Система и способ вентиляции картера в транспортном средстве и транспортное средство
Изобретение относится к системе и способу вентиляции картера в транспортном средстве. Источник газового топлива присоединен по текучей среде к трансмиссии через клапан-регулятор потока, а трансмиссия, в свою очередь, присоединена по текучей среде к магистрали подсоса воздуха системы PCV. Клапан-регулятор потока выполнен с возможностью управления потоком газового топлива в трансмиссию, а вслед за тем в систему PCV и картер двигателя. Достигается снижение трения в двигателе и трансмиссии транспортного средства. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к снижению трения в двигателе и трансмиссии транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сопротивление и трение от воздуха, окружающего один или более движущихся компонентов (например, что касается трансмиссии с быстроходными шестернями, картера двигателя, и т.д.) силовой установки транспортного средства, может вносить вклад в потери эффективности использования топлива и ухудшение характеристик системы. Эти потери могут быть в наибольшей степени заметны в картере двигателя транспортного средства, который может быть турбулентным особенно на высоких скоростях вращения двигателя. Кроме того, воздух, окружающий коленчатый вал, может содержать в себя взвешенные капельки масла, которые могут повышать силы аэродинамического сопротивления вследствие повышения плотности, тем самым, повышая нагрузку двигателя и снижая экономию топлива.
В индустрии производства электроэнергии, трение от воздуха, окружающего быстроходные электрические машины, может понижаться посредством заливки машин газообразным водородом, который имеет более низкую вязкость, чем воздух. Однако газообразный водород может легко воспламеняться.
Поскольку сопротивление воздуха пропорционально плотности воздуха, окружающего вращающиеся компоненты, потери на трение также могут понижаться посредством снижения этой плотности. Плотность может снижаться посредством уменьшения количества воздуха в картере или оболочке, содержащей в себе вращающуюся систему, от создания разрежения внутри системы. Однако, поскольку поток воздуха через вращающиеся компоненты дает эффекты охлаждения для уменьшения ухудшения характеристик от перегрева, аннулирование или уменьшение объема воздуха, входящего в контакт с вращающимися компонентами, может оказывать отрицательное влияние на машины.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы в материалах настоящего описания выявили вышеприведенные проблемы и предложили подход для по меньшей мере частичного преодоления указанных проблем.
В одном из аспектов предложена система вентиляции картера в транспортном средстве, содержащем двигатель, причем система содержит:
источник газового топлива; и
трансмиссию, расположенную в картере трансмиссии, причем
трансмиссия присоединена по текучей среде к источнику газового топлива через клапан-регулятор потока и к магистрали свежего воздуха принудительной вентиляции картера (PCV) в двигателе.
В одном из вариантов предложена система, в которой клапан-регулятор потока выполнен с возможностью управления потоком газового топлива в трансмиссию.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая бачок для продувки, присоединенный по текучей среде к трансмиссии и к источнику газового топлива.
В одном из вариантов предложена система, в которой вязкость газового топлива является более низкой, чем вязкость воздуха.
В одном из вариантов предложена система, в которой источник газового топлива содержит метан.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ вентиляции картера в транспортном средстве, содержащем двигатель, причем способ включает в себя этап, на котором:
подают газовое топливо от источника газового топлива в трансмиссию двигателя на основании потока PCV.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
инициируют подачу газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию в ответ на интенсивность потока прорывных газов, падающую ниже интенсивности потока клапана PCV.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором прекращают поток газового топлива в трансмиссию при разрежении в коллекторе большем, чем разрежение в картере двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором газовое топливо подают с интенсивностью потока, составляющей разность между интенсивностью потока клапана PCV и интенсивностью потока прорывных газов.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором прекращают подачу газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию при остановке двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором понижают интенсивность потока газового топлива в ответ на топливно-воздушное соотношение с избыточным смещением обеднения.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых, в ответ на событие перекрытия топлива при замедлении,
определяют избыточное количество газового топлива, подаваемое в трансмиссию, и
снижают интенсивность потока газового топлива на величину, соответствующую избыточному количеству газового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором накапливают избыточное газовое топливо в бачке для продувки, присоединенном по текучей среде к трансмиссии, системе PCV и источнику газового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых, в ответ на событие останова/пуска транспортного средства,
определяют избыточное количество газового топлива, подаваемое в трансмиссию, и
снижают интенсивность потока газового топлива на величину, соответствующую избыточному количеству газового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором накапливают избыточное газовое топливо в бачке для продувки, присоединенном по текучей среде к трансмиссии, системе PCV и источнику газового топлива.
В одном из еще дополнительных аспектов предложено транспортное средство, содержащее:
двигатель, содержащий трансмиссию, присоединенную по текучей среде к источнику газового топлива через клапан-регулятор потока,
трансмиссию, присоединенную по текучей среде к впускной магистрали свежего воздуха системы PCV; и
контроллер, содержащий исполняемые команды, хранимые в памяти, для
подачи газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию в ответ на интенсивность потока прорывных газов, являющуюся меньшей, чем интенсивность потока клапана PCV.
В одном из вариантов предложено транспортное средство, в котором клапан-регулятор потока выполнен с возможностью подачи газового топлива с интенсивностью потока газового топлива, составляющей разность между интенсивностью потока клапана PCV и интенсивностью потока прорывных газов.
В одном из вариантов предложено транспортное средство, в котором исполняемые команды дополнительно содержат закрывание клапана-регулятора потока в ответ на остановку двигателя.
В одном из вариантов предложено транспортное средство, в котором исполняемые команды дополнительно содержат закрывание клапана-регулятора потока в ответ на разрежение в коллекторе меньшее, чем разрежение в картере.
Таким образом, один из примерных подходов, который по меньшей мере частично преодолевает проблемы уровня техники, и обеспечивает технический результат, состоящий в снижении трения в двигателе внутреннего сгорания, состоит в том, чтобы наполнять или частично наполнять трансмиссию и картер газовым топливом, таким как метан. Например, авторы выявили, что, посредством замещения по меньшей мере некоторого количества воздуха в картере двигателя газом более низкой плотности, взвешенные капельки масла могут легче сталкиваться для формирования меньшего количества больших капель, таким образом, снижая эффективную плотность воздуха в картере двигателя. Поэтому, сопротивление воздуха может понижаться наряду с обеспечение достаточного охлаждения двигателя. Более того, вязкость метана является существенно более низкой, чем воздуха, а воспламеняемость метана в воздухе ограничена.
Таким образом, в одном из вариантов осуществления, система транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания, содержащий систему принудительно вентиляции картера (PCV), источник газового топлива и трансмиссию, при этом источник газового топлива присоединен по текучей среде к трансмиссии через клапан-регулятор потока, а трансмиссия присоединена по текучей среде к магистрали свежего воздуха системы PCV. Клапан-регулятор потока выполнен с возможностью управления потоком газового топлива в картер трансмиссии. Таким образом, существующий источник может подавать газовое топливо в картер трансмиссии, а вслед за тем, в картер двигателя через магистраль для свежего воздуха PCV, чтобы уменьшать трение внутри обоих картеров. Посредством ввода газового топлива в картер двигателя через магистраль для свежего воздуха PCV, его поток может преимущественно использоваться, чтобы нести прорывные газы во впускной коллектор через клапан PCV.
В еще одном варианте осуществления, в первом состоянии, способ содержит подачу газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию, а впоследствии, систему PCV двигателя внутреннего сгорания, при этом первое состояние содержит рассчитанную интенсивность потока прорывных газов, являющуюся меньшей, чем интенсивность потока клапана PCV. Таким образом, газовое топливо может подаваться в трансмиссию и картер двигателя на основании существующей интенсивности потока клапана PCV. Посредством обеспечения, чтобы газовое топливо втягивалось в картеры, когда моделированная интенсивность потока прорывных газов меньше, чем интенсивность потока клапана PCV, может предотвращаться избыточный поток газового топлива. Дополнительно, также может избегаться чрезмерное повышение давления в картере двигателя. Кроме того, посредством управления потоком газового топлива на основании оцененного потока прорывных газов, требуемое топливно-воздушное соотношение может поддерживаться наряду со снижением трения в трансмиссии и картере двигателя.
