Способ работы двигателя в сборе
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Способ работы осуществляется в двигателе в сборе, содержащим двигатель (4), турбокомпрессор (14) в сборе и канал (12) рециркуляции. Работа турбокомпрессора (14) в сборе является регулируемой для того, чтобы управлять уровнем наддува, обеспечиваемым турбокомпрессором (14) в сборе. Канал (12) рециркуляции отработавших газов (РОГ) выполнен с возможностью рециркуляции отработавших газов из положения выше по потоку от турбины (14b) турбокомпрессора в сборе ко входу двигателя (4). Потоком отработавших газов в канале (12) РОГ управляют посредством клапана (10а) РОГ. Способ заключается в том, что определяют давление отработавших газов выше по потоку от турбины (14b). Определяют максимально допустимую скорость повышения давления отработавших газов выше по потоку от турбины (14b). Управляют работой турбокомпрессора (14) в сборе, по меньшей мере частично, согласно давлению отработавших газов выше по потоку от турбины(14b) так, чтобы поддерживать скорость повышения давления отработавших газов равной или меньшей максимально допустимой скорости. Раскрыты двигатель в сборе для автомобиля и транспортное средство. Технический результат заключается в повышении скорости реагирования двигателя в сборе на управляющие входные сигналы. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу работы двигателя в сборе и, в частности, хотя и не исключительно, относится к способу работы двигателя в сборе для того, чтобы повысить скорость реагирования двигателя в сборе на управляющие входные сигналы.
Уровень техники
Двигатели для транспортных средств, например, автомобильного транспорта, часто обеспечены системами рециркуляции отработавших газов (РОГ), выполненными с возможностью рециркуляции части отработавших газов сгорания ко входу двигателя. Замена части богатого кислородом входного воздуха отработавшими газами сгорания сокращает долю содержимого каждого цилиндра, доступного для сгорания. Это приводит к более низкому выделению тепла и более низкой максимальной температуре цилиндра и тем самым сокращает формирование NOx, улучшая показатели выбросов транспортного средства.
Двигатели также часто содержат турбокомпрессор, содержащий компрессор, способный увеличивать давление входного воздуха, поступающего в двигатель, и, следовательно, количество топлива которое может сгорать внутри двигателя, обеспечивая крутящий момент для управления транспортным средством. Турбокомпрессор реагирует на запросы от водителя транспортного средства об увеличении крутящего момента, который обеспечивается двигателем.
Работа систем РОГ и турбокомпрессора взаимосвязана, и, следовательно, требуется точное управления обеими системами для обеспечения быстрого реагирования на запрос водителя на повышение крутящего момента двигателя, при этом поддерживая хорошие показатели выбросов.
Когда водитель запрашивает увеличение крутящего момента двигателя, например, нажатием на педаль акселератора транспортного средства, управление работой турбокомпрессора обеспечивает повышенное давление на входе двигателя. Однако если система РОГ начинает рециркулировать слишком много отработавших газов сгорания, общее воздействие управления турбокомпрессором на производительность двигателя может быть недостаточным. Вследствие этого двигатель может обеспечивать несоответствующую реакцию на запрос на увеличение крутящего момента.
Раскрытие изобретения
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, обеспечивающего способ работы двигателя в сборе, двигатель в сборе содержит:
двигатель;
турбокомпрессор в сборе, причем работа турбокомпрессора в сборе является регулируемой для того, чтобы управлять уровнем наддува, обеспечиваемого турбокомпрессором в сборе; и
канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), выполненный с возможностью рециркулировать отработавшие газы из положения выше по потоку от турбины турбокомпрессора в сборе, ко входу двигателя, при этом потоком отработавших газов внутри канала РОГ управляют при помощи клапана РОГ, а способ содержит шаги, на которых:
определяют давление отработавших газов выше по потоку от турбины;
определяют максимально допустимую скорость увеличения давления отработавших газов выше по потоку от турбины; и
управляют работой турбокомпрессора в сборе, по меньшей мере частично, соответственно давлению отработавших газов выше по потоку от турбины так, чтобы поддерживать скорость увеличения давления отработавших газов равной или меньшей максимально допустимой скорости.
Способ может дополнительно включать в себя определение положения клапана РОГ. Максимально допустимый расход может определяться, по меньшей мере частично, согласно положению клапана РОГ.
Способ может содержать определение максимально допустимого значения давления отработавших газов выше по потоку от турбины. Работой турбокомпрессора в сборе могут управлять так, что давление отработавших газов может поддерживаться равным или меньшим максимально допустимого значения.
Способ может дополнительно включать в себя определение положения клапана РОГ. Работой турбокомпрессора в сборе могут управлять, по меньшей мере частично, согласно положению клапана РОГ. Например, максимально допустимую скорость и/или максимально допустимое значение могут определять, по меньшей мере, частично согласно положению клапана РОГ.
Способ может дополнительно включать в себя определение массового расхода отработавших газов через турбину. Работой турбокомпрессора в сборе могут управлять, по меньшей мере частично, согласно массовому расходу отработавших газов через турбину.
