Способ и система для рекуперации тепла отработавших газов

Предложены способы и система управления двигателем транспортного средства. Способ содержит шаги, на которых: в состоянии холодного пуска двигателя закрывают перепускную заслонку, установленную параллельно газовой турбине, с одновременным направлением потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха в выхлопную трубу через эжектор и вытягивают поток отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в теплообменник, установленный в перепускном канале отработавших газов, под действием разрежения, создаваемого эжектором. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники

Настоящее описание в целом относится к способам и системам для управления двигателем транспортного средства для рекуперации тепла отработавших газов в разных режимах работы.

Уровень техники и раскрытие изобретения

Двигатели могут содержать систему рекуперации тепла отработавших газов для рекуперации тепловой энергии отработавших газов, образующихся в двигателе внутреннего сгорания. При этом происходит передача тепла от горячих отработавших газов хладагенту через систему теплообменника отработавших газов. Тепло от хладагента можно использовать, например, для обогрева головки блока цилиндров и пассажирского салона. Отбор тепла отработавших газов также возможен на охладителе системы рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR). Охладитель газов РОГ может быть соединен с системой подачи газов РОГ для понижения температуры отработавших газов рециркуляции перед их подачей во впускной коллектор. РОГ позволяет снизить выбросы NOx в отработавших газах. Кроме того, РОГ позволяет снизить потери на дросселирование при низких нагрузках и повысить предел детонации.

Известен ряд решений для рекуперации тепла отработавших газов и охлаждения газов РОГ. В одном примере, предложенном Шлоссом (Sloss) в US 20120017575, раскрыт выпускной блок с перепускным каналом отработавших газов, содержащим отводной клапан для регулирования потока отработавших газов в основной выпускной канал и/или указанный перепускной канал. С основным выпускным каналом может быть соединен теплообменник. Отводной клапан выполнен с возможностью выборочного направления потока отработавших газов через теплообменник в таких условиях, как холодный пуск, когда необходима рекуперация тепла отработавших газов. В условиях, когда рекуперация тепла отработавших газов не нужна, и/или при достижении рабочих пределов теплообменника, отводной клапан можно установить в такое положение, в котором будет происходить направление отработавших газов по перепускному каналу, то есть в обход теплообменника. Другие решения предусматривают возможность размещения теплообменника в перепускном канале, при этом отводной клапан выполнен с возможностью перенаправления отработавших газов через теплообменник в перепускном канале в состояниях холодного пуска с последующим перенаправлением отработавших газов по главному выпускному каналу после того, как двигатель будет достаточно прогрет.

Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки вышеуказанных решений. Например, решения, требующие наличия отводных клапанов для направления отработавших газов через теплообменник, соединенный с выпускным каналом, увеличивают себестоимость компонентов. Как электроприводные, так и пневмоприводные клапаны значительно увеличивают расходы на компоненты. Электроприводные клапаны могут быть дороже. В случае пневмоприводных клапанов, дополнительные расходы могут быть связаны с относящимися к ним техническими средствами для обеспечения срабатывания вакуумного привода таких клапанов. Кроме того, могут возникнуть трудности с обеспечением герметичного закрытия клапанов. Координация работы отводных клапанов и других компонентов системы двигателя может привести к усложнению процесса управления. Кроме того, в системе по US 20120017575, несмотря на то, что происходит отбор тепла из отработавших газов на теплообменнике, рециркуляцию охлажденных отработавших газов не осуществляют, в связи с чем возникает необходимость в дополнительном охладителе газов РОГ.

Другие решения предусматривают открытие перепускной заслонки, установленной параллельно газовой турбине, для пропуска нагретых отработавших газов в каталитический нейтрализатор отработавших газов (для ускорения активации катализатора) и в теплообменник (для рекуперации тепла) в состоянии холодного пуска. В данном случае, отсутствие потока отработавших газов через турбину обеспечивает возможность уменьшения потерь тепла отработавших газов на турбине и рекуперации большей части тепла отработавших газов на теплообменнике.

Однако авторы настоящего изобретения также выявили потенциальные недостатки данных решений. Например, открытие перепускной заслонки для увеличения рекуперации тепла отработавших газов во время холодного пуска может привести к задержке раскрутки турбины (возникновению турбоямы) и, как следствие, задержке создания необходимого давления наддува. При нахождении перепускной заслонки в закрытом положении для ускорения раскрутки турбины, рекуперация тепла отработавших газов была бы ограниченной, что не позволило бы удовлетворить потребность в обогреве салона. Кроме того, отработавшие газы, поступающие в каталитический нейтрализатор после турбины, были бы холоднее, что привело бы к задержке активации катализатора. Это привело бы к ухудшению характеристик выбросов при холодном пуске.

Авторы настоящего изобретения определили решение, позволяющее по меньшей мере частично преодолеть вышеуказанные недостатки. Один пример способа для двигателя с наддувом содержит шаги, на которых: в состоянии холодного пуска двигателя закрывают перепускную заслонку, установленную параллельно газовой турбине, с одновременным направлением потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха в выхлопную трубу через эжектор; и вытягивают поток отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в теплообменник, установленный в перепускном канале отработавших газов, под действием разрежения, создаваемого эжектором. Это позволяет рекуперировать тепло отработавших газов для нагрева двигателя во время холодного пуска, пока происходит раскрутка турбины.

В одном примере система двигателя может быть выполнена с теплообменником, расположенным ниже по потоку от каталитического преобразователя, в перепускном канале отработавших газов, расположенном параллельно основному выпускному каналу. С блоком перепуска отработавших газов может быть соединен эжектор, например, ниже по потоку от теплообменника. Как подробно раскрыто в настоящем описании, эжектирующий поток через эжектор обеспечивает возможность создания разрежения в эжекторе, под действием которого затем осуществляют вытяжку отработавших газов из основного выпускного канала в теплообменник. Таким образом, функцию относительно дорогостоящего отводного клапана выполняет относительно недорогой эжектор. В состояниях холодного пуска можно закрыть перепускную заслонку, соединенную с обводным каналом газовой турбины, обеспечив возможность раскрутки турбины. Одновременно, порция всасываемого воздуха может быть направлена из области ниже по потоку от компрессора в выхлопную трубу через эжектор. Направление потока воздуха через эжектор позволяет создать область низкого давления на теплообменнике, что обеспечивает возможность вытяжки горячих отработавших газов в теплообменник с последующим сбросом отработавших газов в атмосферу через выхлопную трубу. При протекании отработавших газов через теплообменник может происходить передача тепла хладагенту, циркулирующему через теплообменник, с последующим использованием горячего хладагента для таких функций, как обогрев салона. В зависимости от потребности в нагреве при холодном пуске (например, потребности в обогреве салона), можно регулировать направление сжатого воздуха через эжектор. Когда рекуперация тепла отработавших газов больше не нужна, например, когда потребность в обогреве салона удовлетворена, поток воздуха через эжектор может быть приостановлен. Отсутствие эжектирующего потока через эжектор обеспечивает возможность возобновления потока отработавших газов напрямую в выхлопную трубу по основному выпускному каналу без отведения в перепускной канал с теплообменником. В это время теплообменник может функционировать как охладитель газов РОГ, через который происходит рециркуляция отработавших газов на впуск двигателя в обход эжектора. Кроме того, может происходить необязательная передача тепла, рекуперированного на теплообменнике при протекании газов РОГ, на циркулирующий хладагент. В другом варианте осуществления эжектор может быть расположен выше по потоку от теплообменника в блоке перепуска, в связи с чем весь поток через теплообменник (в том числе поток всасываемого воздуха и поток газов РОГ) направлен через эжектор.

Таким образом, эжектор, соединенный с блоком перепуска отработавших газов, позволяет удовлетворять потребности в нагреве системы двигателя в состояниях холодного пуска, снижая потребность в дорогостоящих отводных клапанах отработавших газов. Соединение эжектора с теплообменником в блоке перепуска позволяет вытягивать, под действием эжектирующего потока через эжектор, по меньшей мере некоторое количество отработавших газов из основного выпускного канала в теплообменник, обеспечивая возможность увеличения рекуперации тепла отработавших газов. Обогрев салона за счет тепла отработавших газов, рекуперированного в состояниях холодного пуска, позволяет снизить нагрузку на двигатель от электропотребителей. Технический эффект, достигаемый закрытием перепускной заслонки в состояниях холодного пуска, состоит в возможности ускорения раскрутки турбины и возможности подачи сжатого всасываемого воздуха в более ранний момент работы двигателя. Расположение теплообменника и эжектора ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов позволяет избежать ухудшения качества выбросов даже при небольших утечках. Кроме того, снижение зависимости от отводных клапанов уменьшает возникновение утечек. Эксплуатация теплообменника для рекуперации тепла отработавших газов в некоторых условиях и в качестве охладителя газов РОГ в других условиях уменьшает необходимость в отдельном охладителе газов РОГ, создавая преимущества в части сокращения количества компонентов. В целом, увеличение количества тепла отработавших газов, которое можно рекуперировать с помощью меньшего числа компонентов, позволяет повысить топливную экономичность и эксплуатационные показатели двигателя. Кроме того, возможность рекуперации тепла отработавших газов во время раскрутки турбины позволяет улучшить регулирование наддува.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Заявляемый предмет изобретения также не ограничивается вариантами осуществления, устраняющими недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящей заявки.

Краткое описание фигур чертежей

На ФИГ. 1А-1В изображен пример осуществления системы двигателя, содержащей блок перепуска отработавших газов с эжектором и теплообменником.

На ФИГ. 2A-2D изображен еще один пример осуществления системы двигателя, содержащей блок перепуска отработавших газов с эжектором и теплообменником.

На ФИГ. 3 изображена блок-схема, иллюстрирующая пример способа с возможностью реализации для регулирования потока отработавших газов через блок перепуска отработавших газов.

На ФИГ. 4 изображена блок-схема, иллюстрирующая пример способа с возможностью реализации для регулирования потока воздуха через блок перепуска отработавших газов при наличии потребности в нагретом всасываемом воздухе.

На ФИГ. 5 изображена таблица, иллюстрирующая разные режимы работы блока перепуска отработавших газов и системы РОГ.

На ФИГ. 6 представлен пример работы блока перепуска отработавших газов и системы РОГ по настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание относится к системам и способам для улучшения рекуперации тепла отработавших газов с помощью единственного теплообменника, соединенного с перепускным каналом отработавших газов, без необходимости отводного клапана (клапанов) отработавших газов. Примеры системы двигателя, содержащей блок перепуска отработавших газов, и разных режимов их работы представлены на ФИГ. 1А-1В и 2A-2D. На ФИГ. 1А-1В эжектор размещен в блоке перепуска отработавших газов ниже по потоку от теплообменника для создания потока отработавших газов через теплообменник в различных условиях работы двигателя. На ФИГ. 2A-2D эжектор размещен в блоке перепуска отработавших газов выше по потоку от теплообменника для создания потока отработавших газов и нагретого всасываемого воздуха через теплообменник в различных условиях работы двигателя. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма управления, например, алгоритмов на ФИГ. 3 и 4, для изменения потока отработавших газов и нагретого всасываемого воздуха через теплообменник в системах на ФИГ. 1А-1В и 2A-2D. Разные режимы работы блока перепуска отработавших газов представлены в табличной форме на ФИГ. 5. Работа блока перепуска отработавших газов раскрыта на примере ФИГ. 6.

На ФИГ. 1А-1В схематически представлены особенности первого варианта осуществления примера системы 100 двигателя, содержащей двигатель 10. В раскрываемом варианте двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, соединенный с турбокомпрессором 13, содержащим компрессор 114 с приводом от турбины 116. Свежий воздух поступает по заборному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 112, а затем - в компрессор 114. Дроссельная заслонка 19 может быть расположена в заборном канале 42 выше по потоку от воздухоочистителя 12. Компрессор может представлять собой любой подходящий компрессор всасываемого воздуха, например нагнетательный мотор-компрессор или приводимый от вала компрессор нагнетателя. В системе двигателя 10 компрессор представляет собой компрессор в составе турбокомпрессора, механически соединенный с турбиной 116 через вал 21, при этом турбину 116 приводят в действие расширяющиеся отработавшие газы двигателя.

Как показано на ФИГ. 1А-1В, компрессор 114 связан через охладитель 17 наддувочного воздуха ОНВ (САС) с дроссельной заслонкой 20. Дроссельная заслонка 20 соединена с впускным коллектором 22 двигателя. Заряд сжатого воздуха из компрессора поступает через охладитель 17 наддувочного воздуха и дроссельную заслонку во впускной коллектор. В варианте на ФИГ. 1А-1В давление заряда воздуха во впускном коллекторе измеряет датчик 124 давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP).

Еще один или несколько датчиков могут быть соединены с входом компрессора 114. Например, датчик 55 температуры может быть соединен с указанным входом для оценки температуры на входе компрессора, а датчик 56 давления может быть соединен с указанным входом для оценки давления на входе компрессора. В другом примере датчик 57 влажности может быть соединен с указанным входом для оценки влажности заряда воздуха, поступающего в компрессор. В число других датчиков могут входить, например, датчики воздушно-топливного отношения и т.п. В других примерах один или несколько параметров на входе компрессора (например, влажность, температуру, давление и т.п.) можно опосредованно определять по параметрам работы двигателя. Кроме того, когда осуществляют рециркуляцию отработавших газов (РОГ), указанные датчики могут оценивать температуру, давление, влажность и воздушно-топливное отношение смешанного заряда воздуха, включающего в себя свежий воздух, рециркулируемый сжатый воздух и остаточные отработавшие газы, поступающие на вход компрессора.

Перепускную заслонку 91 можно открывать для по меньшей мере частичного сброса давления отработавших газов из области выше по потоку от турбины в область ниже по потоку от турбины через обводной канал 90. Снижение давления отработавших газов выше по потоку от турбины позволяет снизить число оборотов турбины, и, тем самым, помпаж в компрессоре.

Впускной коллектор 22 соединен с несколькими камерами 30 сгорания через несколько впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания в свою очередь соединены с выпускным коллектором 36 через несколько выпускных клапанов (не показаны). В раскрываемом варианте показан одинарный выпускной коллектор 36. Однако в других вариантах выпускной коллектор может содержать множество секций выпускного коллектора. Конфигурации с множеством секций выпускного коллектора позволяют направлять отработавшие газы из разных камер сгорания в разные области в системе двигателя.

В одном варианте осуществления любой из выпускных и впускных клапанов может быть выполнен с возможностью электронного приведения в действие или управления. В еще одном варианте любой из выпускных и впускных клапанов может быть выполнен с кулачковым приводом или управлением. Независимо от типа привода - электронного или кулачкового, моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов можно регулировать для достижения необходимых показателей в части сгорания и снижения токсичности выбросов.

В камеры 30 сгорания можно подавать одно или несколько топлив, например, бензин, спиртосодержащие смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.п., через форсунку 66. Топливо можно подавать в камеры сгорания непосредственным впрыском, впрыском во впускной канал, впрыском в корпус дроссельной заслонки или используя любую комбинацию указанных способов. Для начала процесса горения в камерах сгорания можно использовать искровое зажигание и/или воспламенение от сжатия.

Как показано на ФИГ. 1А-1В, отработавшие газы из одной или нескольких секций выпускного коллектора 36 направляют в турбину 116 для приведения ее в действие. Объединенный поток из турбины и обводного канала турбины можно направить через устройство 170 снижения токсичности выбросов, расположенное в основном выпускном канале 102. В целом, одно или несколько устройств 170 снижения токсичности выбросов могут представлять собой один или несколько каталитических нейтрализаторов доочистки отработавших газов с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и, тем самым, снижения содержания одного или нескольких веществ в потоке отработавших газов. Например, один каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливания NOx из потока отработавших газов, когда они являются обедненными, и восстановления уловленных NOx, когда отработавшие газы являются обогащенными. В других примерах каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью диспропорционирования NOx или избирательного восстановления NOx с помощью восстановителя. В других примерах каталитический нейтрализатор доочистки отработавших газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или угарного газа в потоке отработавших газов. Различные катализаторы доочистки отработавших газов с подобными функциональными возможностями могут быть расположены в покрытиях из пористых оксидов или в других областях ступеней доочистки отработавших газов по отдельности или совместно. В некоторых вариантах в состав указанных ступеней доочистки отработавших газов может входить регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливания и окисления твердых частиц в потоке отработавших газов. В рассматриваемом примере устройство 170 снижения токсичности выбросов может также именоваться «каталитический нейтрализатор отработавших газов». Все или часть очищенных отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности выбросов можно сбрасывать в атмосферу через выхлопную трубу 35 после прохождения через глушитель 172.

