(57) Реферат / Формула:
Предложены различные способы и системы для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов. Один из примеров способа включает регулировку охлаждения выхлопных газов охладителем рециркуляционных выхлопных газов для поддержания требуемой температуры в воздушном коллекторе при работе двигателя на холостом ходу, когда эффективность охладителя рециркуляционных выхлопных газов опускается ниже пороговой эффективности до или во время работы двигателя на холостом ходу.
PCT/US2012/054382
WO 2013/070308
СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ОХЛАДИТЕЛЯ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
Область техники
[0001] Варианты осуществления описанного в настоящем документе изобретения относятся к двигателям внутреннего сгорания. Другие варианты осуществления изобретения относятся к регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов в системе рециркуляции выхлопных газов, связанной с двигателем внутреннего сгорания.
Предпосылки создания изобретения
[0002] В двигателях может осуществляться рециркуляция выхлопных газов из системы выхлопа двигателя в систему впуска двигателя (впускной тракт). Этот процесс, предназначенный для снижения контролируемых выбросов, называют рециркуляцией выхлопных газов (exhaust gas recirculation, EGR). При этом в состав некоторых систем EGR может входить EGR-охладитель, предназначенный для снижения температуры рециркуляционных выхлопных газов перед их подачей во впускной тракт. В подобных примерах, когда твердые примеси и другие соединения (например, сажа, углеводороды, масло, топливо, ржавчина, пепел, минеральные отложения и т.п.), содержащиеся в выхлопных газах, накапливаются в EGR-охладителе, может происходить его засорение, при этом снижается его эффективность и возрастает перепад давления на EGR-охладителе, а также повышается температура газа на выходе охладителя, что приводит к повышению выбросов и снижению топливного КПД.
Краткое описание изобретения
[0003] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ включает регулировку охлаждения выхлопных газов охладителем рециркуляционных выхлопных газов для поддержания температуры в воздушном коллекторе при работе двигателя на холостом ходу. Способ включает также инициирование регенерации EGR-охладителя при работе
двигателя на холостом ходу, когда эффективность EGR-охладителя опускается ниже пороговой эффективности до или во время работы на холостом ходу.
[0004] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения эффективность EGR-охладителя может быть определена как коэффициент теплопереноса. Эффективность, меньшая, чем пороговая эффективность, может указывать на засорение EGR-охладителя, поскольку в этом случае коэффициент теплопереноса будет относительно низким. При работе двигателя на холостом ходу поток выхлопных газов через охладитель рециркуляционных выхлопных газов может быть более низким; к примеру, в результате этого может снижаться температура охладителя рециркуляционных выхлопных газов. Когда температура охладителя рециркуляционных выхлопных газов становится достаточно низкой, отложения частиц в EGR-охладителе могут отламываться, следовательно, происходит очистка EGR-охладителя. При этом в конфигурации, в которой используют обвод EGR-охладителя, упомянутые выхлопные газы направляют во впускной тракт двигателя без охлаждения. Соответственно, может выполняться усиление охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха, чтобы температура смеси наддувочного воздуха и выхлопных газов поддерживалась равной требуемой температуре в воздушном коллекторе даже во время выполнения процедуры регенерации EGR-охладителя. Таким образом регенерация EGR-охладителя может выполняться с сохранением исходного количества EGR-газов при работе двигателя на холостом ходу и при этом с поддержанием требуемой температуры наддува.
[0005] Нужно понимать, что данное краткое описание приведено выше, чтобы представить в упрощенном виде набор концепций настоящего изобретения, которые будут более подробно описаны далее, в разделе с подробным описанием изобретения. Данное краткое описание не имеет целью определить ключевые элементы или существенные отличительные особенности заявленного изобретения, объем которого определен исключительно формулой, приведенной после подробного описания. Также заявленное изобретение не ограничено только реализациями,
позволяющими преодолеть какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего описания, или все эти недостатки.
Краткое описание чертежей
[0006] Настоящее изобретение может быть понято более детально при прочтении приведенного ниже описания неограничивающих вариантов его осуществления со ссылками на приложенные чертежи, где:
[0007] Фиг. 1 иллюстрирует эскизную блок-схему транспортного средства с системой рециркуляции выхлопных газов, имеющей в своем составе охладитель рециркуляционных выхлопных газов и обводной тракт охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
[0008] Фиг. 2 иллюстрирует эскизную блок-схему системы охлаждения.
[0009] На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая способ управления потоком выхлопных газов через охладитель рециркуляционных выхлопных газов при работе двигателя не на холостом ходу.
[0010] На фиг. 4 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая способ управления охладителем рециркуляционных выхлопных газов и охладителем наддувочного воздуха в системе охлаждения в режиме работы двигателя на холостом ходу.
[0011] На фиг. 5 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая способ регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов при работе двигателя на холостом ходу.
[0012] На фиг. 6 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая способ регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов при работе двигателя на холостом ходу.
Подробное описание изобретения
[0013] Приведенное ниже описание относится к различным вариантам осуществления способов и систем для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов (EGR-охладителя). В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ включает регулировку охлаждения выхлопных газов EGR-охладителем и охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха с целью поддержания требуемой температуры в воздушном коллекторе при работе
двигателя на холостом ходу. В настоящем документе термин "поддержание" допускает отклонения или колебания температуры в воздушном коллекторе, и включает также способ (или систему), выполнение которого обеспечивает восстановление требуемой температуры в воздушном коллекторе. Способ включает также инициирование регенерации EGR-охладителя при работе двигателя на холостом ходу, когда эффективность EGR-охладителя опускается ниже пороговой эффективности до или в течение работы двигателя на холостом ходу. В некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения система EGR может иметь в своем составе обвод EGR-охладителя с клапаном обвода EGR-охладителя (или другим управляющим элементом). В такой конфигурации может выполняться обвод EGR-охладителя с сохранением требуемого уровня EGR. Вследствие того, что неохлажденные выхлопные газы поступают во впускной тракт двигателя, может быть выполнено усиление охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха, чтобы температура смеси выхлопных газов и наддувочного воздуха поддерживалась на уровне требуемой температуры воздуха в воздушном коллекторе. В соответствии с последующим более подробным описанием, регенерация EGR-охладителя может быть инициирована не только уменьшением потока выхлопных газов через EGR-охладитель, но также уменьшением потока охлаждающей жидкости через EGR-охладитель с одновременным перекрытием потока выхлопных газов через EGR-охладитель и/или при помощи уменьшения температуры охлаждающей жидкости с помощью радиатора двигателя.
[0014] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения EGR-охладитель может представлять собой часть системы EGR, связанной с двигателем транспортного средства. В качестве примера одного из типов транспортных средств с двигателями, к которым может подключаться система охлаждения, используется система локомотива. Другие типы транспортных средств могут включать шоссейные транспортные средства и внедорожные транспортные средства, например, горно-шахтное оборудование и морские суда. Другие варианты осуществления настоящего изобретения могут применяться для систем охлаждения, связанных со стационарными двигателями. Двигатель может представлять собой дизельный двигатель, или в нем может сжигаться другое топливо, или же
комбинация топлив. Упомянутые альтернативные топлива могут включать бензин, керосин, биодизельное топливо, природный газ и этанол. В соответствующих двигателях может применяться компрессионное зажигание и/или искровое зажигание.
[0015] На фиг. 1 показана блок-схема одного из примеров осуществления системы 100 транспортного средства, которое в данном случае изображено как локомотив или другое рельсовое транспортное средство 106, сконфигурированное для перемещения по рельсам 102 при помощи множества колес 112. В соответствии с иллюстрацией, рельсовое транспортное средство 106 имеет в своем составе систему двигателя с двигателем 104, например, двигателем внутреннего сгорания.
