CN107476876A - 用于内燃机的冷凝控制*** - Google Patents

用于内燃机的冷凝控制*** Download PDF

Info

Publication number
CN107476876A
CN107476876A CN201710366539.2A CN201710366539A CN107476876A CN 107476876 A CN107476876 A CN 107476876A CN 201710366539 A CN201710366539 A CN 201710366539A CN 107476876 A CN107476876 A CN 107476876A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charger
air cooler
air
cooler system
gas handling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710366539.2A
Other languages
English (en)
Inventor
M·D·内姆什
W·菲尔欣赫尔
K·贝克尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN107476876A publication Critical patent/CN107476876A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0475—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly the intake air cooler being combined with another device, e.g. heater, valve, compressor, filter or EGR cooler, or being assembled on a special engine location
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/20—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for cooling
    • F02M31/205—Control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

一种具有进气***以及与进气***流体连通的涡轮增压器设备的内燃机组件包含与进气***和涡轮增压器设备进行通信的电子控制单元。增压空气冷却器***与涡轮增压器设备在下游流体连通，与进气***在上游流体连通，并包含至少一个流量调节机构，其与电子控制单元进行通信并选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自涡轮增压器设备流经增压空气冷却器***的空气流速，并管理增压空气冷却器***中的冷凝积聚，和/或打开旁通管道，以使一部分或全部的涡轮气流绕过增压空气冷却器***，以减少或消除增压空气冷却器***内在温暖环境条件下的冷凝积聚和寒冷环境条件下的结冰积聚。

