Система (варианты) и способ управления охладителем отработавших газов
Представлены способы и системы для управления конденсатом в охладителе РОГ системы двигателя. Система управления охладителем отработавших газов содержит двигатель, соединенный с впускной системой и выпускной системой; систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющую выпускную систему с впускной системой, причем предусмотрена возможность управления потоком отработавших газов через систему рециркуляции отработавших газов во впускную систему посредством клапана рециркуляции отработавших газов; охладитель рециркуляции отработавших газов, установленный в системе рециркуляции отработавших газов, причем охладитель рециркуляции отработавших газов имеет впускное отверстие, соединенное с выпускной системой, первое выпускное отверстие, соединенное с выпускной системой, и второе выпускное отверстие, соединенное с впускной системой, причем второе выпускное отверстие размещено вертикально выше первого выпускного отверстия; и первый выпускной клапан охладителя рециркуляции отработавших газов, соединяющий по текучей среде первое выпускное отверстие с выпускной системой, причем предусмотрена возможность управления потоком отработавших газов через охладитель рециркуляции отработавших газов в выпускную систему посредством первого выпускного клапана охладителя рециркуляции отработавших газов. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится, в основном, к системам управления конденсатом в системе рециркуляции отработавших газов и регенерации тепла отработавших газов.
Уровень техники/Краткое изложение
Системы рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) используются в двигателях внутреннего сгорания для уменьшения вредных выбросов и увеличения эффективности сгорания. Отработавшие газы, проходящие через систему РОГ, могут протекать через теплообменник, такой как охладитель РОГ. Охладитель РОГ могут использовать для уменьшения температуры отработавших газов до того, как они попадут во впускной коллектор, что позволяет увеличить плотность воздуха, поступающего в двигатель, и, таким образом, увеличить мощность двигателя и обеспечить дополнительную экономию топлива. Кроме того, охлажденный воздух может снижать температуру сгорания, что помогает управлять выбросами некоторых вредных веществ из двигателя. Однако при определенных условиях, таких как холодный пуск двигателя, внутри охладителя РОГ может образоваться конденсат. Этот конденсат может накапливаться в охладителе РОГ и из него может попасть в двигатель. Небольшой объем конденсата не может оказать влияние на функционирование двигателя, но больший объем конденсата может вызвать осечку зажигания в двигателе и, по прошествии длительного времени, может уменьшить эффективность охладителя РОГ. Кроме того, в охладителях РОГ, охлаждающих отработавшие газы, направляемые обратно к впускной системе, в конденсате могут присутствовать кислотные составы, приводящие к разрушению охладителя и/или компонентов ниже по потоку.
Для предотвращения накопления конденсата внутри теплообменника могут использовать перепускную линию для теплообменника. Так, ближайший аналог заявленного изобретения раскрыт в патентном документе США №6,301,888 В1. Во время существования условий, при которых прогнозируют образование конденсата в теплообменнике, воздух, подаваемый в нормальных условиях теплообменнику, могут направить через перепускную линию для того, чтобы избежать возможного образования конденсата внутри теплообменника. Однако такие перепускные линии могут иметь высокую стоимость и могут увеличивать сложность алгоритма системы управления двигателем. Кроме того, точный прогноз периодов образования конденсата может оказаться трудноосуществимым, что приведет к направлению избыточных объемов воздуха в перепускную линию и, соответственно, к увеличению температуры воздуха и уменьшению плотности воздуха.
Авторы настоящего изобретения обнаружили проблемы в вышеупомянутом подходе и предложили систему, решающую проблему образования избыточного конденсата в охладителях РОГ, по меньшей мере, частично. Одна из конструкций системы содержит двигатель, соединенный с впускной системой и выпускной системой, систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющую выпускную систему и впускную систему, и охладитель РОГ, находящийся в системе РОГ, причем охладитель РОГ имеет входное отверстие, соединенное с выпускной системой, первое выпускное отверстие, соединенное с выпускной системой, и второе выпускное отверстие, соединенное с впускной системой, где второе выпускное отверстие размещено выше по вертикали, чем первое выпускное отверстие.
Таким образом, конденсат, накопленный в охладителе РОГ, могут направить через первое выпускное отверстие в выпускную систему, препятствуя выходу конденсата через второе выпускное отверстие охладителя РОГ, соединенное с впускным коллектором двигателя и расположенное вертикально выше первого выпускного отверстия. Вытекающий из охладителя РОГ конденсат направляют в выпускную систему, что не позволяет конденсату попадать в двигатель, и, в результате, можно уменьшить проблемы с процессом сгорания в двигателе, в том числе, уменьшить количество осечек зажигания двигателя.
Следует понимать, что приведенное выше краткое изложение предоставлено для ознакомления в упрощенной форме с выбором концепций, которые далее раскрываются в подробном описании. Краткое изложение не предназначено для идентификации ключевых или основных отличительных признаков предмета настоящего изобретения, определяемого исключительно по формуле изобретения, которая следует за подробным описанием. Кроме того, заявленное существо изобретения не ограничивается реализациями, устраняющими какие-либо указанные выше недостатки или присутствующие в какой-либо части настоящего раскрытия.
Краткое описание иллюстраций
На фиг. 1 показан пример схемы двигателя с охладителем наддувочного воздуха и системой рециркуляции отработавших газов (РОГ) с охладителем РОГ.
На фиг. 2 показана схема наклоненного охладителя РОГ с одним впускным отверстием и двумя выпускными отверстиями.
На фиг. 3 показан наклоненный охладитель наддувочного воздуха с впускным отверстием и выпускным отверстием.
На фиг. 4 показан способ регулирования потока конденсата через наклоненный охладитель РОГ с двумя выпускными отверстиями.
Подробное описание
При некоторых условиях теплообменники двигателя, такие как охладители РОГ и охладители наддувочного воздуха ОНВ (САС), могут накапливать конденсат. Накопленный конденсат может быть перенесен к двигателю, и, если конденсат присутствует в большом количестве, может произойти осечка зажигания в двигателе, и могут появиться другие проблемы, связанные с процессом сгорания или повреждением компонентов. Для того чтобы предотвратить накопление конденсата внутри теплообменника двигателя, теплообменники могут установить с наклоном, таким образом, что появится возможность направить поток конденсата вдоль уклона к выходу из теплообменника, что позволит избежать повреждения двигателя и других связанных компонентов. Фиг. 1 иллюстрирует систему двигателя с наклоненным охладителем РОГ и наклоненным ОНВ. На фиг. 2 и фиг. 3 показаны схемы наклоненного охладителя РОГ и наклоненного ОНВ соответственно. На фиг. 4 показан способ регулирования потока конденсата через наклоненный охладитель РОГ, соединенный с двигателем.
Фиг. 1 схематично изображает, в качестве примера, особенности работы системы 100 двигателя, содержащей двигатель 10. В изображенной конструкции двигатель 10 представляет собой двигатель с турбонаддувом, соединенный с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор 114 с приводом от турбины 116. В частности, атмосферный воздух проходит вдоль впускного патрубка 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 112 и поступает к компрессору 114. Компрессор может быть любым подходящим компрессором впускного воздуха, например, с приводом от двигателя или карданного вала, то есть, механическим нагнетателем. Однако в системе двигателя 10 компрессор представляет собой компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 116 при помощи вала 19, причем турбину 116 могут приводить в движение расширяющиеся отработавшие газы двигателя. В одной из конструкций компрессор и турбину могут соединить внутри турбонагнетателя с двойной улиткой. В другой конструкции турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией ТИГ (VGT), где геометрию турбины могут изменять активным образом как функцию частоты вращения двигателя.