[0016] Двигатель 104 принимает входной воздух для сжигания топлива из заборного устройства, например, входного коллектора 115. Заборное устройство может представлять собой любой подходящий канал или каналы, через которые поток газов поступает в двигатель. К примеру, заборное устройство может включать впускной коллектор 115, впускной тракт 114 и т.п. Во впускной тракт 114 поступает окружающий воздух из воздушного фильтра (не показан), который обеспечивает фильтрацию воздуха из среды, окружающей рельсовое транспортное средство 106. Выхлопные газы, формирующиеся в результате сгорания топлива в двигателе 104, поступают в выпускное устройство, например, выпускной тракт 116. Выпускное устройство может представлять собой любой подходящий канал, через который поток газов может выходить из двигателя. К примеру, выпускное устройство может включать выпускной коллектор 117, выпускной тракт 116 и т.п. Выхлопные газы проходят по выпускному тракту 116 и выходят из выхлопной трубы (не показана) рельсового транспортного средства 106.
[0017] В одном из примеров осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, двигатель 104 является двигателем типа V-12, имеющим двенадцать цилиндров. В других примерах двигатель может иметь тип V-6, V-8, V-10, V16, I-4, I-6, I-8, оппозитный двигатель с четырьмя цилиндрами или другой тип. В соответствии с иллюстрацией двигатель 104 имеет в своем составе группу "недонорных" цилиндров 105, включающую шесть цилиндров, выхлопные газы из которых поступают исключительно в выпускной коллектор 117 недонорных цилиндров, и группу "донорных"
цилиндров 107, включающую шесть цилиндров, выхлопные газы из которых поступают исключительно в выпускной коллектор 119 донорных цилиндров. В других вариантах осуществления настоящего изобретения двигатель может иметь в своем составе по меньшей мере один донорный цилиндр и по меньшей мере один недонорный цилиндр. К примеру, двигатель может иметь четыре донорных цилиндра и восемь недонорных цилиндров, или три донорных цилиндра и девять недонорных цилиндров. Нужно понимать, что двигатель может иметь любое требуемое количество донорных и недонорных цилиндров, при этом количество донорных цилиндров, как правило, меньше количества недонорных цилиндров.
[0018] В соответствии с иллюстрацией фиг. 7 недонорные цилиндры 105 связаны с выпускным трактом 116 для направления выхлопных газов из двигателя в атмосферу (после того, как они проходят через систему 130 нейтрализации выхлопных газов и через первый и второй турбокомпрессоры 120 и 124). Донорные цилиндры 107, обеспечивающие рециркуляцию выхлопных газов двигателя (EGR), связаны исключительно с EGR-трактом 162 системы 160 EGR, через который выхлопные газы направляются из донорных цилиндров 107 во впускной тракт 114 двигателя 104, а не в атмосферу. За счет подачи выхлопных газов в двигатель 104 уменьшается количество кислорода, доступного для сжигания топлива, в результате понижается температура пламени при сжигании топлива и снижается образование оксидов азота (например, NOx).
[0019] В примере осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, выхлопные газы, поступающие из донорных цилиндров 107 во впускной тракт 114, проходят через теплообменник, например, EGR-охладитель 166, предназначенный для снижения температуры (например, охлаждения) выхлопных газов перед возвращением этих выхлопных газов во впускной тракт. EGR-охладитель 166 может представлять собой, например, воздушно-водяной охладитель. Система 160 EGR имеет также в своем составе обвод 168 EGR-охладителя с элементом 170 управления обводом. Элемент 170 управления обводом может представлять собой клапан, например, двухпозиционный клапан, управляемый при помощи блока 180 управления, или он может, к примеру, управлять изменением количества EGR-газов. Элемент 170 управления
обводом EGR может приводиться в действие таким образом, чтобы снижалось количество EGR-газов, проходящих через EGR-охладитель 166, при этом во впускной тракт 114 будут поступать выхлопные газы с более высокой температурой. В таком примере может выполняться регулировка одного или более охладителей 132 и 134 наддувочного воздуха, расположенных во впускном тракте 114, с целью повышения степени охлаждения наддувочного воздуха, чтобы температура смеси наддувочного воздуха и выхлопных газов поддерживалась на требуемом уровне, в соответствии с последующим более подробным описанием. В других примерах система 160 EGR может не иметь в своем составе обвода EGR-охладителя. Элемент управления EGR-охладителем может приводиться в действие таким образом, чтобы уменьшался поток выхлопных газов через EGR-охладитель; однако в такой конфигурации выхлопные газы, не проходящие через EGR-охладитель, направляются в выпускной тракт 116, а не во впускной тракт 114.
[0020] Также система 160 EGR включает элемент 164 управления EGR, расположенный между выпускным трактом 116 и трактом 162 EGR. Элемент 164 управления EGR может представлять собой двухпозиционный клапан, управляемый блоком 180 управления (для включения или для отключения потока EGR-газов), или, к примеру, с его помощью может обеспечиваться регулируемое количество EGR-газов. В некоторых примерах элемент 164 управления EGR может приводиться в действие таким образом, чтобы количество EGR-газов снижалось (выхлопные газы проходили из тракта 162 EGR в выпускной тракт). В других примерах элемент 164 управления EGR может приводиться в действие таким образом, чтобы количество EGR-газов увеличивалось (выхлопные газы проходили из выпускного тракта 116 в тракт 162 EGR). В некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения система 160 может включать множество клапанов EGR или других элементов управления потоком для управления количеством EGR-газов.
[0021] В других вариантах осуществления настоящего изобретения двигатель может не иметь цилиндров, специально предназначенных для EGR, например, двигатель может не иметь в своем составе донорных цилиндров. В такой конфигурации EGR-газы могут направляться во впускной
тракт из некоторого местоположения в выпускном тракте. В некоторых примерах количеством EGR-газов можно управлять при помощи одного или более клапанов EGR (или других элементов управления потоком), расположенных в тракте EGR между впускным трактом и выпускным трактом двигателя.
[0022] В соответствии с иллюстрацией фиг. 1, система 100 транспортного средства включает также EGR-смеситель 172, который смешивает рециркуляционные выхлопные газы с наддувочным воздухом, чтобы выхлопные газы были равномерно распределены в смеси наддувочного воздуха и выхлопных газов. В примере осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, система 160 EGR представляет собой систему EGR высокого давления, обеспечивающую направление выхлопных газов из местоположения выше по потоку относительно турбокомпрессоров 120 и 124 в выпускном тракте 116 в местоположение ниже по потоку относительно турбокомпрессоров 120 и 124 во впускном тракте 114. В других вариантах осуществления настоящего изобретения система 100 транспортного средства может, дополнительно или альтернативно, включать систему EGR низкого давления, обеспечивающую направление выхлопных газов из местоположения ниже по потоку относительно турбокомпрессоров 120 и 124 в выпускном тракте 116 в местоположение выше по потоку относительно турбокомпрессоров 120 и 124 во впускном тракте 114.
[0023] В соответствии с иллюстрацией фиг. 1, система 100 транспортного средства включает также двухступенчатый турбокомпрессор с первым турбокомпрессором 120 и вторым турбокомпрессором 124, расположенными последовательно, при этом оба турбокомпрессора, 120 и 124, расположены между впускным трактом 114 и выпускным трактом 116. Данный двухступенчатый турбокомпрессор повышает давление окружающего воздуха, всасываемого во впускной тракт 114, для обеспечения более высокой плотности взрывчатой смеси при сжигании топлива с целью повышения выходной мощности и/или КПД двигателя. Первый турбокомпрессор 120 работает с относительно более низким давлением, при этом он имеет в своем составе первую турбину 121, которая приводит в движение первый компрессор 122. Упомянутые первая турбина 121 и первый
компрессор 122 механически соединены при помощи первого вала 123. Второй турбокомпрессор 124 работает со сравнительно более высоким давлением, при этом он имеет в своем составе вторую турбину 125, которая приводит в движение второй компрессор 126. Упомянутые вторая турбина и второй компрессор механически объединены при помощи второго вала 127. В примере осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, второй турбокомпрессор 124 оснащен сбрасывающей заслонкой 128, которая позволяет направлять выхлопные газы в обход второго турбокомпрессора. Сбрасывающая заслонка 128 может открываться, например, для отведения потока выхлопных газов от второй турбины 125. Таким образом может осуществляться регулировка частоты вращения компрессора 126, и следовательно, турбонаддув, обеспечиваемый турбокомпрессорами 120, 124 для двигателя 104 в установившихся режимах работы. В других вариантах осуществления настоящего изобретения сбрасывающей заслонкой могут быть оснащены оба турбокомпрессора 120 и 124, или только второй турбокомпрессор 124 может быть оснащен сбрасывающей заслонкой.
