增壓空氣冷卻器以及發動機系統的制作方法
【專利摘要】一種增壓空氣冷卻器,包括:允許增壓空氣進入的入口;將熱量自所述增壓空氣中移除的多個換熱通道;構造成將所述增壓空氣自所述換熱通道排放至發動機的進氣歧管上游的進氣通道的出口;以及至少部分地橫跨所述出口延伸的分散元件。還提供一種發動機系統,包括:連接至所述發動機的進氣歧管的進氣通道;以及安置在壓縮機與所述進氣歧管之間的所述進氣通道之中的增壓空氣冷卻器,所述增壓空氣冷卻器包括入口、換熱器、出口以及至少部分地橫跨所述出口延伸的分散元件。本實用新型降低積累在增壓空氣冷卻器中的冷凝液導致斷火或其它燃燒問題的可能性。
【專利說明】增壓空氣冷卻器以及發動機系統
【技術領域】
[0001]本公開涉及用于內燃機的增壓空氣冷卻器。
【背景技術】
[0002]渦輪增壓發動機和機械增壓發動機可被構造成壓縮進入發動機的環境空氣以提升功率。由于對空氣的壓縮會導致其溫度增加,因此可使用增壓空氣冷卻器來冷卻被加熱的空氣,從而增加其密度并進一步提升發動機的潛在功率。然而,如果環境空氣的濕度較高,則可在增壓空氣冷卻器中溫度低于壓縮空氣的露點的任意內表面上形成冷凝液(例如,水滴)。在諸如車輛猛然加速的瞬態工況期間,這些水滴會被掃出增壓空氣冷卻器并進入發動機的燃燒室,從而導致例如發動機斷火、扭矩和發動機轉速的損失以及不完全燃燒的可能性增加。
[0003]美國專利申請公開2011/0094219 Al中公開了一種減少進入燃燒室的冷凝液的量的方法。在所引用的參考文獻中,公開了一種用于增壓空氣冷卻器的冷凝液收集器,其能夠減小冷凝液進入發動機的燃燒室的速率。該冷凝液收集器包括收集冷凝液的貯液器和將冷凝液釋放返回出口管道的通道。
[0004]本實用新型的發明人已經認識到上述系統的多種問題。具體地,冷凝液收集器位于增壓空氣冷卻器的下游,并因此僅能夠收集增壓空氣冷卻器的出口下游的冷凝液。這種結構可能不會充分處理收集在增壓空氣冷卻器中的冷凝液。此外,冷凝液收集器需要其它部件,這些部件會增加成本和增壓空氣冷卻器的封裝空間。
實用新型內容
[0005]針對現有技術的相關技術問題,本實用新型的目的在于提供一種增壓空氣冷卻器以及發動機系統,以降低積累在增壓空氣冷卻器中的冷凝液導致斷火或其它燃燒問題的可能性。
[0006]由此,解決上述問題的一種示例性方法包括一種增壓空氣冷卻器,其包括:允許增壓空氣進入的入口,將熱量自增壓空氣中移除的多個換熱通道,構造成將增壓空氣從換熱通道排放至發動機的進氣歧管上游的進氣通道的出口,以及至少部分地橫跨出口延伸的分散元件。
[0007]優選地,分散元件包括網狀的篩網。
[0008]優選地,篩網完全橫跨所述出口延伸。
[0009]優選地,分散元件包括多個平行板條。
[0010]優選地,分散元件為第一分散元件,并且所述增壓空氣冷卻器進一步包括在所述第一分散元件的下游方向至少部分地橫跨所述出口延伸的第二分散元件。
[0011]優選地,增壓空氣在所述增壓空氣冷卻器的一個或多個表面上沉積冷凝液,所述冷凝液在選定條件下通過所述出口被掃出所述增壓空氣冷卻器。
[0012]優選地,分散元件構造成將被掃出的冷凝液分散成所述增壓空氣中的液滴。[0013]優選地,選定條件包括發動機負載增加。
[0014]本實用新型另一方面提供一種發動機系統,包括:連接至發動機的進氣歧管的進氣通道;以及安置在壓縮機與所述進氣歧管之間的所述進氣通道之中的增壓空氣冷卻器,所述增壓空氣冷卻器包括:入口 ;換熱器;出口 ;和至少部分地橫跨所述出口延伸的分散元件。
[0015]優選地,發動機系統還包括安置在所述進氣通道中的濕度傳感器。
[0016]優選地,發動機系統還包括安置在所述增壓空氣冷卻器中的液體傳感器。