Description

用于内燃机的冷凝控制***
技术领域
本发明大体上涉及内燃机，更具体地涉及装备有冷凝控制***的内燃机组件，该冷凝控制***用于具有涡轮增压设备和增压空气冷却器***的发动机。
背景技术
内燃机通常需要长时间地、可靠地产生相当量的动力。许多这种内燃机组件采用涡轮增压或增压设备，比如涡轮增压器或涡轮驱动、强制进气涡轮增压器或增压器，以便在气流进入发动机的进气歧管之前对其进行压缩，从而调节动力和效率。具体地，涡轮增压器是一种气体压缩机，其将更多的空气因此更多的氧气压入发动机的燃烧室内(与另外地采用环境大气压可获得的相比)。额外量的含氧空气被压入发动机中，增加了发动机的容积效率，使得其在指定循环中燃烧更多的燃料，从而产生更多的动力。
在极端操作条件下，“涡轮增压”或“增压”过程可以使进气的温度升高到一定程度，使得在可能发生正时火花点火并可能损坏发动机之前，对燃料/空气的供给进行预先确定。为了克服这个问题，发动机制造商过去使用一种设备(最普遍公知的是中冷器，但更适合的被认为是增压空气冷却器(增压空气冷却器)或后冷却器)，以从涡轮增压或增压设备排出的空气中提取热量。增压空气冷却器是一种热交换设备，用于冷却进气，从而通过冷却来增加进气密度，进一步提高发动机的容积效率。进气温度降低则向发动机提供更致密的进气，使得每个发动机循环燃烧更多的空气和燃料，从而增加发动机的输出。
热交换过程可能导致水汽冷凝并因而形成于增压空气冷却器***的内部，尤其是在流经涡轮增压或增压设备和增压空气冷却器的环境空气基本上潮湿(比如，相对湿度大于90％)的条件下、以及如果用于冷却增压空气冷却器的外部气流相对较高而来自涡轮增压器的内部气流相对较低的条件下进行热交换过程时。冷凝可以在增压空气冷却器自身内和/或增压空气冷却器的下游积聚，在进气歧管接收涡轮增压或增压气流所经过的管道内积聚。液化的冷凝可以被吸入进气歧管内(比如当驾驶员发出加速命令时)并进入各个气缸燃烧室内。取决于增压空气冷却器、涡轮增压或增压设备的配置、以及它们各自相对的包装，冷凝可以相当量地进入燃烧室内，可能引起发动机失火，导致发动机***部件(比如催化转换器)提前磨损，并触发发动机维修指示灯。
一些增压空气冷却器可以包含配置成收集冷凝水的冷凝贮存器或槽。然而，当环境温度达到冰点以下时，无法从增压空气冷却器适当排出的积聚冷凝水可能结冰，影响增压空气冷却器的工作。另外，对于有些车辆/发动机***，可能存在着导致发动机曲轴箱强制通风(PCV)***将曲轴箱水汽直接排入涡轮增压器和增压空气冷却器的情况。在寒冷的环境条件下，这种水汽可能在增压空气冷却器的内部结冰，并导致增压空气冷却器内部结冰积聚，从而增加增压空气冷却器的内部压降，并最终限制发动机接收所需量的气流。这种情况可能导致发动机入口处的涡轮增压压力不足，从而触发发动机维修指示灯。
发明内容
根据本发明的一个实施例，具有进气***以及与进气***流体连通的涡轮增压器设备的内燃机包含与进气***和涡轮增压器设备进行通信的电子控制单元。增压空气冷却器***(增压空气冷却器)与涡轮增压器设备在下游流体连通，并与进气***在上游流体连通。
至少一个流量调节机构与电子控制单元进行通信，并选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自涡轮增压器设备的流动通过增压空气冷却器***的空气的流速，并管理增压空气冷却器***中的冷凝积聚。在本发明的一个实施例中，增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构包含阀门，其选择性地定位在第一位置和第二基本上闭合位置之间，以限制来自涡轮增压器设备从中通过的气流。
至少一个流量调节机构的阀门可以布置在与增压空气冷却器***的排气部分和进气***的进气歧管流体连通的进气管道上。或者，至少一个流量调节机构的阀门可以与增压空气冷却器***的排气部分内的开口一体地形成，并通过进气管道与进气***的进气歧管流体连通。
在本发明的另一个实施例中，增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构包含设置在增压空气冷却器***内并毗邻排气部分的挡板，其选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气经过涡轮增压器设备流入进气***。在本发明的又一个实施例中，增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构进一步包含设置在增压空气冷却器***内并毗邻进气部分的挡板，其选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气经过涡轮增压器设备流入进气***。
内燃机组件的电子控制单元可以与发动机组件中的一个或一个以上的传感器进行通信。歧管绝对压力(MAP)传感器可以可操作地联接到进气歧管，使得歧管绝对压力传感器能够监测进气歧管压力。歧管气流(MAF)传感器可以可操作地联接到清洁空气过滤器或清洁空气管道，使得歧管气流传感器能够监测进入涡轮增压器的空气质量流量。歧管气温(MAT)传感器可以可操作地联接到进气歧管，使得歧管气温传感器能够监测进气歧管温度。