[0024] Система 100 транспортного средства включает также систему 130 нейтрализации выхлопных газов, установленную в выпускном тракте с целью снижения регулируемых выбросов. В соответствии с иллюстрацией фиг. 1, система 130 нейтрализации выхлопных газов расположена ниже по потоку относительно турбины 121 первого турбокомпрессора 120 (низкого давления). В других вариантах осуществления настоящего изобретения система нейтрализации выхлопных газов может быть, дополнительно или альтернативно, установлена выше по потоку относительно первого турбокомпрессора 120. Система 130 нейтрализации выхлопных газов может включать один или более компонентов. К примеру, система 130 нейтрализации отработанных газов может включать одно или более из следующего: дизельный сажевый фильтр (diesel particulate filter, DPF), дизельный окислительный катализатор (diesel oxidation catalyst, DOC), катализатор селективного каталитического восстановления (selective catalytic reduction, SCR), трехходовый катализатор, ловушка NOx, и/или различные другие различные устройства снижения токсичности выхлопов или их комбинации.
[0025] Рельсовое транспортное средство 106 включает также блок 180 управления, который выполнен с возможностью (и сконфигурирован) для управления различными компонентами, связанными с системой 100 транспортного средства. В одном из примеров блок 180 управления включает компьютерную систему управления. Блок 180 управления включает также постоянный машиночитаемый носитель для хранения данных (не показан), включающий код, который обеспечивает возможность бортового контроля и управления работой рельсового транспортного средства. Блок 180 управления, помимо обеспечения управления и администрирования системы 100 транспортного средства, может быть сконфигурирован для приема сигналов от множества различных датчиков двигателя в соответствии с последующим более подробным описанием, и для регулировки в соответствии с ними различных исполнительных механизмов двигателя с целью управления работой рельсового транспортного средства 106. К примеру, блок 180 управления может принимать сигналы от различных датчиков двигателя, включая, без ограничения перечисленным, датчики частоты вращения двигателя, нагрузки на двигатель, давления турбонаддува, давления окружающего воздуха, температуры выхлопа, давления выхлопа и т.п. Соответственно, управление системой 100 транспортного средства блоком 180 управления может осуществляться при помощи передачи команд в различные компоненты, например, тяговые двигатели, альтернатор, клапаны цилиндров, дроссельную заслонку, теплообменники, выпускные устройства или другие клапан или элементы управления потоком, и т.п.
[0026] В качестве другого примера блок управления может принимать сигналы от различных датчиков температуры, размещенных в различных местоположениях по всей системе транспортного средства. К примеру, блок управления может принимать сигналы от первого датчика 182 температуры выхлопных газов, размещенного выше по потоку относительно EGR-охладителя 166, второго датчика 183 температуры выхлопных газов, размещенного ниже по потоку относительно EGR-охладителя 166 в системе 160 EGR, а также датчика 181 температуры в воздушном коллекторе (manifold air temperature, МАТ), размещенного во впускном коллекторе 115. На основе принятых сигналов, указывающих на температуру EGR-газов и
температуру в воздушном коллекторе, может выполняться регулировка одного или обоих охладителей 132 и 134 наддувочного воздуха, чтобы обеспечить требуемую температуру в воздушном коллекторе. В других примерах может выполняться регулировка элемента 170 управления обводом EGR-охладителя и/или элемента 164 управления для регулировки количества выхлопных газов, проходящих через EGR-охладитель с целью управления температурой воздуха в коллекторе.
[0027] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в рельсовом транспортном средстве может быть установлен комплект модификации, включающий постоянный машиночитаемый носитель, который, в свою очередь, включает инструкции для регенерации EGR-охладителя при помощи управления потоком выхлопных газов через EGR-охладитель и регулировки охладителя наддувочного воздуха с целью поддержания температуры воздуха в коллекторе во время регенерации. Комплект модификации может также включать один или более датчиков или других механических элементов, например, датчики температуры, датчики давления, клапаны и т.п. При этом комплект модификации может также включать носители с инструкциями, удобными для восприятия человеком, для установки упомянутых дополнительных датчиков, механических элементов и/или обновления программного обеспечения.
[0028] Система 100 транспортного средства, проиллюстрированная на фиг. 1, может включать также систему охлаждения, например систему 200 охлаждения, показанную на фиг. 2. Система 200 обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости (обозначенную штриховой линией на фиг. 2) через охлаждающие рубашки 202 цилиндров двигателя 104 с целью поглощения отходящего тепла двигателя и доставки нагретой охлаждающей жидкости к теплообменнику, например, радиатору 204. При этом система охлаждения обеспечивает также циркуляцию охлаждающей жидкости через другие теплообменники с целью охлаждения воздуха, проходящего через эти теплообменники, например, охладитель 166 рециркуляционных выхлопных газов и охладители 132 и 134 наддувочного воздуха (на фиг. 2 показан только охладитель 134). В настоящем документе термин "охлаждающая жидкость" относится к обеспечивающему перенос теплоты жидкому или полужидкому веществу. Примеры подходящих охлаждающих жидкостей
включают воду, гликоли, растворы солей, спирты, а также смеси одного или более из перечисленного. В некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения применяют более экзотические материалы и/или влияющие на эффективность добавки, в их число входят антикоррозионные добавки, противовспениватели, антиосадочные добавки, детергенты, предотвращающие гелеобразование добавки, биоцидные добавки, вещества, предотвращающие утечки (например, силикаты), или обнаруживающие их (например, красители), антифризы (например, упомянутые выше гликоли и спирты) и т.п.
[0029] В соответствии с иллюстрацией фиг. 2, охлаждающую жидкость хранят в резервуаре 206 охлаждающей жидкости. Охлаждающую жидкость накачивают из резервуара 206 охлаждающей жидкости с помощью насоса 208 в охлаждающие рубашки 202 цилиндров двигателя 104 и в EGR-охладитель 166. В соответствии с иллюстрацией, система 200 охлаждения имеет контур с разделенным потоком, в котором часть 210 (первая часть) охлаждающей жидкости проходит через двигатель 104, при этом остальная часть 212 (вторая часть) охлаждающей жидкости проходит через EGR-охладитель. В качестве одного из примеров, 40% охлаждающей жидкости может проходить через EGR-охладитель и 60% может проходить через двигатель 104. В качестве другого примера, 35% охлаждающей жидкости может проходить через EGR-охладитель 166, и 65% охлаждающей жидкости может проходить через двигатель 104. Нужно понимать, что охлаждающая жидкость может быть разделена в любой подходящей пропорции. Температуру охлаждающей жидкости определяют с помощью датчика 214 температуры охлаждающей жидкости на входе. При этом система 200 управления включает элемент 216 управления, например, клапан или другой элемент управления, подходящий для управления потоком охлаждающей жидкости в EGR-охладитель 166. В соответствии с последующим более подробным описанием на примере фиг. 5, элемент 216 управления может переводиться в закрытое состояние при работе двигателя на холостом ходу, например, с целью инициирования регенерации EGR-охладителя 166.
