Способ продувки конденсата из охладителя наддувочного воздуха

Способ продувки конденсата из охладителя наддувочного воздуха

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам и системам удаления конденсата из охладителя наддувочного воздуха без ухудшения стабильности сгорания.

Уровень техники

Двигатели с нагнетателем или турбонагнетателем могут сжимать наружный воздух, поступающий в двигатель, для увеличения мощности двигателя. Сжатие воздуха может вызывать повышение его температуры, для охлаждения нагретого воздуха может быть использован охладитель наддувочного воздуха, за счет чего может быть увеличена плотность воздуха, а также потенциальная мощность двигателя. Воздух окружающей среды, поступающий снаружи транспортного средства, проходит через охладитель наддувочного воздуха (“charge air cooler”, далее - САС), охлаждая впускной воздух, проходящий через внутреннюю часть САС. При понижении температуры воздуха окружающей среды, в условиях повышенной влажности или при дождливой погоде, когда температура впускного воздуха становится ниже точки росы, в САС может образоваться конденсат. Конденсат может накапливаться в нижней части САС, или во внутренних каналах или охлаждающих турбулизаторах. Когда увеличивается крутящий момент, например во время ускорения, увеличенная масса воздушного потока может продуть конденсат из САС, втягивая его в двигатель, что может привести к увеличению вероятности возникновения пропусков зажигания.

Подходы к решению проблем со сгоранием (например, пропуск зажигания), возникающих при попадании конденсата, подразумевают предотвращение накопление конденсата. Однако в настоящем документе изобретатели обозначили возможные проблемы, связанные с такими способами. В частности, несмотря на то, что некоторые способы могут снижать или замедлять образование конденсата в САС, со временем конденсат все же накапливается в нем. Если подобное накопление не удается прекратить, попадание конденсата в двигатель во время ускорения может привести к пропуску зажигания. Кроме того, в зависимости от значений скорости вращения и нагрузки на двигатель, а также конфигурации двигателя (например, на основе того, является ли двигатель V-образным двигателем с отдельными блоками цилиндров или однорядным двигателем) вероятность попадания конденсата в некоторые цилиндры будет выше по сравнению с другими цилиндрами, что делает их более предрасположенными к возникновению проблем со сгоранием. В других подходах работа на бедной смеси используется для обеспечения расхода воздуха, достаточного для удаления конденсата во впуск двигателя. Однако при работе двигателя на бедной смеси в цилиндрах двигателя с повышенной чувствительностью к попаданию воды возрастает частота пропусков зажигания. Кроме того, может произойти ухудшение нейтрализации выбросов. В других подходах к решению проблем, связанных со сгоранием, используют улавливание и (или) слив конденсата из САС. Несмотря на то, что это может снизить уровень конденсата в САС, конденсат перемещают в другое место или резервуар, что может привести к возникновению других проблем, связанных с наличием конденсата, например, к замерзанию и коррозии. Кроме того, наличие резервуара может увеличить стоимость и сложность компонента.

Раскрытие изобретения

По варианту описанные выше проблемы могут быть, по крайней мере, частично решены с помощью способа удаления конденсата из САС во время работы транспортного средства. В соответствии со способом: увеличивают расход воздуха через двигатель без увеличения крутящего момента двигателя для перемещения конденсата из охладителя наддувочного воздуха в цилиндры двигателя за счет подачи бедной смеси в одни цилиндры и богатой смеси в другие цилиндры при поддержании соотношения выхлопных газов к топливу около стехиометрического значения. Таким образом, во время удаления конденсата подача топлива в каждый цилиндр может быть отрегулирована на основании их чувствительности к попаданию воды.