Так как поток газов через компрессор может нагреть сжатый воздух, расположенный ниже по потоку охладитель 18 наддувочного воздуха (ОНВ) позволяет охладить подаваемый наддувочный воздух перед тем, как этот воздух поступит в двигатель. Как показано на фиг. 1, компрессор 114 соединен через ОНВ 18 (здесь также называемый промежуточным охладителем) с дроссельным клапаном 20. Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 22 двигателя. Из компрессора сжатый наддувочный воздух проходит через охладитель 18 наддувочного воздуха и дроссельный клапан к впускному коллектору. Охладитель наддувочного воздуха может быть теплообменником воздушно-воздушного типа. В конструкции, показанной на фиг. 1, давление наддувочного воздуха внутри впускного коллектора измеряют датчиком 124 давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP).
Один или несколько датчиков могут соединить с воздухозаборником компрессора 114. Например, температурный датчик 55 могут соединить с воздухозаборником для оценки температуры на входе в компрессор, а датчик 56 давления могут соединить с воздухозаборником для оценки давления в воздухозаборнике компрессора. В другом примере датчик 57 влажности могут соединить с воздухозаборником для оценки влажности наддувочного воздуха, поступающего в компрессор. Также могут использовать другие датчики, например датчики воздушно-топливного отношения и т.д. В других примерах один или несколько параметров на входе в компрессор (таких как влажность, температура, давление и т.д.) могут определить косвенным образом на основе условий работы двигателя. Кроме того, при использовании РОГ, при помощи датчиков могут оценить температуру, давление, влажность и воздушно-топливное отношение смеси наддувочного воздуха, в том числе долю атмосферного воздуха, долю рециркулирующего сжатого воздуха и долю выхлопных газов, подаваемых к воздухозаборнику компрессора.
При некоторых условиях, таких как уменьшение нагрузки, когда происходит переход от работы двигателя с наддувом к работе двигателя без наддува, может произойти помпаж компрессора. Это происходит из-за увеличенного перепада давления на компрессоре, когда дроссель закрывается при уменьшении нагрузки. Увеличенный перепад давления уменьшает протекание потока через компрессор, вызывая помпаж и ухудшая производительность турбонагнетателя. Кроме того, помпаж может привести к проблемам шума и вибрации ШВ (NV), таким как нежелательный шум от впускной системы двигателя. Для уменьшения давления наддува и уменьшения помпажа компрессора, по меньшей мере, часть наддувочного воздуха, сжатого компрессором 114, могут повторно направить к воздухозаборнику компрессора. Это позволяет, по существу, немедленно уменьшить избыточное давление наддува. Система рециркуляции компрессора может содержать патрубок 70 рециркуляции компрессора с клапаном 72 рециркуляции для рециркуляции охлажденного сжатого воздуха от выпускного отверстия компрессора, находящегося ниже по потоку относительно охладителя 18 наддувочного воздуха, к воздухозаборнику компрессора. В некоторых конструкциях дополнительный (не показанный на схеме) патрубок рециркуляции компрессора могут использовать для рециркуляции неохлажденного (или теплого) сжатого воздуха от выпускного отверстия компрессора, находящегося выше по потоку относительно охладителя 18 наддувочного воздуха, к воздухозаборнику компрессора.
Помпаж также могут уменьшить, снизив давление отработавших газов в турбине 116. Например, привод 92 перепускной заслонки могут использовать для ее открытия, чтобы перераспределить, по меньшей мере, часть находящихся под давлением отработавших газов от места выше по потоку от турбины к месту ниже по потоку от турбины через перепускную заслонку 90. Снижая давление отработавших газов выше по потоку от турбины, могут уменьшить скорость турбины, что, в свою очередь, помогает уменьшить помпаж компрессора. Однако из-за динамики наддува перепускной заслонки, эффект от управления перепускным клапаном компрессора для уменьшения помпажа могут получить быстрее, чем эффект от управления перепускной заслонкой.
Впускной коллектор 22 соединен с набором камер 30 сгорания при помощи набора (не показанных на схеме) впускных клапанов. Кроме того, камеры сгорания соединены с выпускным коллектором 36 при помощи набора (не показанных на схеме) выпускных клапанов. В изображенной конструкции показан единственный выпускной коллектор 36. Однако в других конструкциях выпускной коллектор может содержать несколько секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие несколько секций выпускного коллектора, могут позволить продуктам сгорания от различных камер сгорания поступать к различным местам в системе двигателя.
В одной из конструкций каждым выпускным и впускным клапаном могут управлять или приводить их в движение электронным способом. В другой конструкции каждым выпускным и впускным клапаном могут управлять или приводить их в движение при помощи кулачков. При любом типе привода, электронном или кулачковом, синхронизацией открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов могут управлять с целью получения необходимых характеристик процесса сгорания и выбросов вредных веществ.
В камеры 30 сгорания через инжектор 66 могут подавать один или несколько видов топлива из следующих: бензин, смеси спиртового топлива, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.д. Топливо могут подавать в камеры сгорания посредством прямого впрыска, впрыска во впускные каналы, моновпрыска или любой комбинации указанных способов. Процесс сгорания в камерах сгорания могут инициировать посредством воспламенения от искры и/или воспламенения от сжатия.
Как показано на фиг. 1, отработавшие газы из одной или нескольких секций выпускного коллектора могут поступать к турбине 116 для вращения турбины. Когда требуется уменьшить вращающий момент турбины, часть отработавших газов могут направить в обход турбины через перепускную заслонку 90. Затем объединенные потоки из турбины и перепускной заслонки могут направить через устройство 170 снижения токсичности отработавших газов. В целом одно или несколько устройств 170 снижения токсичности отработавших газов могут содержать, один или несколько катализаторов отработавших газов, выполненных с возможностью каталитически очищать поток выпускных газов, и, таким образом, уменьшать количество одного или нескольких веществ в потоке выпускных газов. Например, один из катализаторов отработавших газов может быть выполнен для улавливания NOx в обедненном выпускном потоке и уменьшения улавливания NOx в обогащенном выпускном потоке. В других примерах катализатор отработавших газов могут выполнить с возможностью изменять соотношение NOx или выборочно уменьшать количество NOx при помощи реагента-восстановителя. В других примерах катализатор отработавших газов могут выполнить с возможностью окислять остаточные углеводороды и/или угарный газ в выпускном потоке. Различные катализаторы отработавших газов, реализующие любые из указанных функций, могут сформировать при помощи пористых каталитических покрытий или как-либо иначе на ступенях каталитической обработки отработавших газов по отдельности или совместно. В некоторых конструкциях ступени каталитической обработки отработавших газов могут содержать восстанавливаемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливать и окислять частицы сажи в выпускном потоке.
Все отработавшие газы или их часть могут направить из устройства 170 снижения токсичности отработавших газов в атмосферу через выпускной трубопровод 35. Однако, в зависимости от условий работы, часть остатков отработавших газов могут направить вместо этого в патрубок 50 РОГ, через охладитель 51 РОГ и клапан 52 РОГ к впускному коллектору 22. Патрубок 50 РОГ соединяет выпускной коллектор двигателя, расположенный выше по потоку относительно турбины 116, с впускным коллектором двигателя, расположенным ниже по потоку от компрессора 114.