[0017]優選地,發動機系統還包括安置在所述進氣通道中的排氣傳感器。
[0018]優選地,分散元件完全橫跨所述出口延伸。
[0019]優選地,分散元件包括網狀的篩網。
[0020]優選地,分散元件包括多個平行板條。
[0021]優選地,分散元件為第一篩網,并且發動機系統進一步包括位于所述第一分散元件的下游方向上的至少部分地橫跨所述出口的第二分散元件。
[0022]本實用新型再一方面提供一種用于發動機的方法,包括:使進氣流過增壓空氣冷卻器,其中所述增壓空氣冷卻器具有橫跨其出口的分散元件;以及響應于所述增壓空氣冷卻器的下游的瞬時增加濕度調整一個或多個發動機運行參數,所述瞬時增加濕度由于在所述增壓空氣冷卻器中積累的冷凝液經由所述分散元件分散而形成。
[0023]優選地,用于發動機的方法還包括在負載瞬時增加期間,使所述進氣以一定速率流過所述增壓空氣冷卻器以引導所述積累的冷凝液穿過所述分散元件,以分散所述積累的冷凝液來形成所述瞬時增加濕度。
[0024]優選地,負載瞬時增加包括第一持續時間,調整一個或多個運行參數包括長于所述第一持續時間的第二持續時間。
[0025]優選地,調整一個或多個發動機運行參數包括調整氣門正時、點火正時和空氣-燃料比中的一個或多個。
[0026]通過這種方式,在增壓空氣冷卻器中積累的冷凝液可經由增壓空氣的移動被驅趕出冷卻器。冷凝液可接觸分散元件,冷凝液在此可被分散成小液滴。液滴可蒸發并在氣缸中與燃料和增壓空氣一起燃燒。蒸發的液滴不太可能引起斷火。因此,通過提供橫跨出口延伸的分散元件,可避免使用復雜的冷凝液收集器,同時仍能控制冷凝液以防止斷火。
[0027]通過單獨參照【具體實施方式】或者結合附圖參照【具體實施方式】,本實用新型的上述優勢和其它優勢以及特征將會變得顯而易見。
[0028]應當理解,提供上面的綜述是為了以簡化的形式引入將在下面的【具體實施方式】中進一步描述的概念的集合。這并不意味著識別要求保護主題的關鍵或必要特征,要求保護主題的范圍由所附權利要求來唯一地限定。另外,所要求保護的主題不限于解決上面提到的或在本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是包括增壓空氣冷卻器的示例性發動機的示意圖;
[0030]圖2是包括示例性冷凝液分散系統的圖1所示增壓空氣冷卻器的示意圖;
[0031]圖3為示出用于分散冷凝液的示例性方法的流程圖;[0032]圖4為示出用于響應于被分散的冷凝液調整運行參數的示例性方法的流程圖;
[0033]圖5為示出濕度瞬時增加期間示例性發動機運行參數的圖表。
【具體實施方式】
[0034]為降低積累在增壓空氣冷卻器中的冷凝液導致斷火或其它燃燒問題的可能性,在增壓空氣冷卻器的出口處安置例如篩網的分散元件。積累的冷凝液可接觸篩網并分散成小液滴,隨后在向進氣歧管移動的增壓空氣中蒸發。分散的冷凝液可瞬時增加進氣的濕度。為抵消增加的濕度,可調整發動機的一個或多個運行參數。圖1至圖2示出了冷凝液分散系統的示例性實施例。圖1中的示意圖示出了具有增壓空氣冷卻器的渦輪增壓式內燃機。圖2為示出示例性冷凝液分散系統的示意圖。分散冷凝液的方法在圖3中示出,響應于冷凝液的分散來調整運行參數的方法在圖4中示出。圖5示出了執行圖3至圖4所示方法期間的示例性運行參數。
[0035]圖1為示出可包括在機動車的推進系統中的示例性發動機10的示意圖。所示發動機10具有四個氣缸30。然而,根據本公開還可使用其它數量的氣缸。發動機10可至少部分地受控于包括控制器12的控制系統及至少部分地受控于車輛操作者132經由輸入裝置130的輸入。在該實例中,輸入裝置130包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發動機10的每個燃燒室(例如,氣缸)30均可包括內部安置有活塞(未示出)的燃燒室壁。活塞可連接至曲軸40,以便活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動。曲軸40可經由中間傳動系(未示出)連接至至少一個車輛驅動輪。此外,起動機可經由飛輪連接至曲軸40以實現發動機10的起動運行。