По варианту система двигателя может содержать охладитель наддувочного воздуха, соединенный с участком ниже по потоку относительно компрессора и участком выше по потоку относительно впускного дросселя. Во время работы двигателя конденсат может накапливаться рядом с охладителем наддувочного воздуха. В зависимости от превышения порогового уровня конденсата может быть обнаружено соблюдение условий удаления конденсата, после чего будет начат цикл очистки, позволяющий удалить этот конденсат. В частности, момент впрыска топлива в один или несколько цилиндров может быть смещен таким образом, чтобы обеспечить переход со сгорания стехиометрической смеси в цилиндре на сгорание бедной смеси в цилиндре, причем уровень расхода воздуха через двигатель временно увеличивается для достижения уровня работы на бедной смеси. Величина обеднения для цилиндров, работающих на бедной смеси, может быть отрегулирована таким образом, чтобы расход воздуха через двигатель можно было увеличить до уровня, который позволяет удалить конденсат в двигатель. Уровень расхода воздуха через двигатель может быть увеличен за счет открытия впускного дросселя для обеспечения необходимой величины обеднения в цилиндрах, работающих на бедной смеси. При этом остальные цилиндры двигателя могут работать на богатой смеси с величиной обогащения, соответствующей величине обеднения для цилиндров, работающих на бедной смеси, чтобы общее соотношение выхлопных газов к топливу поддерживалось на уровне стехиометрического значения. Хотя увеличение расхода воздуха через двигатель позволяет перенести конденсат во впускной коллектор, в зависимости от скорости вращения и нагрузки на двигатель во время удаления конденсата, а также конфигурации двигателя в различные цилиндры может поступать разное количество конденсата. Кроме того, из-за конфигурации двигателя некоторые цилиндры могут по определению быть более чувствительными к попаданию воды, чем другие. Для исправления данной ситуации контроллер может выборочно подавать в цилиндры двигателя бедную или богатую смесь на основании их чувствительности к попаданию воды (которая может быть заранее определена на основе объема конденсата, который в них может попасть, и (или) на основе данных предварительных испытаний двигателя). В частности, цилиндры двигателя, имеющие меньшую чувствительность к попаданию воды (то есть цилиндры, менее предрасположенные к пропуску зажигания из-за попадания воды) могут работать на бедной смеси, при этом цилиндры, имеющие большую чувствительность к попаданию воды (то есть цилиндры, более предрасположенные к пропуску зажигания из-за попадания воды) будут работать на богатой смеси.

По варианту цилиндры, в которые попадает большее количество конденсата, могут иметь большую чувствительность к попаданию воды и, следовательно, будут работать на богатой смеси, а цилиндры, в которые попадает меньшее количество конденсата, могут иметь меньшую чувствительность к попаданию воды и, следовательно, будут работать на бедной смеси. Величина обогащения цилиндров двигателя, которые работают на богатой смеси, и величина обеднения цилиндров, которые работают на бедной смеси, могут быть отрегулированы таким образом, чтобы соотношение выхлопных газов к топливу могло бы поддерживаться равным или примерно равным стехиометрическому значению. Кроме того, при работе цилиндров на богатой или бедной смеси можно отрегулировать один или несколько исполнительных механизмов двигателя (например, момент зажигания, фазы газораспределения) на основе повышенного расхода воздуха таким образом, чтобы выходная мощность двигателя оставалась постоянной. Например, для поддержания постоянного крутящего момента зажигание в цилиндрах, работающих на богатой смеси, может быть выполнено с опережением относительно МВТ. Кроме того, цилиндры, работающие на богатой смеси, могут иметь большую величину опережения зажигания по сравнению с цилиндрами, работающими на бедной смеси, поскольку в цилиндрах, работающих на богатой смеси, с большей вероятностью может произойти медленное воспламенение из-за попадания воды. В этом случае использование богатой смеси также позволяет снизить вероятность возникновения детонации в цилиндрах, работающих на богатой смеси, при уменьшении скорости попадания конденсата по мере уменьшения количества накопленного конденсата.