Клапан 52 РОГ могут открыть для направления необходимого количества охлажденных отработавших газов через патрубок 50 РОГ, присоединенный ниже по потоку от компрессора, для обеспечения требуемого режима сгорания и регулирования выбросов вредных веществ. Таким образом, система 10 двигателя приспособлена для работы с внешней РОГ высокого давления ВД (HP) посредством отвода отработавших газов от места выше по потоку относительно турбины 116. Клапан 52 РОГ могут также выполнить в виде клапана непрерывного регулирования. В другом примере клапан РОГ 52 могут выполнить в виде двухпозиционного клапана. Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному прохождению потока РОГ ВД в системе 10 двигателя, обеспечивает гомогенизацию отработавших газов при смешивании с впускным наддувочным воздухом. Кроме того, расположение места отвода РОГ и точек смешивания обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов, позволяющее увеличить массу доступных рециркулирующих отработавших газов и улучшить производительность.
Например, система двигателя может дополнительно или в качестве альтернативы содержать путь для потока РОГ низкого давления НД (LP) с возможностью отвода отработавших газов ниже по потоку относительно турбины 116 и направления их во впускной коллектор двигателя, выше по потоку относительно компрессора 114. Клапаны РОГ могут регулировать поток отработавших газов, проходящих в системе РОГ НД. В качестве примера РОГ НД может содержать охладитель РОГ для охлаждения отработавших газов, направляемых обратно к двигателю. В другом примере в системе 100 могут присутствовать и РОГ ВД, и РОГ НД, для направления отработавших газов обратно в двигатель.
Охладитель 51 РОГ могут выполнить соединенным с патрубком 50 РОГ для охлаждения РОГ, направляемых во впускную систему двигателя. Кроме того, один или несколько датчиков 54 могут выполнить в соединении с патрубком 50 РОГ для измерения состава и характеристик РОГ. Например, температурный датчик могут использовать для определения температуры РОГ, датчик давления могут использовать для определения давления РОГ, датчик влажности могут использовать для определения влажности или содержания воды в РОГ и/или датчик воздушно-топливного отношения могут использовать для оценки воздушно-топливного отношения в РОГ. Открытие клапана РОГ могут осуществлять в зависимости от условий работы двигателя и условий РОГ, для обеспечения требуемого разбавления подаваемой к двигателю газовой смеси.
Охладитель 51 РОГ может представлять собой теплообменник жидкостно-воздушного типа, с возможностью использовать поток хладагента двигателя для обмена теплом с отработавшими газами, проходящими через охладитель РОГ. Охладитель РОГ может содержать каналы/трубы для направления потока отработавших газов, поступающих из патрубка 50 РОГ, и потока хладагента двигателя для осуществления теплообмена без смешивания этих двух текучих сред. Хладагент могут выполнить с возможностью получать тепло от горячих отработавших газов и поступать в систему охлаждения двигателя (например, в двигатель, радиатор или другой компонент системы охлаждения) для охлаждения двигателя, а охлажденные отработавшие газы могут повторно направить во впускной коллектор двигателя. Уменьшение температуры сгорания в двигателе помогает предотвратить формирование загрязнителей на основе окисей азота (NOx). Кроме того, охладитель РОГ выполняют с возможностью уменьшать термические напряжения на прокладках головки блока цилиндров и впускных/выпускных клапанов, что может способствовать увеличению срока службы компонентов. Когда температура хладагента двигателя намного ниже температуры отработавших газов, например, при холодном пуске двигателя, низкая температура хладагента может привести к значительному снижению температуры (ниже точки росы) отработавших газов, проходящих через охладитель РОГ, что является причиной образования конденсата, который может накапливаться в охладителе РОГ.
Охладитель 51 РОГ могут выполнить в виде общего устройства для регенерации тепла отработавших газов и рециркуляции отработавших газов с направлением их к двигателю. Отработавшие газы, проходящие через охладитель РОГ, могут передавать тепло хладагенту двигателя, и, по меньшей мере, часть отработавших газов можно направить назад к выпускной системе, например, во время холодного пуска, когда температура двигателя ниже пороговой температуры, что позволяет двигателю быстро прогреться, в то время как рециркуляция отработавших газов во впускную систему двигателя не может быть разрешена, например, из-за проблем со стабильностью сгорания во время холодного пуска. В условиях холодного пуска разница температур между хладагентом двигателя и отработавшими газами, проходящими через охладитель РОГ, может привести к образованию конденсата в охладителе РОГ.
При необходимости, охладитель РОГ могут также выполнить с возможностью рециркуляции охлажденных отработавших газов к двигателю. Направление потока отработавших газов из охладителя РОГ в выпускную систему или во впускную систему двигателя может зависеть от параметров работы двигателя, в том числе от температуры двигателя, частоты вращения двигателя, нагрузки двигателя и т.д. Охладитель 51 РОГ может содержать два выпускных отверстия, одно для режима регенерации тепла отработавших газов, когда отработавшие газы после отбора тепла направляют обратно в выпускную систему, и другое выпускное отверстие - для рециркуляции отработавших газов и подачи их к двигателю. Поток РОГ во впускную систему двигателя из охладителя РОГ могут регулировать клапаном 52 РОГ, а поток отработавших газов из охладителя РОГ в выпускную систему могут регулировать первым выпускным клапаном 49 охладителя РОГ.
Например, для того чтобы управлять конденсатом, образовавшимся в охладителе 51 РОГ, охладитель РОГ могут наклонить таким образом, чтобы первое выпускное отверстие охладителя РОГ оказалось ниже по вертикали, чем второе выпускное отверстие охладителя РОГ, и ниже по вертикали, чем впускное отверстие охладителя РОГ. Например, охладитель 51 РОГ может содержать впускное отверстие для отработавших газов, соединенное с патрубком 50 РОГ, что позволяет направить горячие отработавшие газы в охладитель РОГ, и два выпускных отверстия РОГ: первое выпускное отверстие, соединенное с линией 53 РОГ для подачи охлажденных отработавших газов обратно в выпускной коллектор 36, и второе выпускное отверстие РОГ, соединенное с линией 53 РОГ, соединенной с впускным коллектором 22. Первый выпускной клапан 49 охладителя РОГ выполнен с возможностью регулировать движение потока РОГ через первое выпускное отверстие по направлению к выпускной системе. В некоторых примерах конденсат, образовавшийся в охладителе РОГ, например, во время холодного пуска двигателя, не может выходить через второе выпускное отверстие благодаря тому, что конденсат имеет возможность стекать по наклонной поверхности охладителя РОГ за счет силы тяжести и поступать через первое выпускное отверстие обратно в выпускной коллектор. Охладитель РОГ будет раскрыт более подробно ниже при помощи фиг. 2.
Во время холодного состояния ОНВ, например, во время холодного пуска двигателя или в условиях высокой окружающей влажности, в ОНВ может накопиться конденсат, который может попасть в двигатель, что является причиной осечек зажигания в двигателе и проблем шума, вибрации и жесткости ШВЖ (NVH). Например, для слива небольшого объема конденсата из ОНВ, выпускное отверстие ОНВ могут поместить ниже, чем впускное отверстие ОНВ, наклонив ОНВ по направлению к двигателю и обеспечив движение потока конденсата от ОНВ к двигателю. Предотвращение накопления конденсата в ОНВ может препятствовать тому, что большой объем конденсата попадет в двигатель, что может привести к нарушению процесса сгорания, в том числе, к осечкам зажигания в двигателе. Наклоненный ОНВ будет раскрыт более подробно при помощи фиг. 3.