[0030] Охлаждающая жидкость 218, выходящая из охлаждающих рубашек 202 цилиндров двигателя 104, смешивается с охлаждающей жидкостью 220, выходящей из EGR-охладителя 166, перед тем, как она
поступит в радиатор 204. Температуру охлаждающей жидкости на выходе определяют при помощи датчика 222 температуры. Радиатор 204 может представлять собой воздушно-водяной теплообменник, который охлаждает охлаждающую жидкость при ее прохождении через радиатор 204 за счет воздушного потока. Соответственно, радиатор 204 может иметь в своем составе вентилятор (не показан на чертеже), частота вращения которого может регулироваться для управления степенью охлаждения радиатора 204. Часть 224 охлаждающей жидкости выходит из радиатора 204 и поступает обратно в резервуар 206 охлаждающей жидкости. Остальная часть 226 охлаждающей жидкости поступает в дополнительный охладитель 228, в котором охлаждающаяся жидкость охлаждается до более низкой температуры, чем охлаждающая жидкость, охлаждаемая радиатором 204. Подобно радиатору 204, дополнительный охладитель 228 может представлять собой воздушно-водяной теплообменник, который имеет в своем составе вентилятор с регулируемой частотой вращения.
[0031] Охлаждающая жидкость проходит из дополнительного охладителя 228 в маслоохладитель 230, который представляет собой часть масляной системы двигателя системы 200 охлаждения. Маслоохладитель 230 может представлять собой жидкостно-жидкостный теплообменник, который охлаждает машинное масло с помощью охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость выходит из маслоохладителя 230 и поступает в охладитель 134 наддувочного воздуха, расположенный ниже по потоку относительно турбокомпрессоров 120 и 124 (показаны на фиг. 1). В некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения охлаждающая жидкость может, дополнительно или альтернативно, поступать в охладитель 132 наддувочного воздуха, расположенный между турбокомпрессорами 120 и 124. Охладитель 134 наддувочного воздуха может представлять собой жидкостно-воздушный теплообменник, который охлаждает всасываемый в двигатель окружающий воздух (например, наддувочный воздух). В других примерах охладитель 134 наддувочного воздуха может представлять собой воздушно-воздушный теплообменник, который имеет в своем составе регулируемый вентилятор для изменения интенсивности отвода тепла. Охлаждающая жидкость выходит из
охладителя 134 наддувочного воздуха и возвращается в резервуар 206 охлаждающей жидкости.
[0032] Как отмечалось выше, система 200 охлаждения также имеет в своем составе масляную систему двигателя, обеспечивающую циркуляцию машинного масла (обозначенного с помощью штрих-пунктирной линии на фиг. 2) или другого подходящего смазывающего вещества через двигатель. Машинное масло, нагреваемое отходящим теплом двигателя, выкачивают из двигателя с помощью насоса 232 в маслоохладитель 230. Температуру масла на выходе из двигателя определяют с помощью датчика 234 температуры.
[0033] Машинное масло выходит из охладителя 230 машинного масла в систему 236 фильтрации масла, в которой из машинного масла отфильтровываются твердые примеси перед его поступлением обратно в двигатель. Температуру масла на входе в двигатель определяют с помощью датчика 238 температуры. В соответствии с иллюстрацией фиг. 2, масляная система включает также фиксированный обвод 240 машинного масла с термостатом 242. Например, термостат 242 может открываться для пропускания машинного масла через обвод 240 машинного масла, когда температура окружающей среды больше, чем пороговая температура. Таким образом, может увеличиваться поток масла в двигатель, так как система 236 фильтрации масла не ограничивает весь поток масла в двигатель.
[0034] Итак, система транспортного средства имеет в своем составе систему EGR с EGR-охладителем и обвод EGR-охладителя с элементом управления обводом EGR-охладителя. Элемент управления обводом может приводиться в действие для уменьшения потока выхлопных газов через EGR-охладитель. Поскольку выхлопные газы могут проходить через обвод EGR-охладителя, общее количество EGR-газов может поддерживаться на постоянном уровне, даже когда поток выхлопных газов через EGR-охладитель снижен. При этом управление системой охлаждения может осуществляться таким образом, чтобы поток охлаждающей жидкости через EGR-охладитель был уменьшенным. Таким образом, температура EGR-охладителя может быть снижена с целью регенерации EGR-охладителя, в соответствии с последующим более подробным описанием.
[0035] На фиг. 3-6 показаны блок-схемы алгоритмов, иллюстрирующие
способы управления системой транспортного средства, которая включает
систему EGR и EGR-охладитель. Фиг. 3 иллюстрирует способ управления
потоком выхлопных газов через EGR-охладитель при работе двигателя не на
холостом ходу. Фиг. 4 иллюстрирует способ управления системой
охлаждения, которая включает EGR-охладитель и охладитель наддувочного
воздуха, в режиме работы двигателя на холостом ходу. К примеру, в
рельсовых транспортных средствах до 50% и более времени работы
двигателя может занимать работа на холостом ходу. В одном конкретном,
неограничивающем примере работа двигателя на холостом ходу может
составлять до 168 часов подряд. В течение этого времени желательно,
чтобы система EGR снижала контролируемые выбросы, и, например,
выхлопные газы могут направляться через EGR-охладитель. Вследствие
более низкой температуры и скорости выхлопных газов при работе на
холостом ходу риск засорения EGR-охладителя может возрастать.
Соответственно, во время режима работы двигателя на холостом ходу может
инициироваться регенерация EGR-охладителя на основе эффективности
EGR-охладителя. Способы регенерации EGR-охладителя
проиллюстрированы на фиг. 5 и 6. Эти способы, описанные со ссылками на фиг. 3-6, могут выполняться одним и тем же блоком управления. К примеру, эти способы могут выполняться последовательно на основе рабочих условий двигателя.
[0036] Фиг. 3 иллюстрирует способ 300 управления потоком выхлопных газов через EGR-охладитель в режиме работы двигателя не на холостом ходу в системе EGR, которая имеет в своем составе обвод EGR-охладителя, например, в системе 160 EGR, описанной на примере фиг. 1. А именно, способ 300 включает определение температуры охлаждающей жидкости двигателя и регулировку потока выхлопных газов через EGR-охладитель на основе температуры охлаждающей жидкости двигателя.
[0037] На шаге 302 определяют рабочие условия двигателя. Рабочие условия двигателя могут включать температуру и/или давление окружающей среды, температуру выхлопных газов, температуру охлаждающей жидкости двигателя, нагрузку на двигатель, частоту вращения двигателя и т.п.
[0038] После определения упомянутых рабочих условий определяют, на шаге 304, температуру охлаждающей жидкости двигателя. В некоторых примерах температура охлаждающей жидкости может быть измерена, например, с помощью датчика температуры охлаждающей жидкости.
[0039] На шаге 306 определяют, является ли температура охлаждающей жидкости двигателя меньшей, чем пороговая температура. Пороговая температура охлаждающей жидкости двигателя может быть основана на температуре двигателя и/или на теплообмене с выхлопными газами. К примеру, если температура двигателя является относительно низкой, и температура охлаждающей жидкости является относительно низкой, то теплообмен с выхлопными газами в EGR-охладителе может быть уменьшен или приостановлен, чтобы температура рециркуляционных выхлопных газов не опускалась слишком сильно. В одном из неограничивающих примеров пороговая температура может быть равна 104° F (60°С).
[0040] Соответственно, если температура охлаждающей жидкости двигателя меньше, чем пороговая температура, способ переходит к шагу 308, на котором открывают клапан обвода EGR-охладителя для уменьшения потока выхлопных газов через EGR-охладитель. В некоторых примерах клапан обвода может быть открыт полностью для перекрытия потока выхлопных газов в EGR-охладитель, так что все выхлопные газы, проходящие через систему EGR, направляются через обвод EGR-охладителя. В других примерах клапан обвода может быть открыт частично, чтобы часть выхлопных газов, проходящих через систему EGR, направлялась через обвод EGR-охладителя, а остальная часть продолжала проходить через EGR-охладитель. В некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения система EGR может не иметь в своем составе обвода EGR-охладителя, но вместо этого она может включать клапан EGR-охладителя. В подобном варианте осуществления настоящего изобретения на шаге 8 может выполняться регулировка клапана EGR-охладителя и клапана EGR. Таким образом может быть уменьшен поток выхлопных газов через EGR-охладитель; однако выхлопные газы направляются в выпускной тракт, а не во впускной тракт, вследствие чего уменьшается количество EGR-газов.