Первый заборный канал 188 может соединять заборный канал 42 с выхлопной трубой 35 через эжектор 128. Первый конец первого заборного канала 188 может быть соединен с заборным каналом 42 между компрессором 114 и охладителем 17 (выше по потоку от компрессора 114 и ниже по потоку от охладителя 17), а второй конец первого заборного канала 188 может вести в эжектирующий вход эжектора 128. Первый клапан 94 может регулировать поток воздуха по первому заборному каналу 188.

Блок 160 перепуска отработавших газов, содержащий перепускной канал 122, может быть соединен с основным выпускным каналом 102 ниже по потоку от устройства 170 снижения токсичности выбросов. Блок 160 перепуска может проходить из области ниже по потоку от устройства 170 снижения токсичности выбросов в область выше по потоку от глушителя 172. Таким образом, устройство 170 снижения токсичности выбросов и глушитель 172 могут быть соединены и через основной выпускной канал, и через перепускной канал 122.

Вход 120 блока 160 перепуска отработавших газов может быть соединен с основным выпускным каналом 102 в месте 119 соединения (ниже по потоку от устройства 170 снижения токсичности выбросов). Вход 120 ведет в перепускной канал 122, параллельный основному выпускному каналу 102. В перепускном канале 122 может быть расположен теплообменник. Через теплообменник 110 может циркулировать хладагент для эффективного охлаждения проходящих через него отработавших газов, при этом циркулирующий хладагент соединяет по текучей среде теплообменник с системой охлаждения двигателя. В частности, циркулирующий хладагент может поглощать тепло на теплообменнике с последующей отдачей поглощенного тепла при прохождении через сердцевину обогревателя (для обогрева салона) и/или головку блока цилиндров (для нагрева двигателя).

В первом варианте осуществления эжектор 128 может быть расположен ниже по потоку от теплообменника в месте соединения перепускного канала 122 отработавших газов и первого заборного канала 188, при этом всасывающий вход эжектора соединен с перепускным каналом отработавших газов. Эжектирующий вход эжектора может быть соединен с заборным каналом 188, а эжектирующий выход эжектора128 может быть соединен с блоком перепуска отработавших газов выше по потоку от глушителя 172. Такая конфигурация обеспечивает поток воздуха, проходящего через первый заборный канал 188 из впускного коллектора 22, в эжектирующий вход и далее через эжектор 128 в выхлопную трубу. Поток свежего воздуха через эжектор 128 в выхлопную трубу 35 создает область низкого давления (и, тем самым, разрежение) на горловине эжектора 128. Данное низкое давление может способствовать вытяжке отработавших газов из основного выпускного канала 102 во всасывающий вход эжектора 128. Поскольку теплообменник 110 расположен выше по потоку от всасывающего входа эжектора 128, поток отработавших газов в эжектор 128 проходит через теплообменник 110. Таким образом, эжектор 128 может функционировать как отводной клапан. Отработавшие газы, отобранные в эжектор, далее могут быть сброшены в выхлопную трубу через место 127 соединения. Так как все компоненты блока перепуска отработавших газов расположены ниже по потоку от устройства 170 снижения токсичности выбросов (включающего в себя каталитический нейтрализатор), отработавшие газы, поступающие в блок перепуска, уже могли быть использованы для нагрева каталитического нейтрализатора (в частности, в состояниях холодного пуска), поэтому все тепло отработавших газов, поступающих в теплообменник, можно использовать для нагрева компонентов транспортного средства.

Система двигателя также содержит систему рециркуляции отработавших газов (РОГ) для рециркуляции отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170 отработавших газов во впускной коллектор 22, ниже и/или выше по потоку от компрессора 114. Магистраль РОГ соединена с перепускным каналом 122 ниже по потоку от теплообменника 110 и выше по потоку от эжектора 128. Магистраль РОГ содержит первую ветвь 182 (первый канал подачи РОГ) для подачи РОГ во впускной коллектор 22 ниже по потоку от компрессора 114 и ниже по потоку от дросселя 20; и вторую ветвь 184 (второй канал подачи РОГ) для подачи РОГ во впускной коллектор 22 выше по потоку от компрессора 114. Первый клапан 96 РОГ может быть соединен с первой ветвью 182, а второй клапан 92 может быть соединен со второй ветвью 184. В условиях, когда РОГ нужна, клапаны 96 и 92 РОГ могут находиться в открытом положении для вытяжки отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора в магистраль 180 РОГ через теплообменник 110, но в обход эжектора 128. В этих условиях, теплообменник 110 можно эксплуатировать в качестве охладителя газов РОГ, что устраняет необходимость в специальном охладителе газов РОГ.

Клапаны 94 и 92 могут находиться в открытом положении для пропуска регулируемого количества отработавших газов соответственно на выход и вход компрессора для достижения необходимых показателей в части сгорания, работы компрессора и снижения токсичности выбросов. Каждый из клапанов 94, 92 и 96 может быть выполнен бесступенчато-регулируемым. При этом в другом примере клапаны 94, 92 и 96 могут быть выполнены двухпозиционными. Изменение положений клапанов 94, 92 и 96 в зависимости от параметров работы двигателя позволяет регулировать поток отработавших газов через теплообменник. Например, первое количество газов РОГ может быть подано в двигатель ниже по потоку от компрессора 114 по первому каналу 96, а второе количество газов РОГ может быть подано в двигатель выше по потоку от компрессора 114 по второму каналу 92, при этом соотношение первого и второго количеств регулируют в зависимости от параметров работы двигателя и компрессора. Например, в условиях, когда компрессор работает в пределах пороговой удаленности от границы помпажа, первое количество может быть уменьшено, а второе количество увеличено. В еще одном примере, в условиях, когда для работы двигателя необходимо увеличить наддув, первое количество может быть увеличено, а второе количество уменьшено. В дополнительных вариантах система двигателя может содержать путь потока РОГ высокого давления, по которому происходит вытяжка отработавших газов из области выше по потоку от турбины 116 и их рециркуляция во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от компрессора 114.

С магистралью 180 РОГ может быть соединен один или несколько датчиков для выдачи показаний о составе и параметрах газов РОГ. Например, датчик температуры может быть установлен для определения температуры газов РОГ, датчик давления может быть установлен для определения давления газов РОГ, датчик влажности может быть установлен для определения влажности или водосодержания газов РОГ, а датчик воздушно-топливного отношения может быть установлен для оценки воздушно-топливного отношения газов РОГ. Или же параметры газов РОГ можно выводить из показаний одного или нескольких из датчиков 55-57 температуры, давления, влажности и воздушно-топливного отношения, соединенных с входом компрессора. В одном примере датчик 57 воздушно-топливного отношения представляет собой кислородный датчик.

Система 100 двигателя может дополнительно содержать систему 14 управления. Система 14 управления показана получающей информацию от множества датчиков 16 (ряд примеров которых раскрыт в настоящем описании) и направляющей управляющие сигналы множеству исполнительных устройств 18 (ряд примеров которых раскрыт в настоящем описании). В одном примере в число датчиков 16 могут входить: датчик 125, расположенный выше по потоку от устройства снижения токсичности выбросов, датчик 124 ДВК, датчик 130 температуры отработавших газов, датчик 129 давления отработавших газов, датчик 55 температуры на входе компрессора, датчик 56 давления на входе компрессора, датчик 57 влажности на входе компрессора и датчик РОГ. Прочие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и состава могут быть установлены в различных местах системы 100 двигателя. В число исполнительных устройств 81 могут входить, например, дроссели 19 и 20, клапаны 96 и 92 РОГ, первый клапан 94, перепускная заслонка 92 и топливная форсунка 66. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер 12 выполнен с возможностью приема входных данных от указанных датчиков, обработки входных данных и включения исполнительных устройств в зависимости от результатов обработки входных данных и в соответствии с запрограммированными в нем командами или компьютерной программой, соответствующими одному или нескольким алгоритмам. Например, в зависимости от параметров работы двигателя и потребностей в газах РОГ, контроллер 12 может регулировать открытия клапанов 96 и 92 РОГ для направления охлажденных газов РОГ из основного выпускного канала 102 во впускной коллектор двигателя как ниже, так и выше по потоку от компрессора через блок 160 перепуска отработавших газов. В еще одном примере, в зависимости от температуры каталитического нейтрализатора, выведенной из показаний датчика 130 температуры отработавших газов, можно изменить открытие первого клапана 94 для направления свежего воздуха через эжектор 128 и создания, тем самым, области низкого давления на теплообменнике 110, в свою очередь обеспечивающей поток горячих отработавших газов через теплообменник с возможностью рекуперации тепла отработавших газов на нем. Алгоритмы управления раскрыты на примерах ФИГ. 3 и 4.

Первый режим работы блока 160 перепуска отработавших газов раскрыт на ФИГ. 1А. Первый рабочий режим может представлять собой первое заданное положение клапанов 94, 92 и 96, обеспечивающее возможность рекуперации тепла отработавших газов на теплообменнике. Первый рабочий режим может быть выбран в состояниях холодного пуска, когда потребность в обогреве салона и/или нагреве двигателя более высока. Наличие состояний холодного пуска может быть определено по результатам оценки температуры отработавших газов или температуры каталитического нейтрализатора датчиком 130 температуры отработавших газов. В первом рабочем режиме первый клапан 94 находится в открытом положении. Степень открытия первого клапана 94 можно регулировать в зависимости от числа оборотов турбины, и/или потребности в наддуве, и/или потребности водителя в обогреве салона. Например, открытие первого клапана 94 может быть тем больше, чем больше число оборотов турбины, потребность в наддуве двигателя и потребность в обогреве салона. Кроме того, при работе в первом режиме перепускную заслонку 91 удерживают в закрытом положении. В связи с закрытием перепускной заслонки 91 происходит направление отработавших газов через турбину 116, в результате чего происходит ее раскрутка и создание давления наддува на выходе компрессора 114. Таким образом, закрытие перепускной заслонки в состояниях холодного пуска позволяет ускорить раскрутку турбины и обеспечить возможность подачи сжатого всасываемого воздуха в более ранний момент работы двигателя. Раскрутка турбины во время холодного пуска позволяет сократить задержки раскрутки турбины (турбояму) и, тем самым, задержки создания необходимого давления наддува. Порция сжатого свежего воздуха может быть направлена в эжектор 128 по первому заборному каналу 188 путем изменения открытия первого клапана 94. Свежий воздух может быть направлен из эжектора в глушитель 172 и выхлопную трубу 35. Сплошные стрелки указывают путь потока свежего воздуха от выхода компрессора 114 в выхлопную трубу через эжектор 128.

Эжектирующий поток свежего воздуха через эжектор создает область низкого давления на всасывающем входе эжектора, в перепускном канале 122 отработавших газов и в теплообменнике 110. Область низкого давления позволяет вытягивать горячие отработавшие газы, текущие по основному выпускному каналу 102, в блок 160 перепуска отработавших газов. Горячие отработавшие газы могут далее течь по перепускному каналу 122 и через теплообменник 110 в выхлопную трубу 35. Точечные линии указывают путь потока отработавших газов по перепускному каналу 122. На теплообменнике 110 может происходить охлаждение отработавших газов и передача тепла от них хладагенту, циркулирующему через теплообменник 110. Хладагент, содержащий тепло, рекуперированное из отработавших газов, может быть вновь направлен в двигатель (в условиях, когда нагрев двигателя нужен) и/или через сердцевину обогревателя транспортного средства с возможностью последующего использования рекуперированного тепла для таких функций, как обогрев пассажирского салона, и, тем самым, повышения КПД двигателя. Например, воздух, направленный в салон, может быть нагрет при прохождении через сердцевину обогревателя. В состояниях холодного пуска РОГ может быть не нужна для работы двигателя. Поэтому в первом рабочем режиме клапаны 96 и 92 РОГ могут пребывать в закрытом положении, блокируя поток отработавших газов к впускному коллектору 22. Таким образом, в состояниях холодного пуска эжектирующий поток через эжектор позволяет направлять горячие отработавшие газы через теплообменник (для рекуперации тепла отработавших газов) помощи какого-либо отводного клапана.

В другом примере первого варианта осуществления первый заборный канал 188 может быть расположен ниже по потоку от охладителя 17 наддувочного воздуха (ОНВ). Это позволяет продувать охладитель наддувочного воздуха от скопившегося в нем конденсата через первый заборный канал 188. В данном случае первый режим работы может быть выбран в зависимости от результата оценки уровня конденсата в ОНВ. При работе в первом режиме продувку скапливающегося в ОНВ 17 конденсата можно осуществлять путем направления конденсата вместе со сжатым свежим воздухом в выхлопную трубу 35 по перепускному каналу 122 с одновременным созданием разрежения на эжекторе для вытяжки отработавших газов через теплообменник 110. Таким образом, продувка конденсата в выхлопную трубу, а не во впускной коллектор двигателя, позволяет сократить возникновение событий пропуска зажигания в двигателе.

Второй режим работы блока 160 перепуска отработавших газов раскрыт на ФИГ. 1 В. Второй рабочий режим представлять собой второе заданное положение клапанов 94, 92 и 96, обеспечивающее возможность охлаждения газов РОГ на теплообменнике. Второй рабочий режим может быть выбран, когда двигатель будет относительно прогрет, и потребность в нагреве двигателя или в обогреве салона будет более низкой. В этом время РОГ может быть нужна для работы двигателя. Во втором рабочем режиме первый клапан 94 может пребывать в открытом положении с меньшим открытием для направления меньшей порции сжатого свежего воздуха в эжектор 128 по первому заборному каналу 188. Или же, во втором режиме первый клапан 94 может быть установлен в закрытое положение для приостановки эжектирующего потока через эжектор. Эжектирующий поток через эжектор позволяет вытягивать отработавшие газы в теплообменник в перепускном канале из основного выпускного канала с возможностью последующей рециркуляции охлажденных отработавших газов на впуск двигателя. Кроме того, по меньшей мере некоторое количество горячих отработавших газов может быть отобрано из основного выпускного канала в магистраль РОГ в обход теплообменника. При этом, путем изменения открытия клапана 94 и сброса небольшой величины давления наддува можно увеличить долю отработавших газов, вытягиваемых в перепускной канал и в теплообменник, для улучшения рекуперации тепла отработавших газов.

Открытия клапанов 96 и 92 РОГ можно регулировать для регулирования потока отработавших газов по первому каналу 182 подачи РОГ и второму каналу 184 подачи РОГ. Соотношение газов РОГ, подаваемых ниже по потоку от компрессора 114 (по первому каналу 182 подачи РОГ) и газов РОГ, подаваемых выше по потоку от компрессора 114 (по второму каналу 184 подачи РОГ), может зависеть, в одном примере от границы помпажа компрессора 114. Например, если компрессор работает со степенью повышения давления ближе к границе помпажа (в пределах пороговой удаленности от нее), доля газов РОГ, подаваемых ниже по потоку от компрессора 114, может быть уменьшена относительно доли газов РОГ, подаваемых выше по потоку от компрессора 114. Соотношение газов РОГ, подаваемых ниже и выше по потоку от компрессора 114, может также зависеть от температуры газов РОГ. В условиях, когда газы РОГ более холодные, доля газов РОГ, подаваемых ниже по потоку от компрессора 114 и ОНВ 17, может быть увеличена для уменьшения конденсации в ОНВ 17. Соотношение газов РОГ, подаваемых ниже по потоку от компрессора 114 (по первому каналу 182 подачи РОГ), и газов РОГ, подаваемых выше по потоку от компрессора 114 (по второму каналу 184 подачи РОГ), может также зависеть от располагаемого давления, создающего поток РОГ, частоты вращения двигателя, нагрузки двигателя, и/или необходимого давления наддува. Например, при возрастании нагрузки двигателя, и/или частоты вращения двигателя, и/или необходимого давления наддува, большая доля газов РОГ может быть подана ниже по потоку от компрессора 114 для повышения эксплуатационных показателей двигателя. Использование клапана 96 в качестве перепускного клапана компрессора для подачи охлажденных газов РОГ выше по потоку от компрессора 114 позволяет уменьшить нежелательный шум, возникающий в связи с помпажем в компрессоре 114 (из-за быстрого закрытия дросселя 20). Решение о добавлении отработавших газов в поток всасываемого воздуха (через 96 или через 92) может частично зависеть от располагаемого давления для обеспечения того или иного расхода потока РОГ. То есть, клапан 94 (или 96) можно эксплуатировать как перепускной клапан компрессора с одновременным уменьшением резкого шума, вызываемого быстрым закрытием дросселя 20, могущим привести к помпажу в компрессоре 114. Штриховые линии указывают путь потока отработавших газов из основного выпускного канала 102 во впускной коллектор 22 по каналу 180 подачи РОГ и первому каналу 182 подачи РОГ, а сплошные линии указывают путь потока из канала 180 подачи РОГ в заборный канал 42 двигателя по второму каналу 184 подачи РОГ.