Давление отработавших газов выше по потоку от турбины могут определять, ссылаясь на модель данных или справочную таблицу.
Способ может быть выполнен многократно со множеством тактов. Каждый шаг способа может быть выполнен в течение каждого такта. Альтернативно, один или более шагов могут быть пропущены, когда производятся в итеративном процессе. Повторения шагов способа могут продолжать пока заданный интервал времени не закончится.
Способ может содержать обнаружение запроса на повышение величины крутящего момента, предоставленного двигателем, например, от водителя или контроллера транспортного средства. Способ может быть выполнен многократно со множеством тактов, следующих за обнаружением запроса на повышение крутящего момента.
Максимально допустимое значение давления может быть определено перемножением максимально допустимой скорости увеличения давления с определенным интервалом времени, например, длительность такта, чтобы вычислить максимально допустимое увеличение давления и прибавлением максимально допустимого увеличения к определенному давлению отработавших газов выше по потоку от турбины.
Турбокомпрессор в сборе может содержать турбину с изменяемой геометрией (ТИГ). Работой турбокомпрессора в сборе могут управлять при помощи изменения геометрии ТИГ. В дополнение к этому или в качестве альтернативы, турбокомпрессор в сборе может содержать перепускной канал турбонагнетателя в сборе, способный пропускать отработавшие газы в обход турбокомпрессора в сборе. Например, перепускной канал может пропускать отработавшие газы к перепускной турбине турбокомпрессора в сборе. Потоком отработавших газов через перепускной канал могут управлять при помощи перепускного клапана. Работой турбокомпрессора в сборе могут управлять с помощью изменения положения перепускного клапана.
Способ может дополнительно включать в себя изменение положения клапана РОГ так, чтобы поддерживать по существу постоянный расход отработавших газов внутри канала РОГ. Работой турбокомпрессора в сборе могут управлять так, что положение клапана РОГ может изменяться, чтобы поддерживать расход отработавших газов внутри канала РОГ по существу равным постоянной величине.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, обеспечивается двигатель в сборе для автомобиля, двигатель в сборе содержит:
двигатель;
турбокомпрессор в сборе, причем работа турбокомпрессора в сборе является регулируемой для того, чтобы управлять уровнем наддува, обеспечиваемым турбокомпрессором в сборе;
канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), выполненный с возможностью рециркуляции отработавших газов из положения выше по потоку от турбины турбокомпрессора в сборе ко входу двигателя, клапан РОГ, выполненный с возможностью управления потоком отработавших газов внутри канала РОГ; и
контроллер, выполненный с возможностью реализации любого из вышеупомянутых способов.
Двигатель в сборе может дополнительно содержать канал РОГ низкого давления, выполненный с возможностью рециркуляции отработавших газов из положения ниже по потоку от турбины к положению выше по потоку от компрессора турбокомпрессора в сборе.
Двигатель в сборе может дополнительно содержать одно или несколько устройств последующей обработки отработавших газов, установленных ниже по потоку от турбины. Двигатель в сборе может содержать один или более датчиков давления, способных производить измерение давления отработавших газов выше по потоку и/или ниже по потоку от турбины. В дополнение к этому или в качестве альтернативы, контроллер может содержать одну или более моделей данных и/или справочных таблиц, например, хранящихся в блоке памяти, связанном с контроллером, способном производить определение давления выше по потоку и/или ниже по потоку от турбины.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрено транспортное средство, содержащее двигатель в сборе в соответствии с упомянутым аспектом изобретения.
Чтобы избежать нецелесообразного дублирования текста в технических требованиях, определенные функции описаны только в отношении одного или нескольких аспектов, или осуществлений изобретения. Тем не менее, подразумевается, что, где это технически возможно, описанные функции в отношении любого аспекта или осуществления изобретения могут быть также использованы с другим аспектом или осуществлением изобретения.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения, и для более ясного представления того, как оно может быть осуществлено, приводятся следующие ссылки, в качестве примера, для сопроводительных рисунков, в которых:
Фиг. 1 - это схематическое представление двигателя в сборе согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - это схематическое представление двигателя в сборе согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
На Фиг. 3 показан способ работы двигателя в сборе согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
На Фиг. 4 показан способ работы двигателя в сборе согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения; и
На Фиг. 5 показан итеративный процесс для применения способа работы двигателя в сборе по множеству тактов, согласно осуществлению настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Приведенный на Фиг. 1, двигатель в сборе 2 для транспортного средства, например автомобиля, может содержать двигатель 4, впускную систему 6, выпускную систему 8, узел 10 рециркуляции отработавших газов (РОГ) высокого давления (ВД) и турбокомпрессор в сборе 14.
