Система (варианты)
РЕФЕРАТ
Предложены системы и способы для двигателя со сдвоенным турбонаддувом с единой системой рециркуляции отработавших газов (EGR). В одном из примерных подходов, предложена система, содержащая первый турбонагнетатель в первом впускном канале с системой EGR низкого давления, присоединяющей по текучей среде отработавшие газы, выходящие из первого турбонагнетателя, к всасываемому воздуху, поступающему в первый турбонагнетатель, и второй турбонагнетатель во втором впускном канале без системы EGR низкого давления, присоединяющей по текучей среде отработавшие газы, выходящие из второго турбонагнетателя, к всасываемому воздуху, поступающему во второй турбонагнетатель.
2420-192318RU/071
СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ)
ОПИСАНИЕ
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы двигателя с турбонаддувом могут использовать системы рециркуляции отработавших газов низкого давления с охлаждением (EGR), которые направляют отработавшие газы от места ниже по потоку от турбины турбонагнетателя и вводят отработавшие газы выше по потоку от компрессора турбонагнетателя.
Например, системы EGR низкого давления могут использоваться на двигателях с наддувом для повышения экономии топлива посредством пониженных потерь накачки, повышения эффективности сгорания и снижения тенденций детонации двигателя. Кроме того, системы EGR низкого давления с охлаждением также могут использоваться на дизельных двигателях для снижения выбросов оксидов азота (NOx) наряду с повышением экономии топлива посредством повышенной производительности охлаждения и эффективности турбонагнетателей по сравнению с традиционными системами EGR «высокого давления» (см. ЕР 1873366 А1, F01 N3/023, 02.01.2008).
Дополнительно, в некоторых примерах, двигатели с системами EGR могут включать в себя пару одинаковых турбонагнетателя, где каждый турбонагнетатель включает в себя компрессор, скомпонованный вдоль отдельных воздушных впускных каналов двигателя. Например, один из подходов для двигателя V-образного типа с парой одинаковых турбонагнетателей состоит в том, чтобы предусматривать систему EGR низкого давления для каждого турбонагнетателя.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Однако, авторы в материалах настоящей заявки осознали проблемы у подходов, которые используют системы EGR низкого давления для каждого турбонагнетателя в двигателе со сдвоенным турбонаддувом. Например, использование отдельных систем EGR может обеспечивать в результате двойные наборы компонентов и датчиков EGR, приводя к повышенной стоимости проблемам компоновки и повышению сложности управления двигателем. Например, дисбаланс в такой конфигурации может увеличивать сложность управления двумя клапанами EGR для достижения одинаковой интенсивности EGR в каждом ряде двигателя. Кроме того, такие подходы могут обеспечивать в результате отрицательные взаимодействия между смазочным маслом в газах принудительной вентиляции картера (PCV) и системой EGR, например, вызывающие потенциальные риски загрязнения рабочего клапана EGR и рабочего колеса компрессора.
В качестве одного из примеров, вышеприведенные проблемы могут быть решены посредством системы.
В одном из аспектов система содержит первый турбонагнетатель в первом впускном канале с системой EGR низкого давления, присоединяющей по текучей среде отработавшие газы, выходящие из первого турбонагнетателя, к всасываемому воздуху, поступающему в первый турбонагнетатель, и второй турбонагнетатель во втором впускном канале без системы EGR низкого давления, присоединяющей по текучей среде отработавшие газы, выходящие из второго турбонагнетателя, к всасываемому воздуху, поступающему во второй турбонагнетатель.
Система EGR низкого давления, присоединенная к первому турбонагнетателю, предпочтительно соединена исключительно с первым турбонагнетателем через клапан и охладитель EGR.
Первый и второй турбонагнетатели предпочтительно расположены параллельно друг другу и поддерживаются отдельными от места перед соединением системы EGR низкого давления с всасываемым воздухом первого турбонагнетателя до места ниже по потоку от первого и второго турбонагнетателей.
Система предпочтительно дополнительно содержит канал принудительной вентиляции картера (PCV), подающий газы PCV только во второй впускной канал второго турбонагнетателя.
Система предпочтительно дополнительно содержит охладитель наддувочного воздуха, присоединенный к сжатым газам, как из первого, так и второго турбонагнетателей.
В другом из аспектов система содержит первый и второй параллельные впускные каналы с турбонагнетателе, первый и второй параллельные выпускные каналы, канал EGR низкого давления, присоединяющий только один из выпускных каналов только к одному из впускных каналов от места ниже по потоку от одного турбонагнетателя до места выше по потоку от одного турбонагнетателя.