Открытие клапанов 96 и 92 РОГ позволяет направлять горячие отработавшие газы, текущие по основному выпускному каналу 102, в блок 160 перепуска отработавших газов через место 119 соединения. Удержание первого клапана 94 в открытом положении (с меньшим открытием) позволяет направлять меньшую порцию сжатого свежего воздуха через эжектор 128, тем самым создавая низкое давление на эжекторе 128. Низкое давление на эжекторе может обеспечить направление горячих отработавших газов из основного выпускного канала 102 в перепускной канал 122. Кроме того, поток сжатого воздуха из впускного коллектора в выхлопную трубу 35 через эжектор 128 препятствует поступлению горячих отработавших газов в блок 160 перепуска через выход 126, поэтому весь объем горячих отработавших газов может быть направлен через вход 120 с последующим прохождением через теплообменник 110 и дальнейшей подачей в виде охлажденных газов РОГ (весь объем газов РОГ будет охлажден). Таким образом, эжектор 128 выполнен с возможностью функционирования в качестве струйного клапана для уменьшения потока горячих отработавших газов в блок 160 перепуска через выход 126. Поскольку магистрали РОГ соединены выше по потоку от теплообменника, а эжектор установлен ниже по потоку от теплообменника, горячие отработавшие газы могут течь по перепускному каналу 122 и через теплообменник 110 в магистраль РОГ без протекания через эжектор. На теплообменнике 110 может происходить охлаждение отработавших газов перед их подачей на впуск двигателя. Рекуперированное тепло отработавших газов может быть передано хладагенту, циркулирующему через теплообменник 110. Тепло, рекуперированное на теплообменнике 110, можно использовать для целей обогрева салона и/или головки блока цилиндров. Если тепло, рекуперированное на теплообменнике 110, не нужно для нагрева компонентов транспортного средства, оно может быть передано на радиатор для рассеивания в атмосферу. Таким образом, в зависимости от потребности и параметров работы компрессора 114, охлажденные газы РОГ можно подавать во впускной коллектор двигателя как ниже, так и выше по потоку от компрессора после пропускания через теплообменник в качестве охладителя газов РОГ.

В еще одном примере третий рабочий режим (не показан) блока 160 перепуска отработавших газов может представлять третье заданное положение клапанов 94, 92 и 96, при котором поток отработавших газов через теплообменник блокирован. Третий рабочий режим может быть выбран, когда не нужны ни РОГ, ни рекуперация тепла отработавших газов, например, в условиях высокой частоты вращения двигателя и/или нагрузки двигателя. В третьем рабочем режиме каждый из трех клапанов 94, 96 и 92 можно удерживать в закрытом положении. Такое положение клапанов препятствует поступлению отработавших газов, текущих по основному выпускному каналу 102, в блок 160 перепуска отработавших газов, в связи с чем они могут течь непосредственно к расположенному ниже по потоку глушителю 172 и выхлопной трубе 35. Следовательно, в данном режиме не может происходить рекуперация тепла из отработавших газов на теплообменнике 110.

Таким образом, для направления отработавших газов через блок 160 перепуска отработавших газов в зависимости от параметров работы двигателя не нужен какой-либо отводной клапана. Эжектирующий поток через эжектор, соединенный с блоком 160 перепуска отработавших газов, позволяет перенаправлять отработавшие газы через теплообменник даже в состояниях холодного пуска, обеспечивая возможность рекуперации тепла отработавших газов. Рекуперированное тепло отработавших газов можно использовать для целей обогрева пассажирского салона и/или головки блока цилиндров.

Работа блока 160 перепуска отработавших газов будет детально раскрыта на примерах ФИГ. 3, 4, 5 и 6.

На ФИГ. 2A-2D раскрыт второй вариант осуществления системы 100 двигателя. Компоненты, представленные ранее на ФИГ. 1А-1В, имеют схожие номера позиций и не будут представлены повторно. Как и в варианте на ФИГ. 1А-1В, система 200 двигателя на ФИГ. 2A-2D может содержать систему 14 управления для управления работой двигателя и блок 260 перепуска отработавших газов, соединенный с основным выпускным каналом 102 ниже по потоку от устройства 170 снижения токсичности выбросов.

В раскрываемом варианте первый заборный канал 288 может соединять заборный канал 42 ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха с выхлопной трубой 35 через эжектор 128. В частности, первый заборный канал 288 соединен с выхлопной трубой через перепускной канал 222 отработавших газов. Первый клапан 294 может регулировать поток воздуха по первому заборному каналу 188. При этом в данном варианте эжектор 128 установлен выше по потоку от теплообменника 210 в перепускном канале 260. В результате, поток свежего воздуха из заборного канала в выхлопную трубу по каналу 188 сначала проходит через эжектор, а затем через теплообменник перед тем, как попасть в выхлопную трубу.

Блок 260 перепуска отработавших газов, содержащий перепускной канал 222, может быть соединен с основным выпускным каналом 102 ниже по потоку от устройства 170 снижения токсичности выбросов. Блок 160 перепуска может проходить из области ниже по потоку от устройства 170 снижения токсичности выбросов в область выше по потоку от глушителя 172.

Вход 220 блока 160 перепуска отработавших газов может быть расположен в основном выпускном канале 102 в месте 219 соединения (ниже по потоку от устройства 170 снижения токсичности выбросов). Вход 220 может вести во всасывающий вход 220 эжектора. Эжектор 228 может быть расположен в месте соединения перепускного канала 122 отработавших газов и первого заборного канала 188. Перепускной канал 222 может быть параллелен основному выпускному каналу 102. Во втором варианте осуществления теплообменник 210 может быть соединен с перепускным каналом 122 отработавших газов ниже по потоку от эжектирующего выхода эжектора 128. Через теплообменник 110 может циркулировать хладагент для эффективного охлаждения проходящих через теплообменник отработавших газов, при этом циркулирующий хладагент соединяет по текучей среде теплообменник с системой охлаждения двигателя. Например, тепло, поглощаемое циркулирующим хладагентом, можно использовать для целей обогрева салона и/или головки блока цилиндров.

Ниже по потоку от теплообменника 210 выход 226 может соединять блок отработавших газов с выпускным каналом 102 в месте 227 соединения ниже по потоку от места 219 соединения и выше по потоку от глушителя 172.

Поскольку эжектирующий вход эжектора соединен с первым заборным каналом 288, поток воздуха через первый заборный канал 288 из впускного коллектора 22 в выхлопную трубу 35 течет через эжектор 228. При наличии потока свежего воздуха из эжектирующего входа эжектора 228 в выхлопную трубу 35 через эжектирующий выход, на эжекторе 228 может быть создана область низкого давления. Низкое давление обеспечивает возможность вытяжки отработавших газов из основного выпускного канала 102 во всасывающий вход 220 эжектора и оттуда - в выхлопную трубу 35 по перепускному каналу 222 отработавших газов. Поскольку теплообменник 210 расположен ниже по потоку от всасывающего входа эжектора 228, поток отработавших газов из эжектора 228 в выхлопную трубу 35 проходит через теплообменник 210. Таким образом, эжектор 228 может функционировать как отводной клапан.

Пройдя через эжектор 228 и теплообменник 210, отработавшие газы могут течь из блока 260 перепуска в месте 227 соединения. После прохождения через глушитель 172, отработавшие газы могут быть сброшены в атмосферу через выхлопную трубу 35.

Двигатель содержит систему рециркуляции отработавших газов (РОГ) для рециркуляции отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 170 отработавших газов во впускной коллектор 22 ниже и выше по потоку от компрессора 114. Магистраль РОГ соединена с перепускным каналом 122 ниже по потоку от теплообменника 110 и выше по потоку от выхода 226. Магистраль РОГ содержит первую ветвь 282 (первый канал подачи РОГ) для подачи РОГ во впускной коллектор 22 ниже по потоку от компрессора 114 и дросселя 20 и вторую ветвь 284 (второй канал подачи РОГ) для подачи РОГ во впускной коллектор 22 выше по потоку от компрессора 114. Первый клапан 296 РОГ может быть соединен с первой ветвью 282, а второй клапан 292 может быть соединен со второй ветвью 284. В условиях, когда РОГ нужна, клапаны 296 и 292 РОГ могут быть открыты для вытяжки отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора в магистраль 180 РОГ через эжектор 228 и теплообменник 110. В подобных условиях теплообменник 110 может функционировать для охлаждения газов РОГ.

Регулирование положений клапанов 294, 292 и 296 в зависимости от параметров работы двигателя позволяет регулировать поток отработавших газов через эжектор и теплообменник. Первое количество газов РОГ можно подавать в двигатель ниже по потоку от компрессора 114 по первому заборному каналу 296, при этом второе количество газов РОГ можно подавать в двигатель выше по потоку от компрессора 114 по второму каналу 292. Как раскрыто на примере ФИГ. 1А, соотношение первого и второго количеств можно регулировать в зависимости от параметров работы двигателя и компрессора.

Первый режим работы блока 260 перепуска отработавших газов представлен на ФИГ. 2А. Первый рабочий режим может представлять собой первое заданное положение клапанов 294, 292 и 296, обеспечивающее регулирование потока отработавших газов через блок 260 перепуска. Первый рабочий режим может быть выбран в состояниях холодного пуска, когда потребность в обогреве салона и/или нагреве двигателя более высока. В первом рабочем режиме первый клапан 294 находится в открытом положении. Степень открытия первого клапана 294 можно регулировать в зависимости от числа оборотов турбины, и/или потребности в наддуве, и/или потребности водителя в обогреве салона. Кроме того, при работе в первом режиме перепускную заслонку 91 можно удерживать в закрытом положении. В связи с закрытием перепускной заслонки 91 происходит направление отработавших газов через турбину 116 и, как следствие раскрутка турбины и создание давления наддува на выходе компрессора 114. Таким образом, закрытие перепускной заслонки в состояниях холодного пуска обеспечивает возможность ускорения раскрутки турбины и подачи сжатого всасываемого воздуха в более ранний момент работы двигателя. Порция сжатого свежего воздуха может поступить в первый заборный канал 288 через первый клапан 294. Свежий воздух может быть направлен в эжектор 228 по первому заборному каналу 288. Далее свежий воздух из эжектора может течь через выход 126 к глушителю 172 и выхлопной трубе 35. Сплошные стрелки указывают путь потока свежего воздуха от выхода компрессора 114 в эжектор 228.

При прохождении свежего воздуха через эжектор 228 эжектирующий поток создает область низкого давления во всасывающем входе эжектора, перепускном канале 222 и теплообменнике 210. Область низкого давления обеспечивает возможность вытяжки порции горячих отработавших газов, текущих по основному выпускному каналу 102, в перепускной канал 222 отработавших газов и далее через теплообменник 210 в выхлопную трубу 35. Точечные линии указывают путь потока отработавших газов по перепускному каналу 222. На теплообменнике 210 может происходить охлаждение отработавших газов и передача тепла от них хладагенту, циркулирующему через теплообменник 210. Хладагент, содержащий тепло, рекуперированное из отработавших газов, может быть направлен через сердцевину обогревателя транспортного средства с возможностью последующего использования рекуперированного тепла для таких функций, как обогрев пассажирского салона, и, тем самым, повышения КПД двигателя.

В состояниях холодного пуска РОГ может быть не нужна для работы двигателя. Поэтому в первом рабочем режиме клапаны 296 и 292 РОГ могут пребывать в закрытом положении, блокируя поток отработавших газов к впускному коллектору 22. Таким образом, в состояниях холодного пуска для направления горячих отработавших газов через теплообменник (для рекуперации тепла отработавших газов) не нужен какой-либо отводной клапан.

В другом примере второго варианта осуществления первый заборный канал 288 может быть расположен ниже по потоку от охладителя 17 наддувочного воздуха (ОНВ). В связи с этим, при работе в первом режиме ОНВ 17 можно продувать от скопившегося в нем конденсата путем его направления вместе со сжатым свежим воздухом в выхлопную трубу 35 по перепускному каналу 222.

Второй режим работы блока 260 перепуска отработавших газов представлен на ФИГ. 2В. Второй рабочий режим может представлять собой второе заданное положение клапанов 294, 292 и 296, обеспечивающее возможность охлаждения газов РОГ. Второй рабочий режим может быть выбран, когда двигатель будет относительно прогрет, и потребность в нагреве двигателя или в обогреве салона будет более низкой. На данном этапе РОГ может быть нужна для работы двигателя. Во втором рабочем режиме первый клапан 294 может пребывать в открытом положении с меньшим открытием для направления меньшей порции сжатого свежего воздуха в эжектор 228 по первому заборному каналу 288. Или же, во втором режиме первый клапан 294 может находиться в закрытом положении для приостановки эжектирующего потока свежего воздуха через эжектор. Открытия клапанов 296 и 292 РОГ можно регулировать для регулирования потока отработавших газов по первому каналу 282 подачи РОГ и второй трубе 284 подачи газов РОГ. В одном примере соотношение газов РОГ, подаваемых ниже по потоку от компрессора 114 (по первому каналу 182 подачи РОГ), и газов РОГ, подаваемых выше по потоку от компрессора 116 (по второму каналу 184 подачи РОГ), можно регулировать в зависимости от границы помпажа компрессора 114. Например, если компрессор работает со степенью повышения давления ближе к границе помпажа, доля газов РОГ, подаваемых ниже по потоку от компрессора 114, может быть уменьшена относительно доли газов РОГ, подаваемых выше по потоку от компрессора 114. Штриховые линии указывают путь потока отработавших газов из основного выпускного канала 102 во впускной коллектор 22 по каналу 280 подачи РОГ и первому каналу 282 подачи РОГ, при этом сплошные линии указывают путь потока из канала 280 подачи РОГ в заборный канал 42 двигателя по второму каналу 284 подачи РОГ.

Открытие клапанов 296 и 292 РОГ обеспечивает возможность направления горячих отработавших газов, текущих по основному выпускному каналу 102, во вход 120 блока 260 перепуска отработавших газов в месте 219 соединения. Удержание первого клапана 294 в открытом положении (с меньшим открытием) обеспечивает возможность направления меньшей порции сжатого свежего воздуха через эжектор 228 и, тем самым, создания низкого давления на эжекторе 228. В свою очередь, низкое давление на эжекторе обеспечивает возможность направления горячих отработавших газов из основного выпускного канала 202 в перепускной канал 222. Таким образом, весь объем горячих отработавших газов может поступать в перепускной канал 222 через вход 220, но не через выход 226 (если бы отработавшие газы поступали через него, их охлаждение не происходило бы). В данном рабочем режиме горячие отработавшие газы могут далее течь через эжектор 228, перепускной канал 122 и теплообменник 210 с последующим поступлением в канал 280 подачи РОГ. На эжекторе 228 может происходить смешивание меньшей порции сжатого свежего воздуха (проходящей через эжектор 228) с горячими отработавшими газами, поступающими в блок 260 перепуска. На теплообменнике 210 может происходить охлаждение отработавших газов и передача тепла от них хладагенту, циркулирующему через теплообменник 210. Тепло, рекуперированное на теплообменнике 210, можно использовать для целей обогрева салона и/или головки блока цилиндров. Если тепло, рекуперированное на теплообменнике 110, не нужно для нагрева компонентов транспортного средства, оно может быть передано на радиатор для рассеивания в атмосферу. Охлажденные отработавшие газы из теплообменника 210 могут поступать в канал 280 подачи РОГ и оттуда течь во впускной коллектор двигателя 22.