内燃机组件具有发动机缸体，其可以包括排气***，排气***具有与发动机缸体流体连通的排气歧管，以从其接收和排出排气。当内燃机处于使用状态时，产生压力梯度的节气门体可以与进气***的进气歧管流体连通。与进气***流体连通的涡轮增压器设备配置成为进气***提供压缩气流。
电子控制单元被设置成与进气***和涡轮增压器设备进行通信。与涡轮增压器设备在下游流体连通以及与进气***在上游流体连通的增压空气冷却器***包含至少一个流量调节机构，其与电子控制单元进行通信，并且选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自涡轮增压器设备的流动通过增压空气冷却器***的空气的流速，并管理增压空气冷却器***中的冷凝积聚。
在本发明的一个实施例中，增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构包含选择性地定位在第一位置和第二基本上闭合位置之间的阀门，以限制来自涡轮增压器设备从中通过的气流。阀门可以布置在与增压空气冷却器***的排气部分和进气***的进气歧管流体连通的进气管道上。或者，阀门可以与增压空气冷却器***的排气部分中的开口一体地形成，并且通过进气管道与进气***的进气歧管流体连通。
在本发明的另一个实施例中，增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构进一步包括布置在增压空气冷却器***内并毗邻排气部分的挡板，其选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气经过涡轮增压器设备流入进气***。或者，增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构进一步包括布置在增压空气冷却器***内并毗邻进气部分的挡板，其选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气经过涡轮增压器设备流入进气***。
内燃机组件的电子控制单元可以与发动机组件中的一个或一个以上的传感器进行通信。歧管绝对压力(MAP)传感器可以可操作地联接到进气歧管，使得歧管绝对压力传感器能够监测进气歧管压力。歧管气流(MAF)传感器可以可操作地联接到进气歧管，使得歧管气流传感器能够监测进气歧管内的空气质量流量。歧管气温(MAT)传感器可以可操作地联接到进气歧管，使得歧管气温传感器能够监测进气歧管温度。
在本发明的另一个实施例中，增压空气冷却器***可以设置成与内燃机组件的进气***和涡轮增压器设备流体连通。***可以包含与进气***和涡轮增压器设备进行通信的电子控制单元。增压空气冷却器***壳体包含在第一端处与涡轮增压器装置流体连通的入口部分，在相对的第二端内与进气***和在其间限定的空腔流体连通的排气部分。
至少一个流量调节机构与电子控制单元进行通信，并选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自涡轮增压器设备的流动通过增压空气冷却器***的空气的流速，并管理增压空气冷却器***中的冷凝积聚。在本发明的一个实施例中，增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构包含阀门，其选择性地定位在第一位置和第二基本上闭合位置之间，以限制来自涡轮增压器设备从中穿过的气流。
至少一个流量调节机构的阀门可以布置在与增压空气冷却器***的排气部分和进气***的进气歧管流体连通的进气管道上。或者，阀门可以与增压空气冷却器***的排气部分中的开口一体地形成，并且通过进气管道与进气***的进气歧管流体连通。
增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构可以包含布置在增压空气冷却器***内并且毗邻排气部分的挡板，其选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气经过涡轮增压器设备流入进气***。或者，增压空气冷却器***的至少一个流量调节机构可以包含布置在增压空气冷却器***内并且毗邻进气部分的挡板，其选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气经过涡轮增压器设备流入进气***。
通过以下结合附图和所附权利要求书对实施本发明的优选实施例和最佳模式的具体实施方式，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的装备有涡轮增压设备和具有冷凝控制***的增压空气冷却器***的内燃机组件的示意图；
图2是结合本发明使用的增压空气冷却器***的第一个变型的平面图；
图3是结合本发明使用的增压空气冷却器***的另一个变型的平面图；
图4是结合本发明使用的增压空气冷却器***的又一个变型的平面图；
图5A是结合本发明使用的增压空气冷却器***的另一个变型的平面图；
图5B是沿图5A中的截面5B的增压空气冷却器***内包括的流量调节机构的平面图；
图6A是结合本发明使用的增压空气冷却器***的又一个变型的平面图；
图6B是沿图6A中的截面6B的增压空气冷却器***内包括的流量调节机构的平面图；