[0041] На шаге 310 регулируют охлаждение, осуществляемое охладителем наддувочного воздуха, с целью поддержания требуемой температуры воздуха в воздушном коллекторе. К примеру, поскольку температура рециркуляционных выхлопных газов является более высокой, так как выхлопные газы не проходят через охладитель, температура смеси выхлопных газов и наддувочного воздуха повышается, в результате чего повышается температура в воздушном коллекторе. Соответственно, может регулироваться охлаждение, выполняемое охладителем наддувочного воздуха. Требуемая температура в воздушном коллекторе может быть основана на рабочих условиях двигателя, например, нагрузке на двигатель, составе воздушно-топливной смеси и т.п. В одном из примеров охлаждение охладителя наддувочного воздуха может быть усилено путем увеличения частоты вращения вентилятора радиатора двигателя для усиления охлаждения охлаждающей жидкости, проходящей через охладитель наддувочного воздуха. В еще одном примере охлаждение охладителя наддувочного воздуха может быть усилено при помощи регулировки термостата в системе охлаждения. Нужно понимать, что усиление охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха может осуществляться любым подходящим способом.
[0042] В противном случае, если определено, что температура охлаждающей жидкости двигателя больше, чем пороговая температура, способ переходит к шагу 312, на котором клапан обвода EGR-охладителя закрывают для увеличения потока выхлопных газов через EGR-охладитель. В некоторых примерах клапан обвода EGR-охладителя может быть закрыт полностью, чтобы практически все выхлопные газы, проходящие через систему EGR, проходили через EGR-охладитель. В других примерах клапан обвода EGR-охладителя может быть закрыт частично, чтобы часть выхлопных газов проходила через обвод EGR-охладителя, а остальная часть выхлопных газов проходила через EGR-охладитель. В соответствии с предшествующим описанием, в некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения система EGR может не иметь в своем составе обвода EGR-охладителя. В подобных вариантах осуществления настоящего изобретения может выполняться регулировка клапана EGR-охладителя и
клапана EGR таким образом, чтобы снизить поток выхлопных газов через EGR-охладитель, при этом уменьшается количество EGR-газов.
[0043] На шаге 314 регулируют клапан обвода EGR-охладителя и/или охладитель наддувочного воздуха для поддержания требуемой температуры в воздушном коллекторе. К примеру, если поток выхлопных газов через EGR-охладитель уменьшен, охлаждение охладителя наддувочного воздуха может быть усилено. Когда поток выхлопных газов через EGR-охладитель увеличен, охлаждение охладителя наддувочного воздуха может быть ослаблено. Как сказано выше, требуемая температура в воздушном коллекторе может зависеть от различных рабочих параметров двигателя, например, от нагрузки на двигатель, состава воздушно-топливной смеси и т.п.
[0044] Соответственно, может регулироваться поток выхлопных газов через EGR-охладитель на основе температуры охлаждающей жидкости двигателя. Если температура охлаждающей жидкости двигателя является низкой, то сразу после пуска двигателя выхлопные газы могут быть направлены через обвод EGR-охладителя или в выпускной тракт, а не через EGR-охладитель. После того, как температура охлаждающей жидкости двигателя достигает пороговой температуры, выхлопные газы могут быть направлены через EGR-охладитель во впускной тракт двигателя.
[0045] В некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения система транспортного средства может иметь в своем составе систему автоматического пуска и останова двигателя (automatic engine start stop, AESS). Система AESS контролирует рабочие параметры, например, температуру окружающей среды, состояние или уровень заряда аккумулятора, давление воздуха в тормозной системе, температуру охлаждающей жидкости и т.п. На основе контролируемых рабочих параметров система AESS останавливает двигатель, если обнаружена работа двигателя на холостом ходу, поддерживая рельсовое транспортное средство в состоянии готовности к пуску. Таким образом может быть увеличена эффективность транспортного средства. К примеру, осуществляется экономия топлива и уменьшение уровня выбросов во время работы на холостом ходу. Однако в некоторых ситуациях система AESS может не срабатывать и не останавливать двигатель. К примеру, система
AESS может не срабатывать в условиях, когда температура окружающего воздуха является слишком низкой. В результате, если система AESS не срабатывает и не останавливает двигатель во время работы на холостом ходу, могут выполняться способы управления для уменьшения засорения EGR-охладителя и регенерации EGR-охладителя при работе двигателя на холостом ходу в соответствии с последующим более подробным описанием на примере фиг. 4-6.
[0046] Ниже описаны различные способы управления системой охлаждения с целью регенерации EGR-охладителя. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ включает регулировку охлаждения выхлопных газов охладителем рециркуляционных выхлопных газов для поддержания требуемой температуры в воздушном коллекторе при работе двигателя на холостом ходу. Способ включает также инициирование регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов при работе двигателя на холостом ходу, когда эффективность охладителя рециркуляционных выхлопных газов опускается ниже пороговой эффективности до или в течение состояния работы двигателя на холостом ходу.
[0047] В другом варианте осуществления настоящего изобретения способ для системы рециркуляции выхлопных газов включает, при работе двигателя не на холостом ходу, направление первого количества выхлопных газов через систему рециркуляции выхлопных газов на основе рабочего параметра, и поддержание требуемой температуры в воздушном коллекторе при помощи регулировки охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха. Способ включает также, при работе двигателя на холостом ходу, регулировку элемента управления обводом рециркуляционных выхлопных газов для направления выхлопных газов в обход охладителя рециркуляционных выхлопных газов с целью уменьшения второго количества выхлопных газов, проходящих через охладитель рециркуляционных выхлопных газов, и инициирование регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов, когда эффективность этого охладителя рециркуляционных выхлопных газов опускается ниже пороговой эффективности.
[0048] На фиг. 4 показан способ 400 управления системой охлаждения, которая включает EGR-охладитель, во время работы двигателя на холостом ходу. А именно, с помощью данного способа определяют, работает ли двигатель на холостом ходу, и регулируют клапан обвода EGR (или другой элемент управления) с целью управления потоком выхлопных газов через EGR-охладитель, а также регулируют охлаждение охладителя наддувочного воздуха таким образом, чтобы поддерживалась требуемая температура в воздушном коллекторе.
[0049] На шаге 402 определяют рабочие условия. Упомянутые рабочие условия могут включать частоту вращения двигателя, нагрузку на двигатель, температуру выхлопных газов и т.п.
[0050] После определения рабочих условий определяют, на шаге 404, работает ли двигатель на холостом ходу. Вывод о том, что двигатель работает на холостом ходу, может быть сделан, например, если частота вращения двигателя меньше, чем пороговая частота вращения, или если нагрузка на двигатель меньше, чем пороговая нагрузка.
[0051] Если определено, что двигатель работает на холостом ходу, то способ переходит к шагу 406, на котором регулируют клапан обвода EGR-охладителя и охлаждение наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха (charge air cooler, САС) с целью поддержания требуемой температуры в воздушном коллекторе. К примеру, требуемая температура в воздушном коллекторе может зависеть от частоты вращения двигателя, нагрузки на двигатель и/или состава воздушно-топливной смеси. Требуемая температура в воздушном коллекторе может быть выше или ниже при работе двигателя на холостом ходу по сравнению с работой двигателе не на холостом ходу. Соответственно, в одном из примеров клапан обвода EGR-охладителя могут регулировать таким образом, чтобы поток выхлопных газов через EGR-охладитель уменьшался с целью повышения температуры рециркуляционных выхлопных газов. В другом примере клапан обвода EGR-охладителя могут регулировать таким образом, чтобы поток выхлопных газов через EGR-охладитель увеличивался с целью снижения температуры рециркуляционных выхлопных газов. Для еще большего снижения температуры смеси рециркуляционных выхлопных газов и наддувочного воздуха, если требуется более низкая температура в воздушном коллекторе,
может быть увеличена частота вращения вентилятора охладителя наддувочного воздуха.