Во втором режиме одна порция отработавших газов будет отобрана через охладитель 210 и одна порция будет отобрана напрямую через 226. То есть охлаждение газов РОГ может быть недостаточно эффективным. В подобном случае, необязательное частичное или полное открытие клапана 294 обеспечивает возможность охлаждения всех газов РОГ, хотя и с некоторым разбавлением их воздухом.

Третий режим работы блока 260 перепуска отработавших газов представлен на ФИГ. 2С. Третий рабочий режим может представлять собой третье заданное положение клапанов 294, 292 и 296, обеспечивающее возможность нагрева всасываемого воздуха. Третий рабочий режим может быть выбран, когда РОГ не нужна, при этом для работы двигателя нужен горячий всасываемый воздух (наддувочный воздух). Нагрев всасываемого воздуха может быть нужен при низком давлении во впускном коллекторе, так как он позволяет снизить насосные потери и повысить температуру заряда при зажигании, что способствует надежному сгоранию при небольшом заряде воздуха. Нагрев воздуха при небольшом заряде воздуха (то есть при меньших нагрузках двигателя) создает преимущество. В третьем рабочем режиме первый клапан 294 и первый клапан 296 РОГ могут находиться в открытом положении, а второй клапан 292 РОГ можно удерживать в закрытом положении.

Открытие первого клапана 294 обеспечивает возможность поступления сжатого свежего воздуха в первый заборный канал 288 из области ниже по потоку от компрессора 114 и его протекания в эжектор 228 по первому заборному каналу 188. Свежий воздух может далее течь через теплообменник 210 с возможностью передачи тепла от циркулирующего хладагента на свежий воздух и, тем самым, повышения температуры воздуха. Так как первый клапан 296 РОГ находится в открытом положении, большая порция (первая порция) нагретого воздуха может поступить в магистраль РОГ 280 в месте соединения 224, откуда нагретый воздух может быть подан далее во впускной коллектор двигателя 22 по первому каналу 282 подачи РОГ. Таким образом, всасываемый воздух может течь в обход охладителя 17, что снижает потерю тепла у впускного коллектора. Кроме того, всасываемый воздух может получить дополнительное тепло на теплообменнике 210. Сплошные стрелки указывают путь потока свежего воздуха через первый заборный канал 288 и первый канал 282 подачи РОГ.

Меньшая порция (вторая порция) нагретого воздуха из теплообменника 210 может покидать блок перепуска отработавших газов через выход 226 и течь в выхлопную трубу 35. Также может происходить смешивание порции отработавших газов, поступающей в блок перепуска отработавших газов через вход 220 под действием эжектирующего потока свежего воздуха через эжектор 228, с нагретым всасываемым воздухом. Следует понимать, что, несмотря на вытяжку небольшой порции отработавших газов из основного выпускного канала во время рециркуляции нагретого всасываемого воздуха, преимущество, состоящее в увеличении нагрева всасываемого воздуха, может перевесить (меньшее, нежелательное) воздействие РОГ при низкой нагрузке.

Четвертый режим работы блока 260 перепуска отработавших газов представлен на ФИГ. 20. Четвертый рабочий режим может представлять собой четвертое заданное положение клапанов 294, 292 и 296, обеспечивающее возможность рециркуляции сжатого всасываемого воздуха в обход компрессора 114. Четвертый рабочий режим может быть выбран, когда нужно снижение давления за компрессором в связи с быстрым закрытием дросселя. Например, такое состояние может иметь место при отпускании педали акселератора из режима с наддувом, при этом может возникнуть необходимость направления потока в обход компрессора для оптимизации потока через компрессор и приведения степени повышения давления компрессором к значению, удаленному от границы помпажа. В четвертом рабочем режиме первый клапан 294 и второй клапан 292 РОГ могут быть открыты, при этом первый клапан 296 РОГ можно удерживать в закрытом положении. Открытие первого клапана обеспечивает возможность снижения давления и по существу немедленной разгрузки давления за компрессором. Одновременно можно открыть перепускную заслонку 91 для направления отработавших газов напрямую к выхлопной трубе 35 в обход турбины 116. В связи с тем, что большее количество отработавших газов течет в обход турбины, возможно снижение числа оборотов турбины 116 и, как следствие, числа оборотов компрессора 114, что также способствует снижению давления наддува. Координированное открытие первого клапана и клапана 292 РОГ позволяет переместить давление наддува с выхода компрессора на его вход через первый канал 288 и магистраль РОГ 284, что в свою очередь позволяет сдвинуть степень повышения давления компрессором от границы помпажа.

Открытие первого клапана 294 обеспечивает возможность поступления сжатого воздуха в первый заборный канал 288 из области ниже по потоку от компрессора 114 и его протекания в эжектор 228 по первому заборному каналу 288. Свежий воздух может далее течь через эжектор 228, создавая область низкого давления во всасывающем входе эжектора, перепускном канале 222 и теплообменнике 210. После прохождения по перепускному каналу 222 с теплообменником 210, благодаря тому, что второй клапан 292 РОГ открыт, большая порция (первая порция) сжатого воздуха может поступить в магистраль РОГ 280 в месте соединения 224, откуда рециркулируемый воздух может быть подан в заборный канал 42 по второму каналу 282 подачи РОГ. Кроме того, область низкого давления обеспечивает возможность вытяжки порции горячих отработавших газов, текущих по основному выпускному каналу 102, в перепускной канал 222 отработавших газов и далее через теплообменник 210 в выхлопную трубу 35. На теплообменнике 210 может происходить охлаждение отработавших газов, при этом тепло из отработавших газов можно использовать для нагрева множества компонентов транспортного средства. Следовательно, открытие первого клапана 294 и второго клапана 292 РОГ позволяет снизить давление за компрессором с одновременным созданием области низкого давления на эжекторе для улучшения рекуперации тепла отработавших газов. Таким образом, первый клапан 194 может функционировать в качестве перепускного клапана компрессора, что снижает необходимость специально предназначенного для этой цели перепускного клапана.

Меньшая порция (вторая порция) сжатого воздуха из теплообменника 210 может покидать блок перепуска отработавших газов через выход 226 и течь в выхлопную трубу 35. Кроме того, может происходить смешивание порции отработавших газов, поступающей в блок перепуска отработавших газов через вход 220 под действием эжектирующего потока свежего воздуха через эжектор 228, с нагретым всасываемым воздухом. Следует понимать, что, несмотря на вытяжку небольшой порции отработавших газов из основного выпускного канала во время рециркуляции нагретого всасываемого воздуха, преимущество, состоящее в снижении давления компрессора, может перевесить (меньшее, нежелательное) воздействие РОГ при низкой нагрузке.

В еще одном примере пятый рабочий режим (не показан) блока 160 перепуска отработавших газов может представлять собой пятое заданное положение клапанов 294, 292 и 296, обеспечивающее возможность регулирования потока отработавших газов. Пятый рабочий режим может быть выбран, когда для работы двигателя не нужны ни РОГ, ни нагретый наддувочный воздух. Это может иметь место в условиях высокой частоты вращения двигателя и/или нагрузки двигателя. В пятом рабочем режиме каждый из трех клапанов 94, 96 и 92 удерживают в закрытом положении. При таком положении клапанов отработавшие газы, текущие по основному выпускному каналу 102, не могут поступать в блок 260 перепуска отработавших газов и могут течь напрямую к расположенному ниже по потоку глушителю 172 и выхлопной трубе 35. Следовательно, в данном рабочем режиме на теплообменнике 110 не может происходить рекуперация тепла из первой порции отработавших газов.

Итак, для направления отработавших газов через блок 260 перепуска отработавших газов в зависимости от параметров работы двигателя не нужен какой-либо отводной клапан. Эжектирующий поток через эжектор, соединенный с блоком 260 перепуска отработавших газов, позволяет перенаправлять отработавшие газы через теплообменник даже в состояниях холодного пуска, обеспечивая возможность рекуперации тепла отработавших газов. Первый заборный канал 288 и первый канал 282 подачи РОГ выполнены с возможностью направления потока в обход охладителя 17 и подачи нагретого всасываемого воздуха.

На ФИГ. 1А-1В и 2A-2D представлены примеры конфигураций системы двигателя с относительным расположением различных компонентов. Если они показаны непосредственно соприкасающимися друг с другом или непосредственно соединенными, то такие элементы могут именоваться непосредственно соприкасающимися или, в соответствующих случаях, непосредственно соединенными, по меньшей мере в одном примере. Аналогичным образом, элементы, показанные смежными или прилегающими друг к другу, могут быть смежными или, в соответствующих случаях, прилегать друг к другу в по меньшей мере одном примере. Например, компоненты, соприкасающиеся друг с другом торцами, могут рассматриваться как находящиеся в соприкосновении по торцу. В качестве другого примера, элементы, расположенные отдельно друг от друга, между которыми находится только какое-либо пространство, но не другие компоненты, могут описываться таким образом в по меньшей мере одном примере. В качестве еще одного примера, элементы, показанные расположенными друг над/под другом, на противоположных сторонах друг от друга или слева/справа друг от друга, могут именоваться соответствующим образом по отношению друг к друг. Кроме того, как показано на фигурах, самый верхний элемент или точка элемента может именоваться «верхом» компонента, а самый нижний элемент или точка элемента может именоваться «низом» компонента в по меньшей мере одном примере. В контексте настоящего описания, термины «верх/низ», «верхний/нижний», «над/под» могут обозначать положение относительно вертикальной оси фигур и могут служить для обозначения положения элементов фигуры по отношению друг к другу. Таким образом, элементы, показанные расположенными над другими элементами, расположены над ними по вертикали в одном примере. В качестве еще одного примера, если на фигурах элементы изображены в тех или иных формах, в описании может идти речь о том, что эти элементы имеют соответствующие формы (например, являются круглыми, прямыми, пленарными, криволинейными, закругленными, скошенными, угловыми и т.п.). Кроме того, элементы, показанные пересекающими друг друга, могу именоваться «пересекающимися элементами» или «пересекающими друг друга» в по меньшей мере одном примере. Кроме того, элемент, показанный расположенным внутри другого элемента или снаружи другого элемента, может именоваться соответственно «внутренним» или «наружным» в одном примере.

Таким образом, система на ФИГ. 1А-1В и 2A-2D представляет собой систему транспортного средства, содержащую: салон транспортного средства, впускной коллектор двигателя с расположенным выше по потоку компрессором и расположенным ниже по потоку охладителем наддувочного воздуха, выпускной коллектор двигателя с каталитическим нейтрализатором отработавших газов и глушителем, соединенными друг с другом через выпускной канал и перепускной канал отработавших газов, при этом указанный перепускной канал содержит теплообменник и эжектор, газовую турбину выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, при этом турбина выполнена с возможностью приводить в действие компрессор, обводной канал, содержащий перепускную заслонку, установленный параллельно газовой турбине, систему хладагента, соединяющую по текучей среде теплообменник с сердцевиной обогревателя, первый заборный канал, содержащий первый клапан, соединяющий впускной коллектор двигателя ниже по потоку от компрессора с перепускным каналом отработавших газов, и систему РОГ, соединяющую перепускной канал отработавших газов ниже по потоку от теплообменника с впускным коллектором, при этом система РОГ содержит первую магистраль РОГ с первым клапаном РОГ для рециркуляции отработавших газов выше по потоку от компрессора и вторую магистраль РОГ со вторым клапаном РОГ для рециркуляции отработавших газов ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Система транспортного средства может также содержать контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для работы в первом режиме с закрытой перепускной заслонкой и открытым первым клапаном для направления потока воздуха из впускного коллектора к глушителю через эжектор под действием низкого давления, создаваемого на эжекторе, для направления отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора в глушитель через теплообменник с передачей тепла от отработавших газов в систему хладагента и циркуляцией нагретого хладагента через сердцевину обогревателя, и работы во втором режиме с открытыми первым клапаном, первым клапаном РОГ и вторым клапаном РОГ для направления отработавших газов во впускной коллектор двигателя через теплообменник с передачей тепла от отработавших газов в систему хладагента и циркуляцией нагретого хладагента через сердцевину обогревателя.

ФИГ. 3 иллюстрирует пример способа 300 с возможностью реализации для регулирования потока отработавших газов через блок перепуска отработавших газов и магистраль рециркуляции отработавших газов (РОГ) на ФИГ. 1А-1В и 2A-2D. Команды для реализации способа 300 и остальных способов, включенных в настоящее описание, может осуществлять контроллер в соответствии с командами в его памяти и во взаимосвязи с сигналами от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше на примере ФИГ. 1А. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя для регулирования работы двигателя согласно раскрытым ниже способам.

На шаге 302 алгоритм предусматривает оценку и/или измерение текущих параметров работы двигателя. В число оцениваемых параметров могут, например, входить: запрос водителя, температура двигателя, нагрузка двигателя, частота вращения двигателя, давление воздуха в коллекторе (ДВК), массовый расход воздуха через коллектор (МРВ), давление отработавших газов, воздушно-топливное отношение в отработавших газах и т.п.

На шаге 304 алгоритм предусматривает проверку того, работает ли двигатель транспортного средства в состояниях холодного пуска. В число состояний холодного пуска двигателя могут входить: запуск двигателя после длительного периода бездействия, температура двигателя ниже порога (например, ниже температуры активации каталитического нейтрализатора отработавших газов) и температура окружающей среды ниже порога.

В состояниях холодного пуска рециркуляция отработавших газов (РОГ) может быть не нужна для двигателя, при этом может быть нужна рекуперация тепла отработавших газов для удовлетворения потребности в обогреве салона. Если наличие условий холодного пуска двигателя будет подтверждено, алгоритм переходит на шаг 308 для эксплуатации системы клапанов (раскрытой на ФИГ. 1А-1В, 2A-2D) в первом рабочем режиме. Если наличие условий холодного пуска не будет подтверждено, на шаге 306 алгоритм предусматривает проверку того, нужна ли рекуперация тепла отработавших газов. В одном примере рекуперация тепла отработавших газов может быть нужна в отсутствии условий холодного пуска при высокой потребности в обогреве салона. Если будет установлено, что рекуперация тепла отработавших газов нужна для работы транспортного средства, алгоритм также следует на шаг 308.

На шаге 308 перепускную заслонку можно закрыть для направления отработавших газов через турбину, соединенную с основным выпускным каналом. Как следствие, может произойти раскрутка турбины и создание давления наддува на выходе компрессора.

При работе в первом режиме, на шаге 310, как раскрыто на примере ФИГ. 1А, предусмотрено открытие первого клапана (valve_1) (например, первого клапана 94 на ФИГ. 1А) в первом заборном канале, соединяющем впускной коллектор двигателя с эжектирующим входом эжектора (например, эжектора 128 на ФИГ. 1А). Кроме того, поскольку РОГ не нужна во время холодного пуска двигателя, клапаны valve_2 и valve_3 РОГ (например, первый клапан 96 РОГ и второй клапан РОГ 92 на ФИГ. 1А) могут быть закрыты, блокируя поток отработавших газов из выпускного канала во впускной коллектор двигателя.

Степень открытия первого клапана (valve_1) можно регулировать в зависимости от числа оборотов турбины, и/или потребности в наддуве, и/или потребности водителя в обогреве салона. В одном примере степень открытия valve_1 может быть тем больше, чем больше число оборотов турбины, потребность в наддуве двигателя и потребность в обогреве салона. На шаге 312, в зависимости от степени открытия valve_1, первая порция сжатого свежего воздуха может быть направлена через первый заборный канал из области ниже по потоку от выхода компрессора в эжектор. После прохождения через эжектор свежий воздух может течь к расположенному ниже по потоку глушителю и выходить в атмосферу через выхлопную трубу. Остальная (вторая) часть сжатого воздуха, не поступающая в первый заборный канал, может поступить во впускной коллектор двигателя для сгорания.

Под действием эжектирующего потока свежего воздуха через эжектор, на шаге 314 может быть создана область низкого давления на эжекторе и теплообменнике. То есть поток всасываемого воздуха через эжектор может создавать разрежение в эжекторе. На шаге 316 данное низкое давление обеспечивает возможность отведения горячих отработавших газов из основного выпускного канала в выхлопную трубу через блок перепуска отработавших газов, содержащий теплообменник. То есть созданное разрежение в эжекторе может быть подано в основной выпускной канал ниже по потоку от каталитического нейтрализатора для вытяжки отработавших газов в перепускной канал, их прохождения через теплообменник и далее через эжектор в выхлопную трубу. Так как клапаны РОГ закрыты, поток отработавших газов по магистрали РОГ к впускному коллектору двигателя отсутствует.