Как изображено на Фиг. 1, впускная система 6 содержит впускной канал 6а низкого давления (НД) расположенный выше по потоку от компрессора 14а турбокомпрессора в сборе. Компрессор 14а выполнен с возможностью повышения давления входного воздуха, поступающего в компрессор 14а из впускного канала 6а низкого давления, до уровня давления наддува. Входной воздух, который был сжат компрессором 14а, поступает во впускной канал 6b высокого давления. Входные газы протекают внутри во впускном канале 6b ВД к впускному коллектору 4а двигателя и могут втягиваться в цилиндры 5 двигателя 4.
Входные газы, смешанные с топливом в цилиндрах 5 двигателя 4, и топливо сгорают, чтобы обеспечить энергию для управления двигателем 4. Отработавшие газы, произведенные посредством этого сгорания, выводятся из двигателя 4 через коллектор 4b отработавших газов в канал 9b отработавших газов высокого давления. Отработавшие газы могут протекать через канал 9b отработавших газов ВД к турбине 14b турбокомпрессора в сборе. Отработавшие газы могут распространяться посредством турбины 14b, чтобы попадать в канал 9а отработавших газов низкого давления. Турбина 14b может соединяться с компрессором 14а посредством вала. Энергия может производиться турбиной 14b, при помощи распространения отработавших газов через турбину, чтобы питать компрессор 14а.
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, турбина 14b является турбиной с изменяемой геометрией (ТИГ), содержащей регулируемые входные лопатки (не показаны), которые расположен под углом относительно ротора (не показан) турбины. С помощью регулирования угла входных лопаток относительно ротора может управляться энергия, производимая турбиной 14b, и, следовательно, питание, обеспечивающее компрессор 14а. Уровень наддува, обеспеченный турбокомпрессором в сборе 14 может, вследствие этого, управляться с помощью регулирования угла регулируемых входных лопаток.
В некоторых вариантах осуществления, геометрия турбины 14b может быть фиксированной и уровень наддува, обеспеченный турбокомпрессором в сборе 14, может управляться запасными средствами. Например, как показано на Фиг. 2, турбокомпрессор в сборе 14 может содержать перепускной канал 14 с турбокомпрессора в сборе, выполненный с возможностью пропускания части отработавших газов протекать из канала 9b отработавших газов ВД в канал 9а отработавших газов НД, без прохождения через турбину 14b. Поток отработавших газов, проходящий через перепускной канал 14с турбины, может управляться перепускным клапаном 14d, например, перепускной заслонкой. Позволяя части отработавших газов обходить турбину 14b, энергия, производимая турбиной 14b, и, следовательно, питание, доступное для управления компрессором 14а, может уменьшаться. Уровень наддува, обеспеченный турбокомпрессором в сборе 14, вследствие этого, может снижаться.
В других вариантах осуществления, выпускная система 8 может содержать ТИГ 14b и может также включать в себя перепускной канал 14 с турбокомпрессора и перепускной клапан 14d. В таком осуществлении, энергия, производимая турбиной 14b, может управляться изменяемой геометрией турбины 14b, и/или изменяемым положением перепускного клапана 14d.
Как упоминалось выше, повышенное давление входного воздуха, поступающего в двигатель 4, например, уровень наддува, позволяет значительно большему количеству воздуха втягиваться в цилиндры двигателя, которые поочередно позволяют большему количеству топлива смешиваться с воздухом и сгорать. Горение большего количества топлива в двигателе 4 позволяет двигателю развивать большую мощность и крутящий момент для управления транспортным средством. Когда водитель транспортного средства запрашивает больше мощности, подаваемой двигателем 4, например, нажимая педаль акселератора (не показана) транспортного средства, турбокомпрессор в сборе 14 может управляться, чтобы увеличивать уровень наддува, обеспеченный турбокомпрессором в сборе, и, следовательно, мощность и крутящий момент, сгенерированные двигателем.
Приведенный на Фиг. 1 и Фиг. 2, узел 10 РОГ ВД содержит канал 12 РОГ, выполненный с возможностью рециркулировать часть отработавших газов, покидающих двигатель 4, назад к впускной системе 6. Рециркулируемые отработавшие газы смешиваются с входным воздухом во впускной системе 6 и могут втягиваться обратно в двигатель 4. Первый конец 12а канала РОГ ВД может соединяться и находится в жидкостной связи с каналом 9b отработавших газов ВД, например, с положением выпускной системы 8 выше по потоку от турбины 14b. Например, первый конец канала 12а РОГ ВД может соединяться с коллектором 4b отработавших газов. Второй конец канала 12b РОГ ВД может соединяться и находиться в жидкостной связи с каналом 6b впуска ВД, например, с положением системы 6 впуска ниже по потоку от компрессора 14а.
Поток отработавших газов в канале 12 РОГ ВД может управляться клапаном 10а РОГ ВД. Расход отработавших газов может зависеть от положения клапана 10а РОГ ВД и разности давлений между первым 12а и вторым 12b концами канала 12 РОГ ВД. Например, в осуществлении, показанном на Фиг. 1 и Фиг. 2, когда давление отработавших газов в канале 9b отработавших газов ВД повышается относительно давления входных газов во входном канале 6b ВД, расход отработавших газов в канале 12 РОГ ВД может увеличиваться для текущего положения клапана 10а РОГ ВД.