Канал EGR низкого давления, присоединяющий только один из выпускных каналов только к одному из впускных каналов от места ниже по потоку от одного турбонагнетателя до места выше по потоку от одного турбонагнетателя, предпочтительно присоединен через клапан и охладитель EGR.
Место отбора EGR ниже по потоку от одного турбонагнетателя расположено после того, как выпускные трубопроводы соединены вместе в общий выпускной трубопровод, или до того, как выпускные трубопроводы соединены вместе в общий выпускной трубопровод.
Система предпочтительно дополнительно содержит канал принудительной вентиляции картера (PCV), подающий газы PCV только в один из впускных каналов, который не присоединен к каналу EGR низкого давления.
Система предпочтительно дополнительно содержит охладитель наддувочного воздуха, присоединенный к сжатым газам, как из первого, так и второго параллельных впускных каналов.
Сжатые газы из обоих, первого и второго, параллельных впускных каналов предпочтительно объединяются до поступления в охладитель наддувочного воздуха.
В еще одном варианте система содержит первый и второй параллельные впускные каналы с турбонагнетателем, первый и второй параллельные выпускные каналы, канал EGR, присоединяющий только первый выпускной канал к только второму впускному каналу, при этом соединение по текучей среде из второго выпускного канала в первый или второй впускной каналы отсутствует.
Первый и второй впускные каналы предпочтительно присоединяются ниже по потоку от соответствующих турбонагнетателей к охладителю наддувочного воздуха.
Система предпочтительно дополнительно содержит канал принудительной вентиляции картера (PCV), подающий газы PCV только в первый впускной канал.
Канал EGR предпочтительно является каналом EGR низкого давления.
Система предпочтительно присоединена к двигателю V-образного типа с первым и вторым рядом цилиндров, причем первый выпускной канал присоединен исключительно к соответствующим турбонагнетателям.
Канал EGR, присоединяющий только первый выпускной канал к только второму впускному каналу, предпочтительно присоединен через клапан и охладитель EGR.
Система предпочтительно дополнительно содержит каналы охлаждающей жидкости, присоединенные к охладителю EGR и системе охлаждения двигателя.
Первый и второй впускные каналы, и первый и второй выпускные каналы предпочтительно поддерживаются отдельными от места перед соединением канала EGR только с первым выпускным каналом с только вторым впускным каналом до места ниже по потоку от обоих турбонагнетателей.
В системе предпочтительно присоединен канал EGR, присоединяющий только первый выпускной канал к только второму впускному каналу.
Таким образом, количество компонентов и датчиков, используемых в системе EGR может быть сокращено, приводя к сниженной стоимости. Кроме того, может достигаться большая гибкость компоновки систем EGR низкого давления, и может снижаться сложность управления двигателем при приведении в действие системы EGR. Дополнительно, в такой конфигурации, система принудительной вентиляции картера (PCV) может быть присоединена к ряду цилиндров двигателя, который не включает в себя систему EGR низкого давления, что может обеспечивать в результате уменьшенное загрязнение клапана EGR/компрессора. Дополнительные преимущества могут включать в себя повышенную производительность потока EGR низкого давления, например, посредством использования естественных дисбалансов от ряда к ряду для снижения противодавления, таким образом, обеспечивая улучшенную экономию топлива и сниженные выбросы отработавших газов, таких как NOx.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании полезной модели. Она не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой структурную схему двигателя со сдвоенным турбонаддувом, включающим в себя две системы EGR.
Фиг. 2 представляет собой структурную схему примерного двигателя со сдвоенным турбонаддувом, включающим в себя систему EGR в соответствии с раскрытием.
Фиг.3 представляет собой структурную схему еще одного примерного двигателя со сдвоенным турбонаддувом, включающим в себя систему EGR в соответствии с раскрытием.
Фиг.4 представляет собой примерный способ для приведения в действие системы двигателя со сдвоенным турбонаддувом, включающей в себя систему EGR в соответствии с раскрытием.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Раскрыты системы и способы для двигателя со сдвоенным турбонаддувом с единой системой рециркуляции отработавших газов (EGR). Как отмечено выше, авторы в материалах настоящей заявки осознали различные проблемы у подходов, которые используют системы EGR низкого давления для каждого турбонагнетателя в двигателе со сдвоенным турбонаддувом, таком как показанный на фиг.1. Противоположность, фиг.2-3 показывают примерные системы двигателя со сдвоенным турбонагнетателем, которые используют единую систему EGR, а фиг.4 показывает примерный способ для направления воздуха и отработавших газов в таких системах.
Фиг.1 показывает схематичное изображение примерной системы 100 двигателя, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 110 внутреннего сгорания, пару одинаковых турбонагнетателей 120 и 130, и системы 143 и 145 рециркуляции отработавших газов (EGR). В качестве одного из неограничивающих примеров, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для транспортного средства. Двигатель 110 может быть любым пригодным типом двигателя; например, бензиновым двигателем, дизельным двигателем, гибридным двигателем, и т.д.
Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух из источника воздуха, такого как окружающая среда, через впускной канал 140. Впускной канал 140 может включать в себя воздушный фильтр 156. По меньшей мере часть всасываемого воздуха (MAF_1) может направляться в компрессор 122 турбонагнетателя 120 через первую ветвь впускного канала 140, как указано на 142, и по меньшей мере часть всасываемого воздуха (MAF_2) может направляться в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через вторую ветвь впускного канала 140, как указано на 144. Таким образом, компрессоры 122 и 132 могут принимать разные расходы всасываемого воздуха из общего источника. Кроме того, клапан 161 может быть расположен в точке разветвления трубопроводов 144 и 142, и может быть выполнен с возможностью управления величиной потока воздуха, подаваемого в трубопровод 144 и 142, например, для снижения давления воздуха в трубопроводах 144 и 142, и тем самым, усиления потока EGR.
Первая часть совокупного всасываемого воздуха (MAF_1) может сжиматься посредством компрессора 122, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 148. Таким образом, впускные каналы 142 и 148 формируют первую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Аналогичным образом, вторая часть совокупного всасываемого воздуха (MAF_2) может сжиматься посредством компрессора 132, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 146. Таким образом, впускные каналы 144 и 146 формируют вторую ветвь системы впуска воздуха двигателя.
В некоторых примерах, как показано на фиг. 1, сжатый воздух во впускных каналах 146 и 148 может направляться в охладитель 133 наддувочного воздуха перед подачей во впускной коллектор 160. Например, впускной воздушный канал 146 может быть присоединен к впускному воздушному каналу 148 на соединении 153, так чтобы сжатый воздух из компрессоров 122 и 132 объединялся и направлялся через охладитель 133 наддувочного воздуха. Охлажденный всасываемый воздух из охладителя 133 заряда воздуха затем может направляться, через общий впускной канал 149, во впускной коллектор 160. Таким образом, оба из компрессоров 122 и 132 могут выдавать всасываемый воздух в двигатель через общий впускной коллектор. В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе и/или датчик 183 температуры впускного коллектора, каждый на связи с электронным контроллером 108. Электронный контроллер 108 может содержать часть системы управления двигателем, в целом указанной под 190. Впускной канал 149 может включать в себя дроссель 158. Положение дросселя может регулироваться системой управления посредством исполнительного механизма 157 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 108. Например, в бензиновом двигателе, во время условий установившегося состояния, система 190 управления, включающая в себя контроллер 108 может регулировать положение дросселя 158 для поддержания двигателя на по существу постоянном выходном крутящем моменте, что, фактически, может быть эквивалентным постоянному потоку воздуха в некоторых примерах. Таким образом, дроссель 158 может управляться, чтобы менять скорость потока воздуха в двигатель для регулирования крутящего момента, выдаваемого двигателем, в ответ на уровень крутящего момента, запрошенного системой управления или водителем транспортного средства, например, посредством педали акселератора.
Выпускной коллектор в первом ряду 163 цилиндров двигателя 110 может выпускать продукты сгорания через выпускной канал 166, которые могут направляться через турбину 124 с приводом от выхлопной системы двигателя турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 122 через вал 126, тем самым, увеличивая давление наддува, подаваемое на цилиндры двигателя. Аналогичным образом, выпускной коллектор во втором ряду 165 цилиндров двигателя 110 может выпускать продукты сгорания через выпускной канал 168, которые должны направляться через турбину 134 с приводом от выхлопной системы двигателя турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 132 через вал 136, тем самым, дополнительно увеличивая давление наддува, подаваемое на цилиндры двигателя.
В целях этого раскрытия, термин «ряд» может интерпретироваться в качестве группы цилиндров, которые питают одиночную турбину в системе турбонагнетателя. Например, в конфигурации со сдвоенным турбонагнетателем 14, ряд состоял бы из группы двух цилиндров, для двигателя V8 со сдвоенным турбонагнетателем, ряд может состоять из группы четырех цилиндров, соединенных вместе на коллекторе до питания одиночной турбины, и т.д.
В некоторых примерах, турбины 124 и 134 могут быть наделены размерами, чтобы поставлять подходящий уровень работы на свои соответственные компрессоры на многообразии разных условий эксплуатации. Во время некоторых условий, таких как при более высоких крутящих моментах двигателя, большее количество отработавших газов, чем необходимо для обеспечения запрошенного давления наддува, может подаваться в турбины. Поэтому, турбины 124 и 134 могут включать в себя перепускные каналы и регуляторы давления наддува (не показаны), которые могут открываться, как только достигнуты пороговое давление наддува или соответствующий коэффициент давления компрессора, так что избыточная энергия отработавших газов может отводиться через перепускной канала турбины, тем самым, ограничивая давление наддува и соответствующий коэффициент давления компрессора конкретным значением или диапазоном значений.