图7A是结合本发明使用的增压空气冷却器***的另一个变型的平面图；以及
图7B是根据本发明的沿图7A中的截面7B的增压空气冷却器***内包括的流量调节机构的平面图。
具体实施方式
现在将详细参照附图中所示的本发明的一些实施例。在任何可能的情况下，相同或相似的附图标记用于附图和说明书中表示相同或相似的部件或步骤。附图为简化的形式，而非按精确的比例绘制。为了便利和清楚起见，诸如顶部、底部、左侧、右侧、向上、之上、上方、下方、下面、后面和前面等方向性术语可以结合附图进行使用。这些以及类似的方向性术语并不以任何方式构成对本发明的范围的限制。
参照附图，其中在整个附图中相似的附图标记表示相似的部件，图1是一种代表性的内燃机组件的示意图，通常用附图标记10表示，可以将其用于本发明。应该容易理解的是，图1仅仅是可以用于实践本发明的一个示例性应用。因此，本发明无论如何不限于图1的特定发动机构型。另外，本文所示的附图并非按比例绘制，且仅仅提供用于说明的目的。因此，附图中所示的具体和相对尺寸并不构成限制。
可以在机动化车辆内提供内燃机组件10，比如但不限于标准乘用车、运动型多功能车、轻型卡车、重型车辆、小货车、客车、公共交通车辆、自行车、机器人、农场机具、运动相关设备或任何其它交通设备。发动机组件10可以包含发动机缸体、曲轴箱和气缸盖(共同地用标记12表示)，其装备有涡轮增压或增压设备(在本文中用涡轮增压器设备14表示)以及增压空气冷却器***16。
显而易见的是，图1中所示的发动机缸体、曲轴箱和气缸盖12、涡轮增压器14、以及增压空气冷却器***16已经被极大地简化，应该理解，关于此类***的进一步信息可以在现有技术中找到。另外，本领域技术人员将认识到，发动机缸体、曲轴箱和气缸盖12可以如图1中所示一体地形成，或者预制成单个部件，随后通过螺栓连接或其它紧固方法进行连接。最后，发动机组件10可以在本文所要求的本发明的范围内的压缩点火或火花点火燃烧模式下运行。
继续参照图1，发动机组件10包含排气歧管或集管，配置成从其接收和排出排气。例如，发动机缸体和气缸盖12的气缸体部分限定了多个排气口(未示出)，排气或燃烧产物通过其从多个可变容积的燃烧室(未示出)中被选择性地排出。排气口将排气输送到具有排气歧管30的排气***，其限定在发动机缸体的气缸盖部分和气缸盖12之间。
发动机组件10还包含进气***，其在本文中由与节气门体42在下游流体连通的进气歧管或入口歧管40表示。节气门体42通常响应于驾驶员的输入而可操作用于控制流入发动机的空气量。另一方面，进气歧管40负责向可变容积的燃烧室供应燃料/空气混合物。当发动机组件10处于使用状态时，节气门体42形成了压力梯度。
涡轮增压器设备14与发动机组件10流体连通。更具体地，涡轮增压器设备14包含涡轮机部分18和压缩机部分20。涡轮机部分18具有涡轮机壳体22，其经由排气管路38与排气歧管30流体连通。涡轮机壳体22将排气流重新定向，以使可旋转地安装在其内的涡轮叶片或叶轮(图1中28处虚线所示)旋转。
压缩机部分20具有压缩机壳体24，其具有可旋转地安装在其内的压缩机叶片(图1中26处虚线所示)。发动机壳体24经由清洁空气管道44从清洁空气过滤器32接收进气。涡轮机叶片28刚性地安装到压缩机叶片26，以便与其整体地转动。随着压缩机叶片26的旋转，从空气过滤器32接收到的空气在压缩机壳体24内被压缩。
压缩机输出管道或增压空气冷却器入口管道46将压缩机部分20压缩的空气输送到增压空气冷却器***16，压缩机壳体24与增压空气冷却器***16在上游流体连通。本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的预期范围的前提下，本发明可以包括单个涡轮增压器、两个涡轮增压器、多级涡轮增压器、或各种其它的发动机涡轮增压或增压设备。
依然参照附图中的图1，歧管气流传感器34布置在清洁空气过滤器32和清洁空气管道44之间。歧管气流传感器34用于确定比如通过涡轮增压器设备14的压缩机部分20进入发动机组件10的新鲜空气的空气质量流量或质量，并将该信息传输至发动机控制模块或单元(ECU)36。空气质量信息对于发动机控制模块或单元36计算并将正确的燃料质量传送到进气歧管40是必需的。发动机控制模块或单元36与发动机组件10的一个或一个以上的部件进行通信，包括但不限于进气***、涡轮增压器设备14和增压空气冷却器***16。
增压空气在进入进气歧管40之前通过增压空气冷却器或后冷却器***16从涡轮增压器装置14的压缩机部分20输出。为此，增压空气冷却器***16被布置成与涡轮增压器设备14在下游流体连通，与进气***(包括进气歧管40和节气门体42)在上游流体连通。增压空气冷却器***16被配置成从压缩空气流中提取热量，或对涡轮增压器设备14排出的空气进行冷却。虽然冷凝积聚是一种通常与空气-空气型增压空气冷却器设备相关联的现象，但增压空气冷却器***16也可以是空气-液体型热交换器。
发动机进气歧管40可以包括歧管绝对压力传感器50，其监测进气歧管内的进气歧管绝对压力和环境大气压力。优选地，歧管绝对压力传感器50可以配置成监测正压和负压，因此能够监测进气歧管40中的增压压力。歧管气温传感器52监测进气歧管的气温。其它传感器和监测方案可用于控制和诊断目的。例如，排气传感器可以监测一个或一个以上的排气参数，例如空气/燃料比和排气组分，并可以用作用于控制和诊断的反馈，而燃烧压力传感器可以配置成监测气缸压力，可以用其确定平均有效压力或另一个合适的燃烧参数。