Таким образом, периодическое удаление конденсата из охладителя наддувочного воздуха может быть достигнуто за счет продувки конденсата в цилиндры двигателя. За счет работы одного или нескольких цилиндров на обедненной смеси уровень потока воздуха в двигатель может быть достаточно высоким для удаления конденсата из САС во впуск двигателя. За счет работы других цилиндров на обогащенной смеси содержание выхлопных газов может поддерживаться около стехиометрического значения, что позволит достичь предпочтительных показателей с точки зрения выбросов. Регулировка подачи топлива в каждый цилиндр во время удаления конденсата с учетом чувствительности каждого цилиндра к попаданию воды позволяет эффективнее решать проблемы со сгоранием, вызванные попаданием конденсата, например, пропуски зажигания. В частности, за счет работы цилиндров с большей чувствительностью к попаданию воды на богатой смеси частота пропусков зажигания, вызванных работой на бедной смеси, во время удаления конденсата в данных цилиндрах будет снижена. За счет увеличения расхода воздуха через цилиндр для удаления конденсата в цилиндры двигателя можно исключить необходимость в дополнительных компонентах для хранения конденсата, например, дополнительных резервуарах или баках, что позволит достичь предпочтительных показателей с точки зрения уменьшения количества компонентов. За счет регулировки подачи топлива в цилиндры во время удаления конденсата таким образом, чтобы общее соотношение выхлопных газов к топливу оставалось стехиометрическим, можно достичь предпочтительных показателей выбросов выхлопных газов во время удаления конденсата.

Следует понимать, что приведенная выше сущность изобретения используется для того, чтобы познакомить читателя в упрощенной форме с набором концепций, которые будут далее описаны в подробном описании. Она не предназначена для определения ключевых или основных особенностей заявленного объекта, область применения которого однозначно определена формулой изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами, которые устраняют недостатки, указанные выше или упомянутые в любой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлено схематическое изображение примера системы двигателя, содержащей охладитель наддувочного воздуха.

На фиг. 2 показан пример камеры сгорания в системе двигателя по фиг. 1.

На фиг. 3 представлена высокоуровневая блок-схема способа регулировки подачи топлива в двигатель во время удаления конденсата из охладителя наддувочного воздуха (САС) на основании чувствительности каждого цилиндра к попаданию воды.

На фиг. 4 представлена высокоуровневая блок-схема способа регулировки впрыска топлива во время удаления конденсата из охладителя наддувочного воздуха (САС) для обеспечения временной работы одного или нескольких цилиндров двигателя на бедной послойной смеси.

На фиг. 5 представлен пример справочной таблицы, в которой могут храниться данные о чувствительности цилиндров двигателя к попаданию воды.

На фиг. 6 представлена высокоуровневая блок-схема способа определения величины обогащения для «слабых» цилиндров на основании предельных значений стабильности сгорания и соответствующей регулировки величины обеднения для «сильных» цилиндров.

На фиг. 7 представлена высокоуровневая блок-схема способа определения величины обеднения для «сильных» цилиндров на основании предельных значений при работе на бедной послойной смеси и соответствующей регулировки величины обогащения для «слабых» цилиндров.

На фиг. 8 представлены графики, на которых показаны зависимости между «силой» «сильных» цилиндров и необходимой величиной обеднения, а также между «слабостью» «слабых» цилиндров и необходимой величиной обогащения.

На фиг. 9 показан графический пример регулировки впрыска топлива в один или несколько цилиндров двигателя во время удаления конденсата на основе соответствующих значений чувствительности к попаданию воды.

На фиг. 10 показан графический пример регулировки воздушно-топливного соотношения для одного или нескольких цилиндров двигателя во время удаления конденсата для обеспечения работы, по крайней мере, некоторых цилиндров на бедной послойной смеси.