В некоторых примерах, выпускные каналы 166 и 168 могут включать в себя выпускные клапаны 167 и 169, расположенные выше по потоку от турбины 134 в канале 166 и выше по потоку от турбины 134 в канале 168, соответственно. Клапаны 167 и 169 могут регулироваться посредством контроллера 108 для регулирования количества отработавших газов, подаваемых в турбины во время выбранных условий эксплуатации двигателя.
Отработавшие газы, выходящие из турбин 124 и 134, могут направляться в систему 181 очистки отработавших газов через выпускные трубопроводы 171 и 173 соответственно. Например, отработавшие газы могут пропускаться через различные каталитические нейтрализаторы, фильтры, и т.д., перед направлением из выхлопной трубы в окружающую среду.
В некоторых примерах, как показано на фиг. 1, система 100 двигателя также может включать в себя канал 193 принудительной вентиляции картера, присоединенный между каналом 142 и картером двигателя 110.
В качестве примера, фиг. 1 показывает две отдельных системы EGR низкого давления, присоединенных к двум отдельным системам турбонагнетателя. В частности, первая система 143 EGR низкого давления выполнена с возможностью присоединения по текучей среде отработавших газов, выходящих из турбонагнетателя 130, к всасываемому воздуху, поступающему в турбонагнетатель 130. Таким образом, система 143 EGR включает в себя канал 137, присоединенный между трубопроводом 173 ниже по потоку от турбины 134, для направления отработавших газов, выходящих из турбонагнетателя 130, в охладитель 141 EGR. Канал 151 присоединен к охладителю 141 EGR и каналу 144 в положении выше по потоку от компрессора 132, чтобы направлять газы EGR из охладителя 141 EGR в турбонагнетатель 130. Кроме того, система 143 включает в себя клапан 155 EGR, расположенный в канале 151, для регулирования величины потока EGR, подаваемого в турбонагнетатель 130.
В примере, показанном на фиг. 1, вторая система 145 EGR низкого давления выполнена с возможностью присоединения по текучей среде отработавших газов, выходящих из турбонагнетателя 120, к всасываемому воздуху, поступающему в турбонагнетатель 120. Таким образом, система 145 EGR включает в себя канал 139, присоединенный между трубопроводом 171 ниже по потоку от турбины 124, для направления отработавших газов, выходящих из турбонагнетателя 120, в охладитель 147 EGR. Канал 159 присоединен к охладителю 147 EGR и каналу 142 в положении выше по потоку от компрессора 122, чтобы направлять газы EGR из охладителя 147 EGR в турбонагнетатель 120. Кроме того, система 145 включает в себя клапан 133 EGR, расположенный в канале 159, для регулирования величины потока EGR, подаваемого в турбонагнетатель 120.
Кроме того, магистрали подвода охлаждающей жидкости могут быть соединены с охладителями EGR в системах EGR, чтобы сообщаться с системой охлаждения двигателя, радиатором, и т.д., например, охладитель 141 EGR имеет магистрали 121 подвода охлаждающей жидкости, присоединенные к нему, а охладитель 147 EGR имеет магистрали 131 подвода охлаждающей жидкости, присоединенные к нему.
Система 100 двигателя может включать в себя различные другие датчики, поддерживающие связь с контроллером 108 системы 190 управления. Например, датчик 183 массового расхода воздуха (MAF), датчик 185 относительной влажности (RH) могут быть расположены выше по потоку от клапана 161 в воздушном канале 140. Датчик 187 температуры и датчик 189 давления могут быть расположены в трубопроводе 144, датчик 191 температуры может быть расположен в трубопроводе 142, датчик 197 температуры может быть расположен в трубопроводе 151 в системе 143 EGR, и датчик 199 температуры может быть расположен в трубопроводе 159 в системе 145 EGR.
Система 190 управления может включать в себя один или более контроллеров системы двигателя, в том числе, по меньшей мере контроллер 108, и каждая может быть выполнена с возможностью поддержания связя с различными датчиками 109 и исполнительными механизмами 111, описанными в материалах настоящей заявки. В качестве примера, контроллер 108 может включать в себя интерфейс ввода/вывода для отправки и приема электронных сигналов с различных датчиков и исполнительных механизмов, центральное процессорное устройство, включающее в себя память, такую как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM), дежурная память (KAM), каждые из которых могут поддерживать связь через шину данных. Контроллер 190 может включать в себя пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД, PID) регулятор в некоторых примерах. Однако, должно быть принято во внимание, что другие пригодные регуляторы могут использоваться, как может приниматься во внимание специалистом в данной области техники в свете настоящего раскрытия.
Контроллер 108 системы 190 управления может принимать указание входного сигнала водителя транспортного средства через одно или более пользовательских устройств ввода. Например, педаль акселератора может включать в себя датчик положения педали акселератора, который выдает указание положения педали акселератор по мере того, как приводится в действие водителем транспортного средства. Аналогичным образом, избиратель переключения механизма передач трансмиссии, включающий в себя датчик, может выдавать указание передачи трансмиссии, выбранной водителем транспортного средства.
Контроллер 108 системы 190 управления может быть выполнен с возможностью изменения одного или более рабочих параметров двигателя на основе отдельного цилиндра. Например, система управления может регулировать установку фаз клапанного распределения посредством использования исполнительного механизма регулируемых фаз кулачкового газораспределения (VCT), установку момента зажигания посредством изменения момента времени, в который сигнал зажигания выдается на свечу зажигания, и/или установку момента и количество впрыска топлива посредством изменения длительности импульса сигнала впрыска топлива, который выдается на топливную форсунку системой управления.
Как отмечено выше, авторы в материалах настоящей заявки осознали различные проблемы у подходов, которые используют системы EGR низкого давления для каждого турбонагнетателя в двигателе со сдвоенным турбонаддувом, таком как показанный на фиг. 1. Например, использование отдельных систем EGR может обеспечивать в результате двойные наборы компонентов и датчиков EGR, приводя к повышенной стоимости проблемам компоновки и повышению сложности управления двигателем. Кроме того, дисбаланс в такой конфигурации может увеличивать сложность управления двумя клапанами EGR для достижения одинаковой интенсивности EGR в каждом ряде двигателя. В дополнение, такие подходы могут обеспечивать в результате отрицательные взаимодействия между смазочным маслом в газах принудительной вентиляции картера (PCV) и системой EGR, например, вызывающие потенциальные риски загрязнения рабочего клапана EGR и рабочего колеса компрессора.
Для того чтобы по меньшей мере частично принимать меры в ответ на эти проблемы, единая система EGR низкого давления может преимущественно использоваться в системе двигателя со сдвоенным турбонагнетателем, например, как показано на фиг. 2-3, описанных ниже. В частности, предложена система, содержащая первый турбонагнетатель в первом впускном канале с системой EGR низкого давления, присоединяющей по текучей среде отработавшие газы, выходящие из первого турбонагнетателя, к всасываемому воздуху, поступающему в первый турбонагнетатель, и второй турбонагнетатель во втором впускном канале без системы EGR низкого давления, присоединяющей по текучей среде отработавшие газы, выходящие из второго турбонагнетателя, к всасываемому воздуху, поступающему во второй турбонагнетатель.
Далее, с обращением к фиг. 2, показана структурная схема примерной системы 100 двигателя со сдвоенным турбонаддувом, включающей в себя систему 143 EGR в соответствии с раскрытием. Пронумерованные элементы, показанные на фиг. 2, соответствуют номерным элементам на фиг. 1, описанной выше.
В системе, показанной на фиг. 2, первый и второй турбонагнетатели расположены параллельно друг с другом и поддерживаются отдельными от до того, как система EGR низкого давления присоединяется к всасываемому воздуху первого турбонагнетателя, до ниже по потоку от первого и второго турбонагнетателей. Система EGR низкого давления, присоединенная к первому турбонагнетателю, соединена исключительно с первым турбонагнетателем через клапан и охладитель EGR, так что ряды цилиндров двигателя обособлены на стороне впуска от точки входа EGR, через первый компрессор до точки ниже по потоку от каждого компрессора. Кроме того, ряды являются отдельными на стороне выпуска от двигателя до выходов турбин. Однако, ряды объединяются до входа в двигатель. Например, трубопроводы 146 и 148 могут соединяться до охладителя 133 наддувочного воздуха, в пределах охладителя 133 наддувочного воздуха или после охладителя 133 наддувочного воздуха.