[0052] На шаге 408 определяют эффективность EGR-охладителя. К примеру, эффективность EGR-охладителя может представлять собой коэффициент теплопереноса, который может быть вычислен с использованием любых трех из следующих значений температуры: температуры выхлопных газов на входе (Jgas т), температуры выхлопных газов на выходе (Jgas out), температуры охлаждающей жидкости на входе (Уcooling fluid in) и температуры охлаждающей жидкости на выходе (Tcoo//ng 1Ш out), в соответствии со следующей формулой: Т -Т
gasm gasout
Т -Т
ga sin coolingflu idoud
или ее вариациями. В соответствии с этим, два или более датчиков, расположенных на впуске и на выпуске EGR-охладителя в тракте EGR, могут использоваться для измерения температуры выхлопных газов, входящих в EGR-охладитель и выходящих из него, а также температур охлаждающей жидкости, входящей в EGR-охладитель и выходящей из него.
[0053] После определения эффективности определяют, на шаге 410, является ли эта эффективность меньшей, чем пороговая эффективность. Пороговая эффективность может быть основана на КПД EGR-охладителя при данной эффективности. К примеру, при снижении эффективности EGR-охладителя, снижается КПД EGR-охладителя. В качестве неограничивающего примера, пороговая эффективность может располагаться между 85 и 95 процентами (%), и в частности, может быть равна 90%. Засоренный в результате накопления твердых частиц из состава выхлопных газов EGR-охладитель может иметь низкую эффективность, например, охлаждение выхлопных газов может выполняться неэффективно. Следовательно, на шаге 412 инициируют регенерацию EGR-охладителя с целью очистки EGR-охладителя, когда эффективность EGR-охладителя становится меньшей, чем пороговая эффективность. Регенерация может выполняться не только при помощи уменьшения потока выхлопных газов через охладитель, но и при помощи уменьшения потока охлаждающей жидкости через охладитель, в соответствии с последующим описанием на
фиг. 5, или при помощи снижения температуры охлаждающей жидкости, проходящей через охладитель, в соответствии с последующим описанием на фиг. 6, или при помощи уменьшения потока выхлопных газов через охладитель, уменьшения потока охлаждающей жидкости через охладитель и снижения температуры охлаждающей жидкости, проходящей через охладитель, одновременно.
[0054] Если, напротив, эффективность больше, чем пороговая эффективность, то способ переходит к шагу 418, при этом продолжается текущая работа системы охлаждения.
[0055] Вернемся к шагу 404. Если на нем определено, что двигатель не работает на холостом ходу, то способ переходит к шагу 414, на котором определяют, является ли эффективность меньшей, чем пороговая эффективность. Если определено, что эффективность меньше пороговой эффективности, то способ переходит к описанному выше шагу 410. В некоторых из примеров пороговая эффективность при работе двигателя не на холостом ходу может быть равной пороговой эффективности при работе двигателя на холостом ходу. В других примерах пороговая эффективность при работе двигателя не на холостом ходу может быть меньшей или большей, чем пороговая эффективность при работе двигателя на холостом ходу. В противном случае, если определено, что эффективность больше пороговой эффективности, способ переходит к шагу 416, где способ возвращается к способу 300 (фиг. 3), в котором управляют потоком выхлопных газов через EGR-охладитель на основе температуры охлаждающей жидкости двигателя.
[0056] Таким образом, поток выхлопных газов через EGR-охладитель при работе двигателя на холостом ходу может быть уменьшен. Поскольку засорение EGR-охладителя может усиливаться при работе двигателя на холостом ходу вследствие низкой температуры охлаждающей жидкости и явления термофореза, низкой температуры выхлопных газов, сильного избытка масла и т.п., уменьшение потока выхлопных газов через охладитель позволяет ослабить засорение EGR-охладителя. Если поток выхлопных газов через EGR-охладитель снижают при помощи обвода EGR-охладителя, то общее количество EGR-газов может оставаться неизменным. Поскольку большее количество выхлопных газов проходит в обход EGR-охладителя,
вместо прохождения через EGR-охладитель, рециркуляционные выхлопные газы имеют более высокую температуру. Соответственно, может быть усилено охлаждение наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха, чтобы поддерживать требуемую температуру в воздушном коллекторе.
[0057] Фиг. 5 иллюстрирует способ 500 регенерации EGR-охладителя в системе охлаждения с разделенным контуром охлаждающей жидкости, в котором различные части охлаждающей жидкости проходят через EGR-охладитель и двигатель, к примеру, в соответствии с описанием на примере фиг. 2. А именно, способ обеспечивает уменьшение потока выхлопных газов через EGR-охладитель и перекрытие потока охлаждающей жидкости в EGR-охладитель. Соответственно, температура охладителя может быть значительно уменьшена, в результате чего частицы отложений внутри охладителя могут уплотняться и отламываться от EGR-охладителя.
[0058] После шага 412 способа 400, на шаге 502, уменьшают поток выхлопных газов через EGR-охладитель. К примеру, может выполняться регулировка клапана обвода EGR-охладителя для уменьшения или полного перекрытия потока выхлопных газов через EGR-охладитель с сохранением требуемого количества EGR-газов. В тех вариантах осуществления настоящего изобретения, где система EGR не имеет в своем составе обвода EGR-охладителя, может выполняться регулировка клапана EGR-охладителя и клапана EGR таким образом, чтобы поток выхлопных газов через EGR-охладитель был по меньшей мере частично уменьшен. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения, однако, количество газов EGR уменьшается.
[0059] После уменьшения потока выхлопных газов через EGR-охладитель способ переходит к шагу 504, на котором перекрывают поток охлаждающей жидкости через EGR-охладитель. В качестве примера, система охлаждения может иметь в своем составе клапан, который можно приводить в действие для уменьшения или полного перекрытия потока охлаждающей жидкости через EGR-охладитель. В результате уменьшения потока выхлопных газов и охлаждающей жидкости через EGR-охладитель температура EGR-охладителя может снижаться до температуры окружающей среды, при которой может происходить регенерация EGR
охладителя. Соответственно, на шаге 506 определяют, является ли температура EGR-охладителя (например, температура сердечника EGR-охладителя) меньшей, чем пороговая температура. Пороговая температура может представлять собой температуру, при которой частицы, например, сажа, накопленные в EGR-охладителе, могут охлаждаться и отламываться. В качестве неограничивающего примера, пороговая температура может находиться между 40 °С и 50 °С.
[0060] Если определено, что температура EGR-охладителя больше, чем пороговая температура, то способ возвращается к шагу 506, на котором ожидают, пока температура EGR-охладителя не достигнет пороговой температуры. В противном случае, если определено, что температура EGR-охладителя меньше пороговой температуры, способ переходит к шагу 508, при этом функционирование (например, с уменьшенным потоком выхлопных газов и охлаждающей жидкости через EGR-охладитель) продолжается в течение заранее заданного непрерывного промежутка времени. В качестве неограничивающего примера, заранее заданный непрерывный промежуток времени может составлять от 4 до 5 часов (например, работа продолжается от 4 до 5 часов подряд). В качестве более конкретного примера, заранее заданный непрерывный промежуток времени может составлять от 1 до 2 часов (например, работа продолжается от 1 до 2 часов подряд). Во время регенерации EGR-охладителя может выполняться регулировка охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха. К примеру, когда выполняется обвод EGR-охладителя потоком выхлопных газов, выхлопные газы, поступающие во впускной тракт, могут быть относительно горячими. Соответственно, может выполняться увеличение частоты вращения вентилятора охладителя наддувочного воздуха, чтобы поддерживать требуемую температуру смеси выхлопных газов и наддувочного воздуха в воздушном коллекторе.
[0061] По истечении заранее заданного промежутка времени способ возвращается к шагу 402 способа 400, который представляет собой режим бездействия системы охлаждения, в соответствии с последующим более подробным описанием на примере фиг. 4.