Система 100 двигателя может, кроме того, содержать систему 14 управления. Показано, что система 14 управления получает информацию от нескольких датчиков 16 (различные примеры которых раскрыты здесь) и отправляет управляющие сигналы к нескольким приводам 81 (различные примеры которого раскрыты здесь). Например, датчики 16 могут содержать датчик 126 отработавших газов, расположенный выше по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов, датчик 124 давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP), датчик 128 температуры отработавших газов, датчик 129 давления отработавших газов, датчик 55 температуры в воздухозаборнике компрессора, датчик 56 давления в воздухозаборнике компрессора, датчик 57 влажности в воздухозаборнике компрессора и датчик 54 РОГ. Другие датчики, такие как дополнительные датчики для измерения давления, температуры, воздушно-топливного отношения и датчики для определения химического состава, могут размещаться в различных местах в системе 100 двигателя. Приводы 81 могут содержать, например, дроссель 20, клапан 52 РОГ, первый выпускной клапан 49 охладителя РОГ, перепускную заслонку 92 и топливный инжектор 66. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер могут выполнить с возможностью получать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и включать различные приводы в качестве реакции на обработанные входные данные, на основе инструкций или кода, запрограммированного в нем и соответствующего одной или нескольким программам.
На фиг. 2 показана схема 200 охладителя 202 РОГ. Охладитель 202 РОГ представляет собой один неограничивающий пример охладителя 51 РОГ, показанного на фиг. 1. Охладитель 202 РОГ содержит впускное отверстие 204, имеющее возможность направлять отработавшие газы к охладителю 202 РОГ, и два выпускных отверстия охладителя РОГ: первое выпускное отверстие 206 охладителя РОГ и второе выпускное отверстие 208 охладителя РОГ. Впускное отверстие 204 могут выполнить соединенным с линией отработавших газов, что позволяет отработавшим газам втекать внутрь охладителя РОГ из выпускной системы. Первое выпускное отверстие 206 охладителя РОГ могут выполнить соединенным с выпускной системой (например, в выпускном коллекторе) двигателя, для направления отработавших газов и конденсата обратно из охладителя РОГ в выпускную систему, и второе выпускное отверстие 208 охладителя РОГ, с возможностью создать соединение по текучей среде с впускной системой (например, второе выпускное отверстие могут выполнить соединенным с впускным коллектором) двигателя, что позволяет направить отработавшие газы из охладителя 202 РОГ во впускную систему двигателя. Первый выпускной клапан 210 охладителя РОГ могут выполнить с возможностью регулировать поток через первое выпускное отверстие 206 охладителя РОГ. Например, охладитель 202 РОГ может быть охладителем 51 РОГ, показанным на фиг. 1, и в этом случае впускное отверстие 204 соединено с патрубком 50 РОГ, первое выпускное отверстие 206 охладителя РОГ соединено через линию 53 РОГ с выпускным коллектором 36 и второе выпускное отверстие охладителя РОГ соединено с впускным коллектором 22 двигателя.
Охладитель 202 РОГ может представлять собой теплообменник жидкостно-воздушного типа, где проходящие в нем отработавшие газы имеют возможность осуществлять теплообмен с хладагентом двигателя. Конденсат может образовываться в охладителе РОГ при некоторых условиях, таких как охлаждение воздуха в охладителе РОГ ниже точки росы для воздуха (или когда поверхности охладителя РОГ охлаждены ниже точки росы для отработавших газов) холодным хладагентом двигателя, в результате чего образуется конденсат, который может накопиться в охладителе РОГ. Если конденсату позволяют накапливаться, конденсат из охладителя РОГ может быть перенесен к двигателю, что может привести к осечке зажигания в двигателе.
Для того чтобы предотвратить накопление конденсата в охладителе 202 РОГ, охладитель РОГ могут установить с наклоном, таким образом, чтобы охладитель 202 РОГ находился под углом α относительно горизонтальной осевой линии 201, как показано на фиг. 2. Угол α могут изменять в диапазоне 5°-90°. Наклоненный охладитель РОГ может иметь нисходящий наклон в направлении потока отработавших газов, например, быть наклоненным вниз от впускного отверстия охладителя РОГ в направлении выпускных отверстий охладителя РОГ. Наклон охладителя 202 РОГ обеспечивает расположение впускного отверстия 204 охладителя РОГ геодезически выше первого выпускного отверстия 206 охладителя РОГ. Кроме того, второе выпускное отверстие 208 охладителя РОГ может располагаться геодезически выше первого выпускного отверстия 206 охладителя РОГ. Например, впускное отверстие 204 охладителя РОГ расположено по вертикали выше первого выпускного отверстия 206 охладителя РОГ относительно поверхности земли, на которой стоит транспортное средство с установленным охладителем РОГ. В то время как охладитель РОГ изображен на фиг. 2 как имеющий непрерывный, прямой, вертикально нисходящий наклон, могут использовать любое искривление охладителя РОГ, которое обеспечивает непрерывный нисходящий наклон (без застойных зон) от впускного отверстия до первого выпускного отверстия.
В примере, показанном на фиг. 2, второе выпускное отверстие 208 охладителя РОГ расположено геодезически ниже (например, вертикально ниже относительно поверхности земли), чем впускное отверстие 204, и выше, чем первое выпускное отверстие 206 охладителя РОГ. В других примерах второе выпускное отверстие 208 охладителя РОГ может располагаться в той же вертикальной плоскости, что и впускное отверстие 204 или может располагаться геодезически выше впускного отверстия 204, в зависимости от положения впускного отверстия 204 и второго выпускного отверстия 208 охладителя РОГ на охладителе 202 РОГ. Первое выпускное отверстие 206 охладителя РОГ может располагаться вертикально ниже, чем впускное отверстие 204 и второе выпускное отверстие охладителя РОГ.
Охладитель 202 РОГ могут разместить поперечно в системе автомобиля таким образом, что наклон охладителя 202 РОГ может осуществляться вниз вдоль поперечной осевой линии автомобиля (например, автомобиль может иметь продольную осевую линию и поперечную осевую линию, которая может быть перпендикулярна продольной осевой линии), причем первое выпускное отверстие 206 располагают геодезически ниже, чем впускное отверстие 204, и геодезически ниже, чем второе выпускное отверстие 208. Поперечное расположение охладителя РОГ в системе автомобиля может быть таким, что при движении автомобиля по уклону или подъему наклон охладителя РОГ не может измениться в значительной степени. В других примерах охладитель РОГ могут разместить с наклоном вниз вдоль продольной осевой линии транспортного средства.
Поток текучих сред через наклоненный охладитель 202 РОГ может двигаться по первому пути 212 потока, от впускного отверстия 204 охладителя РОГ вдоль нисходящего наклона к первому выпускному отверстию 206 охладителя РОГ, соединенному с выпускной системой двигателя, и по второму пути 214 потока от впускного отверстия 204 охладителя РОГ ко второму выпускному отверстию охладителя РОГ, соединенному с впускной системой двигателя, как обозначено пунктирными линиями со стрелками. Первый путь 212 потока может иметь более наклонную траекторию по сравнению со вторым путем 214 потока. В некоторых примерах второй путь потока может не иметь вертикального нисходящего наклона или может иметь вертикальный восходящий наклон, в зависимости от относительного расположения впускного отверстия 204 и второго выпускного отверстия 208 охладителя РОГ на охладителе РОГ.
Конденсат, образующийся в наклоненном охладителе РОГ, может стекать к первому выпускному отверстию 206 охладителя РОГ вдоль первого пути 212 потока, под воздействием силы тяжести, в направлении от второго выпускного отверстия 208 охладителя РОГ, соединенного с впускной системой двигателя. Первый выпускной клапан 210 охладителя РОГ может регулировать поток через первое выпускное отверстие 206 охладителя РОГ. Например, клапан могут открыть, чтобы направить контролируемое количество жидкости в выпускной коллектор. В одном примере первый выпускной клапан охладителя могут выполнить как двухпозиционный клапан, в другом примере указанный клапан может представлять собой клапан непрерывного регулирования. Первый выпускной клапан 210 охладителя РОГ могут приводить в движение (например, открывать и закрывать) посредством привода (например, пневматического, гидравлического или электропривода) на основе сигналов, получаемых от контроллера. Поток отработавших газов во впускной коллектор из второго выпускного отверстия охладителя РОГ могут регулировать, например, на основе заданного расхода РОГ, а поток отработавших газов, направляемых в выпускной коллектор, могут регулировать в зависимости от температуры двигателя. При помощи клапана РОГ, например клапана 52 показанного на фиг. 1, ниже по потоку от второго выпускного отверстия 208 охладителя РОГ, могут регулировать поток РОГ к двигателю. В другом примере клапан РОГ, имеющий возможность регулировать расход РОГ, могут установить выше по потоку относительно охладителя РОГ. В другом примере охладитель РОГ может не иметь первого выпускного клапана 210, и все управление потоками через охладитель РОГ могут осуществлять при помощи клапана РОГ. В примерах, где клапан РОГ размещен ниже по потоку относительно охладителя РОГ в направлении потока РОГ (например, клапан РОГ на холодной стороне), отработавшие газы могут проходить через охладитель РОГ, фактически, во время всех условий работы двигателя, и клапан РОГ может регулировать количество отработавших газов в охладителе РОГ, подаваемых во впускную систему. Также, когда клапан РОГ полностью закрыт, почти все отработавшие газы, проходящие через охладитель РОГ, направляют обратно в выпускную систему, но когда клапан РОГ открыт, по меньшей мере, часть отработавших газов, проходящих через охладитель РОГ, направляют во впускную систему.
Таким образом, конденсат, образующийся в охладителе РОГ, могут слить по первому пути потока через первое выпускное отверстие охладителя РОГ, которое расположено геодезически ниже, чем впускное отверстие 204 охладителя РОГ и второе выпускное отверстие 208 охладителя РОГ. Это позволяет направить конденсат, который может в противном случае попасть к двигателю, в противоположном направлении от двигателя, что предотвращает проблемы, связанные с процессом сгорания в двигателе.
На фиг. 3 показана схема 300 ОНВ 302 с впускным отверстием 304 и выпускным отверстием 306. Охладитель наддувочного воздуха может представлять собой ОНВ 18, показанный на фиг. 1, где впускное отверстие 304 ОНВ присоединено ниже по потоку относительно компрессора для направления сжатого воздуха через ОНВ. Впускное отверстие 304 может направлять наддувочный воздух от компрессора в ОНВ. ОНВ выполняют с возможностью прохождения наддувочного воздуха через набор каналов для теплообмена, чтобы снизить высокую температуру наддувочного воздуха, причем охлажденный наддувочный воздух может покидать ОНВ через выпускное отверстие 306 и направляться к впускному коллектору двигателя.
При охлаждении сжатого воздуха, проходящего через ОНВ, может образоваться конденсат на какой-либо внутренней поверхности охладителя наддувочного воздуха, если ее температура ниже точки росы для сжатого воздуха. Конденсат может накапливаться в течение долгого времени в ОНВ и может попасть из ОНВ во впускной коллектор и к двигателю непредусмотренным образом и в больших количествах при резких изменениях режима движения, например, в случае нажатия педали акселератора. Большой объем конденсата, попавшего в двигатель, может привести к нарушению нормальной работы двигателя и может повредить компоненты ниже по потоку от охладителя.
Для того чтобы смягчить проблему накопления конденсата в ОНВ, впускное отверстие 304 ОНВ могут расположить геодезически выше, чем выпускное отверстие 306 таким образом, что ОНВ 302 может иметь наклон под углом β относительно горизонтальной осевой линии 301, как показано на фиг. 3. Угол β относительно горизонтальной осевой линии 301 могут выбирать, например, в диапазоне 0°-25°, хотя использование других значений угла не является отклонением от объема настоящего изобретения. Наклон ОНВ 302 от впускного отверстия 304 к выпускному отверстию 306 позволяет направить поток, выходящий из выпускного отверстия 306, в соответствии с действием силы тяжести, к впускному коллектору и двигателю, как обозначено пунктирными линиями со стрелками. Указанная наклонная поверхность ОНВ может также направлять конденсат, образующийся в ОНВ 302, таким образом, чтобы конденсат имел возможность непрерывно стекать к двигателю в небольших количествах, что предотвращает накопление конденсата в ОНВ 302 и препятствует попаданию больших объемов конденсата в двигатель, так как большие объемы конденсата могут нарушить работу двигателя и повредить компоненты ниже по потоку от ОНВ.
Накопление больших объемов конденсата в теплообменниках, связанных с двигателем, может привести к образованию потока накопленного конденсата к двигателю, что может привести к проблемам сгорания в двигателе, в том числе, к осечкам зажигания в двигателе. На фиг. 4 показана блок-схема, иллюстрирующая способ 400 для управления потоком конденсата через наклоненный охладитель РОГ, связанный с впускной системой двигателя и с выпускной системой двигателя. Способ 400 может управлять потоком через наклоненный охладитель РОГ, например охладитель РОГ, показанный на фиг. 1 и 2, и отличающийся тем, что первое выпускное отверстие охладителя РОГ, соединенное с выпускной системой, расположено вертикально ниже, чем впускное отверстие охладителя РОГ и второе выпускное отверстие охладителя РОГ, соединенное с впускной системой двигателя. Наклоненный охладитель РОГ имеет возможность сливать конденсат, образующийся в охладителе РОГ, через первое выпускное отверстие, в соответствии с действием силы тяжести, в выпускную систему, что предотвращает попадание конденсата во впускную систему двигателя через второе выпускное отверстие охладителя РОГ. Поток РОГ через первое выпускное отверстие охладителя РОГ могут регулировать при помощи первого выпускного клапана охладителя РОГ, например клапана 210, показанного на фиг. 2. Расход РОГ во впускную систему двигателя могут регулировать при помощи клапана РОГ, соединяющего второе выпускное отверстие охладителя РОГ с впускной системой двигателя, например, при помощи клапана 52, показанного на фиг. 1.
Способ 400 также содержит прохождение сжатого воздуха через наклоненный ОНВ, например ОНВ, раскрытый выше при помощи фиг. 1 и 3, и отличающийся тем, что выпускное отверстие ОНВ расположено ниже, чем впускное отверстие ОНВ, что позволяет сливать небольшие объемы конденсата из ОНВ к двигателю, предотвращая, таким образом, накопление больших количеств конденсата в ОНВ, которые могут при попадании в двигатель привести к нарушению процесса сгорания.
Инструкции для осуществления способа 400 могут быть выполнены контроллером, на основе инструкций, хранимых в памяти контроллера и в соответствии с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше при помощи фиг. 1. Контроллер может использовать приводы двигателя из системы двигателя для управления работой двигателя согласно раскрытым ниже способам.
Способ 400 начинается на 402, где определяют параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут содержать частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, температуру и т.д. Способ 400 переходит к шагу 403, где во время эксплуатации двигателя сжатый воздух направляют из компрессора в наклоненный ОНВ через впускное отверстие ОНВ, например, из компрессора 114 в присоединенный к нему ОНВ 18, как показано на фиг. 1. Сжатый воздух охлаждают во время его прохождения через ОНВ и выхода через выпускное отверстие ОНВ, расположенное вертикально ниже, чем впускное отверстие ОНВ. Охлажденный сжатый воздух, выходящий из наклоненного ОНВ, может поступать через впускной коллектор к двигателю, как раскрыто выше при помощи фиг. 1. Образующийся в ОНВ конденсат может также стекать через наклоненный ОНВ под действием силы тяжести по направлению к двигателю, что предотвращает накопление больших количеств конденсата в ОНВ.
На шаге 404 способ 400 позволяет оценить, существуют ли условия холодного пуска двигателя. Условия холодного пуска могут оценить посредством измерения таких параметров, как температура окружающего воздуха, температура моторного масла, температура двигателя, время, прошедшее между двумя событиями запуска двигателя и т.д. Например, условия холодного пуска могут определить, сравнив температуру двигателя с пороговой температурой (например, условия холодного пуска могут обнаружить, когда температура хладагента двигателя равна температуре окружающей среды). Если условия холодного пуска обнаружены, способ 400 переходит к шагу 406, где открывают первый выпускной клапан охладителя РОГ, разрешая потоку двигаться по первому пути, по нисходящему наклону от впускного отверстия охладителя РОГ к первому выпускному отверстию охладителя РОГ, соединенному с выпускной системой, причем впускное отверстие охладителя РОГ расположено вертикально выше, чем первое выпускное отверстие охладителя РОГ. Конденсат может образовываться в охладителе РОГ во время условий холодного пуска, когда температура хладагента двигателя намного ниже, чем температура отработавших газов. Низкая температура хладагента может привести к значительному снижению температуры отработавших газов (ниже точки росы), проходящих через охладитель РОГ, что приводит к образованию конденсата. Любой конденсат, образующийся в охладителе РОГ, может стекать по первому пути потока вдоль нисходящего наклона охладителя РОГ через открытый первый выпускной клапан охладителя РОГ к выпускной системе ниже по потоку от двигателя. Кроме того, во время условий холодного пуска или других условий, когда температура двигателя ниже требуемой, могут открыть первый выпускной клапан охладителя РОГ для передачи тепла отработавших газов хладагенту двигателя, протекающего через охладитель РОГ, что позволяет ускорить прогрев двигателя.
На шаге 408 при помощи клапана РОГ могут управлять расходом РОГ при движении текучей среды через второе выпускное отверстие к впускной системе двигателя. Расход РОГ могут основывать на параметрах работы, причем требуемый уровень расхода РОГ могут установить некоторым подходящим способом, например, на основе табличных данных, хранящихся в памяти контроллера, и могут определить на основе частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя. Например, уровень расхода РОГ могут регулировать на основе обратной связи от датчиков, расположенных ниже по потоку относительно клапана РОГ.
На шаге 410 способ позволяет определить, превышает ли количество конденсата, накопленного в охладителе РОГ, пороговое значение. Оценку накопления конденсата в охладителе РОГ могут основывать на различных параметрах охладителя РОГ, таких как массовый поток воздуха через охладитель РОГ, температура в выпускном отверстии охладителя РОГ, влажность отработавших газов и/или давление в охладителе РОГ. Если количество накопленного в охладителе РОГ конденсата больше порогового значения, то способ 400 переходит к шагу 412, где могут выборочно регулировать параметры работы двигателя. Регулировки могут содержать протекание отработавших газов через перепускную заслонку, в обход турбины (например, как показано на фиг. 1, перепускная заслонка 90 может обеспечить обход турбины 116), чтобы не позволить конденсату попасть в турбину и повредить ее. В другом примере поток РОГ могут отключить, чтобы не позволить конденсату попасть в турбину. Выборочные регулировки могут основывать, например, на частоте вращения турбины: например, перепускной заслонкой могут управлять только в том случае, когда частота вращения турбины выше порогового значения и/или только в том случае, когда открытие перепускной заслонки не приведет к нежелательному снижению давления наддува. Кроме того, в некоторых примерах, когда количество образовавшегося в охладителе РОГ конденсата относительно велико и нет возможности выполнить обход турбины, могут отключить поток отработавших газов через охладитель РОГ. Затем способ 400 возвращается к началу алгоритма. Если на шаге 410 определяют, что количество конденсата в охладителе РОГ меньше порогового значения, способ возвращается к началу алгоритма.
В дополнение к вышеуказанному, если на шаге 404 условия холодного пуска двигателя отсутствуют, способ переходит к шагу 414, где закрывают первый выпускной клапан охладителя РОГ, что позволяет направить поток отработавших газов по второму пути через второе выпускное отверстие охладителя РОГ, соединенное с впускной системой двигателя. Второй путь потока может располагаться вдоль менее вертикального нисходящего наклона, относительно первого пути потока. В других примерах второй путь потока может не иметь вертикально нисходящего наклона или может иметь вертикально восходящий наклон.
На шаге 416 при помощи клапана РОГ могут управлять расходом РОГ через второе выпускное отверстие, по направлению к впускной системе двигателя. Расход РОГ могут основывать на параметрах работы, причем требуемый уровень расхода РОГ могут установить некоторым подходящим способом, например, на основе табличных данных, хранящихся в памяти контроллера, и могут определить на основе частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя.
Даже когда двигатель не работает в условиях холодного пуска, в охладителе РОГ может образоваться конденсат. Таким образом, когда первый выпускной клапан РОГ закрыт, в охладителе РОГ может начать накапливаться конденсат. В некоторых примерах может образоваться достаточное количество конденсата, который может быть перенесен к двигателю, даже при использовании раскрытого здесь наклоненного охладителя РОГ. Таким образом, в некоторых примерах количество накопленного в охладителе РОГ конденсата могут оценить, как указано выше, и если это количество превышает пороговое значение, могут выполнить превентивный цикл очистки, посредством открытия первого выпускного клапана РОГ, чтобы направить конденсат в выпускную систему. Соответственно, количество накопленного в охладителе РОГ конденсата могут оценить на шаге 418, и если количество конденсата превышает пороговое значение, на шаге 420 могут открыть клапан РОГ, чтобы направить поток накопленного конденсата по первому пути в выпускную систему.
Способ 400 может перейти к шагу 412, где выполняют выборочное регулирование условий работы двигателя, например, для предотвращения попадания конденсата в турбину, посредством использования перепускной заслонки или отключения потока РОГ, как раскрыто выше. В некоторых примерах выборочное регулирование параметров работы двигателя на шаге 412 могут выполнить только в том случае, когда количество конденсата в охладителе РОГ относительно велико, например, выше, чем количество конденсата, инициирующее запуск цикла очистки, раскрытого выше.
Таким образом, управление потоком конденсата посредством использования конструкций наклоненных теплообменников двигателя (наклоненного охладителя РОГ и наклоненного ОНВ), позволяет образующемуся в теплообменнике конденсату стекать вдоль нисходящего наклона за счет силы тяжести, что препятствует накоплению в теплообменниках больших объемов конденсата. Охладитель наддувочного воздуха могут установить с наклоном вдоль направления движения потока впускного воздуха, что позволяет направить конденсат к двигателю. И наоборот, охладитель РОГ могут установить с наклоном вдоль направления движения потока отработавших газов, что позволяет направить конденсат в выпускную систему, в противоположном от двигателя направлении.
Технический эффект от использования наклоненных теплообменников заключается в уменьшении накопления конденсата в теплообменниках, что препятствует переносу больших объемов конденсата из теплообменников в двигатель, и, таким образом, позволяет уменьшить проблемы, связанные с процессом сгорания в двигателе, в том числе с осечками зажигания в двигателе.
Представлен пример системы управления конденсатом, содержащей двигатель, соединенный с впускной системой и выпускной системой, систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющую выпускную систему с впускной системой, и охладитель РОГ, установленный в системе РОГ, причем охладитель РОГ имеет впускное отверстие, соединенное с выпускной системой, первое выпускное отверстие, соединенное с выпускной системой, и второе выпускное отверстие, соединенное с впускной системой, причем второе выпускное отверстие, размещено вертикально выше первого выпускного отверстия. В первом примере системы охладитель РОГ установлен в системе РОГ под углом таким образом, что впускное отверстие находится вертикально выше первого выпускного отверстия. Второй пример системы факультативно содержит первый пример и дополнительно отличается тем, что впускное отверстие и первое выпускное отверстие определяют первый путь потока через охладитель РОГ, причем поток отработавших газов, проходящий через охладитель РОГ вдоль первого пути потока, имеет возможность проходить под вертикально нисходящим наклоном от впускного отверстия до первого выпускного отверстия. Третий пример системы факультативно содержит первый и/или второй пример и дополнительно отличается тем, что указанная система установлена в транспортном средстве, имеющем продольную осевую линию и поперечную осевую линию, параллельную продольной осевой линии, причем вертикально нисходящий наклон первого пути потока представляет собой вертикально нисходящий наклон вдоль поперечной осевой линии. Четвертый пример системы факультативно содержит один или несколько примеров, с первого по третий, и дополнительно отличается тем, что впускное отверстие и второе выпускное отверстие определяют второй путь потока через охладитель РОГ, причем поток отработавших газов, проходящий через охладитель РОГ вдоль второго пути потока, имеет возможность проходить под меньшим вертикально нисходящим наклоном, по сравнению с вертикально нисходящим наклоном первого пути потока. Пятый пример системы факультативно содержит один или несколько примеров, с первого по четвертый, и дополнительно отличается тем, что поток отработавших газов, проходящий через охладитель РОГ вдоль второго пути потока, имеет возможность проходить без наклона или с вертикально восходящим наклоном. Шестой пример системы факультативно содержит один или несколько примеров, с первого по пятый, и дополнительно содержит охладитель наддувочного воздуха, установленный во впускной системе, причем охладитель наддувочного воздуха имеет впускное отверстие для получения сжатого впускного воздуха от области ниже по потоку от компрессора и выпускное отверстие для направления сжатого впускного воздуха к двигателю, причем охладитель наддувочного воздуха установлен под углом таким образом, что впускное отверстие находится по вертикали выше выпускного отверстия. Седьмой пример системы факультативно содержит один или несколько примеров, с первого по шестой, и дополнительно содержит контроллер, выполненный с возможностью направлять отработавшие газы от впускного отверстия ко второму выпускному отверстию на основе заданного расхода РОГ и с возможностью направлять отработавшие газы от впускного отверстия к первому выпускному отверстию в зависимости от температуры двигателя. Восьмой пример системы факультативно содержит один или несколько примеров, с первого по седьмой, и дополнительно содержит первый клапан, установленный с возможностью управления потоком через первое выпускное отверстие, и второй клапан, установленный с возможностью управления потоком через второе выпускное отверстие, причем контроллер выполнен с возможностью управлять положением первого клапана для направления отработавших газов от впускного отверстия к первому выпускному отверстию в зависимости от температуры двигателя, и управлять положением второго клапана для направления отработавших газов от впускного отверстия ко второму выпускному отверстию на основе заданного расхода РОГ.
Представлен пример способа, отличающегося тем, что при выполнении первого условия поток отработавших газов направляют по первому пути потока через охладитель системы рециркуляции отработавших газов (РОГ), причем первый путь потока определен впускным отверстием охладителя РОГ и первым выпускным отверстием охладителя РОГ, причем первый путь потока имеет вертикально нисходящий наклон, и при выполнении второго условия поток отработавших газов направляют по второму пути потока через охладитель РОГ, причем второй путь потока определен впускным отверстием охладителя РОГ и вторым выпускным отверстием охладителя РОГ. В первом примере способа поток отработавших газов направляют по первому пути потока для прохождения потока отработавших газов из охладителя РОГ в выпускную систему, соединенную по текучей среде с двигателем, причем поток отработавших газов направляют по второму пути потока для прохождения потока отработавших газов из охладителя РОГ во впускную систему, соединенную по текучей среде с двигателем. Второй пример способа факультативно содержит первый пример и отличается тем, что первое условие определяют как эксплуатацию двигателя при температуре двигателя ниже порогового значения, причем второе условие определяют как эксплуатацию двигателя с включенной РОГ. Третий пример способа факультативно содержит первый и второй примеры и отличается тем, что при выполнении второго условия и превышении порогового значения предполагаемого количества конденсата в охладителе РОГ поток отработавших газов направляют по первому пути потока. Четвертый пример способа факультативно содержит один или несколько примеров, с первого по третий, и отличается тем, что при выполнении первого условия управляют одним или несколькими параметрами работы двигателя на основе предполагаемого количества конденсата в охладителе РОГ. Пятый пример способа факультативно содержит один или несколько примеров, с первого по четвертый, и отличается тем, что поток впускного воздуха направляют через охладитель наддувочного воздуха и к двигателю, причем поток впускного воздуха направляют через охладитель наддувочного воздуха вдоль вертикально нисходящего наклона.
Другой пример системы управления конденсатом содержит двигатель, соединенный с впускной системой и с выпускной системой, при этом впускная система содержит охладитель наддувочного воздуха, установленный с возможностью направлять конденсат к двигателю, и систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющую выпускную систему с впускной системой и содержащую охладитель РОГ, установленный с возможностью направлять конденсат в противоположную сторону от двигателя. В первом примере системы охладитель РОГ содержит впускное отверстие, соединенное с выпускной системой, первое выпускное отверстие, соединенное с выпускной системой, и второе выпускное отверстие, соединенное с впускной системой, причем второе выпускное отверстие расположено вертикально выше первого выпускного отверстия. Второй пример системы факультативно содержит первый пример и дополнительно отличается тем, что охладитель наддувочного воздуха содержит впускное отверстие для получения сжатого впускного воздуха от области ниже по потоку от компрессора и выпускное отверстие для направления сжатого впускного воздуха к двигателю, причем охладитель наддувочного воздуха, установлен под углом таким образом, что впускное отверстие расположено вертикально выше выпускного отверстия. Третий пример системы факультативно содержит первый и/или второй пример и отличается тем, что охладитель РОГ установлен в системе РОГ с наклоном для обеспечения нисходящего наклона в направлении потока РОГ от впускного отверстия к первому выпускному отверстию.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера в сочетании с различными датчиками, приводами и другими средствами двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой одну или более стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемой среды хранения данных в управляющей системе двигателя, при этом раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
1. Система управления охладителем отработавших газов, содержащая:
двигатель, соединенный с впускной системой и выпускной системой;
систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющую выпускную систему с впускной системой, причем предусмотрена возможность управления потоком отработавших газов через систему рециркуляции отработавших газов во впускную систему посредством клапана рециркуляции отработавших газов;
охладитель рециркуляции отработавших газов, установленный в системе рециркуляции отработавших газов, причем охладитель рециркуляции отработавших газов имеет впускное отверстие, соединенное с выпускной системой, первое выпускное отверстие, соединенное с выпускной системой, и второе выпускное отверстие, соединенное с впускной системой, причем второе выпускное отверстие размещено вертикально выше первого выпускного отверстия; и
первый выпускной клапан охладителя рециркуляции отработавших газов, соединяющий по текучей среде первое выпускное отверстие с выпускной системой, причем предусмотрена возможность управления потоком отработавших газов через охладитель рециркуляции отработавших газов в выпускную систему посредством первого выпускного клапана охладителя рециркуляции отработавших газов.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что охладитель РОГ установлен в системе РОГ под углом таким образом, что впускное отверстие находится вертикально выше первого выпускного отверстия.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что впускное отверстие и первое выпускное отверстие определяют первый путь потока через охладитель РОГ, причем поток отработавших газов, проходящий через охладитель РОГ вдоль первого пути потока, имеет возможность проходить под вертикально нисходящим наклоном от впускного отверстия до первого выпускного отверстия, причем охладитель РОГ имеет верхнюю поверхность, имеющую вертикально нисходящий наклон.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что система установлена в транспортном средстве, имеющем продольную осевую линию и поперечную осевую линию, перпендикулярную продольной осевой линии, причем вертикально нисходящий наклон первого пути потока представляет собой вертикально нисходящий наклон вдоль поперечной осевой линии.
5. Система по п. 3, отличающаяся тем, что впускное отверстие и второе выпускное отверстие определяют второй путь потока через охладитель РОГ, причем поток отработавших газов, проходящий через охладитель РОГ вдоль второго пути потока, имеет возможность проходить под меньшим вертикально нисходящим наклоном, по сравнению с вертикально нисходящим наклоном первого пути потока.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что поток отработавших газов, проходящий через охладитель РОГ вдоль второго пути потока, имеет возможность проходить без наклона или с вертикально восходящим наклоном.
7. Система по п. 1, дополнительно содержащая охладитель наддувочного воздуха, установленный во впускной системе, причем охладитель наддувочного воздуха имеет впускное отверстие для получения сжатого впускного воздуха от области ниже по потоку от компрессора и выпускное отверстие для направления сжатого впускного воздуха к двигателю, причем охладитель наддувочного воздуха установлен под углом таким образом, что впускное отверстие находится по вертикали выше выпускного отверстия.
8. Система по п. 1, дополнительно содержащая контроллер, выполненный с возможностью направлять отработавшие газы от впускного отверстия ко второму выпускному отверстию на основе заданного расхода РОГ и с возможностью направлять отработавшие газы от впускного отверстия к первому выпускному отверстию в зависимости от температуры двигателя.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью регулировки положения первого выпускного клапана охладителя РОГ для направления отработавших газов от впускного отверстия к первому выпускному отверстию и к выпускной системе в зависимости от температуры двигателя, и регулировки положения клапана РОГ для направления отработавших газов от
впускного отверстия ко второму выпускному отверстию на основе заданного расхода РОГ.
10. Способ управления охладителем отработавших газов, содержащий шаги, на которых:
в качестве реакции на обнаруженный холодный пуск двигателя поток отработавших газов направляют по первому пути потока через охладитель системы рециркуляции отработавших газов (РОГ) из впускного отверстия охладителя рециркуляции отработавших газов в первое выпускное отверстие охладителя рециркуляции отработавших газов, причем отработавшие газы направляют из первого выпускного отверстия в выпускную систему через первую линию рециркуляции отработавших газов, и причем первый путь потока имеет вертикально нисходящий наклон; и
в качестве реакции команду на подачу потока рециркуляции отработавших газов, поток отработавших газов направляют по второму пути потока через охладитель рециркуляции отработавших газов из впускного отверстия охладителя рециркуляции отработавших газов во второе выпускное отверстие охладителя рециркуляции отработавших газов, причем отработавшие газы направляют из второго выпускного отверстия во впускную систему через вторую линию рециркуляции отработавших газов.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что направление потока отработавших газов в выпускную систему содержит открытие первого выпускного клапана охладителя РОГ, соединяющего по текучей среде первое выпускное отверстие охладителя РОГ с выпускной системой, причем выпускная система соединена по текучей среде с двигателем, причем направление потока отработавших газов во впускную систему содержит открытие клапана РОГ, соединяющего по текучей среде второе выпускное отверстие охладителя РОГ со впускной системой, причем впускная система соединена по текучей среде с двигателем.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что обнаруженный холодный пуск двигателя содержит обнаруженный пуск двигателя при температуре двигателя ниже пороговой температуры.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что при протекании отработавших газов по второму пути потока и превышении порогового значения предполагаемого количества конденсата в охладителе РОГ, поток отработавших газов направляют по первому пути потока и в выпускную систему.
14. Способ по п. 10, отличающийся тем, что при протекании отработавших газов по первому пути потока регулируют положение перепускной заслонки, установленной в обход турбины, расположенной в выпускном канале ниже по потоку от места соединения, в котором первое выпускное отверстие охладителя РОГ соединяется по текучей среде с выпускным каналом, причем перепускную заслонку регулируют в зависимости от предполагаемого количества конденсата в охладителе РОГ.
15. Способ по п. 11, в котором дополнительно:
во время работы двигателя, при которой температура двигателя выше пороговой температуры, поддерживают первый выпускной клапан охладителя РОГ закрытым до тех пор, пока предполагаемое количество конденсата в охладителе РОГ не превысит пороговое количество; и
направляют поток впускного воздуха через охладитель наддувочного воздуха и к двигателю, причем поток впускного воздуха направляют через охладитель наддувочного воздуха вдоль вертикально нисходящего наклона.
16. Система управления охладителем отработавших газов, содержащая:
двигатель, соединенный с впускной системой и с выпускной системой, при этом впускная система содержит охладитель наддувочного воздуха, установленный с возможностью направлять конденсат к двигателю; и
систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющую выпускную систему с впускной системой и содержащую охладитель рециркуляции отработавших газов с
первым выпускным отверстием, установленный с возможностью направлять конденсат в противоположную сторону от двигателя;
первый клапан, соединяющий по текучей среде первое выпускное отверстие охладителя рециркуляции отработавших газов с выпускной системой через первую линию рециркуляции отработавших газов, выполненную с возможностью направления потока отработавших газов в выпускную систему; и
второй клапан, соединяющий по текучей среде второе выпускное отверстие охладителя рециркуляции отработавших газов со впускной системой через вторую линию рециркуляции отработавших газов, выполненную с возможностью направления потока отработавших газов во впускную систему.
17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что охладитель РОГ содержит впускное отверстие, соединенное с выпускной системой, причем второе выпускное отверстие расположено вертикально выше первого выпускного отверстия.
18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что охладитель РОГ установлен в системе РОГ с наклоном для обеспечения нисходящего наклона в направлении потока РОГ от впускного отверстия к первому выпускному отверстию, причем впускное отверстие расположено на первой стороне охладителя РОГ, а первое выпускное отверстие и второе выпускное отверстие расположены на второй, противоположной, стороне охладителя РОГ.
19. Система по п. 16, отличающаяся тем, что охладитель наддувочного воздуха содержит впускное отверстие для получения сжатого впускного воздуха от области ниже по потоку от компрессора и выпускное отверстие для направления сжатого впускного воздуха к двигателю, причем охладитель наддувочного воздуха, установлен под углом таким образом, что впускное отверстие расположено вертикально выше выпускного отверстия.