增压空气冷却器***16包含增压空气冷却器槽或壳体54，其具有在第一端58处与涡轮增压器设备14流体连通的的入口部分，以及在相对的第二端60内与进气歧管40流体连通的的出口部分和空腔。空腔可以配置成在壳体54的第一端58和第二端60之间容纳热交换芯组件56。壳体54的第一端58也可以被称为“热端”或“上游端”，而壳体54的第二端60也可以被称为“冷端”或“下游端”。上游或第一端58提供过渡，以使来自涡轮增压器设备14的进气从压缩机输出管道46流入增压空气冷却器***16的热交换芯组件56的内冷却管。可以使用节气门进气压力(TIAP)传感器62来测量节气门42入口处的空气压力。节气门进气压力传感器62可以位于节气门42的下游。
上游或第一端58可以与壳体54的下游或第二端60在上游流体连通。下游端槽60提供过渡，以使进气从增压空气冷却器***16的管道流到进气管道48，以转移到节流阀体42。当发动机组件10处于使用状态时，节气门体42形成了压力梯度。“发动机失火”是指增压空气冷却器***16内部积聚了阈值体积的冷凝水，然后响应于驾驶员要求的车辆突然加速，由于涡轮增压器气流和空气压力的突然增加而将不期望量的积聚冷凝水吸入到进气歧管40内时可能发生的现象。
现在参照图2-7，将更详细地讨论结合本发明的发动机组件而使用的增压空气冷却器***16的一个或一个以上的变型。应当理解，图2-7所示的增压空气冷却器***16的每个变型可以与内燃机组件10结合使用以实现本发明的目的。
图2示出了本发明的增压空气冷却器***的第一个变型。增压空气冷却器***16的壳体54的第二端60包含至少部分延伸穿过壳体54内部的内壁64。壳体54的第二端60可以配置成包含第一通风口或出口部分66和对应的第二通风口或出口部分68。在本发明的一个实施例中，内壁64可以布置在第一和第二通气口或出口部分66、68之间，使得内壁与壳体54相配合，以形成与第一通气口66配合的第一流动路径70以及与第二通风口68配合的第二流动路径72。
壳体54中的第一流动路径70和第二流动路径72将气流从增压空气冷却器***16向第一和第二通气口66、68引导。进气管道48可以分别包含与第一和第二通气口66、68流体连通的第一和第二通道74、76，以将气流引导到节气门42。依然如图1中所示，增压空气冷却器***16可以包含至少一个流量调节机构78，其与发动机控制模块或单元36进行通信，并且选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自涡轮增压器装置14的流动通过增压空气冷却器***16的空气的流速，并管理增压空气冷却器***16中的冷凝积聚。
图2中所示的至少一个流量调节机构是阀门78，其可以布置在进气管道48上并与其配合。阀门78可以在第一或至少一个打开位置(其中气流通过阀门78)和一个或一个以上的第二或基本上闭合的位置(其中气流不通过阀门78)之间选择性地调节。在图2中所示的实施例中，阀门78布置在进气管道48的第一通道74上，尽管应该理解的是，阀门78可以布置在进气管道48的第二通道76上，以实现本发明的目的。
或者，如图3中所示，阀门78可以固定到增压空气冷却器***16的壳体54的第二端60的外部或与其一体地形成，并且与进气管道48流体连通，以选择性地限制空气通过阀门78从增压空气冷却器***16流到节气门。如下文将更详细地描述的，阀门78可以可操作地连接到图1中所示的发动机控制模块或单元36，并且可以在第一位置和一个或一个以上的第二或基本上闭合的位置之间移动，以调节流动通过热交换芯组件56的空气的流速，以管理增压空气冷却器***16内的冷凝积聚。
现在参照图4，公开了用于内燃机10的增压空气冷却器***16的另一个变型。至少一个流量调节机构是挡板或突出部80，其可以可调节地安装在毗邻增压空气冷却器***16的壳体54的第二端60的内部空腔内。挡板或突出部80可以布置成毗邻热交换芯组件56和壳体54的第二端60中的开口86。突出部80可以在第一或储存位置82和通常由发动机控制模块或单元(虚线84所示)表示的一个或一个以上的第二或接合位置之间选择性地调节。当突出部80被布置在至少一个接合位置84处时，突出部80选择性地限制气流从热交换芯组件56朝向与引管道48配合的开口86，以调节流动通过热交换器芯组件56的空气的流速，并管理增压空气冷却器***16内的冷凝积聚。
现在参照图5-6，增压空气冷却器***16可以包含至少一个流量调节机构的其它变型，其中阀组件被布置成毗邻增压空气冷却器***16的壳体54的第一端58，以管理增压空气冷却器***16内的冷凝积聚。图5A-5B示出了包括阀门或挡板88的增压空气冷却器***16，阀门或挡板88可调节地定位并布置成毗邻壳体54的第一端58的入口开口90和增压空气冷却器***16的热交换芯组件56。
如图5B中沿图5A的截面5B更详细地示出的，挡板88可以选择性地定位在第一或储存位置92与通常由发动机控制模块或单元(如线94所示)表示的一个或一个以上的第二或接合位置之间。当挡板88被布置在一个或一个以上的接合位置94处时，挡板88限制气流从空气管道44进入壳体的第一端58，以调节流动通过热交换器芯组件56的空气的流速，并管理增压空气冷却器***内的冷凝积聚。