Осуществление изобретения

Следующее описание относится к системам и способам удаления конденсата из охладителя наддувочного воздуха (САС) в систему двигателя, например, в систему двигателя по фиг. 1-2. Во время удаления конденсата расход воздуха через двигатель может быть временно увеличен, при этом исполнительный механизм двигателя регулирует, например, момент зажигания, в ответ на поток конденсата. Удаление конденсата из САС может происходить в зависимости от повышенного уровня конденсата. Контроллер двигателя может быть сконфигурирован с возможностью выполнения процедуры управления, например, процедуры по фиг. 3, для регулировки подачи топлива в каждый цилиндр во время удаления конденсата на основе чувствительности каждого цилиндра к попаданию воды (фиг. 5). По варианту контроллер может выполнять пример процедуры по фиг. 4 для регулировки момента впрыска топлива таким образом, чтобы обеспечить подачу бедной послойной смеси в цилиндр. Контроллер может обеспечить работу одного или нескольких цилиндров на богатой смеси, при этом другие работающие цилиндры будут работать на бедной смеси (фиг. 6-8) с величиной обогащения и обеднения, отрегулированной таким образом, чтобы эмиссия выхлопных газов оставалась на постоянном уровне. В любом случае расход воздуха через двигатель увеличится таким образом, чтобы обеспечить перенос конденсата в цилиндр двигателя, что позволит снизить вероятность пропусков зажигания, вызванных попаданием воды. На фиг. 9-10 показан пример процедуры регулировки подачи топлива, которая может быть использована для удаления конденсата из САС, а также для переноса конденсата во впуск двигателя.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение примера двигателя 10, который может являться частью движительной системы транспортного средства. Изображенный двигатель 10 имеет четыре цилиндра 30. Однако в соответствии с настоящим изобретением может быть использовано другое количество цилиндров. Двигатель 10 может управляться, по крайней мере, частично с помощью системы управления, включающей в себя контроллер 12, и с помощью входного сигнала, подаваемого водителем 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В настоящем примере устройство 130 ввода включает в себя педаль газа и датчик 134 положения педали газа для генерирования пропорционального сигнала PP положения педали. Каждая камера 30 сгорания (например, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания с поршнем (как описано со ссылкой на фиг. 2), расположенным в них. Поршни могут быть соединены с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы обеспечить преобразование возвратно-поступательного движения данного поршня во вращательное движение коленчатого вала Коленчатый вал 40 может быть соединен по крайней мере с одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии (не показана). Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик для запуска двигателя 10.

В камеры 30 сгорания может поступать впускной воздух от впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газы сгорания через выпускной коллектор 46 в выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут выборочно соединяться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные и выпускные клапаны (не показаны). В некоторых вариантах воплощения камера 30 сгорания может включать в себя два и более впускных клапана и (или) два и более выпускных клапана.

Изображенные топливные форсунки 66 напрямую соединены с камерой 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длине импульса сигнала FPW, принятого от контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает впрыск топлива, известный как прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания; однако следует понимать, что также возможен впрыск во впускные каналы. Топливо может быть подано в топливную форсунку 66 с помощью топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу.

Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 21, имеющий дроссельную заслонку 22 для регулировки потока воздуха во впускной коллектор. В данном конкретном примере положение (TP) дроссельной заслонки 22 может быть изменено контроллером 12 для обеспечения электронного управления дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 21 может быть использован для изменения количества впускного воздуха, поступающего в камеру 30 сгорания и другие цилиндры двигателя. В некоторых вариантах воплощения во впускном канале 42 могут быть установлены дополнительные дроссели, например, дроссель может быть расположен выше по потоку относительно компрессора (не показан).

Кроме того, в раскрытых вариантах воплощения система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направить необходимую часть выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал 140 EGR. Количество EGR, поступающих во впускной канал 42 может быть изменено контроллером 12 с помощью клапана 142 EGR. При некоторых условиях система EGR может быть использована для регулировки температуры воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания. На фиг. 1 показана система EGR высокого давления, в которой EGR направляются из участка выше по потоку относительно турбины турбонагнетателя в участок ниже по потоку относительно компрессора турбонагнетателя. В других вариантах воплощения двигатель может в качестве дополнения или альтернативы включать в себя систему EGR низкого давления, в которой EGR направляются из участка ниже по потоку относительно турбины турбонагнетателя в участок выше по потоку относительно компрессора турбонагнетателя. Работа системы EGR может привести к образованию конденсата из сжатого воздуха, в частности, при охлаждении сжатого воздуха с помощью охладителя наддувочного воздуха, как будет подробно описано ниже.