[0062] Итак, с целью инициирования регенерации EGR-охладителя, когда уменьшен поток выхлопных газов через EGR-охладитель, может быть
также уменьшен поток охлаждающей жидкости через EGR-охладитель. За счет уменьшения потока охлаждающей жидкости через EGR-охладитель может снижаться температура сердечника EGR-охладителя, в результате чего накопленные твердые частицы могут отламываться от EGR-охладителя, обеспечивая очистку EGR-охладителя.
[0063] Фиг. 6 иллюстрирует способ 600 регенерации EGR-охладителя в системе охлаждения. А именно, в данном способе обеспечивают уменьшение потока выхлопных газов через EGR-охладитель и снижение температуры охлаждающей жидкости, проходящей через EGR-охладитель. Таким образом температура EGR-охладителя может быть уменьшена, в результате чего может происходить регенерация EGR-охладителя и удаление накопленных в EGR-охладителе твердых частиц.
[0064] После шага 412 способа 400, на шаге 602 уменьшают поток выхлопных газов через EGR-охладитель. К примеру, в соответствии с предшествующим описанием может выполняться регулировка клапана обвода EGR-охладителя для уменьшения или полного перекрытия потока выхлопных газов через EGR-охладитель с сохранением требуемого количества EGR-газов. В тех вариантах осуществления настоящего изобретения, где система EGR не имеет в своем составе обвода EGR-охладителя, может выполняться регулировка клапана EGR-охладителя и клапана EGR с целью по меньшей мере частичного уменьшения потока выхлопных газов через EGR-охладитель. Однако в подобных вариантах осуществления настоящего изобретения при уменьшении потока выхлопных газов через EGR-охладитель количество газов EGR уменьшается.
[0065] После уменьшения потока выхлопных газов через EGR-охладитель способ переходит к шагу 604, на котором снижают температуру радиатора с целью уменьшения температуры охлаждающей жидкости, проходящей через EGR-охладитель. В одном из примеров для усиления охлаждения охлаждающей жидкости радиатором может быть увеличена частота вращения вентилятора радиатора. В другом примере для усиления охлаждения охлаждающей жидкости радиатором может быть увеличена скорость прохождения охлаждающей жидкости через радиатор. За счет снижения температуры охлаждающей жидкости, проходящей через EGR-охладитель, может быть уменьшена температура EGR-охладителя
(например, температура сердечника EGR-охладителя) до температуры, при которой может происходить регенерация. Соответственно, на шаге 606 определяют, является ли температура EGR-охладителя меньшей, чем пороговая температура. Пороговая температура может представлять собой температуру, при которой твердые частицы, например, сажа, накопленные в EGR-охладителе, могут охлаждаться и отламываться. В качестве неограничивающего примера, пороговая температура может находиться между 40 °С и 50 °С.
[0066] Если определено, что температура EGR-охладителя больше, чем пороговая температура, способ возвращается к шагу 606, на котором ожидают достижения температурой EGR-охладителя пороговой температуры. В обратном случае, если определено, что температура EGR-охладителя меньше, чем пороговая температура, способ переходит к шагу 608 и функционирование (например, с уменьшенным потоком выхлопных газов и сниженной температурой охлаждающей жидкости в EGR-охладителе) продолжается в течение заранее заданного промежутка времени. В качестве неограничивающего примера, заранее заданный промежуток времени может составлять от 4 до 5 часов. В качестве более конкретного примера, заранее заданный промежуток времени может составлять от 1 до 2 часов. Во время регенерации EGR-охладителя может выполняться регулировка охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха в соответствии с предшествующим описанием. К примеру, когда выполняется обвод EGR-охладителя потоком выхлопных газов, выхлопные газы, поступающие во впускной тракт, могут быть относительно горячими. Соответственно, может выполняться увеличение частоты вращения вентилятора охладителя наддувочного воздуха, чтобы поддерживать требуемую температуру смеси выхлопных газов и наддувочного воздуха в воздушном коллекторе. В некоторых примерах увеличение частоты вращения вентилятора охладителя наддувочного воздуха может не требоваться, поскольку охлаждающая жидкость на выходе из радиатора уже имеет пониженную температуру, достаточную для регенерации EGR-охладителя.
[0067] По истечении заранее заданного промежутка времени способ возвращается к шагу 402 способа 400, который представляет собой режим
бездействия системы охлаждения, в соответствии с предшествующим описанием на примере фиг. 4.
[0068] Итак, регенерация EGR-охладителя может инициироваться при помощи усиления охлаждения охлаждающей жидкости одновременно с уменьшением потока выхлопных газов через EGR-охладитель. За счет снижения температуры охлаждающей жидкости может быть уменьшена температура сердечника EGR-охладителя, в результате чего накопленные твердые частицы могут отламываться, обеспечивая очистку EGR-охладителя.
[0069] В данном документе были описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, относящиеся к регулировке охлаждения выхлопных газов EGR-охладителем с целью поддержания требуемой температуры в воздушном коллекторе при работе двигателя на холостом ходу, и к инициированию регенерации EGR-охладителя в определенных рабочих условиях, при этом другие, более общие, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к управлению обводом EGR-охладителя. К примеру, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ управления системой двигателя включает, при работе двигателя этой системы двигателя на холостом ходу, приведение в действие одного или более элементов управления обводом из обвода EGR-охладителя с целью полного обвода EGR-охладителя. То есть, все EGR-газы, направляемые через канал, ведущий в EGR-охладитель, пускают в обход EGR-охладителя, при этом через охладитель EGR-газы не проходят совсем. В другом варианте осуществления настоящего изобретения способ управления системой двигателя включает запуск двигателя, и если измеренная температура (например, температура окружающей среды, температура во впускном коллекторе, температура в резервуаре машинного масла, другая внутренняя температура, связанная с двигателем) меньше, чем пороговая температура, что указывает на холодный пуск двигателя, способ включает также направление всех EGR-газов в обход EGR-охладителя. То есть, все EGR-газы, проходящие через канал в EGR-охладитель, будут направлены в обход охладителя, при этом через охладитель EGR-газы проходить не будут совсем. Обвод может осуществляться при помощи приведения в действие одного или более
элементов управления обводом из обвода EGR-охладителя с целью полного обвода EGR-охладителя. В любом из вариантов осуществления настоящего изобретения имеются по меньшей мере два возможных режима работы: (i) EGR-газы направляют из выпуска двигателя (например, выхлоп донорных цилиндров) через EGR-охладитель для охлаждения; или (ii) во время работы на холостом ходу или при холодном пуске EGR-газы направляют из выпуска двигателя и, вместо пропускания через EGR-охладитель, все EGR-газы направляют в обход EGR-охладителя и подают на вход двигателя.
[0070] В настоящем документе термин "между", когда он относится к диапазону значений, заданному двумя конечными точками, например, между значением "X" и значением "Y", означает, что этот диапазон включает упомянутые конечные точки.
[0071] В настоящем документе элементы или шаги, приведенные в единственном числе и сопровождаемые выражениями "один" или "один из", нужно понимать как не исключающие множественного числа упомянутых элементов или шагов, если на это исключение не указано явно. При этом ссылки на "один из вариантов осуществления" настоящего изобретения не следует трактовать как исключающие существование других вариантов его осуществления, также включающих перечисленные элементы. При этом, если явно не указано обратное, варианты осуществления настоящего изобретения, "включающие", "имеющие" или "имеющие в своем составе" какой-либо элемент или множество элементов с конкретным свойством, могут включать дополнительные подобные элементы, не имеющие такого свойства. Выражения "включающий" и "в котором" используются как эквиваленты выражений "содержащий" и "при этом", соответственно. Также, выражения "первый", "второй", "третий" и т.п. используются исключительно в качестве обозначений и не должны налагать каких-либо числовых ограничений или требований к конкретному порядку расположения обозначаемых элементов.
[0072] В данном описании использованы примеры, включая вариант осуществления настоящего изобретения, считающийся наилучшим, для описания изобретения, а также для обеспечения специалистам в данной области техники возможности практического применения изобретения, включая создание и эксплуатацию любых устройств или систем, и
выполнение любых входящих в состав изобретения способов. Объем правовой охраны настоящего изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, найденные специалистами в данной области техники. Упомянутые другие примеры находятся в объеме формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, не отличающиеся от буквального описания в пунктах формулы изобретения, или если они включают эквивалентные структурные элементы с незначительными отличиями от буквального описания в пунктах формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ, включающий:
регулировку охлаждения выхлопных газов охладителем рециркуляционных выхлопных газов для поддержания температуры в воздушном коллекторе при работе двигателя на холостом ходу; и
инициирование регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов при работе двигателя на холостом ходу, когда эффективность охладителя рециркуляционных выхлопных газов опускается ниже пороговой эффективности до или во время работы двигателя на холостом ходу.
2. Способ по п. 1, также включающий регулировку элемента
управления обводом рециркуляционных выхлопных газов в обход
охладителя рециркуляционных выхлопных газов для уменьшения потока
выхлопных газов через охладитель рециркуляционных выхлопных газов,
чтобы инициировать регенерацию охладителя рециркуляционных выхлопных
газов.
4. Способ по п. 3, также включающий уменьшение потока охлаждающей жидкости через охладитель рециркуляционных выхлопных газов для инициирования регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
5. Способ по п. 3, также включающий снижение температуры охлаждающей жидкости, проходящей через охладитель рециркуляционных выхлопных газов, для инициирования регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
6. Способ по п. 1, также включающий выполнение регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов в течение непрерывного промежутка времени, составляющего от одного до двух часов.
4.
7. Способ по п. 1, также включающий регулировку элемента управления рециркуляцией выхлопных газов для уменьшения количества рециркуляционных выхлопных газов при работе двигателя на холостом ходу.
8. Способ по п. 1, в котором пороговая эффективность находится между 85 и 95 процентами.
9. Способ по п. 1, также включающий, при работе двигателя не на холостом ходу, направление потока выхлопных газов через охладитель рециркуляционных выхлопных газов, когда температура охлаждающей жидкости двигателя больше, чем пороговая температура.
10. Способ по п. 1, также включающий регулировку охлаждения
наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха для поддержания
температуры в воздушном коллекторе при работе двигателя на холостом
ходу.
11. Способ для системы рециркуляции выхлопных газов, включающий:
при работе двигателя не на холостом ходу:
направление первого количества выхлопных газов через систему рециркуляции выхлопных газов на основе рабочего параметра; и
поддержание температуры в воздушном коллекторе путем регулировки охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха;
при работе двигателя на холостом ходу:
регулировку элемента управления обводом выхлопных газов в обход охладителя рециркуляционных выхлопных газов для уменьшения второго количества выхлопных газов, проходящих через охладитель рециркуляционных выхлопных газов; и
инициирование регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов, когда эффективность охладителя рециркуляционных выхлопных газов опускается ниже пороговой эффективности.
12. Способ по п. 11, также включающий регулировку скорости вентилятора охладителя наддувочного воздуха для регулировки охлаждения охладителя наддувочного воздуха.
13. Способ по п. 11, также включающий открывание элемента управления обводом выхлопных газов для уменьшения потока выхлопных газов через охладитель рециркуляционных выхлопных газов, чтобы инициировать регенерацию охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
14. Способ по п. 13, также включающий уменьшение потока охлаждающей жидкости через охладитель рециркуляционных выхлопных газов с одновременным перекрытием потока выхлопных газов через охладитель рециркуляционных выхлопных газов для снижения температуры охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
15. Способ по п. 13, также включающий увеличение скорости вентилятора радиатора двигателя, связанного по потоку с охладителем рециркуляционных выхлопных газов через систему охлаждения потоком текучей среды, для снижения температуры охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
16. Способ по п. 11, также включающий регулировку охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха для поддержания температуры в воздушном коллекторе во время регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
17. Способ по п. 11, также включающий инициирование регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов во время последующей работы двигателя на холостом ходу, когда эффективность охладителя рециркуляционных выхлопных газов опускается ниже пороговой эффективности при работе двигателя не на холостом ходу.
12.
18. Система для двигателя, включающая:
охладитель наддувочного воздуха, расположенный во впускном тракте двигателя;
систему рециркуляции выхлопных газов, включающую охладитель рециркуляционных выхлопных газов и обвод охладителя рециркуляционных выхлопных газов с элементом управления обводом охладителя рециркуляционных выхлопных газов; и
блок управления, сконфигурированный для идентификации работы двигателя на холостом ходу и определения эффективности охладителя рециркуляционных выхлопных газов, для регулировки элемента управления обводом охладителя рециркуляционных выхлопных газов для уменьшения первого количества выхлопных газов, проходящих через охладитель рециркуляционных выхлопных газов, в ответ на работу двигателя на холостом ходу, для инициирования регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов при работе двигателя на холостом ходу, когда эффективность опускается ниже пороговой эффективности до или при работе двигателя на холостом ходу, и для регулировки охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха при работе двигателя на холостом ходу и во время регенерации охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
19. Система по п. 18, в которой блок управления сконфигурирован также для усиления охлаждения наддувочного воздуха охладителем наддувочного воздуха, когда увеличивается второе количество выхлопных газов, пропускаемых в обход охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
20. Система по п. 18, также включающая радиатор, связанный по потоку с охладителем рециркуляционных выхлопных газов, при этом блок управления сконфигурирован также для увеличения частоты вращения вентилятора радиатора для уменьшения температуры охлаждающей жидкости, которая проходит через охладитель рециркуляционных выхлопных газов, чтобы инициировать регенерацию охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
19.
21. Система по п. 18, также включающая элемент управления потоком, который управляет потоком охлаждающей жидкости в охладитель рециркуляционных выхлопных газов, при этом блок управления сконфигурирован также для закрывания элемента управления потоком для уменьшения потока охлаждающей жидкости в охладитель рециркуляционных выхлопных газов, чтобы инициировать регенерацию охладителя рециркуляционных выхлопных газов.
Г 9
Т1-см
со см eg
<о : ;
о о о
"0 "0
"(c)Г
'(c)
306
Температура охлаждающей жидкости .больше пороговой?
Закрытие клапана обвода для увеличения потока выхлопных
газов через EGR-охладитель
312
Нет
308
Открытие клапана обвода для уменьшения потока выхлопных газов через EGR-охладитель
Регулировка клапана обвода и охлаждения в САС для поддержания требуемой температуры МАТ
314
310
ГегулировкП бШадекЩ |1 бХЩН'ИН! наддувочного воздуха для поддержания
требуемой температуры в воздушном
коллекторе
(^Конец^)
Фиг.З
400
Переход к фиг. 3
416
Регулировка клапана оовода и охлаждения в САС для поддержания требуемой температуры МАТ
408
Определение эффективности EGR-охладителя
418
^ , Эффективность^^Нет *еныие порога^ '
Продолжение текущей работы
412
Инициирование регенерации EGR-охладителя (см. фиг. 5 и 6)
Q Конец)
Фиг. 4
500
От шага 412 на
фиг. 4)
502
504
Уменьшение noi газов через ЕС
1 ,
гока выхлопных
jR-охладитель
Перекрытие потока охлаждающей жидкости через EGR-охладитель
506
Температура EGR-охладителя меньше пороговой?
1ет
508
Продолжение работы в
течение заданного времени
(^Возврат к шагу 402 фиг. Т*)
Фиг. 5
604
Снижение температуры радиатора для уменьшения температуры охлаждающей жидкости
606
Температура EGR-охладителя меньше пороговой?
Нет
Фиг. 6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
1/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
2/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
2/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
2/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
2/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
2/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
2/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
4/6
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
4/6
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
4/6
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
4/6
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
4/6
3/6
300
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
4/6
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
5/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
6/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
6/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
6/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
6/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
6/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
6/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
6/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
6/6
Способ и система для регенерации охладителя рециркуляционных выхлопых газов