Увеличение расхода газов РОГ, вследствие изменения положения клапана РОГ ВД или изменения разности давлений на концах канала 12 РОГ ВД, может вызвать снижение количества входного воздуха, входящего в состав входных газов, втягиваемых в цилиндры двигателя 4, тем самым уменьшая количество топлива, которое может сгорать в двигателе. Генерируемая двигателем 4 мощность, может, вследствие этого, снижаться. Управление мощностью, генерируемой двигателем, таким образом может быть полезным, поскольку оно может привести к сокращению производства загрязняющих веществ, таких как оксиды азота, по сравнению с управлением двигателем 4 другими способами, например, использования входного дросселя.
Как описано выше, когда повышение мощности или крутящего момента запрашивается водителем транспортного средства, работой турбокомпрессора в сборе 14 могут управлять, для обеспечения увеличения уровня наддува. В варианте осуществления, изображенном на Фиг. 1, управление турбокомпрессором в сборе, чтобы увеличить уровень наддува, может обеспечиваться регулированием угла регулируемых лопаток турбины 14b.
Регулирование угла лопаток может уменьшать сечение, через которое проходят отработавшие газы, протекающие через турбину 14b. Поэтому, последующее управление турбиной, таким образом, может повышать давление отработавших газов выше по потоку от турбины, например, в коллекторе 4b отработавших газов.
Подобным образом, в осуществлении, показанном на Фиг. 2, управление турбокомпрессором в сборе для увеличения уровня наддува может достигаться закрытием перепускной заслонки. Закрытие перепускной заслонки может сокращать проходное сечение, доступное отработавшим газам для обхода турбины 14d, которое может привести к повышению давления отработавших газов в канале 9b отработавших газов ВД и/или коллекторе 4b отработавших газов.
Увеличение давления отработавших газов выше по потоку от турбины 14b, вследствие изменения проходного сечения через турбину и/или в обход ее, может произойти при более высокой скорости, чем увеличение давления входных газов внутри впускного канала 6b ВД, вследствие повышенной мощности, подаваемой на компрессор 14а, например, от турбины 14b. Это может привести к изменению разности давлений между первым 12а и вторым 12b концами канала 12 РОГ ВД, которое может оказать влияние, например, увеличение расхода газов РОГ в канале РОГ ВД.
Следовательно, когда водитель запрашивает увеличение мощности, подаваемой двигателем, взаимодействие между турбокомпрессором в сборе 14 и системой 10 РОГ ВД, может привести к нежелательному уменьшению мощности, обеспеченной двигателем 4.
Положение клапана 10а РОГ ВД, может управляться, по меньшей мере, частично на основании разности давлений на концах канала 12 ВД, следовательно, клапан 10а РОГ ВД может управляться, чтобы компенсировать это воздействие. Однако, если водитель запрашивает быстрое увеличение мощности, подаваемой двигателем, клапан 10а РОГ ВД может управляться недостаточно быстро, чтобы в полной мере компенсировать изменение разности давлений на концах канала 12 РОГ ВД.
Согласно Фиг. 3, для того, чтобы предотвратить нежелательное снижение мощности двигателя, может выполняться способ 300 работы двигателя в сборе, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Способ включает в себя первый шаг 302, на котором определяют давление отработавших газов выше по потоку от турбины 14b, например, в канале 9b отработавших газов ВД или в коллекторе 4b отработавших газов. На втором шаге 304, работой турбокомпрессора в сборе могут управлять, по меньшей мере частично, согласно определенному давлению.
Изменение разности давлений на концах канала 12 РОГ ВД, которое может следовать от изменения в работе турбокомпрессора в сборе 14, может зависеть от давления отработавших газов выше по потоку от турбины 12b, например, в коллекторе 4b отработавших газов двигателя. Следовательно, управляя работой турбокомпрессора в сборе 14, по меньшей мере, частично согласно давлению коллектора отработавших газов, нежелательного уменьшения мощности, обеспечиваемой двигателем, можно избежать.
Давление отработавших газов выше по потоку от турбины 14b могут измерять, используя датчик давления, установленный в канале 9b отработавших газов ВД и/или коллекторе 4b отработавших газов. В качестве альтернативного варианта, давление отработавших газов выше по потоку от турбины 14b может быть смоделировано, используя модель данных, и/или определено на основе справочной таблицы.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, используется модель данных, что позволяет давлению отработавших газов выше по потоку от турбины 14b определяться на основании геометрии ТИГ 14b и/или положения перепускного клапана 14d, массового расхода отработавших газов через турбину 14b и давлению ниже по потоку от турбины. Однако в другом варианте осуществления, предусматривается, что может применяться модель данных или справочная таблица, что позволяет определять давление отработавших газов выше по потоку от турбины 14b на основании комбинации геометрии ТИГ 14b и/или положения перепускного клапана 14d, массового расхода через турбину, давления ниже по потоку от турбины, рабочей скорости вращения двигателя, положения клапана 10b РОГ ВД, положения клапана 16b РОГ НД, раскрытых ниже, и/или любому другому соответствующему параметру двигателя в сборе 2.