Двигатель 10 также может включать в себя компрессионное устройство, например, турбонагнетатель или нагнетатель, включающее в себя, по крайней мере, компрессор 162, расположенный вдоль впускного коллектора 44. В турбонагнетателе компрессор 162 может, по крайней мере, частично приводиться в движение с помощью турбины 164, например, с помощью вала или другого соединительного устройства. Турбина 164 может быть расположена вдоль выпускного канала 48. Для приведения в движение компрессора могут быть использованы различные устройства. В нагнетателе компрессор 162 может, по крайней мере, частично приводиться в движение с помощью двигателя и (или) электрического устройства, а также не включать в себя турбину. Таким образом, степень сжатия для одного или нескольких цилиндров двигателя с помощью турбонагнетателя или нагнетателя может регулироваться с помощью контроллера 12.

Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя перепускную заслонку 171 для отвода выхлопных газов от турбины 164. Кроме того, впускной канал 42 может включать в себя рециркуляционный клапан (CRV) 27 компрессора, сконфигурированный таким образом, чтобы направлять впускной воздух вокруг компрессора 162. Например, при необходимости понижения давления наддува контроллер 12 может управлять открытием перепускной заслонки 171 и (или) CRV 27.

Впускной канал 42 может также включать в себя охладитель (САС) 80 наддувочного воздуха (например, промежуточный охладитель) для снижения температуры впускных газов наддува или турбонаддува. В некоторых вариантах воплощения охладитель 80 наддувочного воздуха может представлять собой воздуховоздушный теплообменник. В других вариантах воплощения САС 80 может представлять собой воздухожидкостный теплообменник. САС 80 может представлять собой САС переменного объема, в котором охладитель 80 наддувочного воздуха включает в себя клапан для выборочного изменения величины и скорости потока впускного воздуха, проходящего через охладитель 80 наддувочного воздуха, в ответ на образование конденсата внутри охладителя наддувочного воздуха, а также нагрузку на двигатель.

В обоих вариантах воплощения САС 80 (постоянного или переменного объема) удаление накопленного конденсата может производиться в ответ на то, что уровень конденсата превышает пороговое значение. В соответствии с настоящим документом удаление конденсата может быть эффективно выполнено при увеличении расхода воздуха через двигатель, например, во время нажатия на педаль газа. Кроме того, расход воздуха через двигатель может быть активно увеличен, например, за счет увеличения степени открытия дросселя, для удаления конденсата, когда исполнительный механизм двигателя регулирует, например, момент зажигания, таким образом, чтобы поддерживать постоянный выходной крутящий момент двигателя. В соответствии с настоящим документом удаление конденсата также может выполняться за счет временной работы двигателя на послойной смеси. В частности, момент впрыска топлива для одного или нескольких цилиндров двигателя может быть отрегулирован таким образом, чтобы, по крайней мере, некоторые цилиндры работали на бедной послойной смеси. Величина обеднения может быть отрегулирована таким образом, чтобы уровень расхода воздуха через двигатель (массовый расход воздуха) находился на уровне, обеспечивающем продувку конденсата. За счет увеличения массового расхода воздуха до достаточно высокого уровня, превышающего значение массового расхода, которое необходимо для начала продувки конденсата из САС, но не достаточного для того, чтобы привести к пропускам зажигания или проблемам со сгоранием, конденсат будет удален без негативных последствий, вызванных проблемами со сгоранием.