На шаге 318 можно осуществить охлаждение отработавших газов на теплообменнике с передачей тепла от отработавших газов хладагенту, циркулирующему через теплообменник. Передача тепла от отработавших газов хладагенту в месте ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов создает преимущество, состоящее в возможности использования тепла отработавших газов, оставшегося после нагрева каталитического нейтрализатора отработавших газов, для нагрева хладагента, циркулирующего через теплообменник. На шаге 320 рекуперированное тепло отработавших газов можно использовать для обогрева пассажирского салона и/или головки блока цилиндров при наличии потребности. Хладагент, нагретый путем передачи тепла на теплообменнике, может быть направлен на сердцевину обогревателя с возможностью его использования для обогрева пространства салона транспортного средства. Кроме того, тепло, рекуперированное хладагентом, можно использовать для нагрева других компонентов транспортного средства, например, головки блока цилиндров и блока цилиндров. В случае холодного пуска, температура салона транспортного средства может быть низкой, поэтому может быть нужен обогрев салона. Поэтому, в ответ на потребность в обогреве салона согласно запросу водителя транспортного средства (например, в соответствии с заданной температурой в салоне), тепло может быть передано из сердцевины обогревателя в салон. Например, воздух может быть подан в салон через сердцевину обогревателя, тем самым обеспечив возможность обогрева салона. Также, поскольку потребность в обогреве салона и/или потребность в нагреве двигателя при холодном пуске возрастает, количество всасываемого воздуха, перенаправляемого в выхлопную трубу через эжектор, может быть увеличено для увеличения порции отработавших газов, перенаправляемой в перепускной канал и теплообменник под действием разрежения в эжекторе. После удовлетворения потребности в обогреве салона, нагретый хладагент также может быть направлен на блок цилиндров и головку блока цилиндров для увеличения температуры двигателя и, тем самым, улучшения его эксплуатационных показателей в условиях низкой температуры. Кроме того, после того, как потребность в обогреве салона будет удовлетворена, количество всасываемого воздуха, перенаправляемого в выхлопную трубу через эжектор, может быть уменьшено.

Если будет установлено (на шаге 306), что рекуперация тепла отработавших газов не нужна, на шаге 322 алгоритм предусматривает проверку того, нужны ли охлажденные газы РОГ для работы двигателя. В одном примере потребность в рекуперации тепла отработавших газов может снизиться после прогрева двигателя. Поэтому может возникнуть потребность в охлажденных газах РОГ в широком диапазоне параметров работы прогретого двигателя для уменьшения выбросов NOx и повышения топливной экономичности. Если будет установлено, что для работы двигателя нужны охлажденные газы РОГ, на шаге 324 можно определить соотношение количеств газов РОГ, необходимых ниже по потоку от выхода компрессора, и газов РОГ, необходимых выше по потоку от входа компрессора, в зависимости от параметров работы двигателя. Соотношение количеств газов РОГ может также зависеть от степени повышения давления компрессором относительно границы помпажа компрессора. Например, если компрессор работает со степенью повышения давления ближе к границе помпажа (в пределах пороговой удаленности от нее), доля газов РОГ, подаваемых ниже по потоку от компрессора, может быть уменьшена относительно доли газов РОГ, подаваемых выше по потоку от компрессора. Соотношение количеств газов РОГ, подаваемых ниже и выше по потоку от компрессора, может также зависеть от температуры и/или влажности газов РОГ. Например, если влажность газов РОГ более высока, доля газов РОГ, подаваемых ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, может быть увеличена относительно доли газов РОГ, подаваемых выше по потоку от компрессора. В одном примере контроллер может найти указанное соотношение в табулированной зависимости от частоты вращения, нагрузки и температуры двигателя.

В связи с наличием потребности в РОГ, на шаге 326 систему клапанов можно эксплуатировать во втором режиме, в котором открытие valve_1 в первом заборном канале можно уменьшить относительно степени открытия в первом режиме. Оба клапана РОГ (valve_2 в первой трубе подачи газов РОГ и valve_3 во второй трубе подачи газов РОГ) могут быть переведены в открытые положения. В зависимости от целевого соотношения количеств газов РОГ (определенного на шаге 324), на шаге 328 способ предусматривает регулирование открытий valve_2 и valve_3 для пропуска регулируемого количества холодных отработавших газов во впускной коллектор выше и ниже по потоку от компрессора для обеспечения необходимых показателей в части сгорания и снижения токсичности выбросов. Например, контроллер может направить сигнал для задействования соответствующих приводов, соединенных с valve_1, valve_2 и valve_3, при этом указанные приводы перемещают valve_1 и клапаны РОГ (valve_2 и valve_3) в сторону необходимого открытого положения.

При работе системы клапанов во втором режиме, на шаге 330 способ включает в себя направление потока РОГ из основного выпускного канала во впускной коллектор через блок перепуска отработавших газов, содержащий теплообменник. Открытие valve-1 обеспечивает возможность течения меньшей порции сжатого свежего воздуха из впускного коллектора в выхлопную трубу через эжектор и, тем самым, создания области низкого давления на эжекторе. Открытие клапанов РОГ (valve_2 и valve_3) и область низкого давления на эжекторе обеспечивают возможность поступления горячих отработавших газы, текущих по основному выпускному каналу, в блок перепуска отработавших газов. Горячие отработавшие газы могут далее течь по перепускному каналу, содержащему теплообменник. На теплообменнике может происходить охлаждение горячих отработавших газов. Выйдя из теплообменника, охлажденные отработавшие газы могут поступить в канал подачи РОГ. Из канала подачи РОГ охлажденные отработавшие газы можно подавать во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от выхода компрессора и в заборный канал выше по потоку от впуска компрессора в зависимости от необходимого соотношения количеств газов РОГ.

Затем алгоритм может проследовать на шаг 318, где тепло из горячих отработавших газов, текущих через теплообменник, может быть передано хладагенту, циркулирующему через теплообменник. На шаге 320 тепло, рекуперированное хладагентом, циркулирующим через теплообменник, можно использовать для обогрева салона и/или нагрева головки блока цилиндров. В условиях отсутствия потребности в рекуперированном на теплообменнике тепле для нагрева компонентов транспортного средства, данное тепло может быть передано на радиатор для рассеивания в атмосферу.

Если будет установлено (на шаге 322), что РОГ не нужна для работы двигателя, алгоритм следует на шаг 332, где можно проверить наличие потребности в нагретом всасываемом воздухе. Нагретый всасываемый воздух может быть направлен во впускной коллектор в обход охладителя наддувочного воздуха (например, охладителя 17 на ФИГ. 2A-2D). Работа системы клапанов для подачи нагретого всасываемого воздуха подробно раскрыта на примере ФИГ. 4.

Таким образом, эжектирующий поток через эжектор обеспечивает возможность рекуперации тепла из горячих отработавших газов на теплообменнике в состояниях холодного пуска без необходимости каких-либо отводных клапанов. Кроме того, в зависимости от параметров работы двигателя и компрессора, охлажденные отработавшие газы можно подавать как ниже, так и выше по потоку от компрессора всасываемого воздуха с одновременным использованием того же теплообменника в качестве охладителя газов РОГ.

На ФИГ. 4 раскрыт пример способа 400 с возможностью реализации для регулирования потока воздуха через блок перепуска отработавших газов и систему РОГ при наличии потребности в нагретом всасываемом воздухе. Способ 400 можно выполнять как часть примера алгоритма 300 на шаге 332.

На шаге 402 алгоритм предусматривает проверку того, нужен ли нагретый всасываемый воздух для работы двигателя. Нагретый всасываемый воздух может быть нужен в условиях высокой частоты вращения двигателя и/или высокой нагрузки двигателя.

Если по текущим параметрам работы двигателя будет установлено, что нагретый всасываемый воздух не нужен для работы двигателя, на шаге 412 алгоритм предусматривает проверку того, нужен ли перепуск потока в обход компрессора.

В одном примере перепуск потока в обход компрессора может быть нужен для снижения давления за компрессором в связи с быстрым закрытием дросселя, например, при отпускании педали акселератора. В данном случае, закрытие дросселя в связи с резким падением потребности в крутящем моменте может привести к помпажу в компрессоре с возникновением ШВР (NVH). В других примерах перепуск потока в обход компрессора может быть нужен для регулирования давления наддува. В условиях помпажа, рециркуляция сжатого воздуха может быть нужна для оптимизации потока через компрессор и, тем самым, приведения параметров его работы к значениям, удаленным от области помпажа. Традиционно, это можно обеспечить путем открытия перепускного клапана компрессора, перенаправляющего сжатый воздух из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора по перепускному каналу компрессора. При этом включение специального перепускного канала и перепускного клапана может привести к удорожанию и усложнению регулирования из-за быстрого срабатывания перепускного клапана, мешающего работе контура управления перепуском. Кроме того, частое циклическое срабатывание перепускного клапана может привести к износу и издержкам по гарантийным обязательствам. Как подробно раскрыто в настоящем описании, рециркуляция сжатого воздуха через эжектор позволяет решить проблему помпажа за счет имеющейся системы клапанов, одновременно обеспечивая возможность рекуперации тепла отработавших газов.

Если будет установлено, что перепуск потока в обход компрессора нужен, на шаге 414 систему клапанов можно эксплуатировать в пятом режиме. Работа в пятом режиме предусматривает перемещение первого клапана, или valve_1, (например, первого клапана 294 на ФИГ. 2A-2D) в первом заборном канале и второго клапана РОГ, или valve_3, (например, клапана 292 РОГ на ФИГ. 2A-2D) в открытое положение. Кроме того, второй клапан РОГ, или valve_2, (например, клапан 296 РОГ на ФИГ. 2A-2D) может быть установлен в закрытое положение.

Степень открытия valve_1 можно регулировать в зависимости от необходимой величины рециркуляции (могущей зависеть от удаленности от границы помпажа в компрессоре). Особая конфигурация клапанов позволяет перенаправить сжатый воздух из области ниже по потоку от компрессора в перепускной канал отработавших газов и оттуда на вход компрессора по магистрали РОГ на шаге 416. Рециркуляция сжатого воздуха создает преимущество, состоящее в возможности создания разрежения на эжекторе и использования его для вытяжки отработавших газов, что обеспечивает возможность дополнительной рекуперации тепла отработавших газов в процессе противопомпажного регулирования.

Следует понимать, что в других примерах, вместо рециркуляции сжатого воздуха, порция наддувочного воздуха может быть сброшена в атмосферу для оптимизации потока через компрессор. В данном случае, как и при продувке ОНВ от конденсата, valve_1 можно открыть для перенаправления сжатого воздуха во вход эжектора с одновременным удержанием клапанов РОГ, valve_2 и valve_3 закрытыми. В результате происходит перенаправление сжатого воздуха в атмосферу через выхлопную трубу и эжектор. В это время, разрежение в эжекторе обеспечивает возможность перенаправления отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора в выхлопную трубу через эжектор и теплообменник и, тем самым, дополнительной рекуперации тепла отработавших газов.

Если будет установлено (на шаге 412), что перепуск потока в обход компрессора не нужен, на шаге 418 алгоритм предусматривает проверку того, нужна ли продувка охладителя наддувочного воздуха (ОНВ) от скопившегося конденсата. В одном примере продувку ОНВ от конденсата можно выполнять в ответ на превышение порогового скопления конденсата на ОНВ. В еще одном примере продувку можно выполнять через равные промежутки времени, например, по прошествии порогового периода с последней продувки ОНВ. Продувку ОНВ от конденсата можно выполнять в варианте осуществления системы двигателя, в котором первый заборный канал соединен с выхлопной трубой из области ниже по потоку от ОНВ.

Если будет установлено, что продувка нужна, на шаге 420 систему клапанов можно эксплуатировать в первом режиме. Работа в первом режиме предусматривает перемещение первого клапана, или valve_1, (например, первого клапана 94 на ФИГ. 1А-1В) в первом заборном канале в открытое положение. Степень открытия valve_1 можно регулировать в зависимости от уровня конденсата в ОНВ. Кроме того, поскольку РОГ не нужна во время холодного пуска двигателя, клапаны РОГ, valve_2 и valve_3, (например, первый клапан 96 РОГ и второй клапан РОГ 92 на ФИГ. 1А-1В) могут быть закрыты, блокируя поток отработавших газов из выпускного канала во впускной коллектор двигателя. Если результат оценки (или прогнозирования) уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше порогового, на шаге 422 сжатый свежий воздух вместе с конденсатом можно направлять из области ниже по потоку от ОНВ в выхлопную трубу по первому заборному каналу и через эжектор до тех пор, пока уровень конденсата не упадет ниже порогового. Во время продувки конденсата может возникать разрежение на эжекторе, создающее преимущество, состоящее в возможности его использования для вытяжки отработавших газов для дополнительной рекуперации тепла отработавших газов.

Если будет установлено, что продувка ОНВ от конденсата не нужна, на шаге 424 систему клапанов можно эксплуатировать в третьем рабочем режиме. Если ранее (на шаге 322 на ФИГ. 3) будет установлено, что на данном этапе РОГ не нужна для работы двигателя, следовательно, оба клапана РОГ (valve_2 и valve_3) могут быть установлены в закрытое положение. Первый клапан (valve_1) в первом заборном канале также можно удерживать в закрытом положении. Третий рабочий режим может быть применим в условиях высокой частоты вращения двигателя и/или нагрузки двигателя. Положение клапанов на шаге 426 может ограничивать поток отработавших газов через теплообменник. Первая, большая, порция отработавших газов, текущих по основному выпускному каналу, может течь напрямую в глушитель и выхлопную трубу. Как следствие, в данном рабочем режиме на теплообменнике не может происходить рекуперация тепла из первой порции отработавших газов. Вторая, меньшая, порция отработавших газов может поступить в блок перепуска отработавших газов через вход и пройти через теплообменник с последующим выходом из блока через выход. Тепло из второй порции отработавших газов может быть рекуперировано на теплообменнике с возможностью использования для нагрева различных компонентов транспортного средства, например, головки блока цилиндров и пассажирского салона.

Если будет установлено (на шаге 402), что для работы двигателя нужен нагретый всасываемый воздух, на шаге 404 систему клапанов можно эксплуатировать в четвертом рабочем режиме. В данном режиме valve_1 и первый клапан РОГ (valve_2) могут быть установлены в открытое положение с одновременным удержанием второго клапана РОГ (valve_3) в закрытом положении. Положение соответствующих клапанов на шаге 408 обеспечивает возможность течения свежего воздуха из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от дросселя впускного коллектора (например, дросселя 20 на ФИГ. 2A-D) через эжектор и теплообменник, то есть в обход охладителя наддувочного воздуха. Сжатый свежий воздух может поступить в первый заборный канал из области ниже по потоку от выхода компрессора. Свежий воздух может быть направлен в эжектор по первому заборному каналу. Свежий воздух может далее течь через теплообменник, где свежий воздух может быть нагрет.Поскольку valve_2 находится в открытом положении, большая (первая порция) нагретого воздуха может поступить в магистраль РОГ. Далее нагретый воздух может быть подан во впускной коллектор двигателя по первой трубе подачи газов РОГ. Меньшая порция (вторая порция) нагретого воздуха из теплообменника может покинуть блок перепуска отработавших газов через выход и течь в выхлопную трубу. Кроме того, может происходить смешивание меньшей порции отработавших газов, поступающей в блок перепуска отработавших газов через вход, с нагретым всасываемым воздухом.

На шаге 410, при протекании через теплообменник, может происходить передача тепла из системы циркулирующего хладагента на свежий воздух для создания необходимой температуры всасываемого воздуха. В данном рабочем режиме хладагент, циркулирующий через теплообменник, передает тепло в поток воздуха через теплообменник, для повышения температуры всасываемого воздуха (вместо того, чтобы поглощать тепло из него). Таким образом, всасываемый воздух может течь в обход охладителя наддувочного воздуха с возможностью нагрева на теплообменнике.