В дополнительном варианте осуществления, транспортное средство может содержать источник газового топлива, двигатель внутреннего сгорания, содержащий систему PCV и трансмиссию, при этом источник газового топлива присоединен по текучей среде к трансмиссии через клапан-регулятор потока, клапан-регулятор потока выполнен с возможностью управления потоком газового топлива в трансмиссию, и контроллер, содержащий исполняемые команды для, в первом состоянии, подачи газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию и, впоследствии, систему PCV двигателя внутреннего сгорания, при этом первое состояние содержит расчетную интенсивность потока прорывных газов, являющуюся меньшей, чем интенсивность потока клапана PCV, и разрежение в коллекторе, являющееся большим, чем разрежение в картере двигателя, при этом интенсивность потока газового топлива рассчитывается по разности между интенсивностью потока клапана PCV и интенсивностью потока прорывных газов, при этом интенсивность потока прорывных газов рассчитывается на основании условий работы двигателя.
Таким образом, потери на аэродинамическое трение, испытываемые внутри трансмиссии и картера двигателя, могут быть уменьшены посредством частичного заполнения каждого из картера газом низкой плотности. Существующий источник газового топлива в транспортном средстве может использоваться с этой целью, таким образом, давая возможность экономии затрат и пространства. Посредством осуществления потока газа, когда моделированная интенсивность прорывных газов меньше, чем интенсивность потока клапана PCV, поток топлива может компенсировать существующую разность интенсивностей потока. Кроме того, посредством осуществления потока газа низкой плотности в условиях, где разрежение в коллекторе больше, чем разрежение в коллекторе, газовое топливо может легко втягиваться наряду с прорывными газами в коллектор. В общем и целом, могут достигаться выгоды экономии топлива.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 схематично изображает примерный вариант осуществления транспортного средства согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 иллюстрирует пример двигателя с системой принудительной вентиляции картера (PCV).
Фиг. 3 изображает блок-схему последовательности операций способа, демонстрирующую условия, в которых топливо может подаваться в трансмиссию.
Фиг. 4 изображает блок-схему последовательности операций способа, показывающую примерную процедуру для управления потоком газового топлива.
Фиг. 5 изображает примерный график работы, изображающий различные условия, оказывающие влияние на интенсивность потока газового топлива.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В силовой установке транспортного средства, такого как показанное на фиг. 1, потеря мощности от сопротивления воздуха прямо пропорциональна плотности газа или текучей среды, в которой вращается компонент. Поэтому, такие потери мощности могут уменьшаться посредством понижения плотности газа, окружающего вращающиеся компоненты, такие как обнаруживаемые в трансмиссии и картере двигателя.
В дополнение к потерям мощности, некоторое количество тепла может вырабатываться посредством взаимного трения между вращающимися компонентами. Для предотвращения перегрева двигателя, это тепло может отводиться и перемещаться в другое место, такое как атмосфера или кабина, посредством системы охлаждения или движения транспортного средства во время работы. Таким образом, хотя потери мощности могут быть уменьшены в безвоздушном картере с разрежением или низким давлением, отвод тепла может уменьшаться или устраняться, приводя к ухудшению характеристик двигателя. Поэтому, уменьшение сопротивления воздуха должно уравновешивать потери мощности от сопротивления воздуха с требуемым охлаждением при определении давления внутри картеров трансмиссии и двигателя.
Плотность и, таким образом, сопротивление внутри жесткого картера (например, картера трансмиссии, двигателя) является функцией массы газа в картере, а также молекулярных свойств содержащегося газа. В нормальных условиях, окружающий воздух имеет плотность приблизительно 1,2 кг/м3, тогда как метан имеет плотность около 0,66 кг/м3. Таким образом, плотность газа и потеря мощности из-за сопротивления может понижаться посредством замещения окружающего воздуха внутри трансмиссии и/или картера двигателя некоторым количеством газообразного метана и/или смеси окружающего воздуха-газообразного метана.
Двигатели на сжатом природном газе (CNG) могут работать с использованием источника топлива, который содержит в себе некоторое количество метана для сгорания. Поэтому, в двигателях на CNG, запас метана может иметься в распоряжении для подачи в систему PCV двигателя без добавления добавочного источника метана. Кроме того, в двигателях на CNG, метан, выведенный из системы PCV двигателя после поглощения некоторого количества тепла в картере трансмиссии и двигателя, может зацикливаться в топливную магистраль двигателя для сгорания, минимизируя потери топлива.
В одном из примеров, система, раскрытая в материалах настоящего описания, может использоваться в традиционном транспортном средстве с приводом на передние колеса (FWD) или приводом на задние колеса (RWD), с двигателем внутреннего сгорания, снабжаемым топливом посредством CNG. Газовое топливо, например, CNG, может подаваться в картер трансмиссии, а вслед за тем, во впуск свежего воздуха системы PCV и картер двигателя, как показано на фиг. 1 и 2. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуры, такие как показанные на фиг. 3 и 4, чтобы управлять количеством газового топлива, подаваемого в трансмиссию и систему PCV двигателя, на основании интенсивности потока клапана PCV и различных условий работы двигателя. Газовое топливо также может зависеть от событий двигателя, таких как события перекрытия топлива при замедлении (DFSO), пуска/останова, и тому подобные (фиг. 5).
В вариантах осуществления с двигателем не на CNG, CNG может выдаваться в трансмиссию посредством отдельного бака источника CNG. В этих вариантах осуществления, CNG может подаваться трансмиссию, а позже передаваться в воздухозаборник системы PCV двигателя для сгорания или может откачиваться из транспортного средства. В кроме того дополнительных вариантах осуществления, двигатели не на CNG могут иметь замкнутый контур CNG для циркуляции CNG через трансмиссию, систему PCV двигателя и картер двигателя.
Фиг. 1 схематично изображает примерную систему 100 транспортного средства в качестве показанной на виде сверху. Система 100 транспортного средства включает в себя кузов 103 транспортного средства с передней частью, обозначена как «передняя часть», и задней частью, обозначенной как «задняя часть». Система 100 транспортного средства может включать в себя множество колес 136. Например, как показано на фиг. 1, система 100 транспортного средства может включать в себя первую пару колес, прилегающих к передней части транспортного средства, и вторую пару колес, прилегающих к задней части транспортного средства.
Система 100 транспортного средства включает в себя сжигающий топливо двигатель 110 внутреннего сгорания, присоединенный к трансмиссии 148. Двигатель 110 может потреблять жидкое топливо (например, бензин) или газовое топливо (например, природный газ, метан), чтобы вырабатывать отдаваемую мощность двигателя. Система 100 транспортного средства также изображена в качестве имеющей трансмиссию FWD, где двигатель 110 приводит в движение передние колеса через полуоси 109 и 122. В еще одном варианте осуществления, система 100 транспортного средства может иметь трансмиссию RWD, которая приводит в движение задние колеса через карданный вал (не показан) и дифференциал (не показан), расположенный на заднем мосту 130.
Двигатель 110 может эксплуатироваться посредством сжигания топлива, подаваемого из топливной системы 140 через топливную магистраль 142. Топливная система 140 может включать в себя один или более баков 144 хранения топлива для хранения топлива на борту транспортного средства. Например, топливный бак 144 может хранить источник топлива сжиженного природного газа (CNG), такой как газообразный метан. Другие варианты осуществления могут иметь первый источник газового топлива, хранимый в топливном баке 144, и второй источник жидкого топлива, хранимый в дополнительном топливном баке. В некоторых вариантах осуществления, топливо может храниться на борту транспортного средства в качестве смеси двух или более разных видов топлива. Источник жидкого топлива может быть выполнен с возможностью хранить смесь бензина и этилового спирта (например, E10, E85, и т.д.) или смесь бензина и метилового спирта (например, M10, M85, и т.д.). Источник газового топлива может быть смесью метана, газообразного водорода, газообразного кислорода или оксида углерода. Топливо или топливные смеси могут подаваться в двигатель 110 топливной магистралью 142. Кроме того, другие пригодные виды топлива и топливные смеси могут подаваться в двигатель 110, где они могут сжигаться в двигателе для выработки выходной мощности двигателя.