[0036]燃燒室30可經由進氣通道42從進氣歧管44吸收進氣,并可經由排氣歧管46向排氣通道48排放燃燒廢氣。進氣歧管44與排氣歧管46能夠經由各自的進氣門和排氣門(未示出)與燃燒室30選擇性連通。在一些實施例中,燃燒室30可包括兩個或多個進氣門和/或兩個或多個排氣門。此外,進氣門和排氣門可以是可變氣門正時系統的一部分,該系統構造成根據運行條件以不同正時開啟和關閉氣門。
[0037]燃料噴射器50示出為直接連接至燃燒室30,用于與從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬度成比例地直接向燃燒室30中噴射燃料。通過這種方式,燃料噴射器50向燃燒室30中提供所謂的直接燃料噴射;然而,應當理解,還可能為進氣口噴射。燃料可通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌的燃料系統(未示出)被輸送至燃料噴射器50。
[0038]進氣通道42可包括具有節流板22的節氣門21,以調節流入進氣歧管的氣流。在該特定實例中,可通過控制器12改變節流板22的位置以實現電子節流控制(ETC)。通過這種方式,可運行節氣門21來改變提供至其它發動機氣缸的燃燒室30的進氣。在一些實施例中,進氣通道42中還可以存在其它節氣門。例如,如圖1所示,具有節流板24到另外節氣門23位于壓縮機60的上游。
[0039]此外,在所公開的實施例中,排氣再循環(EGR)系統可將所需部分的排氣從排氣通道48經由EGR通道140引導至進氣通道42。提供至進氣通道42的EGR量可通過控制器12經由EGR閥142改變。在某些情況下,EGR系統可用以調節燃燒室內的空氣與燃料的混合物的溫度。圖1示出了高壓EGR系統,其中EGR被從渦輪增壓器的渦輪機上游引導至渦輪增壓器的壓縮機下游。在其它實施例中,可選地或另外地,發動機可包括低壓EGR系統,其中EGR被從渦輪增壓器的渦輪機下游引導至渦輪增壓器的壓縮機上游。在可運行時,尤其是在壓縮空氣被增壓空氣冷卻器冷卻時,EGR系統會引起冷凝液自壓縮空氣形成,這會在下面進行更為詳細地描述。
[0040]發動機10還可包括諸如渦輪增壓器或機械增壓器的壓縮裝置,其包括至少一個沿進氣歧管44布置的壓縮機60。對于渦輪增壓器,壓縮機60可經由諸如軸或其它連接裝置至少部分地由渦輪機62來驅動。渦輪機62可沿著排氣通道48布置。可提供多種裝置來驅動壓縮機。對于機械增壓器,壓縮機60可至少部分地由發動機和/或電動機驅動,并且可不包括渦輪機。因此,可通過控制器12改變渦輪增壓器或機械增壓器提供給發動機的一個或多個氣缸的壓縮量。
[0041 ] 此外,排氣通道48可包括用于將排氣遠離渦輪機62轉移的廢氣旁通閥26。此外,進氣通道42可包括構造成轉移壓縮機60周圍的進氣的壓縮機再循環閥(CRV) 27。例如,廢氣旁通閥26和/或CRV27可由控制器12控制以在需要較低增壓時開啟。
[0042]進氣通道42還可包括增壓空氣冷卻器(CAC) 80 (例如,中冷器),以降低經渦輪增壓或機械增壓的進氣的溫度。在一些實施例中,增壓空氣冷卻器80可是以氣-氣換熱器。在其它實施例中,增壓空氣冷卻器80可以是氣-液換熱器。正如下面更為詳細描述的,增壓空氣冷卻器80可包括分散元件以將積累的冷凝液分散成液滴,其中液滴可被移動的增壓空氣蒸發并被引導至發動機的進氣歧管。