Таким образом, чувствительность цилиндров двигателя к попаданию воды может быть разной для цилиндров, имеющих большую чувствительность к попаданию воды (например, более предрасположенных к пропускам зажигания, которые вызваны попаданием воды), и других цилиндров, имеющих меньшую чувствительность к попаданию воды (например, менее предрасположенных к пропускам зажигания, вызванных попаданием воды). Изменение может быть обусловлено, например, геометрией двигателя, положением цилиндра в блоке цилиндров и порядком работы. Другими словами, обычно то, в какой цилиндр (цилиндры) поступает конденсат, будет определено формой коллектора. Например, в однорядном двигателе цилиндры, расположенные дальше от САС, могут быть более чувствительными к попаданию воды по сравнению с цилиндрами, расположенными ближе к САС. В другом примере в V-образном двигателе (например, в V-образном шестицилиндровом цилиндре) в цилиндры, расположенные дальше от впуска дросселя, может поступать больше конденсата, чем в цилиндры, расположенные ближе к впуску дросселя. Например, в левый блок может поступать большее количество воды, если корпус дросселя направлен в сторону левого блока. Таким образом, поскольку вода плотнее воздуха, конденсат не огибает изгибы и может ударятся о конец впуска и попадать в самые дальние цилиндры. В еще одном примере цилиндры одного блока могут быть более чувствительными по сравнению с цилиндрами другого блока. Таким образом, наличие дополнительных изгибов на впуске может направлять основной поток продутого конденсата в конкретный цилиндр.

В некоторых вариантах воплощения чувствительность к попаданию воды может быть сопоставлена с величиной (или процентным значением) конденсата, который цилиндры готовы принять. Это связано с тем, что, когда расход воздуха через двигатель увеличивается для удаления конденсата, конденсат может неравномерно проходить в цилиндры двигателя, при этом в некоторые цилиндры поступит большее количество конденсата, чем в другие. В этом случае цилиндры, в которые поступает большее количество конденсата, могут быть более предрасположенными к пропускам зажигания и другим проблемам со сгоранием (т.е. иметь большую чувствительность к попаданию воды), а другие цилиндры, в которые попадает меньшее количество конденсата, могут быть менее предрасположенными к пропускам зажигания и другим проблемам со сгоранием (т.е. иметь меньшую чувствительность к попаданию воды).

Чувствительность к попаданию воды также может изменяться в зависимости от скорости вращения и нагрузки на двигатель. Например, один цилиндр (или набор цилиндров) может быть более чувствительным к попаданию воды при низких значениях скорости вращения и нагрузки на двигатель, а другой цилиндр (или набор цилиндров) будет более чувствительным к попаданию воды при низких/средних значениях скорости вращения и нагрузке на двигатель. В альтернативном примере чувствительность к попаданию воды для всех цилиндров может быть ниже при низких значениях скорости вращения и нагрузки на двигатель из-за массового расхода воздуха, который будет слишком низким при низкой скорости вращения двигателя и (или) при низкой нагрузке на двигатель, чтобы перенести воду из САС во впускной коллектор. В другом примере при высокой скорости вращения двигателя и высокой нагрузке на двигатель чувствительность к попаданию воды для всех цилиндров может быть выше из-за высокого массового расхода воздуха, который удалит конденсат из САС и перенесет его во впускной коллектор. Кроме того, если поток воздуха является достаточным при высокой скорости вращения двигателя и низкой нагрузке на двигатель, то цилиндры могут стать максимально чувствительными к попаданию воды из-за низкой стабильности сгорания в цилиндрах при небольшой нагрузке. Поскольку форма коллектора во многом определяет то, в какой цилиндр будет поступать конденсат, в другом примере один цилиндр (или набор цилиндров) может быть более чувствительным к попаданию воды при высокой скорости вращения и нагрузке на двигатель, а другой цилиндр (или набор цилиндров) будет" более чувствительным к попаданию воды при низких/средних значениях скорости вращения и нагрузке на двигатель.