Двигатель 110 включает в себя систему 116 принудительной вентиляции картера (PCV) для вычищения прорывных газов из картера двигателя. Двигатель 110 дополнительно содержит в себе вращающиеся и совершающие возвратно-поступательное движение компоненты, которые перемещаются в картере двигателя, наряду с тем, что трансмиссия 148 включает в себя многочисленные шестерни, вращающиеся на высоких скоростях вращения. Традиционно, вращающиеся и совершающие возвратно-поступательное движение компоненты находятся в заполненной воздухом оболочке и, таким образом, испытывают потери эффективности из-за сопротивления воздуха. Атмосферный воздух имеет плотность около 1,22 кг/м3, тогда как метан имеет плотность 0,66 кг/м3, а потому, потери энергии могут быть более низкими в заполненной метаном оболочке.
Таким образом, в варианте осуществления, газовое топливо, содержащее сжатый природный газ (CNG) или метан, может направляться из топливного бака 144 через трансмиссию 148 в систему 116 PCV двигателя 110. Метан может выдаваться в трансмиссию 148 через топливную магистраль 104 из топливного бака 144. Клапан-регулятор 152 потока регулирует подачу некоторого количества CNG (или метана) в трансмиссию 148. Метан может передаваться из трансмиссии 148 в систему 116 PCV через трехходовой клапан 153 и магистраль 151. Во время работы транспортного средства, например, когда подача газового топлива в трансмиссию прекращена, газовое топливо в топливной магистрали 104 может направляться через трехходовой клапан 154 в бачок 158 для продувки для накопления. В еще одном примере, в условиях двигателя, когда газовое топливо не может передаваться из трансмиссии 148 в систему 116 PCV, оно может направляться в бачок 158 для продувки через трехходовой клапан 153 и магистраль 163. Например, газовое топливо может отводиться в бачок 158 для продувки из трансмиссии 148 при разрежении во впускном коллекторе падает ниже разрежения в картере двигателя. В качестве примера, бачок 158 для продувки может быть заполнен надлежащим адсорбентом для временного улавливания паров топлива (в том числе, испаренные углеводороды). В одном из примеров, используемым адсорбирующим веществом может быть активированный уголь. В некоторых вариантах осуществления, картер двигателя может быть герметизирован, чтобы предотвращать утечку метана, и может формировать разрежение по давлению.
Газовое топливо из топливной магистрали 142 также может направляться через трехходовой клапан 156 и магистраль 159 в бачок 158 для продувки. Во время работы транспортного средства, например, когда подача газового топлива в двигатель 110 прекращена, газовое топливо в топливной магистрали 142 может направляться в бачок 158 для продувки для накопления. Подача газового топлива в двигатель 110 может прекращаться, когда двигатель выключен, или во время перекрытия топлива при замедлении (DFSO), в качестве примеров. Посредством направления газового топлива, оставшегося в топливных магистралях 104, 163 и 142, в бачок 158 для продувки, когда подача газового топлива в трансмиссию 148, систему 116 PCV и двигатель 110 прекращена, выделение паров топлива в атмосферу может уменьшаться. Система 190 управления может приводить в действие трехходовые клапаны 153, 154 и 156, чтобы направлять газовое топливо в бачок 158 для продувки.
Трехходовой клапан 155 может реагировать на условия работы и может присоединять бачок 158 для продувки в топливную магистраль 142 или в трансмиссию 148. В качестве примера, газовое топливо может подаваться в топливную магистраль 142 через топливную магистраль 161 для сгорания в двигателе или в трансмиссию 148 через трехходовой клапан 155 и топливную магистраль 165, когда имеется в распоряжении достаточное давление в бачке для продувки. Например, если интенсивность потока клапана PCV больше, чем оцененная интенсивность прорывных газов, а загрузка бачка для продувки больше, чем пороговое значение, трехходовой клапан 155 может присоединять по текучей среде бачок 158 для продувки к трансмиссии 148. В еще одном примере, если давление в бачке для продувки больше, чем давление в системе PCV, то газовое топливо, накопленное в бачке 158 для продувки может направляться в трансмиссию 148 через трехходовой клапан 155 системой 190 управления. Когда условия работы не предоставляют возможность подачи газового топлива в трансмиссию 148, трехходовой клапан 155 может присоединять бачок 158 для продувки к топливной магистрали 142. Например, если разрежение в коллекторе находится ниже, чем разрежение в картере двигателя, и бачок для продувки имеет достаточный накопленный объем, топливо может выпускаться в двигатель 110 для сгорания. Если двигатель заглушен, топливо может накапливаться в бачке 158 для продувки для последующего сгорания, когда двигатель является работающим. Бачок 158 для продувки может обеспечивать перепад давления для увеличения скорости топлива в топливные магистрали 165 и 142. Трехходовой клапан 155, поэтому может быть реагирующим на давление, имеющееся в распоряжении в бачке 158 для продувки. Если достаточного давления нет в распоряжении для увеличения скорости топлива из бачка 158 для продувки в топливные магистрали 165 и/или 142, клапан 155 может закрываться, так чтобы газовое топливо могло накапливаться в бачке 158 для продувки до тех пор, пока достаточное давление не накоплено в бачке. Трехходовой клапан 155 может управляться системой 190 управления.
Клапан-регулятор 152 потока может управлять интенсивностью потока газового топлива в трансмиссию 148. Интенсивность потока газового топлива может регулироваться системой 190 управления посредством клапана-регулятора 152 потока в ответ на входной сигнал с одного или более датчиков 119 и/или на основании условий работы двигателя. В качестве примера, датчики 119 могут контролировать температуру, давление и/или содержание кислорода внутри двигателя 110. Дополнительный датчик (не показан), расположенный ниже по потоку от клапана 152, может контролировать интенсивность потока газового топлива в топливной магистрали 104. Клапан 152 также может быть реагирующим на давление в топливной магистрали 104, чтобы поддерживать давление для минимальной утечки атмосферного воздуха.
Система 190 управления может сообщаться с одним или более из двигателя 110, топливной системы 140 и трансмиссии 148, и может принимать информацию сенсорной обратной связи с одного или более из двигателя 110, топливной системы 140, системы 116 PCV и трансмиссии 148. Кроме того, система 190 управления может отправлять сигналы управления в одно или более из двигателя 110, топливной системы 140, клапана-регулятора 152 потока в ответ на эту сенсорную обратную связь. Система 190 управления может принимать запрошенную водителем выходную мощность силовой установки транспортного средства от водителя 132 транспортного средства. Например, система 190 управления может принимать сенсорную обратную связь с датчика 194 положения педали (PP), который поддерживает связь с педалью 192. Педаль 192 может схематично указывать ссылкой на тормозную педаль и/или педаль акселератора.
Топливная система 140 может периодически принимать топливо от источника топлива, находящегося вне транспортного средства. В качестве неограничивающего примера, силовая установка системы 100 транспортного средства может дозаправляться топливом посредством прима топлива через устройство налива топлива (не показано). В некоторых вариантах осуществления, топливный бак 144 может быть выполнен с возможностью хранить топливо, принятое из устройства налива топлива, до тех пор, пока оно не подается в двигатель 110 для сгорания. В некоторых вариантах осуществления, система 190 управления может принимать показание уровня топлива, хранимого в топливном баке 144, через датчик уровня топлива. Уровень топлива, хранимого в топливном баке 144 (например, в качестве идентифицированного датчиком уровня топлива), может сообщаться водителю транспортного средства, например, посредством указателя уровня топлива или индикаторной лампы.
Далее, со ссылкой на фиг. 2, она показывает примерную конфигурацию многоцилиндрового двигателя, в целом изображенного под 110, которая может быть включена в силовую установку автомобиля. Двигатель 110 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления 190 транспортного средства, включающей в себя контроллер 48, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 192 ввода. В этом примере, устройство 192 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали.