[0043]圖1所示控制器12為微型計算機,其包括微處理器單元(CPU) 102、輸入/輸出端口 104、用于可執行程序和校準值的電子存儲介質(在該特定實例中示為只讀存儲芯片106)、隨機存取存儲器(RAM) 108、保活存儲器(KAM) 110和數據總線。控制器12還可以接收來自與發動機10連接的傳感器的各種信號用于執行各種功能以運行發動機10,除先前討論的那些信號之外,包括測量空氣質量流量傳感器120感測的空氣質量流量(MAF);來自溫度傳感器112 (示意性示出位于發動機10內的某一位置)的發動機冷卻劑溫度(ETC);來自連接至曲軸40的霍爾效應傳感器118 (或其它類型)的表面點火感測信號(PIP);來自所述節氣門位置傳感器的節氣門位置(TP);以及來自所描述的傳感器122的絕對歧管壓力信號MAP。發動機轉速信號RPM可以由控制器12從信號PIP生成。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可用以表示進氣歧管44中的真空度或壓力。注意,還可以使用上述傳感器的各種組合,諸如使用MAF傳感器而不使用MAP傳感器,或者相反。在理論配比的運轉期間,MAP傳感器能夠指示發動機扭矩。此外,該傳感器連同所測得的發動機轉速能夠估測被引入氣缸的增壓(包括空氣)。在一個實例中,曲軸40每轉一圈,傳感器118 (還用作發動機轉速傳感器)可產生預定數量的等間距脈沖。
[0044]可向傳感器12發送信號的其它傳感器包括:增壓傳感器126和位于增壓空氣冷卻器80的出口處的溫度傳感器124。此外,用于檢測濕度瞬時變化的一個或多個傳感器128,可存在于增壓空氣冷卻器80的下游。傳感器128可包括濕度傳感器、安置在進氣中的排氣傳感器(諸如進氣UEGO傳感器)或可檢測濕度的其它傳感器。可選地或另外地,可存在液體傳感器129以檢測增壓空氣冷卻器80內的冷凝液。還可以存在未示出的其它傳感器,諸如用于確定增壓空氣冷卻器的入口處的進氣速率的傳感器或其它傳感器。在一些實例中,存儲介質只讀存儲器(R0M)106可編程有表示可由處理器102執行的指令的計算機可讀數據,用于執行下面描述的方法以及可以預料到但未具體列出的其它變化。[0045]如上所述,圖1僅示出了多缸發動機的一個氣缸,并且每個氣缸均可類似地包括各自的進氣/排氣門組、燃料噴射器、點火系統等。
[0046]參照圖2,示出了冷凝液分散系統的實施例。圖2示出了與增壓空氣冷卻器80流體連通的冷凝液分散系統200的正視立體圖。該冷凝液分散系統可用于將可因高環境空氣濕度而積累的冷凝液自增壓空氣冷卻器排出。例如,當增壓空氣冷卻器內的換熱通道的表面的溫度低于進入該冷卻器的環境空氣的露點時,該積累可以在該表面上發生。例如,當冷凝液在這些溫度較低的表面上形成時,其會在增壓空氣冷卻器的低點處積聚。
[0047]如圖2所示,進入增壓空氣冷卻器80的發動機氣流的方向通常由箭頭202表示,離開增壓空氣冷卻器80的發動機氣流通常由箭頭204表示。然而,應當理解,發動機空氣能以其它氣流方向進入和離開增壓空氣冷卻器80,并且由箭頭202和204表示的發動機氣流用作非限定性實例。類似地,除圖2所示之外的其它增壓空氣冷卻器結構也是可能的,而不偏離本公開的范圍。
[0048]如上所述,發動機空氣可經由增壓空氣冷卻器80上游的第一發動機空氣通道206進入。然后發動機空氣可經由與環境空氣(通常以208表示)的換熱而被冷卻,接著可經由增壓空氣冷卻器80下游的第二發動機空氣通道210離開。換句話說,發動機空氣從增壓空氣冷卻器的熱側212進入,然后從增壓空氣冷卻器的冷側214離開(增壓空氣的流向通常由箭頭209表示),其中“熱”和“冷”表示發動機空氣穿過增壓空氣冷卻器時的相對溫度。通過這種方式,環境空氣208在壓縮的發動機空氣通過增壓空氣冷卻器時經換熱對該發動機空氣進行冷卻。然而,如上所述,進入增壓空氣冷卻器的壓縮的發動機空氣會冷凝。在這種情況下,第一發動機空氣通道206會在增壓空氣冷卻器內沉積冷凝液。