Способ 300 может дополнительно включать в себя определение максимально допустимой скорости повышения давления отработавших газов выше по потоку от турбины. Работой турбокомпрессора могут управлять так, чтобы поддерживать скорость повышения давления отработавших газов выше по потоку от турбины на уровне или ниже максимально допустимой скорости.
Максимально допустимая скорость повышения давления может определяться так, что система 10 РОГ ВД, может управляться, чтобы соответствующим образом компенсировать изменения в разности давлений на концах канала 12 РОГ ВД. Например, регулирование положения клапана 10а РОГ ВД для поддержания расхода рециркулируемых отработавших газов в канале 12 РОГ ВД на требуемом уровне.
В дополнение к этому или в качестве альтернативы, способ может содержать определение максимально допустимого значения давления отработавших газов выше по потоку от турбины 14b. Работой турбокомпрессора в сборе 14 могут управлять так, чтобы поддерживать давление отработавших газов выше по потоку от турбины 12b равным максимально допустимому значению или меньше его.
На Фиг. 4 изображен способ 400 работы двигателя в сборе, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения. Способ 400 включает в себя первый шаг 402, в котором определяется давление, например, текущее давление, отработавших газов выше по потоку от турбины 14b. На втором шаге 404, определяется максимально допустимая скорость повышения давления. На третьем шаге 406, максимально допустимое значение давления, например, за определенный интервал времени, рассчитывается на основе максимально допустимой скорости и определенного давления. На четвертом шаге 408, работой турбокомпрессора в сборе 14 управляют для того, чтобы поддерживать давление отработавших газов выше по потоку от турбины 14b равным максимально допустимому значению давления или меньше его.
В любом из вариантов осуществления, максимально допустимое значение могут определять с помощью максимально допустимой скорости повышения давления на протяжении заданного интервала времени и прибавления результата текущего давления отработавших газов. Заданный интервал времени может являться интервалом, в течение которого, ожидается реагирование клапана 10а РОГ ВД. В дополнение к этому или в качестве альтернативы, если способы 300, 400 выполняются в итеративном процессе управления, как описано ниже, заданный интервал времени может соответствовать такту, за который выполняется повторение способов 300, 400.
Результат изменения давления отработавших газов в канале 9b отработавших газов ВД, например, относительно давления входных газов во впускном канале 6b ВД, расхода РОГ газов в канале 12 РОГ ВД, может зависеть от положения клапана 10а РОГ ВД. Следовательно, способ может содержать определение положения клапана 10а РОГ ВД. Максимально допустимую скорость повышения давления и/или максимально допустимое значение давления могут определять, по меньшей мере частично, согласно положению клапана 10а РОГ ВД. Максимально допустимую скорость повышения давления могут определять на основании модели данных или справочной таблицы. Например, в осуществлении, показанном на Фиг. 4, максимально допустимую скорость повышения давления определяют на основании модели данных, которая представляет максимально допустимую скорость повышения давления как функцию положения клапана 10а РОГ ВД, например, согласно формуле (1), в которой ΔРЗmах - это максимально допустимая скорость повышения давления отработавших газов выше по потоку от турбины 14b.
Четвертый шаг 408 может содержать определение требуемых параметров геометрии для ТИГ, например, угол регулируемых лопаток ТИГ, и/или требуемого положения перепускного клапана 14d, и регулирование геометрии ТИГ и/или положения перепускного клапана 14d согласно определенным параметрам. Требуемые параметры могут определяться на основании модели данных или справочной таблицы. В одном варианте осуществления, применяется модель данных, что позволяет определять параметры геометрии ТИГ как функцию максимально допустимого значения давления, массового расхода отработавших газов через турбину и давления ниже по потоку от турбины 14b, например, согласно формуле (2), в которой ΔРЗmах - это максимально допустимое значение или давление, 
- это массовый расход отработавших газов через турбину 14b и Р4 - это давление отработавших газов ниже по потоку от турбины 14b.
Как описано выше, увеличение давления отработавших газов выше по потоку от турбины 14b может следовать из изменения в проходном сечении для потока отработавших газов, протекающих через турбину 14b и/или в обход турбины 14b. Увеличение давления, следующее из определенного изменения в проходном сечении, может зависеть от массового расхода отработавших газов, протекающих через турбину 14b и/или в обход турбины 14b. Следовательно, способ 300 может дополнительно включать в себя определение массового расхода отработавших газов, проходящих через турбину 14b и/или в обход турбины 14b. Работой турбины могут управлять, по меньшей мере, частично согласно определенному массовому расходу, например, для того, чтобы поддерживать скорость повышения давления отработавших газов выше по потоку от турбины равным или ниже максимально допустимой скорости.
