主動空氣路徑旁路系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種具有集成增壓空氣冷卻器的進氣系統。
【背景技術】
[0002]許多發動機利用進氣系統中的壓縮機向發動機提供升壓來增加燃燒室中的壓力，從而增加發動機的動力輸出。一些發動機也利用排氣再循環(EGR)回路減少發動機的排放且/或改善燃料經濟。EGR回路也能夠是“高壓”(HP)的，其中EGR在渦輪前吸入且在壓縮機后噴射，或者“低壓(LP)”的，其中EGR在渦輪后吸入在壓縮機前噴射。對于這兩種情況，壓縮機和EGR回路增加提供給汽缸的進氣空氣的溫度，從而降低提供給汽缸的空氣的密度。因此，降低燃燒效率。為了降低進氣空氣的溫度，增壓空氣冷卻器可以定位在進氣系統中。在一些發動機中，增壓空氣冷卻器可以定位在壓縮機下游、節氣門上游的導管中，作為前端冷卻模塊的部分，因為增壓空氣冷卻器通常是空氣冷卻。在其他應用中，增壓空氣冷卻器可以是水冷卻并且安裝在發動機艙中。最近，已作出改進來將增壓空氣冷卻器并入進氣系統中。例如，US 2013/0220289公開一種包括氣室(plenum)和節氣門體的進氣系統，其中增壓空氣冷卻器集成在氣室內。增壓空氣冷卻器到進氣系統的集成使進氣系統的整體緊密性增加，同時向進氣空氣提供增壓空氣冷卻。此外，US 2012/0285423公開一種集成的增壓空氣冷卻器進氣系統，其包括靜態密封件以確保增壓空氣冷卻器的有效性。
[0003]另外，當環境空氣溫度降低時或者在濕潤或多雨天氣狀況期間，冷凝物會形成在集成的增壓空氣冷卻器(CAC)內，其中進氣空氣被冷卻到低于水露點溫度。此外，當進入CAC的增壓空氣被升壓(例如，進氣壓力和升壓壓力高于大氣壓力)時，如果CAC溫度下降到露點溫度以下，冷凝物會形成。因此，冷凝物可以在CAC的底部或CAC的內部通道中聚集。當增加轉矩時，如在加速期間，增加的質量空氣流量可以將冷凝物從CAC中去除，從而將其抽取到發動機中并增加發動機熄火和燃燒不穩定的可能性。
[0004]解決由于冷凝物攝入導致的發動機熄火的其他嘗試包括通過并入使增壓空氣在CAC周圍流動的旁路來避免冷凝物形成。然而，本發明人在此已認識到關于此類方法的潛在問題。具體地，將此類旁路通道并入上述集成CAC系統中可能是不可行的。例如，添加旁路通道可能在集成的CAC和進氣氣室的外部需要額外管道系統和閥門，從而擊敗減小發動機包裝空間的集成CAC的目的。
【發明內容】
[0005]在一個示例中，上述問題可以由一種發動機進氣組件解決，該進氣組件包括具有集成增壓空氣冷卻器(CAC)的氣室、定位在第一 CAC集管(header)周界附近的第一集管密封件和定位在被限定在CAC主體的側面和氣室的側面之間的旁路通道中的第一可旋轉可移動密封件，其經由滑動接觸與第一集管密封件接口，所述第一可移動密封件改變通過旁路通道的空氣流。作為一個示例，氣室可以耦接在壓縮機和發動機之間。附加地，第一可移動密封件在其中流過氣室的增壓空氣流過旁路通道且至少部分繞開CAC的第一位置和其中流過氣室的增壓空氣流過CAC但不流過旁路通道的第二位置之間可以是可調整的。在第一位置和第二位置二者中，第一可移動密封件可以保持與第一集管密封件和定位在第二CAC集管周界附近的第二集管密封件密封接觸，所述第二 CAC集管在CAC的、與第一 CAC集管相對的端處。此外，發動機控制器可以響應增壓空氣溫度主動將第一可移動密封件調整到第一位置或第二位置。以這種方式，可以減少集成的CAC和進氣氣室中的CAC冷凝物，同時維持緊湊的發動機布置和CAC與氣室的充足密封。維持CAC和氣室之間的密封也可以減少空氣泄漏并增加CAC效率。