ФИГ. 5 представляет собой таблицу 500, содержащую примеры режимов работы системы двигателя и систем клапанов на ФИГ. 1А-1В и 2A-2D. Контроллер двигателя может выбирать один из рабочих режимов в зависимости от параметров работы двигателя и потребностей в нагреве. В зависимости от выбранного рабочего режима, можно регулировать положение клапана первого заборного канала (valve_1) и двух клапанов рециркуляции отработавших газов (РОГ) (valve_2 и valve_3) для регулирования потока отработавших газов через теплообменник и/или два канала подачи РОГ. Система клапанов содержит valve_1 (например, клапан 94 на ФИГ. 1А-1В), соединенный с первым заборным каналом, valve_2 (например, первый клапан 96 РОГ на ФИГ. 1А-1В), соединенный с первой трубой подачи газов РОГ, подающей отработавшие газы ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха, и valve_3 (например, второй клапан РОГ 92 на ФИГ. 1А-1В), соединенный со второй трубой подачи газов РОГ, для подачи РОГ выше по потоку от компрессора всасываемого воздуха.

В одном примере, в первом режиме работы двигателя, контроллер может эксплуатировать систему клапанов в первом рабочем режиме, например, в состоянии холодного пуска, когда температура двигателя и температура воздуха окружающей среды низкие. В первом рабочем режиме клапаны РОГ (valve_2 и valve_3) могут находиться в закрытом положении, при этом клапан, соединенный с первым заборным каналом (valve_1), может находиться в открытом положении, а перепускная заслонка может находиться в закрытом положении. Положение клапанов обеспечивает возможность направления потока воздуха, сжатого компрессором, в эжектирующий вход эжектора по первому заборному каналу, создавая область низкого давления на эжекторе. Следовательно, может происходить вытяжка горячих отработавших газов из основного выпускного канала в перепускной канал отработавших газов на всасывающем входе эжектора. Горячие отработавшие газы могут далее течь в выхлопную трубу через теплообменник, где может происходить охлаждение отработавших газов и передача тепла от них хладагенту, циркулирующему через теплообменник. Тепло, рекуперированное из отработавших газов, можно использовать для подачи в салон транспортного средства и на другие компоненты транспортного средства в зависимости от потребности.

В еще одном примере двигатель можно эксплуатировать во втором режиме работы двигателя. Переход из первого режима во второй и наоборот может зависеть от потребности в обогреве салона, и/или температуры двигателя, и/или нагрузки двигателя, при этом указанный переход представляет собой переход из первого режима во второй в связи с по меньшей мере одним из следующих событий: снижение потребности в обогреве салона, рост температуры двигателя и рост нагрузки двигателя, и переход из второго режима в первый в связи с ростом потребности в обогреве салона, падением температуры двигателя и падением нагрузки двигателя.

Во втором режиме работы двигателя систему клапанов можно эксплуатировать во втором режиме при наличии одного или нескольких из следующих условий: температура двигателя выше пороговой, уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже порогового, заданная водителем потребность в обогреве салона ниже пороговой, и когда для работы двигателя нужны охлажденные газы РОГ. Во втором рабочем режиме клапаны РОГ (valve_2 и valve_3) могут быть установлены в открытые положения, a valve_1 может пребывать в открытом положении с меньшим открытием для уменьшения эжектирующего потока всасываемого воздуха через эжектор. В другом примере второго рабочего режима valve_1 может быть установлен в закрытое положение для приостановки эжектирующего потока. Открытие перепускной заслонки можно регулировать в зависимости от потребности в наддуве. Указанное положение клапанов обеспечивает возможность рециркуляции отработавших газов из основного выпускного канала во впускной коллектор через теплообменник, где происходит охлаждение отработавших газов. Указанная рециркуляция включает в себя рециркуляцию первого количества отработавших газов на впуск двигателя, выше по потоку от компрессора по первой магистрали РОГ, содержащей первый клапан РОГ (valve_2), и рециркуляцию второго количества отработавших газов на впуск двигателя, ниже по потоку от компрессора по второй магистрали РОГ, содержащей второй клапан РОГ (valve_3), причем и первая магистраль РОГ, и вторая магистраль РОГ соединены с перепускным каналом отработавших газов ниже по потоку от теплообменника, при этом соотношение указанных первого и второго количеств регулируют в зависимости от частоты вращения двигателя, и/или нагрузки двигателя и/или границы помпажа компрессора всасываемого воздуха. Соотношение первого и второго количеств уменьшают при увеличении нагрузки двигателя, увеличении частоты вращения двигателя и уменьшении удаленности от границы помпажа компрессора до значения ниже порога.

Таким образом, для систем двигателя, раскрытых на ФИГ. 1А-1В (первый вариант осуществления с эжектором, установленным ниже по потоку от теплообменника) и ФИГ. 2A-2D (второй вариант осуществления с эжектором, установленным выше по потоку от теплообменника), в первом режиме (например, холодного пуска) всасываемый воздух может течь во впускной коллектор через эжектор, при этом разрежение в эжекторе обеспечивает возможность вытяжки отработавших газов из выпускного канала в теплообменник в перепускном канале отработавших газов; во втором режиме можно осуществлять рециркуляцию отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник по магистрали РОГ, соединенной с перепускным каналом отработавших газов; и в обоих режимах может происходить передача тепла отработавших газов хладагенту, циркулирующему через теплообменник. В первом варианте осуществления свежий воздух течет через эжектор во время работы и в первом, и во втором режимах, при этом во втором варианте осуществления свежий воздух течет через эжектор во время работы и в первом, и во втором режимах, кроме того во время работы во втором режиме через эжектор также текут горячие отработавшие газы.

В еще одном примере, в третьем режиме работы двигателя контроллер может эксплуатировать систему клапанов в третьем рабочем режиме, например, когда РОГ не нужна для работы двигателя. РОГ может быть не нужна в условиях высокой частоты вращения двигателя и/или нагрузки двигателя. В данном режиме все три клапана (valve_1, valve_2 и valve_3) могут быть установлены в закрытые положения. В связи с положением клапанов, отработавшие газы, текущие по основному выпускному каналу, не могут поступать в блок перепуска отработавших газов и могут продолжать течь напрямую в выхлопную трубу. Системы двигателя на ФИГ. 1А-1В и ФИГ. 2A-2D можно эксплуатировать в данном рабочем режиме.

В дополнительном примере, в четвертом режиме работы двигателя контроллер может эксплуатировать систему клапанов в четвертом рабочем режиме, например, когда для работы двигателя нужен нагретый всасываемый воздух, а РОГ не нужна. Это может иметь место в условиях высокой частоты вращения двигателя и/или нагрузки двигателя. В четвертом рабочем режиме valve_1 и первый клапан РОГ (valve_2) могут находиться в открытом положении, при этом второй клапан РОГ (valve_3) можно удерживать в закрытом положении. В связи с положением клапанов, всасываемый воздух из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха может течь (по первому заборному каналу) через эжектор и далее через теплообменник, где может происходить передача тепла от хладагента, циркулирующего через теплообменник, всасываемому воздуху с возможностью последующей рециркуляции нагретого всасываемого воздуха во впускной коллектор ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха по первому каналу подачи РОГ. Системы двигателя на ФИГ. 2A-D, в которых эжектор установлен выше по потоку от теплообменника, можно эксплуатировать в данном рабочем режиме для подачи нагретого наддувочного воздуха во впускной коллектор в обход охладителя наддувочного воздуха.

В еще одном примере, в пятом режиме работы двигателя систему клапанов можно эксплуатировать в пятом рабочем режиме (или перевести в него) в условиях, когда нужен перепуск потока в обход компрессора. Перепуск потока в обход компрессора может быть нужен в условиях, когда запас по помпажу может быть меньше порогового (необходимо снижение давления за компрессором в связи с быстрым закрытием дросселя), причем первая магистраль РОГ соединяет перепускной канал отработавших газов с впускным коллектором ниже по потоку от компрессора, а вторая магистраль РОГ соединяет перепускной канал отработавших газов с впускным коллектором выше по потоку от компрессора. В одном примере это может иметь место при отпускании педали акселератора из режимов с наддувом, при этом перепуск потока в обход компрессора может быть нужен для оптимизации потока через компрессор и приведения степени повышения давления компрессором к значению, удаленному от границы помпажа. В пятом рабочем режиме клапан РОГ, через который происходит рециркуляция заряда в область выше по потоку от компрессора (valve_3), может находиться в открытом положении, при этом клапан, через который происходит рециркуляция заряда в область ниже по потоку от компрессора (valve_2), может находиться в закрытом положении, клапан, соединенный с первым заборным каналом (valve_1), может находиться в открытом положении, а перепускная заслонка может находиться в открытом положении. Положение клапанов обеспечивает возможность перенаправления сжатого воздуха от двигателя по заборному каналу (что позволяет быстро снизить крутящий момент) и рециркуляции сжатого заряда на вход компрессора после протекания через эжектор. Это создает преимущество, состоящее в возможности использования клапана valve_1, направляющего воздух в эжектор, в качестве перепускного клапана компрессора, что снижает потребность в специально предназначенном для этого перепускном клапане. Координация работы клапана valve_1 с клапаном valve_3 позволяет бороться с помпажем с одновременным созданием области низкого давления на эжекторе для улучшения рекуперации тепла отработавших газов.

Системы двигателя на ФИГ. 2A-2D, в которых эжектор установлен выше по потоку от теплообменника, можно эксплуатировать в данном рабочем режиме для обеспечения возможности перепуска потока в обход компрессора.

В еще одном дополнительном примере, в шестом режиме работы двигателя контроллер может эксплуатировать систему клапанов в первом рабочем режиме (в котором valve_1 открыт, a valve_2 и valve_3 закрыты) в условиях, когда нужна продувка охладителя наддувочного воздуха (ОНВ). Продувку ОНВ от конденсата можно выполнять в других вариантах осуществления систем двигателя, раскрытых на ФИГ. 1А-1В и 2A-2D, в которых первый заборный канал соединен с заборным каналом двигателя ниже по потоку от ОНВ. Положение клапанов обеспечивает возможность течения сжатого свежего воздуха вместе с конденсатом, скопившимся в ОНВ, из впускного коллектора из области ниже по потоку от ОНВ в выхлопную трубу по первому заборному каналу и через эжектор. Таким образом, конденсат из ОНВ можно продувать в атмосферу, а не в сторону впускного коллектора двигателя. Следовательно, систему клапанов можно эксплуатировать в первом режиме при наличии одного или нескольких из следующих условий: температура двигателя ниже пороговой, уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше порогового, и потребность водителя в обогреве салона выше пороговой.

Таким образом, для направления отработавших газов через блок перепуска отработавших газов в зависимости от параметров работы двигателя не нужен какой-либо отводной клапан. Кроме того, в условиях помпажа, сжатый воздух может быть направлен через блок перепуска отработавших газов без необходимости какого-либо перепускного клапана компрессора. Эжектор, соединенный с блоком перепуска отработавших газов, выполнен с возможностью направления отработавших газов через теплообменник, обеспечивая возможность рекуперации тепла отработавших газов в состояниях холодного пуска. Первый заборный канал и первая труба подачи газов РОГ выполнены с возможностью направления нагретого всасываемого воздуха в обход охладителя и его подачи во впускной коллектор двигателя в зависимости от потребности.

На ФИГ. 6 представлен пример рабочей последовательности 600, иллюстрирующей координированную работу блока перепуска отработавших газов и системы рециркуляции отработавших газов (РОГ) на ФИГ. 2A-2D. Поток отработавших газов и свежего воздуха через теплообменник определяют в зависимости от параметров работы двигателя. Горизонтальная ось (ось х) обозначает время, а вертикальные метки t1-t4 обозначают значимые моменты работы блока перепуска отработавших газов и системы РОГ.

Первый график, линия 602, отражает изменение частоты вращения двигателя во времени. Второй график, линия 604, представляет эжектирующий поток свежего воздуха через эжектор, соединенный с блоком перепуска отработавших газов. Штриховая линия 606 представляет эжектирующий поток горячих отработавших газов через эжектор. Третий график, линия 608, представляет поток РОГ из выпускного коллектора во впускной коллектор для обеспечения необходимых показателей в части сгорания и снижения токсичности выбросов. Поток РОГ может зависеть от таких параметров работы двигателя, как нагрузка двигателя, частота вращения двигателя, температура двигателя и т.п.Точечная линия 610 представляет поток РОГ из выпускного коллектора в область ниже по потоку от выхода компрессора, а штриховая линия 612 - поток РОГ из выпускного коллектора в область выше по потоку от входа компрессора. Соотношение количеств газов РОГ, подаваемых во впускной коллектор в местах выше по потоку от компрессора и ниже по потоку от компрессора, можно определять в зависимости от параметров работы двигателя и компрессора. Четвертый график, линия 614, отражает изменение температуры салона транспортного средства во времени. Пятый график, линия 616, представляет степень открытия первого клапана (valve_1) в первом заборном канале. Шестой график, линия 618, представляет степень открытия первого клапана РОГ (valve_2) в первой трубе подачи газов РОГ. Седьмой график, линия 620, представляет степень открытия второго клапана РОГ (valve_3) во второй трубе подачи газов РОГ.

До момента t1 двигатель запускают из неподвижного состояния после периода бездействия, во время которого он не приводил транспортное средство в движение.

Запуск двигателя может происходить в состояниях холодного пуска с низкой температурой двигателя. Из первого графика (линия 602) следует, что во время пуска двигателя его частота вращения низкая и постепенно возрастает до некоего установившегося уровня. В данном состоянии холодного пуска РОГ может быть не нужна для работы двигателя, поэтому клапаны РОГ (valve_2 и valve_3) могут пребывать в закрытом положении, при этом практически отсутствует поток РОГ из выпускного канала во впускной коллектор двигателя.

Во время пуска двигателя температура салона транспортного средства может быть низкой, поскольку обогрев салона мог быть отключен до пуска двигателя. В связи с наличием потребности в обогреве салона транспортного средства, перепускная заслонка, соединенная с обводным каналом газовой турбины, может быть закрыта для направления горячих отработавших газов через теплообменник.

В этот период, из-за закрытия перепускной заслонки, может произойти раскрутка турбины, и сжатый свежий воздух из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха может поступить в первый заборный канал через valve_1 и может быть направлен в выхлопную трубу через эжектор. Степень открытия valve_1 можно регулировать в зависимости от числа оборотов турбины, и/или потребности в наддуве, и/или потребности водителя в обогреве салона. В данном примере степень открытия valve_1 может быть увеличена (до максимума) в связи с большой потребностью в обогреве. Эжектирующий поток свежего воздуха через эжектор обеспечивает возможность создания области низкого давления на теплообменнике, благодаря чему горячие отработавшие газы, текущие по основному выпускному каналу, могут поступать в блок перепуска отработавших газов. Горячие отработавшие газы могут далее течь в выхлопную трубу через теплообменник, в котором может происходить охлаждение отработавших газов и передача тепла от них хладагенту, циркулирующему через теплообменник. В данном примере, поскольку до t1 температура салона транспортного средства была низкой, хладагент из теплообменника может быть направлен из теплообменника в сердцевину обогревателя транспортного средства для обогрева салона до температуры, необходимой пользователю.

Кроме того, до момента t1, в другом варианте осуществления на ФИГ. 2A-2D, в котором первый заборный канале соединен с заборным канал двигателя ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха (ОНВ), может быть выполнена продувка ОНВ от скопившегося на нем конденсата. Скопившийся конденсат вместо со свежим (сжатым) воздухом может быть направлен из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха в выхлопную трубу через эжектор и перепускной канал.

В момент t1 температура двигателя уже может возрасти до необходимого уровня, и для работы двигателя могут быть нужны охлажденные газы РОГ. В связи с наличием потребности в охлажденных газах РОГ, оба клапана РОГ, valve_2 и valve_3, могут быть установлены в открытые положения. Кроме того, в это время может быть уменьшено открытие valve_1. Открытие каждого из клапанов РОГ можно регулировать в зависимости от необходимого соотношения количеств газов РОГ (подаваемых ниже по потоку от компрессора и подаваемых выше по потоку от компрессора). Между моментами t1 и t2 удаленность от границы помпажа компрессора может превышать порог, в связи с чем в это время степень открытия valve_2 может быть увеличена для подачи большей доли газов РОГ в область ниже по потоку от компрессора, а степень открытия valve_3 может быть уменьшена для подачи меньшей доли газов РОГ в область выше по потоку от компрессора.