Массовый расход отработавших газов, протекающих через турбину 14b, зависит от давления отработавших газов ниже по потоку от турбины. Как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, двигатель в сборе может дополнительно включать в себя систему 16 РОГ низкого давления НД. Система РОГ НД может содержать канал 16а РОГ НД, выполненный с возможностью рециркуляции части отработавших газов из канала 9а отработавших газов НД, например, положения ниже по потоку от турбины 14b, к впускному каналу 6а НД, например, положению выше по потоку от компрессора 14а. Поток отработавших газов через канал 16 РОГ НД может управляться клапаном 16b РОГ НД. Расход отработавших газов через канал 16а РОГ НД, и, следовательно, положение клапана РОГ НД может, по этой причине, влиять на массовый расход отработавших газов через турбину 14b.
Выпускная система 10 может дополнительно включать в себя одно или более устройств 18 последующей обработки отработавших газов, установленных ниже по потоку от турбины 14b. Например, как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, выпускная система 10 может содержать катализатор-ловушку NOx 18а, сажевый фильтр 18b и/или устройство 18 с избирательной каталитической нейтрализации. Устройства последующей обработки отработавших газов могут способствовать снижению концентрации загрязняющих веществ, находящихся в отработавших газах.
Одно или более устройств 18 последующей обработки отработавших газов могут быть управляемыми, например, чтобы регулировать эффективность, с которой они удаляют загрязняющие вещества из отработавших газов. Управление работой устройств последующей обработки отработавших газов может влиять на массовый расход отработавших газов через выпускную систему 10, и, следовательно, через турбину 14b.
В дополнение к этому или в качестве альтернативы, в ходе эксплуатации устройств 18 последующей обработки отработавших газов, производительность устройств 18 может сокращаться. Например, сажевый фильтр 18b и/или катализатор-ловушка 18а могут наполняться, сокращая показатели, при которых они в состоянии удалять загрязняющие вещества из отработавших газов. Поскольку производительность устройств последующей обработки отработавших газов сокращается, массовый расход отработавших газов через устройства последующей обработки и/или разница давлений через устройства последующей обработки отработавших газов может изменяться.
Работа устройств последующей обработки отработавших газов может, вследствие этого, влиять на массовый расход отработавших газов через турбину 14b также, как и давление отработавших газов ниже по потоку, например, непосредственно ниже по потоку, от турбины 14b. Эти факторы могут поочередно влиять на давление выше по потоку от турбины 14b.
Следовательно, определение давления отработавших газов выше по потоку от турбины и/или массового расхода отработавших газов через турбину 14b происходит в рамках способов 300, 400. Управление турбокомпрессором в сборе 14 может выполняться более точно, чтобы уменьшить нежелательное повышение расхода отработавших газов через канал 12 РОГ ВД и тем самым уменьшить нежелательное снижение мощности, обеспечиваемой двигателем 4.
В любом варианте осуществления, способы 300, 400 управления двигателем в сборе могут выполняться при помощи контроллера транспортного средства, например, Электронного Управляющего Блока (ЭУБ) 100, изображенного на Фиг. 1 и Фиг. 2. Приведенные на Фиг. 5 способы 300, 400 могут выполняться при помощи ЭУБ 100 в итеративном процессе 500, в котором способы 300, 400 повторяются один раз в течение каждого такта итеративного процесса 500.
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 5, способ 400, изображенный на Фиг. 4, выполняется в итеративном процессе 500. Однако в равной степени предусматривается, что способ 300, изображенный на Фиг. 3, или любой другой подходящий способ работы двигателя в сборе может выполняться в итеративном процессе 500.
Итеративный процесс 500 может выполняться непрерывно, например, в непрерывном цикле, пока работает транспортное средство. Другими словами, итеративный процесс 500 может выполняться независимо от того, запросил ли водитель транспортного средства, контроллер 100 или другой контроллер транспортного средства, обеспечение увеличения крутящего момента. Однако может быть нежелательно для выполнения способов 300, 400, когда повышение крутящего момента не запрашивается водителем или контроллером транспортного средства. Следовательно, процесс 500 может содержать первый шаг 502 процесса, в котором определяется запрос на повышение крутящего момента, обеспеченного двигателем.
Если определено на первом шаге 502 процесса, что водитель или контроллер транспортного средства запрашивают увеличение крутящего момента, обеспечиваемого двигателем, по сравнению с последним тактом выполнения итеративного процесса 500, например, последним повторением, это может определять, что способ 400 должен реализовываться для того, чтобы управлять работой турбокомпрессора в сборе 14, пока не предотвращено нежелательное увеличение расхода отработавших газов через канал 12 РОГ ВД.
Контроллер 100 может содержать блок памяти (не показан) связанный с контроллером. Контроллер 100 может хранить показатель, или указатель, в блоке памяти, указывающий был ли обнаружен запрос на увеличение крутящего момента. Следовательно, если на первом шаге 502 процесса определено, что водителем запрашивается увеличение крутящего момента, контроллер 100 может хранить этот показатель в блоке памяти.
Как показано на Фиг. 5, когда запрос об увеличении крутящего момента определяется впервые, например, в итеративном процессе 500, когда запрос обнаружен, это может быть полезно, чтобы управлять работой турбокомпрессора в сборе 14 так, что давление отработавших газов выше по потоку от турбины 14b останется главным образом постоянным в течение текущего такта. Следовательно, на втором шаге 504 процесса, максимально допустимое давление отработавших газов может устанавливаться равным текущему давлению отработавших газов. Максимально допустимое давление и/или текущее давление газа могут сохраняться в блоке памяти.
После выполнения второго шага 504 процесса, итеративный процесс 500 может перейти к четвертому шагу 408 способа, в котором работа турбокомпрессора в сборе управляется для того, чтобы поддерживать давление отработавших газов выше по потоку от турбины 14b равным или ниже максимально допустимого значения давления.
Если на первом шаге 502 процесса определено, что водитель не запрашивает увеличения крутящего момента, в сравнении с предыдущим тактом, процесс может перейти на третий шаг 506 процесса, в котором определяется, хранятся ли в блоке памяти показания, указывающие на то, был ли определен запрос об увеличении крутящего момента на предыдущем такте.
Если на третьем шаге 506 процесса определяется, что показания не были сохранены в блоке памяти, текущий итеративный процесс 500 может окончиться.
При этом процесс 500 может не повлиять на управление турбокомпрессором в сборе 14. В любом осуществлении, процесс 500 может использовать без ограничений управление турбокомпрессором в сборе, которое просчитывается другим процессом ЭУБ 100 или другим контроллером, и не было ограниченным или находилось в пределах способа 400. Когда процесс 500 закончится, вследствие этого, следующее повторение процесса 500 может начаться немедленно. В качестве альтернативы, процесс может перейти к пятому шагу 510 процесса, в котором процесс ожидает до тех пор, пока идет текущий такт, прежде чем начать следующее повторение процесса 500.
В качестве альтернативы, если на третьем шаге 506 процесса определяется, что показатель был сохранен в блоке памяти, процесс 500 может выполнить способ 400, как описано выше, приведенный на Фиг. 4, для того, чтобы управлять работой турбокомпрессора в сборе 14. Как упомянуто выше, на втором шаге 504 процесса, максимально допустимое давление и/или текущее давление может храниться в блоке памяти. Можно допустить, что турбокомпрессором 14 управляют на каждом такте так, что давление отработавших газов в основном равно максимально допустимому давлению, например, в конце такта. Следовательно, давление отработавших газов могут определять, на первом шаге 402 способа, на основе максимально допустимого давления, сохраненного в блоке памяти во время предыдущего такта. В качестве альтернативы, когда способ 400 выполняется как часть итеративного процесса 500, первый шаг 402 способа может исключаться и контроллер 100 может ссылаться на одно или более значений давления, сохраненных в блоке памяти, когда выполнялся третий шаг 406 способа.
Как упомянуто выше, на третьем шаге 406 способа, максимально допустимое значение давления может быть вычислено перемножением максимально допустимой скорости повышения давления на длительность такта, в котором выполнялось каждое повторение процесса, и прибавлением к результату текущего давления отработавших газов выше по потоку от турбины 14b, например, давлению, определенному на первом шаге 402 способа и/или извлеченному из блока памяти. Когда способ 400 выполняется как часть итеративного процесса 500, максимально допустимое значение давления, определенное на третьем шаге 406 способа, могут сохранять в блоке памяти, например, чтобы использоваться в качестве текущего значения давления в ходе следующего повторения процесса 500.
Как описано выше, это может быть полезно для управления работой турбокомпрессора в сборе 14, использующем способ 400, когда система РОГ ВД неспособна реагировать на изменение давления отработавших газов выше по потоку от турбины 14b, вызванное изменением в работе турбокомпрессора в сборе 14. Вследствие этого, может быть особенно полезно для способа 400, чтобы выполнить в течение следующего интервала времени, например, непосредственно после того, как водителем сделан запрос об обеспечении двигателем увеличения крутящего момента.
Выполнение способа 400 в ходе каждого повторения итеративного процесса 500 может быть вычислительно затратным для ЭУБ 100. Следовательно, после выполнения способа 400, процесс может перейти на четвертый шаг 508 процесса, в котором определяется, прошел ли заданный интервал времени с того момента, как показатель был сохранен в памяти. Если заданный интервал прошел, то показатель может быть удален из блока памяти. Это может позволить последующим повторениям процесса 500 заканчиваться на третьем шаге 506 процесса, как описано выше, без выполнения способа 400. В ином случае, повторение процесса 500 может закончиться без удаления показателя, например, так, что способ 400 может выполняться в следующем повторении процесса 500.
Когда итеративный процесс 500 достигает окончания определенного повторения, ЭУБ 100 может перезапустить итеративный процесс с первого шага 502 процесса. ЭУБ 100 может перезапустить процесс 500 незамедлительно. В качестве альтернативы, ЭУБ может ожидать на пятом шаге 510 процесса, чтобы позволить такту закончиться прежде, чем выполнится другое повторение процесса 500.