[0049]如圖所示,增壓空氣冷卻器80可包括多個換熱通道225和多個環境空氣通道226。換熱通道225可為即將被橫向流過該多個環境空氣通道226的環境空氣冷卻的增壓空氣提供管道。通過這種方式,壓縮的發動機空氣在燃燒室的上游得以冷卻。
[0050]積累的冷凝液216可在增壓空氣冷卻器80的低點處積聚,諸如沿著增壓空氣冷卻器的底面積聚。積累的冷凝液216還可以沿著換熱通道225的表面積聚。在某些條件下,諸如在輕點油門事件期間,積累的冷凝液216會經由第二空氣通道210被掃出增壓空氣冷卻器80,如虛線所示。如果允許冷凝液到達發動機,則會導致發動機斷火和燃燒問題。
[0051]為防止大團冷凝液到達發動機,可在第二空氣通道210中布置分散元件218以減小冷凝液滴的尺寸。分散元件218可以是至少部分地橫跨第二發動機空氣通道210的開口(另外還被稱作增壓空氣冷卻器80的出口)延伸的篩網。在一些實施例中,分散元件218可完全橫跨該出口延伸,而在其它實施例中,分散元件218可部分地橫跨該出口延伸。在一個實施例中,分散元件218可以是由網狀結構組成的篩網。可選定網狀物的開口的尺寸和位置以將冷凝液分裂成足夠小的液滴,這些液滴足夠小,使其一旦被夾帶在離開增壓空氣冷卻器而去往發動機的進氣歧管的增壓空氣中就會被蒸發。在另一實施例中,分散元件218可由多個平行于或垂直于增壓空氣的流動安置的平行板條組成。可優化板條的尺寸和間距以分散冷凝液。此外,在一些實施例中,可在增壓空氣冷卻器的出口處串聯布置多個分散元件。
[0052]應當理解,上述描述是非限制性的,并且冷凝液分散系統200的部件可以是與圖2所述結構不同的其它合適的幾何結構。此外,應當理解,冷凝液分散系統200的部件可包括與上述結構不同的結構而不偏離本公開的范圍。例如,實際上,分散元件218可安置在第二發動機空氣通道210內的任意位置,或可安置在將增壓空氣冷卻器連接至增壓空氣冷卻器下游的進氣通道的管道內的任意位置。此外,分散元件218可具有與上述結構不同的其它幾何結構。
[0053]因此,上面參照圖1和圖2所描述的系統提供了一種增壓空氣冷卻器,其包括:允許增壓空氣進入的入口 ;從增壓空氣中移除熱量的多個換熱通道;構造成將增壓空氣從換熱通道排放至發動機進氣歧管上游的進氣通道的出口 ;以及至少部分上橫跨該出口延伸的分散元件。分散元件可完全橫跨該出口延伸。
[0054]分散元件可包括具有網狀結構的篩網,或者其可包括多個平行板條。至少部分地橫跨出口延伸的第二分散元件可安置在分散元件的下游方向。
[0055]增壓空氣在增壓空氣冷卻器的一個或多個表面上沉積冷凝液,并且該冷凝液會在選定條件下(諸如發動機負載增加時)通過出口被掃出增壓空氣冷卻器。分散元件構造成將被掃出的冷凝液分散成增壓空氣中的液滴。
[0056]在另一實例中,發動機系統包括連接至發動機進氣歧管的進氣通道,以及安置在壓縮機和進氣歧管之間的進氣通道中的增壓空氣冷卻器,該增壓空氣冷卻器包括:入口 ;換熱器;出口 ;及至少部分地橫跨出口延伸的分散元件。濕度傳感器可安置在進氣通道中,例如安置在增壓空氣冷卻器的下游。液體傳感器可安置在增壓空氣冷卻器中。氣體傳感器可安置在進氣通道中,例如UEGO可安置在增壓空氣冷卻器的下游。分散元件可部分地或完全橫跨出口延伸,并且分散元件可由網狀結構組成,或者其可以由多個平行板條組成。一個或多個其它分散兀件可安置在該分散兀件的下游。