Разница в чувствительности к попаданию воды между цилиндрами может быть спрогнозировано или оценено на основе условий работы. В качестве альтернативы характеристики двигателя могут быть определены во время испытаний двигателя с помощью динамометра. В частности, во время испытания двигателя можно обеспечить подачу водяных паров в воздухозаборную систему и использовать данные о давлении в цилиндре для определения влияния воды. Затем цилиндры могут быть классифицированы таким образом, чтобы определить «слабые» цилиндры с высокой чувствительностью к попаданию воды и «сильные» цилиндры с низкой чувствительностью к попаданию воды. Данная классификация может быть сохранена в памяти контроллера (например, в виде функции зависимости скорости вращения и нагрузки на двигатель) и считываться во время удаления конденсата. В соответствии с настоящим документом для того чтобы компенсировать разницу в чувствительности к попаданию воды и (или) неравномерность потока конденсата между цилиндрами во время удаления конденсата, подача топлива в каждый цилиндр может быть отрегулирована на основе чувствительности каждого цилиндра к попаданию воды. Например, «слабые» цилиндры (имеющие большую чувствительность к попаданию воды) могут работать на богатой смеси, при этом «сильные» цилиндры (имеющие меньшую чувствительность к попаданию воды) будут работать на бедной смеси. Величина обеднения для цилиндров, работающих на бедной смеси, может быть отрегулирована таким образом, чтобы расход воздуха через двигатель можно было увеличить до уровня, равного или превышающего уровень продувки, который позволяет удалить конденсат из САС. Затем величина обогащения для цилиндров, работающих на богатой смеси, регулируется на основе величины обеднения для цилиндров, работающих на бедной смеси, таким образом, чтобы общее соотношение «выхлопные газы/топливо» (на каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов) осталось стехиометрическим или близким к нему (например, колебалось в районе данного значения). В одном примере, когда на чувствительность к попаданию воды влияет неравномерное попадание конденсата, контроллер может устанавливать работу цилиндров, в которые поступает большее количество конденсата, на богатой смеси и работу цилиндров, в которые поступает меньшее количество конденсата, на бедной смеси, при этом общее соотношение «выхлопные газы/топливо» останется стехиометрическим или близким к нему. За счет регулировки подачи топлива в каждый цилиндр с учетом чувствительности каждого цилиндра к попаданию воды удаление конденсата может быть выполнено без ухудшения сгорания в цилиндре и без возникновения частых пропусков зажигания.

Контроллер 12 представлен на фиг. 1 в виде микрокомпьютера, включающего в себя блок 102 микропроцессора, порты 104 ввода/вывода, электронный носитель для хранения исполняемых программ и калибровочных значений, представляющий собой постоянное запоминающее устройство 106 в данном конкретном примере воплощения, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110, и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, для выполнения различных функций по управлению двигателем 10, которые включают в себя, в дополнение к ранее описанным сигналам, сигнал массового расхода воздуха (MAF) от датчика 120 массового расхода воздуха; сигнал температуры охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика 112 температуры, схематически изображенного в одном месте в двигателе 10; сигналы профиля зажигания (PIP) от датчика 118 Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; положение дросселя (TP) от датчика положения дросселя, как было сказано выше; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) от датчика 122, как было сказано выше. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может быть сгенерирован контроллером 12 на основе сигнала PIP Сигнал MAP о давлении в коллекторе от датчика давления в коллекторе может быть использован для индикации вакуума или давления во впускном коллекторе 44. Следует заметить, что могут быть использованы различные сочетания вышеуказанных датчиков, например, датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. В режиме работы при стехиометрическом соотношении датчик MAP может обеспечивать индикацию значений крутящего момента двигателя. Также данный датчик вместе с измеренной скоростью вращения двигателя может выполнять оценку заряда (с воздухом), впрыскиваемого в цилиндр. В одном примере датчик 118, также используемый в качестве датчика скорости вращения двигателя, может генерировать предварительно установленное количество импульсов с одинаковым интервалом при каждом обороте коленчатого вала 40.