В частности, фиг. 2 показывает систему 143 EGR низкого давления, выполненную с возможностью присоединения по текучей среде отработавших газов, выходящих из турбонагнетателя 130, к всасываемому воздуху, поступающему в турбонагнетатель 130. Таким образом, система 143 EGR включает в себя канал 137, присоединенный между трубопроводом 173 ниже по потоку от турбины 134, для направления отработавших газов, выходящих из турбонагнетателя 130, в охладитель 141 EGR. Канал 151 присоединен к охладителю 141 EGR и каналу 144 в положении выше по потоку от компрессора 132, чтобы направлять газы EGR из охладителя 141 EGR в турбонагнетатель 130. Кроме того, система 143 включает в себя клапан 155 EGR, расположенный в канале 151, для регулирования величины потока EGR, подаваемого в турбонагнетатель 130. В некоторых примерах, место отбора EGR ниже по потоку от турбонагнетателя 130 через трубопровод 137 может быть расположено после того, как выпускные трубопроводы 171 и 173 соединены вместе в общий выпускной трубопровод. В других примерах, место отбора EGR ниже по потоку от турбонагнетателя 130 через трубопровод 137 может быть расположено до того, как выпускные трубопроводы 171 и 173 соединены вместе в общий выпускной трубопровод, как показано на фигурах. Кроме того, в некоторых примерах, место отбора EGR ниже по потоку от турбонагнетателя 130 через трубопровод 137 может быть расположено ниже по потоку от системы 181 очистки отработавших газов, так что газы EGR могут очищаться системой 181 очистки отработавших газов до повторного ввода в двигатель.
В противоположность фиг. 1, показанной выше, система, показанная на фиг. 2, не включает в себя вторую систему EGR, присоединенную к турбонагнетателю 120, но скорее включает в себя первый турбонагнетатель 130 в первом впускном канале 144 с системой 143 EGR низкого давления, присоединяющую по текучей среде отработавшие газы, выходящие из первого турбонагнетателя 130, к всасываемому воздуху, поступающему в первый турбонагнетатель 130, и второй турбонагнетатель 120 во втором впускном канале 142 без системы EGR низкого давления, присоединяющей по текучей среде отработавшие газы, выходящие из второго турбонагнетателя к всасываемому воздуху, поступающему во второй турбонагнетатель.
В этом примере, система 143 EGR низкого давления присоединена исключительно к впускному каналу 144 в турбогенератор 130 через клапан 155 и охладитель 141 EGR и не осуществляет смешивание с впускным каналом 142, присоединенным к турбонагнетателю 120. Таким образом, в некоторых примерах, система 193 PCV может быть запечатана в ряд цилиндров двигателя без EGR, чтобы подавать газы PCV во впускной канал 142 турбонагнетателя 120, что, например, может снижать потенциально возможное загрязнение клапана EGR/компрессора.
В еще одном примере, показан альтернативный вариант осуществления системы 100 двигателя со сдвоенным турбонаддувом, включающей в себя систему 142 EGR в соответствии с раскрытием. Пронумерованные элементы, показанные на фиг. 3, также соответствуют номерным элементам на фиг. 1, описанной выше.
В частности, фиг. 3 показывает смешанную систему EGR, которая втягивает отработавшие газы из выпускной магистрали 173, присоединенной к турбонагнетателю 130, и выводит газы EGR во впускной канал 142 другого турбонагнетателя 120. Единая система 143 EGR низкого давления, показанная на фиг. 3, выполнена с возможностью присоединения по текучей среде отработавших газов, выходящих из турбонагнетателя 130, к всасываемому воздуху, поступающему в турбонагнетатель 120. Таким образом, система 143 EGR включает в себя канал 137, присоединенный между трубопроводом 173 ниже по потоку от турбины 134, для направления отработавших газов, выходящих из турбонагнетателя 130, в охладитель 141 EGR. Канал 151 присоединен к охладителю 141 EGR и каналу 142 в положении выше по потоку от компрессора 122, чтобы направлять газы EGR из охладителя 141 EGR в турбонагнетатель 120. Кроме того, система 143 включает в себя клапан 155 EGR, расположенный в канале 151, для регулирования величины потока EGR, подаваемого в турбонагнетатель 120.
В этом примере, поскольку система EGR подает газы EGR в турбонагнетатель 120, в некоторых примерах, система 193 PCV может быть запечатана во впускной канал 144, чтобы подавать газы PCV во впускной канал 144, который не связан с турбонагнетателем 120, что, например, может снижать потенциально возможное загрязнение клапана EGR/компрессора.
Кроме того, в примере, показанном на фиг. 3, впускной канал может включать в себя датчик 187 температуры и датчик 189 давления, предпочтительнее расположенный в нем, чем расположенный во впускном канале 144, как показано на фиг. 1. Таким образом, датчик 187 температуры и датчик 189 давления в канале 142 могут использоваться для определения регулировок в системе 143 EGR, например, посредством клапана 155 EGR.