Двигатель 110 может включать в себя нижнюю часть блока цилиндров двигателя, указанную в целом под 26, которая может включать в себя картер 28 двигателя, заключающий в оболочку коленчатый вал 30. Картер 28 двигателя содержит в себе газы и может включать в себя поддон 32 картера, иначе указываемый ссылкой как маслосборник, удерживающий смазку двигателя (например, моторное масло), расположенный ниже коленчатого вала 30. Маслозаливная горловина 29 может быть расположена на картере 28 двигателя, так чтобы масло могло подаваться в поддон 32 картера. Маслозаливная горловина 29 может включать в себя крышку 33 маслозаливной горловины для уплотнения масляной горловины 29, когда двигатель находится в действии. Трубка 37 масляного щупа также может быть расположена в картере 28 двигателя и может включать в себя масляный щуп 35 для измерения уровня масла в поддоне 32 картера. В дополнение, картер 28 двигателя может включать в себя множество других отверстий для обслуживания компонентов в картере 28 двигателя. Эти отверстия в картере 28 двигателя могут поддерживаться закрытыми во время работы двигателя, так что система вентиляции картера (описанная ниже) может работать в время работы двигателя.
Верхняя часть блока 26 цилиндров двигателя может включать в себя камеру 34 сгорания (например, цилиндр). Камера 34 сгорания может включать в себя стенки 36 камеры сгорания с поршнем 38, расположенным в них. Поршень 38 может быть присоединен к коленчатому валу 30, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Камера 34 сгорания может принимать топливо из топливных форсунок (не показаны) и всасываемый воздух из впускного коллектора 42, который расположен ниже по потоку от дросселя 44. Блок 26 цилиндров двигателя также может включать в себя датчик 46 хладагента двигателя (ECT), расположенный на входе в контроллер 48 (подробнее описанный ниже в материалах настоящего описания).
Дроссель 44 может быть расположен на впуске двигателя для управления потоком воздуха, поступающим во впускной коллектор 42, и, например, может быть предварен выше по потоку компрессором 50, сопровождаемым охладителем 52 наддувочного воздуха. Компрессор 50 может сжимать всасываемый воздух у двигателя 110, тем самым, повышая давление и плотность всасываемого воздуха, обеспечивая условия двигателя с наддувом (например, давление во впускном коллекторе > барометрического давления), например, во время повышенных нагрузок двигателя. Воздушный фильтр 54 может быть расположен выше по потоку от компрессора 50 и может фильтровать свежий воздух, поступающий во впускной канал 56.
Выпускные газообразные продукты сгорания выходят из камеры 34 сгорания через выпускной канал 60, расположенный выше по потоку от турбины 62. Датчик 64 выхлопных газов может быть расположен вдоль выпускного канала 60 выше по потоку от турбины 62. Турбина 62 может быть оборудована перепускной заслонкой для выхлопных газов (не показана), шунтирующей ее, и турбина 62 может приводиться в движение потоком выхлопных газов. Более того, турбина 62 может быть механически присоединена к компрессору 50 через общий вал (не показан), чтобы вращение турбины 62 могло приводить в движение компрессор 50. Датчик 64 может быть датчиком, пригодным для выдачи показания соотношения воздуха выхлопных газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Датчик 64 выхлопных газов может быть соединен с контроллером 48.
В примере по фиг. 2, система 116 принудительной вентиляции картера (PCV) присоединена к впуску 12 свежего воздуха двигателя, так что газы в картере 28 двигателя могут вентилироваться управляемым образом. Во время нормальной работы двигателя, газы в камере 34 сгорания могут прорываться за поршень. Эти прорывные газы могут включать в себя несгоревшее топливо, продукты сгорания и воздух. Прорывные газы могут разбавлять и загрязнять масло, вызывая коррозию у компонентов двигателя и внося вклад в накопление осадка, уменьшая защитные и смазывающие свойства масла. На более высоких скоростях вращения двигателя, прорывные газы могут повышать давление в картере двигателя, так что утечка масла может возникать из уплотненных поверхностей двигателя. Система 116 PCV может помогать предотвращать и удалять прорывные газы из картера двигателя управляемым образом, чтобы уменьшать вредные воздействия прорывных газов, и может объединять их с впускным потоком двигателя, так чтобы они могли подвергаться сгоранию внутри двигателя. Посредством перенаправления прорывных газов на впуск двигателя, система 116 PCV способствует уменьшению выбросов двигателя, предотвращая выпуск прорывных газов в атмосферу.
Система 116 PCV включает в себя клапан 78 PCV, присоединенный по текучей среде к картеру 28 двигателя. В качестве примера, клапан 78 PCV может быть присоединен к клапанной крышке в двигателе, который может предоставлять возможность чтобы система PCV втягивала прорывные газы из двигателя наряду с уменьшением увлечения масла из картера двигателя. Клапан 78 PCV также может быть присоединен по текучей среде к впускному коллектору 42 двигателя. Интенсивность потока газов клапана PCV может меняться в зависимости от условий двигателя, таких как скорость вращения и нагрузка двигателя, и клапан 78 PCV может калиброваться для конкретного применения двигателя, в котором интенсивность потока газов клапана PCV может регулироваться по мере того, как изменяются условия работы. В качестве примера, когда двигатель выключен, клапан 78 PCV может закрываться и никакие газы не могут течь через него. Когда скорость вращения двигателя имеет значение холостого хода или является низким, или во время замедления при разрежении во впускном коллекторе является относительно высоким, клапан 78 PCV может слегка открываться, предоставляя возможность для ограниченных интенсивностей потока газов клапана PCV. На скоростях вращения или нагрузках двигателя, более высоких, чем холостой ход, разрежение во впускном коллекторе может снижаться, и клапан 78 PCV может предоставлять возможность для более высоких интенсивностей потока газов клапана PCV. Клапан 78 PCV может включать в себя традиционный клапан PCV или клапан PCV двухтактного типа.
В условиях без наддува (когда давление воздуха во впускном коллекторе (MAP) меньше, чем барометрическое давление (BP)), система 116 PCV втягивает воздух в картер 28 двигателя через сапунную или (вентиляционную) трубку 74 вентиляции картера. Первый конец 101 трубки 74 вентиляции картера может быть механически связан или присоединен к впуску 12 свежего воздуха выше по потоку от компрессора 50. В некоторых примерах, первый конец 101 трубки 74 вентиляции картера может быть присоединен к впуску 12 свежего воздуха ниже по потоку от воздушного фильтра 54 (как показано). В других примерах, трубка вентиляции картера может быть присоединена к впуску 12 свежего воздуха выше по потоку от воздушного фильтра 54. В еще одном другом примере, трубка вентиляции картера может быть присоединена к воздушному фильтру 54. Второй конец 102, противоположный первому концу 101, трубки 74 вентиляции картера может быть механически связан или присоединен к картеру 28 двигателя через маслоотделитель 81.
В некоторых вариантах осуществления, трубка 74 вентиляции картера может включать в себя датчик 61 давления, присоединенный в ней. Датчик 61 давления может быть датчиком абсолютного давления или измерительным датчиком. Один или более дополнительных датчиков давления и/или расхода могут быть присоединены к системе 116 PCV в альтернативных местоположениях. Например, датчик 51 барометрического давления (датчик BP) может быть присоединен к впускному каналу 56 выше по потоку от воздушного фильтра 54 для обеспечения оценки барометрического давления (BP). В одном из вариантов осуществления, где датчик 61 давления выполнен в виде измерительного датчика, датчик 51 BP может использоваться вместе с датчиком 61 давления. В некоторых вариантах осуществления, датчик 58 давления на входе компрессора (CIP) может быть присоединен во впускном коллекторе 56 ниже по потоку от воздушного фильтра 54 и выше по потоку от компрессора 50, чтобы выдавать оценку давления на входе компрессора (CIP).
В условиях без наддува, система 116 PCV выпускает воздух из картера двигателя и во впускной коллектор 42 через трубопровод 76, который может включать в себя проточный клапан 78 PCV, чтобы обеспечивать постоянную откачку газов изнутри картера 28 двигателя во впускной коллектор 42. В одном из вариантов осуществления, клапан 78 PCV может менять свое ограничение потока в ответ на падение давления на нем (или расход через него). В кроме того других примерах, клапан PCV может быть с клапаном электронным управлением, который управляется контроллером 48. Следует принимать во внимание, что, в качестве используемого в материалах настоящего описания, поток PCV указывает ссылкой на поток газов через трубопровод 76 из картера двигателя во впускной коллектор 42. В качестве примера, поток PCV может определяться по скорости впрыска топлива (например, газового топлива), топливно-воздушному соотношению на впуске двигателя и содержанию кислорода выхлопных газов посредством датчика 64 выхлопных газов, с использованием известных способов.