Другие датчики, которые могут отправлять сигналы на контроллер 12, включают в себя датчик 124 температуры, установленный на выпускном отверстии охладителя 80 наддувочного воздуха, и датчик 126 давления наддува. Также датчики могут представлять собой датчик 90 детонации, соединенный с блоком двигателя. Контроллер может прогнозировать величину расхода конденсата в одном или нескольких цилиндров двигателя во время удаления конденсата на основе частоты детонации цилиндров. Также могут быть установлены другие (не изображенные) датчики, например, датчик для определения скорости впускного воздуха на впускном отверстии охладителя наддувочного воздуха и другие датчики, как было описано со ссылкой на фиг. 2. В некоторых примерах на постоянное запоминающее устройство 106 могут быть записаны машиночитаемые данные, представляющие собой инструкции, исполняемые процессором 102, для выполнения способов, описанных ниже, а также других вариантов, которые подразумеваются, но не указываются конкретно. Примеры процедур изложены в данном описании изобретения со ссылкой на фиг. 3-4.

На фиг. 2 представлено подробное изображение варианта воплощения одного цилиндра двигателя с фиг. 1. В данном случае компоненты, изображенные на фиг. 1, могут иметь те же номера, что и компоненты с фиг. 2, и не будут повторно описаны. Двигатель 10 включает в себя камеру (цилиндр) 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в нем и соединенным с коленчатым валом 40. Изображенная камера 30 сгорания соединена с впускным коллектором 46 и выпускным коллектором 48 с помощью соответствующих впускного клапана 52 и выпускного клапана 54. Каждый впускной клапан и каждый выпускной клапан могут управляться с помощью впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53. Значения длительности открытия и закрытия выпускного клапана 54 могут быть отрегулированы относительно положения коленчатого вала с помощью фазирующего устройства 58 кулачка. Значения длительности открытия и закрытия впускного клапана 52 могут быть отрегулированы относительно положения коленчатого вала с помощью фазирующего устройства 59 кулачка. Положение впускного кулачка 51 может быть определено с помощью датчика 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено с помощью датчика 57 выпускного кулачка. Таким образом, контроллер 12 может контролировать фазы кулачка с помощью фазирующих устройств 58 и 59. Изменение фаз газораспределения (VCT) может быть либо выполнено с опережением или запаздыванием в зависимости от различных факторов, например, от нагрузки на двигатель и скорости вращения двигателя (RPM).

Изображенная топливная форсунка 66 расположена таким образом, чтобы выполнять прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как прямой впрыск топлива. В качестве альтернативы топливо может впрыскиваться во впускной канал для обеспечения впрыска топлива во впускные каналы. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW от контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 с помощью топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показаны). Привод 68 подает рабочий ток на топливную форсунку 66 в соответствии с командами от контроллера 12. В одном примере для создания большего давления топлива используется двухступенчатая топливная система высокого давления. Кроме того, изображенный впускной коллектор 46 соединен с дополнительным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для изменения потока воздуха от впускной камеры 44 для создания наддува. Компрессор 162 нагнетает воздух от впуска 42 воздуха во впускную камеру 44 для создания наддува. Выхлопные газы вращают турбину 164, соединенную с компрессором 162, который сжимает воздух в камере 44 для создания наддува. Для привода компрессора также могут быть использованы другие системы. В нагнетателе компрессор 162 может, по крайней мере, частично приводиться в движение с помощью двигателя и (или) электрического устройства, а также не включать в себя турбину. Таким образом, степень сжатия для одного или нескольких цилиндров двигателя с помощью турбонагнетателя или нагнетателя может регулироваться с помощью контроллера 12. Перепускная заслонка 171 турбонагнетателя представляет собой клапан, позволяющий выхлопным газам обходить турбину 164 через перепускной канал 173, когда перепускная заслонка 171 турбонагнетателя находится в открытом положении. Когда перепускная заслонка 171 находится в полностью закрытом положении, практически все выхлопные газы проходят через турбину 164.

Система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять необходимую часть выхлопных газов от выпускного коллектора 48 во впускную камеру 44 для создания наддува через канал 140 EGR. Количество EGR, поступающих во впускную камеру 44 для создания наддува, может регулироваться контроллером 12 с помощью клапана 172 EGR. При некоторых условиях система EGR может быть использована для регулировки температуры воздушно-топливной смеси вну