Применение итеративного процесса 500, описанного выше, в котором способ 400 повторяется в каждом такте, может позволить полностью управлять давлением отработавших газов выше по потоку от турбины 14b так, что турбокомпрессор 14 может работать, чтобы обеспечивать наиболее значительный рост давления входного воздуха без нежелательного увеличения расхода рециркулируемых отработавших газов. Применение процесса 500 может, вследствие этого, позволить повысить мощность, обеспечиваемую двигателем в сборе.
Специалистам в данной области следует понимать, что, несмотря на то, что изобретение было раскрыто на примере, согласно одному или нескольким примерам в качестве образца, оно не ограничивается раскрытыми примерами и, что могут быть разработаны альтернативные варианты примеров, не отступая от объема изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.
1. Способ работы двигателя в сборе, содержащего:
двигатель;
турбокомпрессор в сборе, причем работа турбокомпрессора в сборе является регулируемой для того, чтобы управлять уровнем наддува, обеспечиваемым турбокомпрессором в сборе; и
канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), выполненный с возможностью рециркуляции отработавших газов из положения выше по потоку от турбины турбокомпрессора в сборе ко входу двигателя, причем потоком отработавших газов в канале РОГ управляют посредством клапана РОГ, при этом способ содержит шаги, на которых:
определяют давление отработавших газов выше по потоку от турбины;
определяют максимально допустимую скорость повышения давления отработавших газов выше по потоку от турбины; и
управляют работой турбокомпрессора в сборе, по меньшей мере частично, согласно давлению отработавших газов выше по потоку от турбины так, чтобы поддерживать скорость повышения давления отработавших газов равной или меньшей максимально допустимой скорости.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя следующее:
определяют положение клапана РОГ;
причем максимально допустимую скорость определяют, по меньшей мере частично, согласно положению клапана РОГ.
3. Способ по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя шаги, на которых:
определяют максимально допустимое значение давления отработавших газов выше по потоку от турбины; и
управляют работой турбокомпрессора в сборе так, чтобы поддерживать давление отработавших газов равным или меньшим максимально допустимого значения.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя:
определяют положение клапана РОГ;
причем максимально допустимое значение определяют, по меньшей мере частично, согласно положению клапана РОГ.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя:
определяют массовый расход отработавших газов через турбину, причем работой турбокомпрессора в сборе, по меньшей мере частично, управляют согласно массовому расходу отработавших газов через турбину.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что давление отработавших газов выше по потоку от турбины определяют на основе модели данных или справочной таблицы.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что способ выполняют многократно по множеству тактов, при этом каждый шаг способа выполняют в течение каждого такта.
8. Способ по п. 7, при зависимости от п. 3, отличающийся тем, что максимально допустимое значение давления определяют путем:
перемножения максимально допустимой скорости повышения давления на длительность такта, чтобы вычислить максимально допустимое повышение давления; и
прибавления максимально допустимого повышения к определенному давлению отработавших газов выше по потоку от турбины.
9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что повторение шагов способа продолжают в течение заданного интервала времени.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержит шаг, на котором обнаруживают запрос на увеличение крутящего момента, обеспечиваемого двигателем.
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что турбокомпрессор в сборе содержит турбину с изменяемой геометрией (ТИГ); и
причем работой турбокомпрессора в сборе управляют путем изменения геометрии ТИГ.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что турбокомпрессор в сборе содержит перепускной канал турбокомпрессора в сборе, выполненный с возможностью пропускать отработавшие газы в обход турбины турбокомпрессора в сборе, причем потоком отработавших газов через перепускной канал управляют посредством перепускного клапана; и
причем работой турбокомпрессора в сборе управляют путем изменения положения перепускного клапана.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно содержит шаг, на котором:
изменяют положение клапана РОГ так, чтобы поддерживать по существу постоянный расход отработавших газов в канале РОГ.
14. Двигатель в сборе для автомобиля, содержащий:
двигатель,
турбокомпрессор в сборе, выполненный с возможностью регулирования его работы для того, чтобы управлять уровнем наддува, обеспечиваемым турбокомпрессором в сборе;
канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), выполненный с возможностью рециркуляции отработавших газов из положения выше по потоку от турбины турбокомпрессора в сборе ко входу двигателя, клапан РОГ, выполненный с возможностью управления потоком отработавших газов в канале РОГ; и
контроллер, выполненный с возможностью реализации способа по любому из предыдущих пунктов.
15. Двигатель в сборе по п. 14, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
канал РОГ низкого давления, выполненный с возможностью рециркуляции отработавших газов из положения ниже по потоку от турбины к положению выше по потоку от компрессора турбокомпрессора в сборе.
16. Двигатель в сборе по п. 14 или 15, отличающийся тем, что дополнительно содержит одно или более устройств последующей обработки отработавших газов, установленных ниже по потоку от турбины.
17. Транспортное средство, содержащее двигатель в сборе согласно любому из пп. 14-16.