В качестве используемого в материалах настоящего описания, обратный поток PCV указывает ссылкой на поток газов через трубопровод 76 из впускного коллектора 42 в картер 28 двигателя. Обратный поток PCV может возникать, когда давление во впускном коллекторе находится выше, чем давление в картере двигателя (например, во время работы двигателя с наддувом). В некоторых примерах, система 116 PCV может быть оборудована запорным клапаном для предотвращения обратного потока PCV. Следует принимать во внимание, что, несмотря на то, что изображенный пример показывает клапан 78 PCV в качестве пассивного клапана, это не подразумевается ограничивающим, и, в альтернативных вариантах осуществления, клапан 78 PCV может быть клапаном с электронным управлением (например, клапаном с управлением от модуля управления силовым агрегатом (PCM)), при этом контроллер 48 системы 190 управления может выдавать командный сигнал для изменения положения клапана из открытого положения (или положения высокого потока) в закрытое положение (или положение низкого потока), или наоборот, либо любом положении между ними.
В условиях с наддувом (когда MAP больше, чем BP), газы могут течь через трубку 74 вентиляции картера из картера двигателя через маслоотделитель 81 и на впуск 12 свежего воздуха, а в итоге, в камеру 34 сгорания. Это может выполняться способом спертого воздуха, где воздух впускного коллектора не допускается в картер 28 двигателя, или способом принудительной вентиляции картера, где некоторое количество воздуха коллектора дозируется в картер 28 двигателя.
В то время как двигатель является работающим под легкой нагрузкой и при умеренном открывании дросселя, давление воздуха во впускном коллекторе может быть меньшим, чем давление воздуха в картере двигателя. Более низкое давление во впускном коллекторе 42 втягивает свежий воздух в направлении него, втягивая воздух посредством трубки 74 вентиляции картера двигателя через картер двигателя (где он разбавляется и смешивается с газообразными продуктами сгорания), и из картера двигателя посредством трубопровода 76 через клапан 78 PCV и во впускной коллектор 42. Однако, во время других условий, таких как тяжелая нагрузка или в условиях с наддувом, давление воздуха во впускном коллекторе может быть большим, чем давление воздуха в картере двигателя. По существу, всасываемый воздух может проходить через трубопровод 76 и в картер 28 двигателя.
Газы в картере 28 двигателя могут включать в себя несгоревшее топливо, несожженный воздух и полностью или частично сгоревшие газы. Кроме того, также может присутствовать смазочный масляный туман. По существу, различные маслоотделители могут быть включены в систему 116 принудительной PCV для уменьшения выхода масляного тумана из картера 28 двигателя через систему 116 PCV. Например, трубопровод 76 в системе PCV может включать в себя однонаправленный маслоотделитель 80, который отфильтровывает масло из паров, выходящих из картера 28 двигателя, до того, как они повторно поступают во впускной коллектор 42. Еще один маслоотделитель 81 может быть расположен в трубке 74 вентиляции картера для удаления масла из потока газов, выходящих из картера двигателя во время работы с наддувом. Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления, трубопровод 76 также может включать в себя датчик 84 разрежения, присоединенный к системе 116 PCV.
Контроллер 48 показан на фиг. 2 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 108, устройство 111 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 112 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 114, энергонезависимую память 117 и шину данных. Контроллер 48 может принимать различные сигналы с различных датчиков, присоединенных к двигателю 110, температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 46 температуры; измерение давления во впускном коллекторе (MAP) с датчика 86 давления; измерение давления в картере двигателя с датчика 87 давления; измерение барометрического давления с датчика 51 BP; топливно-воздушное соотношение выхлопных газов с датчика 64 выхлопных газов; и другие датчики диагностики PCV, описанные ниже. Постоянное запоминающее устройство 112 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 108 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
В некоторых условиях, система 116 PCV может контролироваться многообразием датчиков в системе 116 PCV. В некоторых вариантах осуществления, множество датчиков абсолютных величин, например, датчик 51 барометрического давления (BP), датчик 58 давления на входе компрессора (CIP) и/или датчик 61 давления в трубке 74 вентиляции могут использоваться в комбинации, чтобы контролировать давление в системе PCV. Например, в некоторых подходах, датчик 51 барометрического давления, датчик 58 давления на входе компрессора (CIP) и датчик 61 давления в трубке 74 вентиляции картера PCV, все могут использоваться для контроля давления в системе PCV.
В альтернативном варианте осуществления, MAP и давление на входе компрессора (CIP) и/или MAP и давление в картере двигателя могут использоваться вместо MAP и BP для определения, когда двигатель подвергается наддуву или не подвергается наддуву. Например, когда MAP меньше, чем CIP, двигатель может не подвергаться наддуву. В еще одном примере, когда MAP больше, чем CIP или давление в картере двигателя, двигатель может подвергаться наддуву.
Как описано ранее для фиг. 1, газовое топливо, такое как метан, может подаваться из топливного бака 144 через клапан-регулятор 152 потока газового топлива в топливной магистрали 104 в трансмиссию 148. Как показано в примере по фиг. 2, газовое топливо может подаваться из трансмиссии 148 в магистраль подсоса воздуха, такую как трубка 74 вентиляции картера системы 116 PCV, через магистраль 151. Подача газового топлива, такого как метан, в трансмиссию и через систему PCV в картер двигателя, содержащий в себе вращающиеся компоненты, может уменьшать количество воздуха внутри трансмиссии и картере двигателя и замещать его газом более низкой плотности. Газ более низкой плотности может давать в результате пониженное трение и сопротивление, испытываемое движущимися компонентами, работу охладителя и большую эффективность. Например, плотность и вязкость газообразного метана является более низкой, чем воздух, и таким образом, частичное или полное замещение воздуха газообразным метаном способствует снижению трения в трансмиссии и двигателе, обусловленного сопротивлением воздуха, наряду с сохранением результатов охлаждения.
Более того, воспламенение топлива может вызывать ухудшение характеристик компонентов двигателя. Так как метан воспламеним в пределах ограниченного интервала топливно-воздушного соотношения (например, 5-15% метана в воздухе), метан обеспечивает более широкий диапазон топливно-воздушных соотношений для работы двигателя по сравнению с другим топливом более низкой плотности, таким как водород. Порог воспламеняемости также может реагировать на давление, так что требуемое давление может быть функцией топливно-воздушного соотношения от впрыска метана, а также давления внутри системы, которое достигается повышенной величиной впрыска метана.
Таким образом, система транспортного средства может содержать двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя систему PCV с трансмиссией, присоединенные по текучей среде к источнику газового топлива через клапан-регулятор потока. Клапан-регулятор потока может быть выполнен с возможностью управления потоком газового топлива в трансмиссию, а оттуда, в систему PCV через магистраль подсоса воздуха системы PCV. Более того, система транспортного средства дополнительно может содержать бачок для продувки (не показанный на фиг. 2), присоединенный по текучей среде к трансмиссии и присоединенный по текучей среде к топливной магистрали. Кроме того еще, источник газового топлива может содержать метан, а вязкость газового топлива может быть более низкой, чем вязкость воздуха.
Таким образом, транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя систему PCV, с трансмиссией, присоединенной по текучей среде к источнику газового топлива через клапан-регулятор потока, может иметь контроллер, имеющий исполняемые команды для подачи газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию и, вслед за тем, в систему PCV двигателя внутреннего сгорания в ответ на интенсивность потока прорывных газов, являющуюся меньшей, чем интенсивность потока клапана PCV, и разрежение в коллекторе, являющееся большим, чем разрежение в картере двигателя. Трансмиссия может быть присоединена по текучей среде к магистрали воздухозаборника системы PCV и через систему PCV к картеру двигателя, и клапан-регулятор потока может быть выполнен с возможностью подачи газового топлива с интенсивностью потока газового топлива разности между интенсивностью потока клапана PCV и интенсивностью потока прорывных газов. Более того, исполняемые команды дополнительно могут содержать закрывание клапана-регулятора потока в ответ на разрежение в коллекторе, падающее ниже разрежения в картере двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 3, она показывает блок-схему высокоуровневого примерного способа 300 управления потоком газового топлива в трансмиссию и дальше в картер двигателя, такого как двигатель 110 по фиг. 1 и 2 через систему PCV.
Способ 300 может начинаться на этапе 310, где могут определяться условия работы двигателя, такие как крутящий момент (Tq), скорость транспортного средства (Vs), скорость вращения двигателя (Ne), топливно-воздушное соотношение (AFR). Например, скорость вращения двигателя (Ne) может оказывать влияние на разрежение в коллекторе, которое необходимо для втягивания паров прорывных газов.
После того, как условия двигателя определены, способ 300 переходит на этап 320, где может подтверждаться, удовлетворено ли условие давления в картере двигателя. В одном из примеров, условие давления в картере двигателя может удовлетворяться, если разрежение в коллекторе больше, чем разрежение в картере двигателя. Если разрежение во впускном коллекторе меньше, чем разрежение в картере двигателя, то прорывные газы PCV и газовое топливо, направляемое в картер двигателя или на вход картера двигателя, могут не передаваться на впуск двигателя. Разрежение во впускном коллекторе может измеряться датчиком давления, расположенным на или около впускного коллектора, таким как датчик 84 разрежения в трубопроводе PCV, или датчиком 86 давления на впуске. Более того, давление в картере двигателя или разрежение в картере двигателя может измеряться датчиком давления или разрежения, расположенным в картере двигателя, таким как датчик 87 давления.
Когда разрежение во впускном коллекторе меньше, чем разрежение в картере двигателя, подача газового топлива в картер 28 двигателя может не регулироваться надежно по сравнению с тем при разрежении во впускном коллекторе больше, чем разрежение в картере двигателя. Например при разрежении во впускном коллекторе меньше, чем разрежение в картере двигателя, разрежение в коллекторе может не быть достаточно высоким, чтобы втягивать газовое топливо из трансмиссии и газы PCV в картер двигателя. Соответственно, если разрежение во впускном коллекторе меньше, чем разрежение в картере двигателя (например, давление во впускном коллекторе больше, чем давление в картере двигателя), условие давления в картере двигателя не удовлетворено.
В еще одном примере, условие давления в картере двигателя может быть удовлетворено, если давление в картере двигателя меньше, чем верхнее пороговое давление в картере двигателя. Если давление в картере двигателя находится выше верхнего порогового давления в картере двигателя, подача газового топлива в картер двигателя может избыточно повышать давление в на масляные прокладки масляного поддона и клапанной крышки. Соответственно, если давление в картере двигателя находится выше верхнего порогового давления в картере двигателя, то условие давления в картере двигателя не удовлетворено. Верхнее пороговое давление в картере двигателя может быть задано на основании конструкции картера двигателя, условий работы двигателя, масляных прокладок, и тому подобного.
Если условие давления в картере двигателя удовлетворено на этапе 320, способ 300 переходит на этап 330, где она может определять, является ли интенсивность потока клапана PCV (QPCVV) меньшей, чем или равной интенсивности потока прорывных газов (QB-B). QPCVV может определяться по условиям работы двигателя, таким как скорость впрыска топлива, топливно-воздушное соотношение на впуске и датчик кислорода выхлопных газов. Например, датчик кислорода выхлопных газов может указывать соотношение топлива и воздуха, сжигаемых в двигателе, и интенсивность потока топлива и воздуха, подаваемых в двигатель, может обеспечиваться скоростью впрыска топлива и топливно-воздушным соотношением на впуске. Таким образом, в одном из примеров, QPCVV может логически выводиться из разности между интенсивностью потока топлива и воздуха, подаваемых в двигатель, и соотношения топлива и воздуха, подвергаемых сгоранию в двигателе. QB-B может быть расчетной интенсивностью потока, основанной на конструкции двигателя, износе двигателя и условиях работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка двигателя, и тому подобное. Например, QB-B может быть большей для двигателей с ощутимым износом по сравнению с более новым двигателем, и QB-B может возрастать, когда повышаются скорость вращения и нагрузка двигателя. Расчет QB-B и определение QPCVV могут выполняться системой 190 управления.
На этапе 330, если QPCVV определяется большей, чем QB-B, способ 300 переходит на этап 340, где клапан-регулятор 152 потока газового топлива, присоединенный по текучей среде к трансмиссии 148, открывается, чтобы направлять газовое топливо, например, метан, в трансмиссию, а оттуда, во впуск свежего воздуха системы 116 PCV, как проиллюстрировано на фиг. 1 и 2. В одном из примеров, газовое топливо из топливной магистрали 104 может направляться в трансмиссию, а вслед за этим, через магистраль 151, в магистраль подсоса воздуха, такую как трубка 74 вентиляции картера системы 116 PCV. Таким образом, газовое топливо может направляться из трансмиссии 148 в картер 28 двигателя через систему 116 PCV. В еще одном примере, газовое топливо, вытекающее из трансмиссии, может передаваться непосредственно в картер 28 двигателя. Например, на более высоких нагрузках двигателя и более высоких скоростях вращения двигателя, когда поток прорывных газов повышается по сравнению с более низкими нагрузками двигателя и более низкими числами оборотов двигателя, и повышается давление в картере двигателя, прорывные газы могут вытекать из картера 28 двигателя через трубопровод 76 и через трубку 74 вентиляции картера двигателя. Соответственно, вдувание газового топлива из трансмиссии 148 в картер 28 двигателя (или в трубку 74 вентиляции картера в местоположении, очень близком к картеру 28 двигателя) дает газовому топливу возможность достигать картера двигателя для увеличения смазки компонентов двигателя и уменьшения трения до выдувания в систему впуска воздуха для сгорания.
Затем, способ 300 переходит на этап 350, где интенсивность потока газового топлива регулируется системой 190 управления посредством регулировки клапана-регулятора 152 потока газового топлива, так что количество газового топлива (Qgasfuel), текущего за клапан-регулятор, является разностью между QPCVV и QB-B. Поэтому, Qgasfuel=QPCVV-QB-B. На этапе 360, способ 300 может регулировать поток топлива на основании различных условий двигателя и транспортного средства, что будет конкретизировано ниже в ходе ссылки на фиг. 4.
Фиг. 4 иллюстрирует примерную процедуру 400 для системы 100 транспортного средства для регулирования интенсивности потока газового топлива в трансмиссию и систему PCV. Более точно, способ определяет интенсивность потока на основании условий двигателя и топливно-воздушного соотношения. Способ 400 начинается на этапе 410, где оцениваются и/или измеряются условия работы двигателя, такие как топливно-воздушное соотношение, скорость вращения, крутящий момент двигателя, и тому подобное. Способ 400 переходит на этап 420, где QPCVV может определяться на основании условий работы двигателя. В одном из примеров, как описано ранее, QPCVV может определяться на основании скорости впрыска топлива, топливно-воздушного соотношения на впуске и датчика кислорода выхлопных газов. В дополнение, QPCVV может определяться с использованием дополнительных условий работы двигателя.
Как только определяется QPCVV, способ 400 переходит на этап 430, где QB-B может рассчитываться на основании условий двигателя. Как описано ранее, QB-B может быть расчетной интенсивностью потока, основанной на конструкции двигателя, износе двигателя и условиях работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка двигателя, и тому подобное. В еще одном примере, QB-B может рассчитываться по заданной модели, находящейся в системе 190 управления, с использованием комбинации условий работы двигателя.
Затем, способ 400 переходит на этап 440, где клапан-регулятор потока газового топлива может устанавливаться контроллером 48, чтобы Qgasfuel=QPCVV-QB-B. Соответственно, контроллер 48 может открывать или закрывать клапан-регулятор 152 потока газового топлива частично или полностью, чтобы подавать газовое топливо, такое как метан, в трансмиссию 148 и, вслед за тем, в систему 116 PCV, чтобы компенсировать разность между интенсивностью потока клапана PCV, QPCVV, и интенсивностью потока прорывных газов, QB-B.