[0057]參照圖3,提供了用于分散增壓空氣冷卻器(諸如增壓空氣冷卻器80)中的冷凝液的方法300。在步驟302中,方法300包括在增壓空氣冷卻器內積累冷凝液。例如,增壓空氣冷卻器80可在其低點處積累冷凝液。重力可引起冷凝液在低點處積聚,因此低點充當用于在發動機運行期間積累冷凝液的天然貯液器。
[0058]在步驟304中,方法300包括經由安置在增壓空氣冷卻器的出口中的分散元件將積累的冷凝液分散成液滴。例如,在選定條件下(諸如增加較大負載),穿過增壓空氣冷卻器移動的增壓空氣可具有足夠高的速率以夾帶積累的冷凝液。積累的冷凝液可被驅趕至增壓空氣冷卻器的出口。如上參照圖2所描述的,分散元件可安置在增壓空氣冷卻器的出口處。當被夾帶的冷凝液隨增壓空氣被驅趕至出口時,冷凝液可通過與分散元件接觸而被分散。冷凝液可被分散成小尺寸液滴以便由于增壓空氣的移動而蒸發。因此,在步驟306中,方法300包括將冷凝液滴隨著增壓空氣導向至進氣歧管。冷凝液液滴可在接觸篩網時立即蒸發,或者它們還可以在進氣通道、進氣歧管或燃燒氣缸中蒸發。
[0059]因此,分散元件(諸如篩網)在增壓空氣冷卻器的出口處的存在,可提供用于使積累的冷凝液破碎成小液滴的機構。這些小液滴可在增壓空氣中蒸發。如今濕度增加的增壓空氣會在發動機中燃燒。通過以水蒸氣形式而非液體形式導入積累的冷凝液,可減少或避免發動機斷火或其它燃燒問題。如前所述,分散的冷凝液會瞬時增加到達發動機的增壓空氣的濕度。濕度的增加會破壞某些發動機運行參數。因此,可在增壓空氣冷卻器的下游安置一個或多個傳感器以檢測濕度的瞬時變化,并且可響應于增加的濕度調整發動機運行參數。[0060]圖4示出了用于響應于濕度調整參數的方法400的流程圖。方法400可響應于來自一個或多個濕度檢測傳感器(諸如傳感器128和/或129)的反饋由控制器(諸如圖1中的控制器12)實施。在步驟402中,方法400包括確定發動機運行參數,該發動機運行參數包括增壓空氣冷卻器下游的當前濕度。可使用濕度傳感器、進氣傳感器或其它傳感器來檢測濕度。在步驟404中,確定是否檢測到濕度瞬時增加。濕度的瞬時增加可能是濕度因增壓空氣冷卻器中的條件而增加到高于當前環境濕度。正如上面參照圖2和圖3所描述的,如果冷凝液在增壓空氣冷卻器中積累,在某些條件下(諸如負載瞬時增加),冷凝液可被驅趕至增壓空氣冷卻器的出口,冷凝液在此被分散成小液滴。然后,液滴可蒸發到增壓空氣中,這會增加由傳感器檢測到的濕度。另外地或可選地,可基于運行參數(諸如環境濕度、空氣質量流量和增壓空氣冷卻器入口溫度)估計冷凝液積累量,并且如果檢測到負載突然增加,在假定分散元件會分散冷凝液并增加濕度的情況下,則可基于冷凝液積累量估計濕度增加值。如果未檢測到濕度增加,則方法400進行至步驟406以維持當前運行參數。當前運行參數可包括:基于發動機轉速和負載及來自排氣傳感器的反饋維持空氣-燃料比,用于最大效率(例如,最大制動扭矩)的點火正時設定,以及用于燃料經濟性、排放和功率的最佳稀釋的氣門正時設定。然后方法400返回。
[0061]如果檢測到濕度瞬時增加,則可在步驟408中調整發動機運行參數以避免或減少斷火。例如,氣門正時可設定成接近斷火極限的最佳稀釋。如果增壓空氣的濕度增加至高于環境濕度(運行參數適合于環境濕度而設定),則會增加氣缸稀釋,并因此可出現斷火。為抵消瞬時增加的濕度,可調整一個或多個運行參數。發動機運行參數可持續調整一段時間,該時間不同于引起濕度增加的瞬態工況的持續時間。例如,瞬時負載增加可維持第一持續時間(例如,5秒)。然而,如今由增壓空氣攜帶至進氣歧管的濕氣到達氣缸并完全燃燒花費的時間可以是更長的第二持續時間(例如,10秒)。因此,運行參數可調整的持續時間長于瞬時負載增加的持續時間。