[0006]應該理解，提供上述
【發明內容】
旨在以簡化形式介紹在【具體實施方式】中進一步描述的概念選擇。并不意在確定所要求保護主題的關鍵或主要特征，所要求保護的主題的范圍由【具體實施方式】之后的權利要求唯一限定。此外，所要求保護的主題不限于解決在上面或本公開的任何部分中所述的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0007]圖1示出包括發動機、進氣系統和排氣系統的一個示例車輛的示意性描述。
[0008]圖2-8示出發動機進氣組件的集成增壓空氣冷卻器和進氣氣室的實施例。
[0009]圖9示出一種用于調整通過集成在進氣組件中的增壓空氣冷卻器的空氣流量的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0010]下列描述涉及用于調整進氣空氣通過集成到進氣組件的氣室中的增壓空氣冷卻器的流量的系統和方法。在如圖1中所示的渦輪增壓發動機中，壓縮機可以用于壓縮進氣空氣并為發動機提供更多動力。然而，壓縮進氣空氣可能升高進氣空氣的溫度。所增加的進氣空氣溫度會導致發動機爆震并造成對發動機的損害。增壓空氣冷卻器可以用于在空氣進入發動機汽缸之前冷卻空氣。在一些情況下，增壓空氣冷卻器可以集成到進氣組件的氣室中，這可以具有減小包裝尺寸和增加燃料經濟性的益處。然而，不可能總是期望進氣空氣流過增壓空氣冷卻器。在一些情況下，如果進氣空氣的溫度足夠低，當強迫空氣通過增壓空氣冷卻器時，冷凝物可能在增壓空氣冷卻器中形成。然后冷凝物可能被引入發動機汽缸，這會造成發動機熄火和/或對發動機造成損害。圖2-8示出具有可旋轉密封件的集成增壓空氣冷卻器，所述可旋轉密封件可以被調整以調節通過增壓空氣冷卻器的進氣空氣的流量。在第一位置中，密封件可以允許空氣繞開增壓空氣冷卻器，并且在第二位置中，密封件可以強迫空氣通過增壓空氣冷卻器。圖9示出一種用于根據進氣空氣的溫度確定何時將密封件移動到第一位置和第二位置的方法。因此，進氣空氣的溫度可以通過調節通過集成增壓空氣冷卻器的進氣空氣的流量而維持在有利的工作范圍內。
[0011]圖1示出一種車輛100的示意性描述，車輛100包括發動機102、進氣系統104、排氣系統106和排氣再循環(EGR)系統108。進氣系統104經配置向發動機102中的汽缸110提供進氣空氣。發動機被描述為具有以直列式配置布置的4個汽缸。然而，將理解，汽缸的數量和/或汽缸的配置可以在其他實施例中進行改變。例如，發動機102可以包括以V形配置布置的6個汽缸。進氣系統104經配置以使進氣空氣流到汽缸并且排氣系統106經配置以從汽缸接收排氣。附加地，汽缸110中的每個可以包括經配置以點燃汽缸110中的空氣燃料混合物的點火裝置112。附加地或替代地，壓縮點火可以用于點燃汽缸110中的空氣燃料混合物。發動機102的每個汽缸還包括至少一個進氣閥和排氣閥。
[0012]進氣系統包括壓縮機114。壓縮機114可以包括在渦輪增壓器中，所述渦輪增壓器具有在排氣系統106中的渦輪116。壓縮機114和渦輪116可旋轉地耦接。然而在其他示例中，壓縮機114可以可旋轉耦接到車輛中的變速器，從而提供所謂的機械增壓。
[0013]進氣系統104還包括具有增壓空氣冷卻器(CAC)120集成在其中的氣室118。該增壓空氣冷卻器可以用于冷卻可以經由壓縮機114的操作加熱的進氣空氣和輸送到氣室118上游的進氣系統104的EGR氣體。以這種方式，減少提供給發動機102的升壓體積。升壓體積的減少使發動機的燃燒效率增加。此外，升壓體積的減少允許本文更詳細討論的對低壓(LP)排氣再循環(EGR)的更好控制。此外，當增壓空氣冷卻器120集成到氣室118中時，當與具有與氣室間隔開(例如，分離)的增壓空氣冷卻器的進氣系統相比，減少了節流體積(throttlevolume)。因此，改善節氣門響應。氣室118包括與壓縮機114流體連通的入口 119。氣室118還包括氣室外殼121。與空氣流的一般方向垂直的氣室外殼121的橫截面積在下游方向增加。因此，氣室外殼121包括膨脹部分，并且氣室外殼的體積在下游方向膨脹。氣室118的具體幾何特征針對圖2-5在本文更詳細討論。如圖1所述，增壓空氣冷卻器120可以是水至空氣增壓冷卻器并且可以使用冷卻劑冷卻進氣空氣。增壓空氣冷卻器120包括經配置以接收冷卻劑的冷卻劑入口 122和經配置以排出冷卻劑的冷卻劑出口 124。然而，在其他示例中，增壓空氣冷卻器120可以是空氣至空氣增壓冷卻器，并且可以利用環境空氣來冷卻進氣空氣。因此，當增壓空氣冷卻器120被配置為空氣至空氣增壓冷卻器時，冷卻劑入口 122和冷卻劑出口124可以不并入增壓空氣冷卻器120中。箭頭123表示冷卻劑到增壓空氣冷卻器120的流動，并且箭頭125表示冷卻劑從增壓空氣冷卻器120流出。增壓空氣冷卻器120中的冷卻劑可以在通常描述為箱子的冷卻劑通道126中循環。冷卻劑入口 122和冷卻劑出口 124與換熱器127和栗128流體連通。在所述實施例中，栗128定位在換熱器127的下游。然而，已經想到其他布置。例如，換熱器127可以定位在栗128的下游。換熱器127經配置以移除冷卻劑的熱。以這種方式，熱量可以經由增壓空氣冷卻器120從進氣系統104排出。因此，輸送至汽缸110的進氣空氣的溫度被降低，增加空氣壓力，從而增加燃燒效率。冷卻劑通道126、換熱器127、栗128和能夠使前述部件之間流體連通的通道可以被稱為冷卻劑回路195。在一些示例中，冷卻劑入口 122和冷卻劑出口 124可以與和主發動機冷卻系統分離的冷卻回路流體連通，所述冷卻回路經配置以循環冷卻劑通過發動機。該冷卻回路也能夠用于服務可能需要比主發動機冷卻系統更低的冷卻劑溫度的其他換熱器，如燃料、油、空氣調整冷凝器和/或EGR冷卻器。在所述示例中，冷卻劑回路195與定位在低壓EGR回路172中的EGR冷卻器196流體連通。EGR冷卻器196經配置以將熱量從行進通過低壓EGR回路172的EGR氣體傳送至冷卻劑。箭頭198表示冷卻劑流入和流出EGR冷卻器196。示出了并行流動配置，然而在其他示例中，EGR冷卻器196可以串聯耦接在冷卻劑回路195中。附加地或替代地，冷卻劑回路195可以與高壓EGR回路170中的EGR冷卻器197流體連通。此外，在其他示例中，冷卻劑回路195可以不耦接到EGR冷卻器196和/或EGR冷卻器(196和/或197)可以不包括在車輛100中。壓力傳感器127可以定位在氣