В это время, меньший объем (по сравнению с объемом эжектирующего потока до момента t1) сжатого свежего воздуха течет из впускного коллектора в выхлопную трубу через эжектор. Низкое давление на эжекторе и открытие клапанов РОГ (valve_2 и valve_3) обеспечивают возможность направления горячих отработавших газов, текущих по основному выпускному каналу, во входную трубу блока перепуска отработавших газов и течения через эжектор и теплообменник. На теплообменнике может происходить охлаждение отработавших газов и передача тепла от них хладагенту, циркулирующему через теплообменник. Тепло, рекуперированное на теплообменнике, можно использовать для целей обогрева салона и/или головки блока цилиндров. После выхода из теплообменника охлажденные отработавшие газы могут поступить в канал подачи РОГ для подачи во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от выхода компрессора (по первой трубе подачи газов РОГ) и в заборный канал выше по потоку от входа компрессора (по второй трубе подачи газов РОГ).

В момент t2 можно отметить, что удаленность от границы помпажа компрессора меньше порога. В связи с изменением степени повышения давления компрессором, соотношение объемов газов РОГ, подаваемых ниже и выше по потоку от компрессора, может быть отрегулировано для приведения параметров работы компрессора к значениям, удаленным от границы помпажа. Поэтому между моментами t2 и t3 степень открытия valve_2 может быть уменьшена для подачи меньшей доли газов РОГ в область ниже по потоку от компрессора, а степень открытия valve_3 может быть увеличена для подачи большей доли газов РОГ в область выше по потоку от компрессора. Между моментами t1 и t3 отработавшие газы (но не свежий воздух) текут через эжектор в качестве эжектирующего потока.

В момент t3 может возрасти частота вращения двигателя, в связи с чем для работы двигателя РОГ может быть больше не нужна, а нагретый всасываемый воздух может быть нужен. Для подачи нагретого всасываемого воздуха во впускной коллектор двигателя клапаны valve_1 и valve_2 могут быть установлены в открытые положения. Степень открытия каждого из клапанов можно регулировать для пропуска необходимого количества нагретого наддувочного воздуха во впускной коллектор двигателя. Положение клапанов обеспечивает возможность течения всасываемого воздуха из области выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха (ОНВ) в область ниже по потоку от ОНВ по первому заборному каналу, через эжектор, теплообменник и первый канал подачи РОГ. Между моментами t3 и t4 больший объем свежего воздуха может течь через эжектор в качестве эжектирующего потока. На теплообменнике может происходить передача тепла от циркулирующего хладагента на свежий воздух, в связи с чем растет температура воздуха. Таким образом, всасываемый воздух может течь в обход ОНВ с возможностью дополнительного нагрева на теплообменнике.

В момент t4, в основании параметров работы двигателя (например, частоты вращения, нагрузки, температуры двигателя) может быть установлено, что РОГ и нагретый всасываемый воздух не нужны для работы двигателя. Поэтому каждый из трех клапанов: valve_1, valve_2 и valve_3, могут быть установлены в закрытые положения. После момента t4 положение клапанов препятствует поступлению отработавших газов, текущих по основному выпускному каналу, в блок перепуска отработавших газов и обеспечивает возможность их течения напрямую к расположенному ниже по потоку глушителю и выхлопной трубе. Поэтому в это время отсутствует эжектирующий поток на эжекторе. Таким образом, потребности двигателя в нагреве и потребности в газах РОГ могут быть удовлетворены путем направления отработавших газов и свежего воздуха через блок перепуска отработавших газов, содержащий эжектор, без необходимости отводного клапана.

В одном примере способ для двигателя с турбонаддувом содержит шаги, на которых: в состоянии холодного пуска двигателя закрывают перепускную заслонку, установленную параллельно газовой турбине, с одновременным направлением потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха в выхлопную трубу через эжектор; и вытягивают поток отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в теплообменник, установленный в перепускном канале отработавших газов, под действием разрежения, создаваемого эжектором. Предыдущий пример способа может дополнительно или необязательно содержать шаги, на которых: осуществляют передачу тепла из потока отработавших газов хладагенту, текущему через теплообменник; направляют нагретый хладагент через сердцевину обогревателя; и осуществляют обогрев салона транспортного средства путем вытяжки всасываемого воздуха через сердцевину обогревателя, причем указанная передача тепла зависит от потребности в нагреве двигателя, при этом потребность в нагреве двигателя включает в себя потребность водителя в обогреве салона и потребность в нагреве головки блока цилиндров. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, направление потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха в выхлопную трубу включает в себя открытие первого клапана в первом заборном канале, соединяющем впускной коллектор двигателя, ниже по потоку от компрессора, с эжектирующим входом эжектора и направление потока воздуха, сжатого компрессором, в эжектирующий вход эжектора, при этом компрессор приводят в действие посредством газовой турбины, при этом степень открытия первого клапана регулируют в зависимости от числа оборотов турбины, и/или потребности в наддуве, и/или потребности водителя в обогреве салона. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, направление потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха включает в себя направление потока воздуха из области выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха, причем указанное регулирование степени открытия первого клапана включает в себя увеличение открытия первого клапана при росте числа оборотов турбины, росте потребности в наддуве двигателя и росте потребности в обогреве салона. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, эжектор установлен ниже по потоку от теплообменника в перепускном канале отработавших газов, при этом способ дополнительно содержит шаги, на которых: после удовлетворения потребности водителя в обогреве салона уменьшают открытие первого клапана для уменьшения эжектирующего потока на эжекторе, и затем осуществляют рециркуляцию отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов во впускной коллектор двигателя через теплообменник в обход эжектора. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указанная рециркуляция включает в себя рециркуляцию первого количества отработавших газов на впуск двигателя, выше по потоку от компрессора по первой магистрали РОГ, содержащей первый клапан РОГ, и рециркуляцию второго количества отработавших газов на впуск двигателя, ниже по потоку от компрессора по второй магистрали РОГ, содержащей второй клапан РОГ, причем и первая магистраль РОГ, и вторая магистраль РОГ соединены с перепускным каналом отработавших газов ниже по потоку от теплообменника, при этом соотношение указанных первого и второго количеств регулируют в зависимости от частоты вращения двигателя, и/или нагрузки двигателя и/или границы помпажа компрессора всасываемого воздуха. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, соотношение первого и второго количеств дополнительно или необязательно уменьшают при росте нагрузки двигателя, росте частоты вращения двигателя и уменьшении удаленности от границы помпажа компрессора до значения ниже порога. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, эжектор установлен выше по потоку от теплообменника в перепускном канале, при этом способ дополнительно содержит шаги, на которых: после того, как температура двигателя превысит порог, регулируют открытие перепускной заслонки в зависимости от потребности в наддуве, закрывают первый клапан для приостановки потока всасываемого воздуха через эжектор и осуществляют рециркуляцию отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов во впускной коллектор через эжектор и теплообменник. Все предыдущие примеры или любой из них дополнительно или необязательно содержат шаги, на которых: в ответ на запрос на подачу нагретого всасываемого воздуха, открывают первый клапан для направления потока всасываемого воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха через эжектор и далее через теплообменник, осуществляют передачу тепла от хладагента, циркулирующего через теплообменник, всасываемому воздуху, и затем осуществляют рециркуляцию нагретого всасываемого воздуха во впускной коллектор ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, направление потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха включает в себя направление потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, при этом способ дополнительно содержит шаг, на котором в ответ на превышение порогового уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха открывают первый клапан для направления потока воздуха из области ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха в выхлопную трубу по первому заборному каналу и через эжектор до тех пор, пока в результате продувки уровень конденсата не упадет ниже порогового.

Еще один пример способа содержит шаги, на которых: в первом режиме направляют поток всасываемого воздуха в выпускной коллектор через эжектор и используют разрежение в эжекторе для вытяжки отработавших газов из выпускного канала в теплообменник в перепускном канале отработавших газов; во втором режиме осуществляют рециркуляцию отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник по магистрали РОГ, соединенной с перепускным каналом отработавших газов; и в обоих режимах осуществляют передачу тепла отработавших газов хладагенту, циркулирующему через теплообменник. В предыдущем примере способа, дополнительно или необязательно, эжектор установлен выше по потоку от теплообменника, причем рециркуляция отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник во втором режиме включает в себя направление потока отработавших газов через эжектор. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, эжектор установлен ниже по потоку от теплообменника, причем рециркуляция отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник во втором режиме включает в себя направление потока отработавших газов через теплообменник в перепускном канале отработавших газов в магистраль РОГ в обход эжектора. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, направление потока всасываемого воздуха включает в себя направление потока из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, причем указанный первый режим включает в себя температуру двигателя ниже пороговой, и/или уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше порогового, и/или потребность водителя в обогреве салона выше пороговой, причем указанный второй режим включает в себя температуру двигателя выше пороговой, и/или уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже порогового, и/или потребность водителя в обогреве салона ниже пороговой. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, компрессор приводят в действие посредством газовой турбины, при этом в первом режиме перепускная заслонка, установленная параллельно перепускной заслонке, полностью закрыта, причем во втором режиме, указанная перепускная заслонка по меньшей мере частично открыта. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, магистраль РОГ представляет собой первую магистраль РОГ, при этом способ дополнительно содержит шаги, на которых: в третьем режиме направляют поток более холодного всасываемого воздуха из области ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха через эжектор и теплообменник, осуществляют передачу тепла от циркулирующего хладагента более холодному всасываемому воздуху на теплообменнике и затем осуществляют рециркуляцию нагретого всасываемого воздуха во впускной коллектор ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха по первой магистрали РОГ; и в четвертом режиме осуществляют рециркуляцию всасываемого воздуха из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора через эжектор, теплообменник и вторую магистраль РОГ, причем четвертый режим включает в себя запас по помпажу компрессора меньше порогового, причем первая магистраль РОГ соединяет перепускной канал отработавших газов с впускным коллектором ниже по потоку от компрессора, при этом вторая магистраль РОГ соединяет перепускной канал отработавших газов с впускным коллектором выше по потоку от компрессора.

В еще одном примере система транспортного средства содержит: салон транспортного средства, впускной коллектор двигателя с расположенным выше по потоку компрессором и расположенным ниже по потоку охладителем наддувочного воздуха, выпускной коллектор двигателя с каталитическим нейтрализатором отработавших газов и глушителем, соединенными друг с другом через выпускной канал и перепускной канал отработавших газов, при этом указанный перепускной канал содержит теплообменник и эжектор, газовую турбину выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, при этом турбина выполнена с возможностью приводить в действие компрессор, обводной канал, содержащий перепускную заслонку, установленный параллельно газовой турбине, систему хладагента, соединяющую по текучей среде теплообменник с сердцевиной обогревателя, первый канал, содержащий первый клапан, соединяющий впускной коллектор двигателя в области ниже по потоку от компрессора с перепускным каналом отработавших газов, систему РОГ, соединяющую перепускной канал отработавших газов ниже по потоку от теплообменника с впускным коллектором, при этом система РОГ содержит первую магистраль РОГ с первым клапаном РОГ для рециркуляции отработавших газов выше по потоку от компрессора и вторую магистраль РОГ со вторым клапаном РОГ для рециркуляции отработавших газов ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для работы в первом режиме с закрытой перепускной заслонкой и открытым первым клапаном для направления потока воздуха из впускного коллектора к глушителю через эжектор под действием низкого давления, создаваемого на эжекторе для направления отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора в глушитель через теплообменник с передачей тепла от отработавших газов в систему хладагента и циркуляцией нагретого хладагента через сердцевину обогревателя, и работы во втором режиме с открытыми первым клапаном, первым клапаном РОГ и вторым клапаном РОГ для направления отработавших газов во впускной коллектор двигателя через теплообменник с передачей тепла от отработавших газов в систему хладагента и циркуляцией нагретого хладагента через сердцевину обогревателя. В предыдущем примере способа, дополнительно или необязательно, контроллер содержит дополнительные команды для: перехода между первым и вторым режимами в зависимости от потребности в обогреве салона, и/или температуры двигателя, и/или нагрузки двигателя, при этом указанный переход представляет собой переход из первого режима во второй в связи с по меньшей мере одним из следующих событий: снижение потребности в обогреве салона, рост температуры двигателя и рост нагрузки двигателя, и переход из второго режима в первый в связи с ростом потребности в обогреве салона, падением температуры двигателя и падением нагрузки двигателя. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, первый канал установлен ниже по потоку от ОНВ, причем переход в первый режим также зависит от уровня конденсата в ОНВ, при этом конденсат из ОНВ направляют в выхлопную трубу по перепускному каналу отработавших газов и через эжектор. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, эжектор установлен выше по потоку от теплообменника, причем контроллер содержит дополнительные команды для перехода в третий режим в ответ на потребность в нагретом наддувочном воздухе и работы в третьем режиме с направлением наддувочного воздуха из области выше по потоку от ОНВ в область ниже по потоку от ОНВ через теплообменник, при этом нагрев наддувочного воздуха на теплообменнике происходит за счет передачи тепла от системы хладагента наддувочному воздуху.

В дополнительном примере способ для двигателя с турбонаддувом содержит шаги, на которых: в ответ на потребность в перепуске потока в обход компрессора осуществляют рециркуляцию порции сжатого воздуха из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора через эжектор; и вытягивают поток отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в теплообменник, установленный в перепускном канале отработавших газов, под действием разрежения, создаваемого эжектором. В предыдущем примере указанная потребность в перепуске потока в обход компрессора связана с событием отпускания педали акселератора водителем и/или наличием признака помпажа в компрессоре. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, степень открытия клапана и порция сжатого воздуха, перенаправляемая в область выше по потоку от компрессора, зависят от удаленности от границы помпажа в компрессоре и потребности в нагреве двигателя. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, рециркуляция порции сжатого воздуха из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора через эжектор включает в себя открытие первого клапана, установленного в первом канале, соединяющем заборный канал двигателя ниже по потоку от компрессора с эжектирующим входом эжектора, при этом эжектор установлен в перепускном канале отработавших газов, а также открытие второго клапана, установленного в магистрали РОГ, при этом магистраль РОГ соединяет перепускной канал отработавших газов с заборным каналом выше по потоку от компрессора. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, способ дополнительно содержит шаг, на котором происходит смешивание отобранного потока отработавших газов с указанной порцией сжатого воздуха с последующей рециркуляцией смешанного заряда в область выше по потоку от компрессора. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, способ дополнительно содержит шаг, на котором осуществляют передачу тепла из отобранного потока отработавших газов хладагенту, текущему через теплообменник.

В еще одном дополнительном примере система двигателя содержит эжектор, установленный в перепускном канале отработавших газов выше по потоку от теплообменника, первый заборный канал, соединяющий впускной коллектор двигателя ниже по потоку от компрессора с эжектирующим входом эжектора; первый канал подачи РОГ, соединяющий перепускной канал отработавших газов ниже по потоку от теплообменника с впускным коллектором двигателя ниже по потоку от компрессора, и второй канал подачи РОГ, соединяющий перепускной канал отработавших газов ниже по потоку от теплообменника с впускным коллектором двигателя выше по потоку от компрессора. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, система дополнительно содержит первый клапан, соединенный с первым заборным каналом, второй клапан, соединенный с первым каналом подачи РОГ, третий клапан, соединенный со вторым каналом подачи РОГ, и контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для: работы системы двигателя в по меньшей мере одном и необязательно в каждом из следующих режимов: первый режим, второй режим, третий режим и четвертый режим, путем регулирования положений первого клапана, и/или второго клапана, и/или третьего клапана. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, работа в первом режиме включает в себя: открытие первого клапана и закрытие второго и третьего клапанов для направления потока всасываемого воздуха в выхлопную трубу через эжектор по первому заборному каналу, вытяжки, под действием разрежения в эжекторе, отработавших газов из выпускного канала ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в теплообменник в перепускном канале отработавших газов и передачу тепла отработавших газов хладагенту, циркулирующему через теплообменник. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, при работе в первом режиме перепускная заслонка отработавших газов, соединенная с турбиной, приводящей в действие компрессор, может быть закрыта. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, работу в первом режиме осуществляют при наличии одного или нескольких из следующих условий: температура двигателя ниже пороговой, уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше порогового и потребность водителя в обогреве салона выше пороговой. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, работа во втором режиме включает в себя: открытие первого клапана, второго клапана и третьего клапана для рециркуляции отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник по первому каналу подачи РОГ и второму каналу подачи РОГ и передачу тепла отработавших газов хладагенту, циркулирующему через теплообменник. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, работу во втором режиме осуществляют при наличии одного или нескольких из следующих условий: температура двигателя выше пороговой, уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже порогового и потребность водителя в обогреве салона ниже пороговой. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, работа в третьем режиме включает в себя: открытие первого клапана и второго клапана, закрытие третьего клапана для направления потока более холодного всасываемого воздуха из области ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха через эжектора и теплообменник с передачей тепла от циркулирующего хладагента более холодному всасываемому воздуху на теплообменнике с последующей рециркуляцией нагретого всасываемого воздуха во впускной коллектор ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха по первой магистрали РОГ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, работу в третьем режиме осуществляют при превышении пороговой потребности в нагреве наддувочного воздуха. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, работа в четвертом режиме включает в себя: открытие первого клапана и третьего клапана и закрытие второго клапана для рециркуляции всасываемого воздуха из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора через эжектор, теплообменник и второй канал подачи РОГ. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, работу в четвертом режиме осуществляют, когда удаленность от границы помпажа в компрессоре меньше порога. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, контроллер может содержать команды для перехода из одного указанного режима в другой в зависимости от изменений параметров работы двигателя, например, потребности в наддуве, температуры двигателя, потребности в обогреве салона и давления на входе компрессора.

Таким образом, эжектирующий поток всасываемого воздуха через эжектор, соединенный с блоком перепуска отработавших газов, для перенаправления отработавших газов через теплообменник обеспечивает возможность передачи тепла от отработавших газов в таких состояниях, как холодный пуск, без необходимости применения дорогостоящих отводных клапанов отработавших газов. Кроме того, вытяжка эжектирующего потока всасываемого воздуха из области ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха обеспечивает возможность эффективной продувки охладителя от скопившегося в нем конденсата с одновременным созданием разрежения в эжекторе для рекуперации тепла отработавших газов. Продувка конденсата в выпускной коллектор позволяет уменьшить число событий пропуска зажигания. Технический эффект, достигаемый закрытием перепускной заслонки в состояниях холодного пуска с одновременным направлением потока всасываемого воздуха через эжектор в перепускном канале отработавших газов, состоит в возможности ускорения раскрутки турбины и, тем самым, уменьшения турбоямы, с одновременной рекуперацией тепла отработавших газов на теплообменнике. В результате, возможно создание давления наддува с одновременной рекуперацией тепла отработавших газов. Кроме того, возможен нагрев всасываемого воздуха, поступающего на эжектор, за счет тепла, рекуперированного на теплообменнике, перед перенаправлением всасываемого воздуха на впуск двигателя по магистрали РОГ. Кроме того, снижение необходимости в дросселях для рекуперации тепла отработавших газов позволяет преодолеть недостатки, связанные с ухудшением функционирования дросселей. Рециркуляция сжатого воздуха из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора после пропускания через эжектор, установленный в перепускном канале отработавших газов, обеспечивает возможность взаимного усиления эффектов с рекуперацией тепла отработавших газов. В частности, перепуск потока в обход компрессора для вытяжки отработавших газов для ускоренной рекуперации тепла отработавших газов позволяет устранить помпаж в компрессоре без необходимости наличия специально предназначенных для этой цели перепускного канала или перепускного клапана компрессора. Направление газов РОГ через теплообменник позволяет использовать один и тот же теплообменник в качестве устройства рекуперации тепла отработавших газов и в качестве охладителя газов РОГ, что создает преимущества, состоящие в сокращении числа компонентов. В целом, улучшаются эксплуатационные показатели двигателя с наддувом.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящем описании способы и алгоритмы управления можно хранить в виде исполняемых команд в долговременной памяти с возможностью реализации системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими техническими средствами системы 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, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения команд, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующие с электронным контроллером.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

1. Способ управления двигателем транспортного средства, содержащий шаги, на которых:

в состоянии холодного пуска двигателя,

закрывают перепускную заслонку, установленную параллельно газовой турбине, с одновременным направлением потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха в выхлопную трубу через эжектор; и

вытягивают поток отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в теплообменник, установленный в перепускном канале отработавших газов, под действием разрежения, создаваемого эжектором.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий шаги, на которых:

осуществляют передачу тепла из потока отработавших газов хладагенту, текущему через теплообменник; направляют нагретый хладагент через сердцевину обогревателя; и

осуществляют обогрев салона транспортного средства путем вытяжки всасываемого воздуха через сердцевину обогревателя, причем указанная передача тепла зависит от потребности в нагреве двигателя, при этом потребность в нагреве двигателя включает в себя потребность водителя в обогреве салона и потребность в нагреве головки блока цилиндров.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что направление потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха в выхлопную трубу включает в себя открытие первого клапана в первом заборном канале, соединяющем впускной коллектор двигателя ниже по потоку от компрессора с эжектирующим входом эжектора, и направление потока воздуха, сжатого компрессором, в эжектирующий вход эжектора, при этом компрессор приводят в действие посредством газовой турбины, при этом степень открытия первого клапана регулируют в зависимости от числа оборотов турбины, и/или потребности в наддуве, и/или потребности водителя в обогреве салона.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что направление потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха включает в себя направление потока воздуха из области выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха, причем указанное регулирование степени открытия первого клапана включает в себя увеличение открытия первого клапана при росте числа оборотов турбины, росте потребности в наддуве двигателя и росте потребности в обогреве салона.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что эжектор установлен ниже по потоку от теплообменника в перепускном канале отработавших газов, при этом способ дополнительно содержит шаги, на которых: после удовлетворения потребности водителя в обогреве салона уменьшают открытие первого клапана для уменьшения эжектирующего потока на эжекторе и затем осуществляют рециркуляцию отработавших газов (РОГ) из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов во впускной коллектор двигателя через теплообменник в обход эжектора.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что указанная рециркуляция включает в себя рециркуляцию первого количества отработавших газов на впуск двигателя, выше по потоку от компрессора по первой магистрали РОГ, содержащей первый клапан РОГ, и рециркуляцию второго количества отработавших газов на впуск двигателя, ниже по потоку от компрессора по второй магистрали РОГ, содержащей второй клапан РОГ, причем и первая магистраль РОГ, и вторая магистраль РОГ соединены с перепускным каналом отработавших газов ниже по потоку от теплообменника, при этом соотношение указанных первого и второго количеств регулируют в зависимости от частоты вращения двигателя, и/или нагрузки двигателя, и/или границы помпажа компрессора всасываемого воздуха.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что соотношение первого и второго количеств уменьшают при увеличении нагрузки двигателя, увеличении частоты вращения двигателя и уменьшении удаленности от границы помпажа компрессора до значения ниже порога.

8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что эжектор установлен выше по потоку от теплообменника в перепускном канале отработавших газов, при этом способ дополнительно содержит шаги, на которых после того, как температура двигателя превысит порог, регулируют открытие перепускной заслонки в зависимости от потребности в наддуве, закрывают первый клапан для приостановки потока всасываемого воздуха через эжектор и осуществляют рециркуляцию отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов во впускной коллектор через эжектор и теплообменник.

9. Способ по п. 8, дополнительно содержащий шаги, на которых: в ответ на запрос на подачу нагретого всасываемого воздуха, открывают первый клапан для направления потока всасываемого воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха через эжектор и далее через теплообменник, осуществляют передачу тепла от хладагента, циркулирующего через теплообменник, всасываемому воздуху, и затем осуществляют рециркуляцию нагретого всасываемого воздуха во впускной коллектор ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха.

10. Способ по п. 3, отличающийся тем, что направление потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха включает в себя направление потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, при этом способ дополнительно содержит шаг, на котором, в ответ на превышение порогового уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха, открывают первый клапан для направления потока воздуха из области ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха в выхлопную трубу по первому заборному каналу и через эжектор до тех пор, пока в результате продувки уровень конденсата не упадет ниже порогового.

11. Способ управления двигателем транспортного средства, содержащий шаги, на которых:

в первом режиме направляют поток всасываемого воздуха в выпускной коллектор через эжектор и используют разрежение в эжекторе для вытяжки отработавших газов из выпускного канала в теплообменник в перепускном канале отработавших газов;

во втором режиме осуществляют рециркуляцию отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник по магистрали РОГ, соединенной с перепускным каналом отработавших газов; и

в обоих режимах осуществляют передачу тепла отработавших газов хладагенту, циркулирующему через теплообменник.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что эжектор установлен выше по потоку от теплообменника, причем рециркуляция отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник во втором режиме включает в себя направление потока отработавших газов через эжектор.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что эжектор установлен ниже по потоку от теплообменника, причем рециркуляция отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник во втором режиме включает в себя направление потока отработавших газов через теплообменник в перепускном канале отработавших газов в магистраль РОГ в обход эжектора.

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что направление потока всасываемого воздуха включает в себя направление потока из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, причем указанный первый режим включает в себя температуру двигателя ниже пороговой, и/или уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха выше порогового, и/или потребность водителя в обогреве салона выше пороговой, причем указанный второй режим включает в себя температуру двигателя выше пороговой, и/или уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже порогового, и/или потребность водителя в обогреве салона ниже пороговой.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что компрессор приводят в действие посредством газовой турбины, причем в первом режиме перепускная заслонка, установленная параллельно газовой турбине, полностью закрыта, причем во втором режиме указанная перепускная заслонка по меньшей мере частично открыта.

16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что магистраль РОГ представляет собой первую магистраль РОГ, при этом способ дополнительно содержит шаги, на которых: в третьем режиме направляют поток более холодного всасываемого воздуха из области ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха через эжектор и теплообменник, осуществляют передачу тепла от циркулирующего хладагента более холодному всасываемому воздуху на теплообменнике и затем осуществляют рециркуляцию нагретого всасываемого воздуха во впускной коллектор ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха по первой магистрали РОГ; и в четвертом режиме осуществляют рециркуляцию всасываемого воздуха из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора через эжектор, теплообменник и вторую магистраль РОГ, причем четвертый режим включает в себя запас по помпажу компрессора меньше порогового, и причем первая магистраль РОГ соединяет перепускной канал отработавших газов с впускным коллектором ниже по потоку от компрессора, при этом вторая магистраль РОГ соединяет перепускной канал отработавших газов с впускным коллектором выше по потоку от компрессора.

17. Система транспортного средства, содержащая:

салон транспортного средства;

впускной коллектор двигателя с расположенным от него выше по потоку компрессором и расположенным от него ниже по потоку охладителем наддувочного воздуха (ОНВ);

выпускной коллектор двигателя с каталитическим нейтрализатором отработавших газов и глушителем, соединенными друг с другом через выпускной канал и перепускной канал отработавших газов, при этом указанный перепускной канал содержит теплообменник и эжектор;

газовую турбину выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, при этом турбина выполнена с возможностью приводить в действие компрессор;

обводной канал, содержащий перепускную заслонку, установленный параллельно газовой турбине;

систему хладагента, соединяющую по текучей среде теплообменник с сердцевиной обогревателя;

первый канал, содержащий первый клапан, соединяющий впускной коллектор двигателя в области ниже по потоку от компрессора с перепускным каналом отработавших газов;

систему РОГ, соединяющую перепускной канал отработавших газов ниже по потоку от теплообменника с впускным коллектором, при этом система РОГ содержит первую магистраль РОГ с первым клапаном РОГ для рециркуляции отработавших газов выше по потоку от компрессора и вторую магистраль РОГ со вторым клапаном РОГ для рециркуляции отработавших газов ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха; и

контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для:

работы в первом режиме с закрытой перепускной заслонкой и открытым первым клапаном для направления потока воздуха из впускного коллектора к глушителю через эжектор под действием низкого давления, создаваемого на эжекторе для направления отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора в глушитель через теплообменник с передачей тепла от отработавших газов в систему хладагента и циркуляцией нагретого хладагента через сердцевину обогревателя; и

работы во втором режиме с открытыми первым клапаном, первым клапаном РОГ и вторым клапаном РОГ для направления отработавших газов во впускной коллектор двигателя через теплообменник с передачей тепла от отработавших газов в систему хладагента и циркуляцией нагретого хладагента через сердцевину обогревателя.

18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные команды для: перехода между первым и вторым режимами в зависимости от потребности в обогреве салона, и/или температуры двигателя, и/или нагрузки двигателя, при этом указанный переход представляет собой переход из первого режима во второй в связи с по меньшей мере одним из следующих событий: снижение потребности в обогреве салона, рост температуры двигателя и рост нагрузки двигателя, и переход из второго режима в первый в связи с ростом потребности в обогреве салона, падением температуры двигателя и падением нагрузки двигателя.

19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что первый канал установлен ниже по потоку от ОНВ, причем переход в первый режим также зависит от уровня конденсата в ОНВ, при этом конденсат из ОНВ направляют в глушитель по перепускному каналу отработавших газов и через эжектор.

20. Система по п. 17, отличающаяся тем, что эжектор установлен выше по потоку от теплообменника, причем контроллер содержит дополнительные команды для перехода в третий режим в ответ на потребность в нагретом наддувочном воздухе и работы в третьем режиме с направлением наддувочного воздуха из области выше по потоку от ОНВ в область ниже по потоку от ОНВ через теплообменник, при этом нагрев наддувочного воздуха на теплообменнике происходит за счет передачи тепла от системы хладагента наддувочному воздуху.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Способ для двигателя заключается в том, что во время холодного пуска направляют отработавшие газы сначала через трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (120), затем через нейтрализатор (118) на днище кузова, затем через перепускной канал (123) отработавших газов с теплообменником (122), а затем через турбину (116).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, снабженных системами для рекуперации тепла отработавших газов и охлаждения рециркулируемых отработавших газов (РОГ) посредством теплообменника.

Предложены способы и системы для рекуперации тепла отработавших газов с использованием утилизационного цикла, включающего в себя теплообменник отработавших газов.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению. Двигатель (1) внутреннего сгорания с утилизацией теплоты отработавших газов содержит лопаточный завихритель, поверхность которого образована вращением относительно оси и перемещением вдоль нее образующей, пересекающей внутренний диаметр канала таким образом, что след от пересечения этой образующей с поверхностью канала образует винтовую линию, исполненную в соответствии с уравнением лемнискаты Бернулли, обладающей свойством безотрывного течения потока.

Предлагаются способы и системы внутрицилиндровой регенерации тепловой энергии, работающие с циклом Ранкина, для извлечения энергии из отработавших газов, которую можно использовать для производства дополнительной работы в транспортном средстве.

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах транспортных средств. Выхлопная система транспортного средства содержит охладитель (146) рециркуляции выхлопных газов (РОГ), магистраль (141) рекуперации тепла выхлопных газов (РТВГ), соединенную с охладителем (146) РОГ, дроссель (366) выхлопных газов, клапан (142) РОГ и пассивный одноходовой клапан (143).

Изобретение относится к машиностроению, а именно к управлению системой рекуперации отходящего тепла для генерации энергии и нагрева двигателя. Способ рекуперации тепла отработавших газов, в котором в ответ на первое условие осуществляют расширение рабочей текучей среды системы (70) рекуперации отходящего тепла посредством расширителя (84) для генерации электроэнергии и блокируют протекание рабочей текучей среды через один или более теплообменников (74, 76), находящихся в тепловом контакте с двигателем (50).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система (124) двигателя содержит трубопровод (126) теплообменника (137) отработавших газов, содержащий клапан (142) теплообменника отработавших газов, узел (145) привода клапана и реверсивный клапан (158).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления потоками воздуха в двигателе заключается в том, что пропускают впускной воздух через теплообменник (601) и выборочно подают во впускную систему (670) и выпускную систему (672).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления потоками воздуха в двигателе заключается в том, что пропускают впускной воздух через теплообменник (601) и выборочно подают во впускную систему (670) и выпускную систему (672).

Предложены способы и система управления двигателем транспортного средства. Способ содержит шаги, на которых: в состоянии холодного пуска двигателя закрывают перепускную заслонку, установленную параллельно газовой турбине, с одновременным направлением потока воздуха из области ниже по потоку от компрессора всасываемого воздуха в выхлопную трубу через эжектор и вытягивают поток отработавших газов из области ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в теплообменник, установленный в перепускном канале отработавших газов, под действием разрежения, создаваемого эжектором. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх