимальной работы системы охлаждения относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости могут поддерживать на уровне 50%. В течение этого времени уровень 304 охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости находится выше порогового значения 305, и введение воды из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости не производят. Поскольку уровень охлаждающей жидкости находится выше порогового уровня, диагностический флаг поддерживают в состоянии ВЫКЛ (нет индикации для оператора).
В момент времени t1 видно, что уровень 304 охлаждающей жидкости в баке охлаждающей жидкости уменьшился ниже порогового значения 305, а относительное содержание 306 гликоля в охлаждающей жидкости увеличилось выше порогового значения 307. В ответ на уменьшение уровня охлаждающей жидкости и увеличение относительного содержания гликоля, между моментами времени t1 и t2 воду из водяного бака подают в бак охлаждающей жидкости через водяную магистраль, водоподкачивающий насос и клапан-регулятор потока. При направлении воды из водяного бака, уровень воды в водяном баке уменьшается, а уровень охлаждающей жидкости в баке охлаждающей жидкости увеличивается. Также, разбавление (содержание воды) охлаждающей жидкости увеличивается, а относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости уменьшается.
В момент времени t2 видно, что уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости увеличился выше порогового значения 305, а также относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости уменьшилось до порогового содержания 307. В ответ на увеличение уровня охлаждающей жидкости и уменьшение относительного содержания гликоля, дальнейшую подачу воды из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости приостанавливают. Между моментами времени t2 и t3 уровень охлаждающей жидкости продолжает оставаться выше порогового уровня 305, а относительное содержание гликоля остается на уровне порогового содержания 307. Вода в водяном баке используется в других системах, например, для впрыска воды в двигатель, и уровень воды в баке уменьшается.
В момент времени t3 видно, что уровень охлаждающей жидкости в баке охлаждающей жидкости уменьшился ниже порогового значения 305, а относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости увеличилось выше порогового значения 307. Однако, в это время уровень воды в водяном баке находится ниже порогового значения 309, и вода из бака не может быть подана в бак охлаждающей жидкости для увеличения уровня охлаждающей жидкости. Между моментами времени t3 и t4 сбор воды из одной или более систем транспортного средства увеличивают для пополнения бака и увеличения уровня воды в баке выше порогового значения. В ответ на то, что уровень воды в водяном баке ниже порогового значения, бортовой сбор воды увеличивают посредством одного или более из следующего: сбор конденсата из испарителя системы кондиционирования воздуха в первый резервуар, сбор конденсата из охладителя системы рециркуляции отработавших газов во второй резервуар и сбор конденсата из охладителя заряда воздуха впускной системы двигателя в третий резервуар, и затем подача воды, собранной в каждом из первого резервуара, второго резервуара и третьего резервуара, в водяной бак. При увеличении бортовой регенерации воды из множества систем транспортного средства, уровень воды в водяном баке постепенно увеличивается.
В момент времени t4 видно, что уровень воды в водяном баке увеличился выше второго порогового значения 311, и подачу воды в резервуар охлаждающей жидкости начинают. В сравнении с потребностью в воде в момент времени t1, потребность в воде в этот момент времени t4 выше вследствие большего уменьшения уровня охлаждающей жидкости. Поэтому, количество воды, вводимое между моментами времени t4 и t5, выше количества воды, вводимого между моментами времени t1 и t2.
В момент времени t5 видно, что уровень охлаждающей жидкости увеличился выше порогового значения 305. Однако, делают вывод, что вследствие добавления воды относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости уменьшилось значительно ниже порогового значения 307 более чем на пороговую величину (не показана), и требуется добавление гликоля извне в бак охлаждающей жидкости для восстановления водно-гликолевого химического баланса. Поэтому, в момент времени t5 может быть включен диагностический флаг (код) для оповещения оператора относительно требования подачи гликоля извне.
Таким образом, уровень воды и относительное содержание гликоля могут поддерживаться в охлаждающей жидкости двигателя посредством использования воды, собранной из одной или более бортовых систем транспортного средства.
Один пример способа содержит шаги, на которых, в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя выше порогового содержания, и/или в ответ на то, что уровень охлаждающей жидкости двигателя ниже порогового уровня охлаждающей жидкости, подают воду из бортовой системы сбора воды в резервуар охлаждающей жидкости; и, в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя ниже порогового содержания, устанавливают диагностический код. В предыдущем примере, дополнительно или опционально, подача воды из бортовой системы сбора воды включает в себя подачу воды из водяного бака бортовой системы сбора воды в резервуар охлаждающей жидкости двигателя до тех пор, пока уровень охлаждающей жидкости двигателя не увеличится до порогового уровня охлаждающей жидкости, и причем установку диагностического кода выполняют в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя ниже порогового содержания, независимо от уровня охлаждающей жидкости двигателя. Также в любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, после подачи воды в резервуар охлаждающей жидкости, оценивают относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя, и в ответ на то, что содержание гликоля ниже порогового значения, устанавливают диагностический код. В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, подача воды из бортовой системы сбора воды в резервуар охлаждающей жидкости дополнительно включает в себя подачу воды в резервуар охлаждающей жидкости двигателя до тех пор, пока относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя не уменьшится до порогового содержания. В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя представляет собой процентное содержание гликоля в охлаждающей жидкости двигателя, оцениваемое датчиком гликоля, соединенным с резервуаром охлаждающей жидкости, и причем пороговое содержание гликоля равно 50%. В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, бортовая система сбора воды получает воду из одной или более систем транспортного средства, включая бортовую систему кондиционирования воздуха, систему рециркуляции отработавших газов, систему выпуска отработавших газов и систему впуска воздуха. В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, каждая из одной или более систем транспортного средства включает в себя один или более резервуаров, а пополнение водяного бака включает в себя направление воды из каждого из указанных одного или более резервуаров в водяной бак. Также в любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, собирают конденсат из испарителя бортовой системы кондиционирования воздуха в первый водяной резервуар, и затем направляют воду из первого водяного резервуара в водяной бак через водяные магистрали. Также в любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, собирают дождевую воду и конденсат из атмосферы с внешней поверхности транспортного средства, и направляют воду в водяной бак, причем внешняя поверхность транспортного средства включает в себя дверные уплотнительные каналы. Также в любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, оценивают качество воды в водяном баке с помощью датчика качества воды; если оценочное качество выше порогового значения, воду могут подать в резервуар охлаждающей жидкости в зависимости от потребности; и, если оценочное качество ниже порогового значения, сливают воду из водяного бака. Также в любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, если уровень воды в водяном баке выше первого порогового значения или если спрогнозированная температура воды ниже температуры замерзания, сливают по меньшей мере часть воды из водяного бака, и, если уровень воды в водяном баке ниже второго порогового значения, пополняют водяной бак водой, собранной из одной или более систем транспортного средства, причем первое пороговое значение выше второго порогового значения.
Другой пример способа для двигателя содержит шаги, на которых: в ответ на то, что уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости ниже порогового значения, подают воду из водяного бака бортовой системы сбора воды в резервуар охлаждающей жидкости до тех пор, пока уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости не увеличится до порогового уровня, и, в ответ на то, что уровень воды в водяном баке ниже первого порогового значения, подают воду из одного или более водяных резервуаров, соединенных с одной или более систем транспортного средства, в водяной бак до тех пор, пока уровень воды в водяном баке не увеличится выше второго порогового уровня воды, причем второе пороговое значение выше первого порогового значения. Также в предыдущем примере, дополнительно или опционально, оценивают содержание гликоля в охлаждающей жидкости посредством датчика гликоля, соединенного с резервуаром охлаждающей жидкости, в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости выше первого порогового значения, подают воду из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости до тех пор, пока относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости не уменьшится до порогового процентного содержания, без уведомления оператора, и, в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости ниже второго, меньшего, порогового значения, уведомляют оператора о необходимости подачи гликоля извне, причем первое пороговое относительное содержание гликоля выше второго порогового относительного содержания гликоля.
В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, подача воды из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости включает в себя подачу воды через клапан-регулятор потока и водяную магистраль, причем открытие клапана-регулятора потока регулируют на основе потребности в подаче воды в резервуар охлаждающей жидкости, причем указанное открытие увеличивают при увеличении потребности в подаче воды. В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, подача воды из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости также включает в себя оценку качества воды в водяном баке посредством датчика электропроводности, в ответ на то, что качество воды выше порогового значения, открытие клапана-регулятора потока для подачи воды в резервуар охлаждающей жидкости, и, в ответ на то, что качество воды ниже порогового значения, открытия спускного клапана для слива воды из водяного бака. В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, одна или более систем транспортного средства включает в себя впускную систему двигателя, содержащую охладитель заряда воздуха, причем конденсат из охладителя заряда воздуха собирают в один или более водяных резервуаров и подают в водяной бак в ответ на то, что уровень воды в водяном баке уменьшился ниже первого порогового значения. В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, одна или более систем транспортного средства также включает в себя систему рециркуляции отработавших газов, содержащую охладитель рециркуляции отработавших газов, причем конденсат из охладителя рециркуляции отработавших газов собирают в один или более водяных резервуаров и подают в водяной бак в ответ на то, что уровень воды в водяном баке уменьшился ниже первого порогового значения.
В еще одном примере система транспортного средства содержит двигатель, систему охлаждения двигателя, включающую резервуар охлаждающей жидкости, бортовую систему сбора воды, включающую водяной бак, водоподкачивающий насос, клапан-регулятор и водяную магистраль, соединяющую водяной бак с резервуаром охлаждающей жидкости, поплавковый датчик и датчик гликоля, соединенные с резервуаром охлаждающей жидкости, датчик качества воды и датчик уровня воды, соединенные с водяным баком, систему кондиционирования воздуха, включающую испаритель и первый резервуар, соединенный с водяным баком бортовой системы сбора воды, систему рециркуляции отработавших газов, включающую охладитель и второй резервуар, соединенный с водяным баком бортовой системы сбора воды, впускную систему двигателя, включающую охладитель заряда воздуха и третий резервуар, соединенный с водяным баком бортовой системы сбора воды; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для: определения относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости на основе входных сигналов от датчика гликоля; и в ответ на то, что относительное содержание гликоля выше первого порогового значения, подачи воды из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости до тех пор, пока процентное содержание гликоля не уменьшится до порогового процентного содержания, и, в ответ на то, что относительное содержание гликоля ниже второго, меньшего, порогового значения, индикации содержания гликоля, меньшего порогового значения, путем установки диагностического кода. В предыдущем примере, дополнительно или опционально, контроллер включает в себя дополнительные инструкции для: в ответ на то, что уровень воды в водяном баке ниже порогового значения, увеличения сбора воды на борту посредством одного или более из следующего: сбор конденсата из испарителя системы кондиционирования воздуха в первый резервуар, сбор конденсата из охладителя системы рециркуляции отработавших газов во второй резервуар и сбор конденсата из охладителя заряда воздуха впускной системы двигателя в третий резервуар, и затем подачи воды, собранной в каждом из первого, второго и третьего резервуаров, в водяной бак. В любом или всех из предыдущих примеров, дополнительно или опционально, контроллер содержит дополнительные инструкции для: в ответ на то, что уровень охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости ниже порогового значения, независимо от относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости, подачи воды из водяного бака в резервуар охлаждающей жидкости до тех пор, пока уровень охлаждающей жидкости не увеличится до порогового уровня.
Таким образом, путем постоянного мониторинга уровня охлаждающей жидкости в резервуаре охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя и своевременного добавления воды в охлаждающую жидкость, может поддерживаться требуемый уровень охлаждающей жидкости, что снижает вероятность перегрева двигателя. Путем подачи воды в охлаждающую жидкость в ответ на то, что относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости увеличилось выше порогового значения, может поддерживаться водно-гликолевый баланс в охлаждающей жидкости. Технический эффект сбора воды из множества компонентов на борту транспортного средства, таких как система кондиционирования воздуха, для использования в системе охлаждения, состоит в том, что не требуется ручное пополнение воды, что снижает стоимость технического обслуживания. Также, путем оценки качества воды перед добавлением воды в систему охлаждения, может быть снижена вероятность засорения системы охлаждения.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным оснащением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрываемые действия, операции и/или функции могут графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрываемые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение относится к способам и системам поддержания уровня охлаждающей жидкости и относительного содержания гликоля в ней. Предложены способы и системы для поддержания требуемого уровня охлаждающей жидкости и относительного содержания гликоля в охлаждающей жидкости двигателя путем использования воды, полученной из бортовых систем транспортного средства. Согласно одному примеру, способ включает подачу воды в резервуар охлаждающей жидкости двигателя в ответ на уменьшение уровня охлаждающей жидкости двигателя ниже порогового значения. Также относительное содержание гликоля в охлаждающей жидкости поддерживается на пороговом уровне путем добавления воды в охлаждающую жидкость в ответ на увеличение относительного содержания гликоля выше порогового значения. Изобретение обеспечивает поддержание водно-гликолевого баланса в охлаждающей жидкости и улучшение работы двигателя. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.