现在参照图6A-6B，增压空气冷却器***16的另一个变型包括至少一个流量调节机构，其是阀门或挡板96，其相对于壳体54的第一端58内的入口开口98和增压空气冷却器***16的热交换芯组件56而毗邻布置并可以选择性地定位。如图6B中沿图6A的截面6B更详细地示出的，挡板96可以响应于来自发动机控制模块或单元的控制信号而在一个或一个以上的位置之间选择性地调节。图7A-7B中示出了一种类似结构，其中挡板100可以布置成毗邻增压空气冷却器***16的壳体54的第二端60中的开口102，并且可以响应于来自发动机控制模块或单元36的控制信号而在一个或一个以上的位置之间选择性地调节。
图6A-6B中所示的挡板96和图7A-7B中所示的挡板100可以由发动机控制模块或单元选择性地定位在数字104所示的第一位置(其中挡板96、100允许增压空气冷却器***16在没有限制和一种或一种以上的主动模式下操作)和一个或一个以上的第二位置之间。在通常用数字106示出的第二位置的其中一个中，挡板96、100移动到与增压空气冷却器***16的壳体54相邻的位置，使得通过管道110产生旁路流，以减少增压空气冷却器***16内结冰情况的风险，并且减少或消除温暖环境条件下增压空气冷却器***16内冷凝积聚以及寒冷环境条件下的结冰积聚。在沿图7A的截面7B通常用数字108示出的第二位置的另一个位置中，挡板96、100被移动到毗邻热交换芯组件56的位置108，以调节流动通过热交换器芯组件56的空气的流速，并管理增压空气冷却器***16内的冷凝积聚。
响应于由一个或一个以上的传感器所收集的信息，发动机控制模块或单元与至少一个流量调节机构进行通信，并且可操作地连接到至少一个流量调节机构，以响应于传感器输出而选择性地定位流量调节机构。例如，发动机控制模块或单元可以与可操作地联接到进气歧管的歧管绝对压力传感器进行通信，使得歧管绝对压力传感器能够监测进气歧管压力。发动机控制模块或单元可以与可操作地联接到空气过滤器或清洁空气管道的歧管气流传感器进行通信，使得歧管气流传感器能够监测进入涡轮增压器的空气质量流量。
或者，发动机控制模块或单元可以与布置在发动机空气入口与过滤器和涡轮增压器设备之间的空气质量流量传感器进行通信，以测量空气或环境温度和环境湿度情况。进一步，发动机控制模块或单元可以与可操作地联接到进气歧管的歧管气温传感器进行通信，使得歧管气温传感器能够监测进气歧管温度。
冷凝可以在空气质量流量传感器所检测的高湿环境下的增压空气冷却器***内积聚，其中由于歧管气流传感器检测到的连续低发动机气流，导致通过增压空气冷却器***的气流减少。如果发动机输出响应于车辆加速情况而增加，那么冷凝产生的水汽可能导致潜在的发动机失火。在增压空气冷却器***中可能存在结冰情况，其中发动机工作的环境温度低于空气质量流量传感器所检测到的约零下10(-10)摄氏度，且其中发动机曲轴箱强制通风***将曲轴箱水汽排放到涡轮增压器和增压空气冷却器***。此时，来自曲轴箱强制通风***的水汽可能会在增压空气冷却器内结冰，从而增加增压空气冷却器内部的空气压降，最终导致涡轮增压情况。
在本发明的一个实施例中，发动机控制模块或单元将选择性地将至少一个流量调节机构定位在使得涡轮增压器气流完全绕过增压空气冷却器***的位置。当空气质量流量传感器检测到的环境气温低于约零下10(-10)摄氏度时，发动机控制模块或单元将检测到结冰情况。当检测到这种情况时，发动机控制模块或单元然后将确定歧管气温传感器或来自节气门进气压力传感器的气温是否被检测到低于约零摄氏度，以及歧管绝对压力传感器是否检测到曲轴箱强制通风***将曲轴箱水汽排放到增压空气冷却器***内以上的压力，发动机控制模块或单元将调整至少一个流量调节机构至基本上绕过增压空气冷却器***的位置。
或者，发动机控制模块或单元将选择性地将至少一个流量调节机构定位在基本上闭合的位置，以减少热交换芯组件中的主动冷却管的数量，从而调节空气的流速，并在可能存在冷凝情况时，管理增压空气冷却器***内的冷凝情况。当空气质量流量传感器检测到的环境气温高于零(0)摄氏度并且发动机进气湿度或环境湿度较高时，发动机控制模块或单元将检测冷凝情况。当检测到这种情况时，如果歧管气流传感器检测到发动机气流较低，并且歧管气温传感器或来自节气门进气压力传感器的气温被检测到低于约三十五(35)摄氏度，那么发动机控制模块或单元将调整至少一个流量调节机构至基本上闭合的位置。
具体实施方式和附图是对本发明的支持和描述，但是本公开的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实施所公开的本发明的一些最佳模式和其它实施例，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本发明的各种备选设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特征不一定被理解为彼此独立的实施例。相反，可以将一个实施例的其中一个实例中描述的每个特征与来自其它实施例的一个或一个以上的其它期望特征相组合，从而形成未用文字或参照附图描述的其它实施例。因此，这种其它实施例落入所附权利要求书的范围之内。