Способ 400 затем переходит на этап 448, где может определяться, произошло ли только что событие DFSO. Если событие DFSO произошло только что, способ 400 переходит на этап 456, где количество газового топлива, текущего через клапан-регулятор 152 потока, может понижаться. Qgasfuel может понижаться согласно избыточному количеству газового топлива, подаваемого из трансмиссии 148 в систему 116 PCV, например, в трубке 74 вентиляции картера двигателя. После того, как произошло событие DFSO, избыточное количество газового топлива, подаваемого в систему 116 PCV, может быть пропорциональным QPCVV - QB-B.
В еще одном примере, подача газового топлива в трансмиссию и систему PCV может прекращаться. Прекращение Qgasfuel после события DFSO может способствовать замедлению транспортного средства, поскольку газовое топливо больше не обеспечивало бы смазку и уменьшение трения компонентов двигателя, и трение в двигателе может повышаться. В качестве дополнительного примера, Qgasfuel может выключаться перед наступающим событием DFSO, в течение периода, в котором двигатель выполняет управление крутящим моментом в ожидании события DFSO, которое может предоставлять возможность для более быстрой продувки или сжигания оставшегося газового топлива в картере двигателя.
Если событие DFSO не произошло, способ 400 переходит на этап 450, где может определяться, имеет ли топливно-воздушное соотношение, A/F, смещение обеднения кроме требуемого топливно-воздушного соотношения, A/Fdesired. A/Fdesired может быть основано на условиях работы двигателя, таких как скорость вращения и нагрузка двигателя, скорость впрыска топлива, поток продувки из бачка для продувки, обретенное топливо (удаление газов топлива из масла), поток газового топлива в систему PCV, подвергнутые рециркуляции прорывные газы, и тому подобное, чтобы поддерживать экономию топлива и уменьшать выбросы. Оценка и регулирование потока газового топлива в систему PCV могут помогать оценке и регулированию A/F. Например, получение характеристик длительности импульса и падения давления соленоидного клапана-регулятора 152 потока газового топлива может способствовать оценке вклада потока газового топлива у системы PCV в A/F. A/F может измеряться с использованием датчиков кислорода на впуске и/или выхлопных газов.
В одном из примеров, если рассчитанная QB-B находится ниже, чем действующая интенсивность потока прорывных газов, A/F прямой связи может быть избыточно смещено с обеднением, а Qgasfuel может быть большей, чем QPCVV-QB-B,actual. Более высокая Qgasfuel в этом примере может давать в результате соотношение A/F, являющееся более богатым, чем A/Fdesired. Если A/F определено более богатым, чем A/Fdesired, способ 400 переходит на этап 456 с 450, где Qgasfuel понижается. Величина, на которую понижается Qgasfuel, может зависеть от разности между A/F и A/Fdesired, и QPCVV-QB-B. Например, Qgasfuel может понижаться на величину, пропорциональную разности между A/Fdesired и A/F, и пропорциональную QPCVV-QB-B. Могут использоваться другие способы понижения Qgasfuel, в том числе, прекращение Qgasfuel. При выполнении процедуры 400, система 190 управления может добиваться интенсивности потока газового топлива в систему 116 PCV для поддержания A/F на A/Fdesired и для установки Qgasfuel=QPCVV-QB-B.
После этапа 450, способ переходит на этап 458, где может определяться, произошло ли событие останова/пуска. Например, двигатель может временно заглушаться, а затем перезапускаться, когда транспортное средство останавливается на светофоре, чтобы сокращать время, проведенное на холостом ходу и, тем самым, улучшать экономию топлива и уменьшать выбросы. Если событие останова/пуска подтверждено, способ 400 переходит на этап 456, где Qgasfuel понижается или прекращается во время остановки двигателя. Если событие останова/пуска не подтверждено, способ 400 переходит на этап 460, чтобы поддерживать (не понижать) Qgasfuel, например, независимо от значений A/Fdesired и QPCVV-QB-B.
Следует принимать во внимание, что, если подача газового топлива через клапан-регулятор потока перекрыта во время DFSO или события останова/пуска, любое избыточное газовое топливо может отводиться в бачок для продувки для накопления. Накопленное топливо может продуваться в более позднее время из бачка в камеру сгорания или в трансмиссию на основании условий работы.
Далее, возвращаясь на этапы 320 и 330 процедуры 300, если условие давления в картере двигателя не удовлетворено на этапе 320, или если QPCVV≤QB-B на этапе 330, то способ 300 переходит на этап 346. На этапе 346, клапан-регулятор 152 потока газового топлива может закрываться, чтобы прекращать подачу газового топлива в трансмиссию 148. Затем, способ 300 переходит на этап 356, где трехходовой клапан 154 может открываться, чтобы направлять газовое топливо в топливной магистрали 104 в бачок 158 для продувки для накопления. Кроме того, избыточное газовое топливо в трансмиссии может отводиться в бачок 158 для продувки через трехходовой клапан 153.
Газовое топливо, накопленное в бачке 158 для продувки, может направляться в двигатель 110 для сгорания через трехходовой клапан 155 или в трансмиссию 148 в зависимости от условий работы транспортного средства. Например, если давление в бачке для продувки больше, чем давление в системе PCV, то газовое топливо, накопленное в бачке 158 для продувки, может направляться в трансмиссию, а вслед за тем, в систему 116 PCV через трехходовой клапан 155 системой 190 управления. Бачок для продувки может включать в себя датчик давления для определения давления в бачке для продувки и для сообщения указанного давления в бачке для продувки в систему 190 управления. Давление в системе PCV, например, может указываться датчиком 86 давления или датчиком давления, установленным в системе 116 PCV, к примеру, в картере 28 двигателя или в трубке 74 вентиляции картера. Способ 300 заканчивается после этапов 360 и 356.
Таким образом, газовое топливо может подаваться из существующего источника газового топлива в трансмиссию и картер двигателя на основании интенсивности потока PCV. Поток газового топлива может инициироваться в ответ на интенсивность потока прорывных газов, падающую ниже интенсивности потока клапана PCV при разрежении в коллекторе больше, чем разрежение в картере двигателя, разрежение в картере двигателя повышается с ростом скорости вращения двигателя. Газовое топливо также может подаваться с интенсивностью потока разности между интенсивностью потока клапана PCV и интенсивностью потока прорывных газов. Подача газового топлива может прекращаться, если двигатель заглушен в качестве части события останова/пуска, или когда транспортное средство поставлено на стоянку. Поток топлива также может деактивироваться при разрежении в коллекторе является более низким, чем разрежение в картере двигателя. Кроме того еще, интенсивность потока газового топлива может понижаться в ответ на топливно-воздушное соотношение, являющееся более бедным, чем требуемое топливно-воздушное соотношение.
Когда подача газового топлива понижается (например, DFSO), может оцениваться избыточное количество газового топлива, подаваемого в магистраль для свежего воздуха PCV. Интенсивность газового потока в трансмиссию может понижаться на величину, соответствующую указанному избыточному количеству газового топлива. Кроме того, избыточное топливо, содержащееся в топливных магистралях или трансмиссии, когда газовый поток уменьшается или прерывается (например, для события останова/пуска), может направляться в бачок для продувки, присоединенный по текучей среде к трансмиссии и двигателю. Газовое топливо может передаваться из бачка для продувки в трансмиссию в более позднее время в ответ на интенсивность потока прорывных газов, являющуюся меньшей, чем интенсивность потока клапана PCV, и давление в бачке для продувки, являющееся большим, чем давление в магистрали впуска воздуха PCV.
Далее, с обращением к фиг. 5, она иллюстрирует примерную многомерную характеристику 500 работы, графически изображенную в зависимости от времени, изображающую способ уменьшения трения в трансмиссии и картере двигателя системы транспортного средства на основании условий работы. График 502 изображает состояние двигателя, график 522 изображает изменение разрежения во впускном коллекторе, график 532 показывает изменение интенсивности потока газового топлива в качестве разности между QPCVV и QB-B, график 534 иллюстрирует изменение количества топлива, текущего в трансмиссию и систему PCV, Qgasfuel, график 542 представляет открывание клапана-регулятора потока газового топлива, и график 552 изображает изменение топливно-воздушного соотношения (A/F). Линия 514 представляет разрежение в коллекторе двигателя, а линия 554 представляет требуемое топливно-воздушное соотношение (A/Fdesired).
До момента t1 времени, двигатель заглушен (Выключен), как изображено согласно 502, разрежение 522 во впускном коллекторе находится ниже разрежения 514 в картере двигателя, открывание 542 клапана-регулятора потока газового топлива имеет значение 0% (например, закрыт), и QPCVV, QB-B, QPCVV-QB-B 532 и Qgasfuel 534 все являются нулевыми. В t1, двигатель включается и, по мере того, как состояние двигателя меняется с Выключенного на Включенное, разрежение 522 во впускном коллекторе поднимается выше разрежения 514 в картере двигателя, а QPCVV-QB-B 532 больше, чем ноль (например, QPCVV>QB-B), и, в силу этого, удовлетворено первое условие. Соответственно, система 190 управления открывает клапан-регулятор 152 потока газового топлива (на фиг. 1) и устанавливает открывание 542 клапана-регулятора потока газового топлива, чтобы Qgasfuel 534 была эквивалентна QPCVV-QB-B 532, между t1 и t2. Таким образом, газовое топливо, например, газообразный метан, подается в трансмиссию 148 и, вслед за тем, в систему 116 PCV, чтобы помогать уменьшать потери на трение в трансмиссии и картере двигателя, и давать возможность охлаждения. Более того, газовое топливо может подаваться в трансмиссию 148 и систему 116 PCV с низкой интенсивностью потока, которая может компенсировать разность между QPCVV и QB-B. Кроме того еще, газовое топливо может подаваться из трансмиссии в линию подсоса воздуха, такую как трубка 74 вентиляции картера системы 116 PCV, через клапан-регулятор 153 потока газового топлива. Кроме того, между t1 и t2, соотношение 552 A/F остается сопоставимым с требуемым соотношением 554 A/F.
В t2, A/F 552 определяется более богатым, чем A/Fdesired 554. A/F может быть большим, чем A/Fdesired, так как расчетная QB-B может быть меньшей, чем действующая интенсивность потока прорывных газов.
Поэтому, в t3, Qgasfuel 534 регулируется ниже посредством уменьшения открывания клапана-регулятора 542 потока газового топлива. Поэтому, соотношение A/F повышается после t3 и сопоставимо с требуемым соотношением 554 A/F. Поскольку первое состояние остается удовлетворенным, где разрежение 522 во впускном коллекторе больше, чем разрежение 514 в картере двигателя, состояние 502 двигателя продолжает быть Включенным, а QPCVV-QB-B больше, чем ноль, поток газового топлива уменьшается, но не перекрывается.
В t4, разрежение 522 во впускном коллекторе становится меньшим, чем разрежение 514 в картере двигателя. По существу, первое условие больше не удовлетворяется, и система 190 управления закрывает проем 542 клапана-регулятора газового топлива, тем самым, прекращая подачу газового топлива в трансмиссию, а потому, в систему 116 PCV. Когда разрежение 522 во впускном коллекторе становится меньшим, чем разрежение 514 в картере двигателя, воздух и газовое топливо, подаваемые в трубку 74 вентиляции картера, могут не подаваться в картер 28 двигателя в достаточной мере.
Таким образом, потери мощности, обусловленные трением в трансмиссии и картере двигателя, могут снижаться посредством подачи газового топлива в трансмиссию и картер двигателя через PCV двигателя. Поток газового топлива через систему PCV может преимущественно содействовать вычищению существующих прорывных газов в картере двигателя и может передаваться в топливную магистраль двигателя для сгорания, минимизируя потери топлива. Посредством использования топлива, такого как метан, с более низкой плотностью, чем воздух, капельки масла, взвешенные в воздухе в картере двигателя, могут сталкиваться друг с другом, объединяться и формировать меньшее количество больших капель, понижая эффективную плотность. Базирование количества газового топлива, подаваемого для смазывания, на разности между интенсивности потока клапана PCV и моделированной интенсивности потока прорывных газов может гарантировать, что избыточные количества газа не переполняют систему PCV. Таким образом, посредством использования разумных количеств газового топлива для уменьшения трения, экономия топлива может дополнительно повышаться.
Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.
1. Система вентиляции картера в транспортном средстве, содержащем двигатель, причем система содержит:
источник газового топлива; и
трансмиссию, расположенную в картере трансмиссии, причем
трансмиссия присоединена по текучей среде к источнику газового топлива через клапан-регулятор потока и к магистрали свежего воздуха принудительной вентиляции картера (PCV) в двигателе.
2. Система по п. 1, в которой клапан-регулятор потока выполнен с возможностью управления потоком газового топлива в трансмиссию.
3. Система по п. 1, дополнительно содержащая бачок для продувки, присоединенный по текучей среде к трансмиссии и к источнику газового топлива.
4. Система по п. 1, в которой вязкость газового топлива является более низкой, чем вязкость воздуха.
5. Система по п. 1, в которой источник газового топлива содержит метан.
6. Способ вентиляции картера в транспортном средстве, содержащем двигатель, причем способ включает в себя этап, на котором:
подают газовое топливо от источника газового топлива в трансмиссию двигателя на основании потока PCV.
7. Способ по п. 6, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
инициируют подачу газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию в ответ на интенсивность потока прорывных газов, падающую ниже интенсивности потока клапана PCV.
8. Способ по п. 7, дополнительно включающий в себя этап, на котором прекращают поток газового топлива в трансмиссию при разрежении в коллекторе, большем, чем разрежение в картере двигателя.
9. Способ по п. 7, в котором газовое топливо подают с интенсивностью потока, составляющей разность между интенсивностью потока клапана PCV и интенсивностью потока прорывных газов.
10. Способ по п. 6, дополнительно включающий в себя этап, на котором прекращают подачу газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию при остановке двигателя.
11. Способ по п. 9, дополнительно включающий в себя этап, на котором понижают интенсивность потока газового топлива в ответ на топливно-воздушное соотношение с избыточным смещением обеднения.
12. Способ по п. 7, дополнительно включающий в себя этапы, на которых, в ответ на событие перекрытия топлива при замедлении,
определяют избыточное количество газового топлива, подаваемое в трансмиссию, и
снижают интенсивность потока газового топлива на величину, соответствующую избыточному количеству газового топлива.
13. Способ по п. 12, дополнительно включающий в себя этап, на котором накапливают избыточное газовое топливо в бачке для продувки, присоединенном по текучей среде к трансмиссии, системе PCV и источнику газового топлива.
14. Способ по п. 7, дополнительно включающий в себя этапы, на которых, в ответ на событие останова/пуска транспортного средства,
определяют избыточное количество газового топлива, подаваемое в трансмиссию, и
снижают интенсивность потока газового топлива на величину, соответствующую избыточному количеству газового топлива.
15. Способ по п. 14, дополнительно включающий в себя этап, на котором накапливают избыточное газовое топливо в бачке для продувки, присоединенном по текучей среде к трансмиссии, системе PCV и источнику газового топлива.
16. Транспортное средство, содержащее:
двигатель, содержащий трансмиссию, присоединенную по текучей среде к источнику газового топлива через клапан-регулятор потока,
трансмиссию, присоединенную по текучей среде к впускной магистрали свежего воздуха системы PCV; и
контроллер, содержащий исполняемые команды, хранимые в памяти, для
подачи газового топлива от источника газового топлива в трансмиссию в ответ на интенсивность потока прорывных газов, являющуюся меньшей, чем интенсивность потока клапана PCV.
17. Транспортное средство по п. 16, в котором клапан-регулятор потока выполнен с возможностью подачи газового топлива с интенсивностью потока газового топлива, составляющей разность между интенсивностью потока клапана PCV и интенсивностью потока прорывных газов.
18. Транспортное средство по п. 16, в котором исполняемые команды дополнительно содержат закрывание клапана-регулятора потока в ответ на остановку двигателя.
19. Транспортное средство по п. 16, в котором исполняемые команды дополнительно содержат закрывание клапана-регулятора потока в ответ на разрежение в коллекторе, меньшее, чем разрежение в картере.