[0062]調整運行參數可包括在步驟410中調整空氣-燃料比。例如,如果濕度增加,則可降低空氣-燃料比,因為空氣中的濕氣稀釋了增壓空氣。因此,可增加燃料的輸送量用以維持扭矩。在其它實施例中,可增加空氣-燃料比,以便在氣缸中維持等量的氧氣。可被調整的其它運行參數包括在步驟412中調整點火正時和在步驟414中調整氣門正時。在一個實例中,可響應于濕度增加而提前點火。點火正時最初可設定成諸如最大制動扭矩(MBT)的正時,從而在避免爆震出現的同時提供最佳功率和效率。當濕度增加時,會增加對氣缸中的增壓的稀釋,并且燃燒會經歷緩慢燃燒過程。為確保獲得最大功率,可暫時提前點火正時,配合由分散元件引起的將水延時釋放至進氣中,從而提供額外的時間用于燃燒。在調整運行參數時,方法400返回。
[0063]圖5為示出濕度瞬時增加期間發動機運行參數的一組曲線圖500。從頂部起的第一曲線圖510示出了增壓空氣冷卻器中積累的冷凝液,從頂部起的第二曲線圖520示出了發動機負載,從頂部起的第三曲線圖530示出了增壓空氣(增壓空氣冷卻器下游)的濕度,從頂部起的第四曲線圖540示出了空氣-燃料比,而底部曲線圖550示出了點火正時。空氣-燃料比和點火正時為可響應于濕度瞬時增加而進行調整的上述發動機運行參數的兩個實例。對于每個示出的曲線圖,時間以水平軸線示出,而各自的運行參數以豎直軸線示出。[0064]第一曲線圖510示出由于例如相對潮濕和寒冷的進氣,增壓空氣冷卻器中的冷凝液已積累。在由第一虛線示出的時間T1處,冷凝液積累量迅速減少直到增壓空氣冷卻器中無冷凝液存留。冷凝液可由于負載瞬時增加(其在第二曲線圖520中示出)而從增壓空氣冷卻器中移除。在時間T1處,發動機負載迅速增加并維持第一持續時間直到時間T2。這種負載的增加引起更大量的增壓空氣以高于低負載條件下的速率移動穿過增壓空氣冷卻器,從而夾帶積累的冷凝液并將其引導至增壓空氣冷卻器的出口。如前所述,安置在增壓空氣冷卻器的出口中的分散元件,用以將冷凝液分散成可在移動的增壓空氣中蒸發的小液滴,這會引起增壓空氣冷卻器下游的濕度增加。
[0065]第三曲線圖530示出了時間T1之后的濕度增加。濕度的增加相比于負載的增加或積累的冷凝液的減少更為平緩。此外,濕度增加比負載增加持續更長時間,因為增加的濕度直到時間1才返回環境值。在濕度增加期間,濕度開始以較大值增加,然后隨著分散的冷凝液與增壓空氣混合并移動至發動機的進氣歧管而逐漸降低。
[0066]為抵消增加的濕度,可調整一個或多個發動機運行參數,諸如調整空氣-燃料比(在第四曲線圖540中示出)、氣門正時和/或點火正時(在底部曲線圖550中示出)。如第四曲線圖540所示,空氣-燃料比維持在設定值附近(例如理想配比)直到檢測到濕度增加。然后,如圖所示,增加空氣-燃料比以適應濕度的增加。空氣-燃料比會持續增加至時間T3,以便在整個濕度增加持續時間期間提供補償。類似地,點火正時(如底部曲線圖550所示)可設定成用于某些情況(諸如MBT)的指定正時。響應于濕度在時間T1之后的增加,可將點火正時提前直到濕度在時間T3處返回其初始值。因此,可響應于濕度增加調整空氣-燃料比和點火正時中的一個或兩個。相較于導致濕度增加的瞬時負載增加的持續時間,對空氣-燃料比和點火正時的調整可持續更長時間,以適應由分散元件引起的濕度增加的持續時間的延長。在一個實例中,該持續時間可為瞬時負載持續時間的兩倍以上。