Claims (10)

1.一种内燃机组件，其包括：
进气***；
与所述进气***流体连通的涡轮增压器设备；
与所述进气***和所述涡轮增压器设备进行通信的电子控制单元；以及
增压空气冷却器***，其与所述涡轮增压器设备在下游流体连通，并与所述进气***在上游流体连通，
其中所述增压空气冷却器***包含至少一个流量调节机构，所述至少一个流量调节机构与所述电子控制单元进行通信并选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自所述涡轮增压器设备的流动通过所述增压空气冷却器***的空气的流速，并且管理所述增压空气冷却器***中的冷凝积聚。
2.根据权利要求1所述的内燃机组件，其中所述增压空气冷却器***的所述至少一个流量调节机构进一步包括阀门，其选择性地定位在所述第一位置和第二基本上闭合的位置之间，以限制来自所述涡轮增压器设备在其间通过的气流。
3.根据权利要求2所述的内燃机，其中所述阀门布置在进气管道上，所述进气管道与所述增压空气冷却器***的排气部分和所述进气***的进气歧管流体连通。
4.根据权利要求2所述的内燃机，其中所述阀门与所述增压空气冷却器***的排气部分内的开口一体地形成，并通过所述进气管道与所述进气***的所述进气歧管流体连通。
5.根据权利要求1所述的内燃机组件，其中所述增压空气冷却器***的所述至少一个流量调节机构还包括布置在所述增压空气冷却器***内并毗邻所述排气部分的挡板，所述排气部分选择性地定位在所述第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气通过所述涡轮增压器设备流入所述进气***。
6.根据权利要求1所述的内燃机组件，其中所述增压空气冷却器***的所述至少一个流量调节机构进一步包括布置在所述增压空气冷却器***内并毗邻所述进气部分的挡板，所述进气部分选择性地定位在所述第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气通过所述涡轮增压器设备流入所述进气***。
7.一种具有发动机缸体的内燃机组件，其包括：
排气***，其包含与所述发动机缸体流体连通以从其接收和排出排气的排气歧管；
节气门体，其在所述内燃机处于工作状态时产生压力梯度；
进气***，其包含与所述节气门体在下游流体连通的进气歧管，
涡轮增压器设备，其与所述进气***流体连通并配置成向其提供压缩气流；
电子控制单元，其与所述进气***和所述涡轮增压器设备进行通信；以及
增压空气冷却器***，其与所述涡轮增压器设备在下游流体连通并与所述进气***在上游流体连通，
其中所述增压空气冷却器***包含至少一个流量调节机构，所述至少一个流量调节机构与所述电子控制单元进行通信并且选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自所述涡轮增压器设备的流动通过所述增压空气冷却器***的空气的流速，并且管理所述增压空气冷却器***中的冷凝积聚。
8.一种与内燃机组件的进气***和涡轮增压器设备流体连通的增压空气冷却器***，其包括：
电子控制单元，其与所述进气***和所述涡轮增压器设备进行通信；
壳体，其具有在第一端处的与所述涡轮增压器设备流体连通的入口部分，在相对的第二端中的与所述进气***流体连通的排气部分，以及在其间限定的空腔；以及
至少一个流量调节机构，其与所述电子控制单元进行通信，并且选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自所述涡轮增压器设备的流动通过所述增压空气冷却器***的空气的流速，从而管理所述增压空气冷却器***内的冷凝积聚。
9.根据权利要求8所述的增压空气冷却器***，其中所述增压空气冷却器***的所述至少一个流量调节机构进一步包括阀门，其选择性地定位在所述第一位置和第二基本上闭合的位置之间，用于限制来自所述涡轮增压器设备在其间通过的气流。
10.根据权利要求9所述的增压空气冷却器***，其中所述阀门布置在与所述增压空气冷却器***的排气部分和所述进气***的进气歧管流体连通的进气管道上。
CN201710366539.2A 2016-06-07 2017-05-23 用于内燃机的冷凝控制*** Pending CN107476876A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/175,089 US10247149B2 (en) 2016-06-07 2016-06-07 Condensation control system for internal combustion engine
US15/175089 2016-06-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107476876A true CN107476876A (zh) 2017-12-15