Различные преимущества могут достигаться в системах, показанных на фиг. 2-3, по сравнению с системой, показанной на фиг. 1. Например, такие системы могут включать в себя большие охладители EGR низкого давления и/или другие компоненты EGR для однорядного решения, что может обеспечивать в результате более низкие температуры наддува впускного коллектора и повышать экономию топлива. Кроме того, количество компонентов и датчиков, используемых в системе EGR, может быть сокращено, приводя к пониженным затратам, может достигаться большая гибкость при компоновке систем EGR низкого давления, и может снижаться сложность управления двигателем при приведении в действие системы EGR. Дополнительно, в такой конфигурации, система принудительной вентиляции картера (PCV) может быть присоединена к ряду цилиндров двигателя, который не включает в себя систему EGR низкого давления, что может обеспечивать в результате уменьшенное загрязнение клапана EGR/компрессора. Дополнительные преимущества могут включать в себя повышенную производительность потока EGR низкого давления, например, посредством использования естественных дисбалансов от ряда к ряду для снижения противодавления.
Далее, с обращением к фиг. 4, показан способ 400 для приведения в действие системы двигателя со сдвоенным турбонаддувом, включающей в себя систему EGR, например, систем двигателя, показанных на фиг. 2 и 3, приведенных выше.
На 402, способ 400 включает в себя сжатие всасываемого воздуха посредством первого турбонагнетателя, приводимого в движение отработавшими газами только из первого ряда цилиндров. Например, со ссылкой на фиг. 2 и 3, описанные выше, всасываемый воздух, подаваемый в турбонагнетатель 130, который приводится в движение отработавшими газами из ряда 165, через выпускной трубопровод 168, может сжиматься компрессором 132.
На 404, способ 400 включает в себя сжатие всасываемого воздуха посредством второго турбонагнетателя, приводимого в движение отработавшими газами только из второго ряда цилиндров. Например, со ссылкой на фиг. 2 и 3, описанные выше, всасываемый воздух, подаваемый в турбонагнетатель 120, который приводится в движение отработавшими газами из ряда 163, через выпускной трубопровод 166, может сжиматься компрессором 122.
На 406, способ 400 включает в себя направление отработавших газов только из одного ряда цилиндров только в один из первого и второго турбонагнетателей. Например, со ссылкой на фиг. 2, отработавшие газы направляются из ряда 165 цилиндров с помощью трубопроводов 173 и 137 через систему 143 EGR в компрессор 132 турбонагнетателя 130. В качестве еще одного примера, со ссылкой на фиг. 3, отработавшие газы направляются из ряда 165 цилиндров с помощью трубопроводов 173 и 137 через систему 143 EGR в компрессор 122 турбонагнетателя 120.
В частности, турбонагнетатели 130 и 120 присоединены порознь к отдельным рядам 165 и 163 цилиндров двигателя, соответственно, так что отработавшие газы из ряда 165 подаются в турбонагнетатель 130, но не в турбонагнетатель 120, а отработавшие газы из ряда 163 подаются в турбонагнетатель 120, но не в турбонагнетатель 130. Кроме того, как описано выше, всасываемый воздух разделяется на два отдельных впускных трубопровода 144 и 142, которые подводятся к двум отдельным турбонагнетателям 130 и 120, соответственно, так что всасываемый воздух сжимается. Сжатый воздух из отдельных турбонагнетателей затем направляется в охладитель 133 наддувочного воздуха и объединяется для поступления во впускной коллектор 160 двигателя. Дроссель 158 может регулироваться для изменения количества объединенного сжатого всасываемого воздуха, выдаваемого в двигатель.
На 408, способ 400 включает в себя сжатие только свежего воздуха в другом из первого и второго турбонагнетателя. Например, со ссылкой на фиг. 2, компрессор 122 сжимает только свежий воздух из трубопровода 142 в турбонагнетателе 120. В этом примере, нет EGR, поступающей в компрессор 122, поскольку система 143 EGR присоединена исключительно к другому турбонагнетателю 130.
В качестве еще одного примера, со ссылкой на фиг. 3, компрессор 132 сжимает только свежий воздух из трубопровода 144 в турбонагнетателе 130. В этом примере, нет EGR, поступающей в компрессор 132, поскольку выход из системы 143 EGR присоединен к другому турбонагнетателю 120. В частности, в этом примере, отработавшие газы из ряда 165 направляются в систему 143 EGR и выводятся в турбонагнетатель 120, присоединенный к другому ряду 163 цилиндров.
Двигатели со сдвоенным турбонагнетателем могут иметь естественные дисбалансы от ряда к ряду, обусловленные противодавлениями между рядами и перепадами разрежения, а также отклонениями от детали к детали и элементов управления. Что касается однорядной системы EGR, показанной на фиг. 2, или смешанного рядного сценария, показанного на фиг. 3, добавочная EGR, проходящая через один компрессор турбонагнетателя может замещать приблизительно идентичное количество свежего воздуха, которое нормально проходило бы через такой компрессор. Этот свежий воздух может учитываться добавочным свежим воздухом, проходящим через компрессор без EGR.
В противоположность асимметричным системам EGR высокого давления, единая или смешанная рядная EGR может обеспечивать разные температуры и плотности перед каждым компрессором и может быть приблизительно самоуравновешивающейся, так что установление размера турбонагнетателя из двухрядных систем может переноситься на однорядные или смешанные рядные системы.
Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Конкретные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, 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 или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Аналогичным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.
Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути, и что эти конкретные 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 настоящей полезной модели включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели 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 полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет настоящей полезной модели.
1. Система, содержащая:
первый турбонагнетатель в первом впускном канале с системой рециркуляции отработавших газов (EGR) низкого давления, присоединяющей по текучей среде отработавшие газы, выходящие из первого турбонагнетателя, к всасываемому воздуху, поступающему в первый турбонагнетатель; и
второй турбонагнетатель во втором впускном канале.
2. Система по п.1, в которой система EGR низкого давления, присоединенная к первому турбонагнетателю, соединена исключительно с первым турбонагнетателем через клапан и охладитель EGR.
3. Система по п.1, в которой первый и второй турбонагнетатели расположены параллельно друг другу и поддерживаются отдельными от места перед соединением системы EGR низкого давления с всасываемым воздухом первого турбонагнетателя до места ниже по потоку от первого и второго турбонагнетателей.
4. Система по п.1, дополнительно содержащая канал принудительной вентиляции картера (PCV), подающий газы PCV только во второй впускной канал второго турбонагнетателя.
5. Система по п.1, дополнительно содержащая охладитель наддувочного воздуха, присоединенный к сжатым газам, как из первого, так и второго турбонагнетателей.
6. Система, содержащая:
первый и второй параллельные впускные каналы с турбонагнетателем;
первый и второй параллельные выпускные каналы;
канал EGR низкого давления, присоединяющий только один из выпускных каналов только к одному из впускных каналов от места ниже по потоку от одного турбонагнетателя до места выше по потоку от одного турбонагнетателя.
7. Система по п.6, в которой канал EGR низкого давления, присоединяющий только один из выпускных каналов только к одному из впускных каналов от места ниже по потоку от одного турбонагнетателя до места выше по потоку от одного турбонагнетателя, присоединен через клапан и охладитель EGR.
8. Система по п.6, в которой место отбора EGR ниже по потоку от одного турбонагнетателя расположено после того, как выпускные трубопроводы соединены вместе в общий выпускной трубопровод, или до того, как выпускные трубопроводы соединены вместе в общий выпускной трубопровод.
9. Система по п.6, дополнительно содержащая канал принудительной вентиляции картера (PCV), подающий газы PCV только в один из впускных каналов.
10. Система по п.6, дополнительно содержащая охладитель наддувочного воздуха, присоединенный к сжатым газам, как из первого, так и второго параллельных впускных каналов.
11. Система по п.10, в которой сжатые газы из обоих, первого и второго, параллельных впускных каналов объединяются до поступления в охладитель наддувочного воздуха.
12. Система, содержащая:
первый и второй параллельные впускные каналы с турбонагнетателем;
первый и второй параллельные выпускные каналы;
канал EGR, присоединяющий только первый выпускной канал к только второму впускному каналу.
13. Система по п.12, в которой первый и второй впускные каналы присоединяются ниже по потоку от соответствующих турбонагнетателей к охладителю наддувочного воздуха.
14. Система по п.12, дополнительно содержащая канал принудительной вентиляции картера (PCV), подающий газы PCV только в первый впускной канал.
15. Система по п.12, в которой канал EGR является каналом EGR низкого давления.
16. Система по п.12, присоединенная к двигателю V-образного типа с первым и вторым рядом цилиндров, причем первый выпускной канал присоединен исключительно к соответствующим турбонагнетателям.
17. Система по п.12, в которой канал EGR, присоединяющий только первый выпускной канал только к второму впускному каналу, присоединен через клапан и охладитель EGR.
18. Система по п.17, дополнительно содержащая каналы охлаждающей жидкости, присоединенные к охладителю EGR и системе охлаждения двигателя.
19. Система по п.12, в которой первый и второй впускные каналы, и первый и второй выпускные каналы поддерживаются отдельными от места перед соединением канала EGR только с первым выпускным каналом только с вторым впускным каналом до места ниже по потоку от обоих турбонагнетателей.
20. Система по п.12, в которой присоединен канал EGR, присоединяющий только первый выпускной канал только к второму впускному каналу.