[0067]因此,本文所述的系統和方法提供了一種用于發動機的方法。該方法包括使進氣流過增壓空氣冷卻器(分散元件橫跨其出口),并響應于增壓空氣冷卻器下游的瞬時濕度增加調整一個或多個運行參數,瞬時增加濕度由于增壓空氣冷卻器中積累的冷凝液經由分散元件的分散而形成。在負載瞬時增加期間,進氣能以一定速率流過增壓空氣冷卻器以引導積累的冷凝液穿過分散元件,從而分散積累的冷凝液以形成瞬時增加濕度。負載的瞬時增加可包括第一持續時間,調整一個或多個運行參數可包括長于第一持續時間的第二持續時間。調整一個或多個運行參數可包括調整空氣-燃料比(例如,空氣-燃料比可隨著濕度增加而降低)、調整點火正時和/或調整氣門正時。
[0068]應當理解,本文公開的結構和方法在本質上是示例性的,并且這些具體實施例不應在限制性的意義上來理解,因為眾多變型是可能的。例如,上面的技術可應用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸以及其它發動機類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統和結構以及其它特征、功能和/或屬性的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合。
[0069]所附權利要求特別指出被認為新穎和顯而易見的特定組合和子組合。這些權利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同稱謂。這樣的權利要求應當被理解為包括一個或多個這種元件的結合,既不要求也不排除兩個或更多個這種元件。可以通過對當前的權利要求的修改或通過在本申請或相關申請中提出新的權利要求來要求保護所公開的特征、功能、元件和/或屬性的其它組合和子組合。無論與原始權利要求相比在范圍上更寬、更窄、 相同還是不同,這些權利要求也被認作包括在本公開的主題內。
【權利要求】
1.一種增壓空氣冷卻器,其特征在于,包括: 允許增壓空氣進入的入口; 將熱量自所述增壓空氣中移除的多個換熱通道; 構造成將所述增壓空氣自所述換熱通道排放至發動機的進氣歧管上游的進氣通道的出口;以及 至少部分地橫跨所述出口延伸的分散元件。
2.根據權利要求1所述的增壓空氣冷卻器,其特征在于,所述分散元件包括網狀的篩網。
3.根據權利要求2所述的增壓空氣冷卻器,其特征在于,所述篩網完全橫跨所述出口延伸。
4.根據權利要求1所述的增壓空氣冷卻器,其特征在于,所述分散元件包括多個平行板條。
5.根據權利要求1所述的增壓空氣冷卻器,其特征在于,所述分散元件為第一分散元件,并且所述增壓空氣冷卻器進一步包括在所述第一分散元件的下游方向上至少部分地橫跨所述出口延伸的第二分散元件。
6.一種發動機系統,其特征在于,包括: 連接至發動機的進氣歧管的進氣通道;以及 安置在壓縮機與所述進氣歧管之間的所述進氣通道之中的增壓空氣冷卻器,所述增壓空氣冷卻器包括: 入口 ; 換熱器; 出口 ;和 至少部分地橫跨所述出口延伸的分散元件。
7.根據權利要求6所述的發動機系統,其特征在于,還包括安置在所述進氣通道中的濕度傳感器。
8.根據權利要求6所述的發動機系統,其特征在于,還包括安置在所述增壓空氣冷卻器中的液體傳感器。
9.根據權利要求6所述的發動機系統,其特征在于,還包括安置在所述進氣通道中的排氣傳感器。
10.根據權利要求6所述的發動機系統,其特征在于,所述分散元件完全橫跨所述出口延伸。
11.根據權利要求6所述的發動機系統,其特征在于,所述分散元件包括網狀的篩網。
12.根據權利要求6所述的發動機系統,其特征在于,所述分散元件包括多個平行板條。
【文檔編號】F02B29/04GK203499807SQ201320566328
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2012年9月14日
【發明者】威廉·查爾斯·魯奧納, 戈皮昌德拉·蘇尼拉, 大衛·卡爾·比德納 申請人:福特環球技術公司