Family

ID=60327963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710366539.2A Pending CN107476876A (zh) 2016-06-07 2017-05-23 用于内燃机的冷凝控制***

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10247149B2 (zh)
CN (1) CN107476876A (zh)
DE (1) DE102017112289B4 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017200800B4 (de) * 2017-01-19 2018-09-20 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühlung
DE102018215075A1 (de) * 2018-09-05 2020-03-05 Mahle International Gmbh Ladeluftkühler
DE102020119056B4 (de) 2020-07-20 2023-06-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzung
US11208945B1 (en) * 2020-08-31 2021-12-28 GM Global Technology Operations LLC Shutter system for a motor vehicle
CN116025491A (zh) * 2021-10-26 2023-04-28 本田技研工业株式会社 内燃机的进气装置
CN113969828A (zh) * 2021-11-02 2022-01-25 浙江吉利控股集团有限公司 一种中冷器、发动机废气控制方法及控制***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007097750A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-30 Mack Trucks, Inc. Charge air cooler arrangement with cooler bypass and method
US20130263828A1 (en) * 2012-04-09 2013-10-10 Ford Global Technologies, Llc Charge air cooler control system and method
CN103628972A (zh) * 2012-08-20 2014-03-12 福特环球技术公司 用于控制可变增压空气冷却器的方法
CN103628970A (zh) * 2012-08-20 2014-03-12 福特环球技术公司 用于控制可变增压空气冷却器的方法
CN105275626A (zh) * 2014-06-03 2016-01-27 福特环球技术公司 增加通过增压空气冷却器的空气流以减少增压空气冷却器冷凝物的方法和***

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9506430B2 (en) * 2012-12-05 2016-11-29 Ford Global Technologies, Llc Charge air cooler component diagnostics
US9464562B2 (en) 2013-05-02 2016-10-11 Ford Global Technologies, Llc Variable valve system to reduce condensation in a charge air cooler
US10030575B2 (en) * 2015-07-09 2018-07-24 Ford Global Technologies, Llc System and method for flowing a mixture of coolants to a charge air cooler
US9890691B2 (en) * 2015-08-19 2018-02-13 Ford Global Technologies, Llc Method and system to reduce charge air cooler condensation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007097750A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-30 Mack Trucks, Inc. Charge air cooler arrangement with cooler bypass and method
CN101389839A (zh) * 2006-02-23 2009-03-18 马克卡车公司 具有冷却器旁路的中冷器配置结构和方法
US20130263828A1 (en) * 2012-04-09 2013-10-10 Ford Global Technologies, Llc Charge air cooler control system and method
CN103628972A (zh) * 2012-08-20 2014-03-12 福特环球技术公司 用于控制可变增压空气冷却器的方法
CN103628970A (zh) * 2012-08-20 2014-03-12 福特环球技术公司 用于控制可变增压空气冷却器的方法
CN105275626A (zh) * 2014-06-03 2016-01-27 福特环球技术公司 增加通过增压空气冷却器的空气流以减少增压空气冷却器冷凝物的方法和***

Also Published As

Publication number Publication date
US20170350353A1 (en) 2017-12-07
DE102017112289B4 (de) 2022-01-27
DE102017112289A1 (de) 2017-12-07
US10247149B2 (en) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107476876A (zh) 用于内燃机的冷凝控制***
US8061135B2 (en) Condensate extractor for charge air cooler systems
CN103628972B (zh) 用于控制可变增压空气冷却器的方法
US7980076B2 (en) Controlled condensate collection and evacuation for charge air cooler
CN203476489U (zh) 发动机冷却***和发动机***
US9027341B2 (en) System for a charge-air-cooler
CN103628971B (zh) 用于控制可变增压空气冷却器的方法
CN104727929B (zh) 用于发动机气道冷凝物管理的***和方法
CN103628970B (zh) 用于控制可变增压空气冷却器的方法
CN104727928B (zh) 用于发动机气道冷凝物管理的***和方法
US8191366B2 (en) Charge air cooler condensate separation and dispersion system
CN104781513B (zh) 闭式曲轴箱通风装置的断线探测方法
CN107524550A (zh) 车辆进气***
CN101263285A (zh) 用于汽车的冷却***
CN103850779A (zh) 增压空气冷却器部件诊断
CN103502599A (zh) 内燃机以及用于运行从进气道导出的冷凝水的内燃机的方法
CN107859558A (zh) 用于从hvac***抽取喷水用水的***和方法
CN108119228B (zh) 冷凝物分散组件
CN105386854A (zh) 增压空气冷却器冷凝物储存器
CN105697133B (zh) 内燃机用增压装置
CN107642411A (zh) 用于从排气提取用于水喷射的水的***和方法
US2898745A (en) Automobile air conditioning and supercharging system
CN110630372A (zh) 热交换器的控制***
US11208945B1 (en) Shutter system for a motor vehicle
JP6573733B2 (ja) 空燃混合気冷却器の洗浄方法及び内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171215

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication