CN107524550A - 车辆进气*** - Google Patents

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Abstract

具有进气***的车辆包括增压空气冷却器、进气管道、出口管道以及旁通管道。增压空气冷却器具有设置在增压空气冷却器芯体第一端处的增压空气入口和设置在增压空气冷却器芯体第二端处的增压空气出口。进气管道在涡轮增压器出口和增压空气入口之间延伸。出口管道在增压空气出口和具有可操作地连接到发动机进气歧管的节流阀体阀的节流阀体之间延伸。旁通管道具有旁通阀。旁通管道连接到增压空气入口和增压空气出口。旁通阀被配置成选择性地促进旁通流通过旁通管道。

Description

车辆进气***
技术领域
本发明涉及一种车辆进气***。
背景技术
增压空气冷却器(CAC)通常安装有内燃(IC)发动机，以将通过涡轮增压器并进入进气歧管的进气冷却。增压空气冷却器使进气通过减少进气温度的热交换器。冷凝物可以在热交换器的进气通道内或增压空气冷却器上形成。
因此，期望减少或控制热交换器或增压空气冷却器上冷凝物的形成。
发明内容
在本发明的一个说明性实施例中，提供了一种车辆。该车辆包括涡轮增压器、增压空气冷却器、内燃机、旁通管道、旁通阀以及控制器。涡轮增压器具有入口和出口。增压空气冷却器具有与涡轮增压器出口流体连通的增压空气入口以及增压空气出口。内燃机设置有具有与增压空气出口流体连通的节流阀体阀的节流阀体。旁通管道连接在增压空气入口和增压空气出口之间。旁通阀可操作地连接到旁通管道。控制器与节流阀体和旁通阀连通。控制器配置成响应于低于阈值的温度，操作旁通阀以促进旁通流通过旁通管道。
除了本文所述的一个或多个特征之外，增压空气入口由设置在增压空气冷却器芯体的第一端处的第一集管限定，增压空气冷却器芯体与涡轮增压器出口通过进气管道流体连通，并且增压空气出口由设置在增压空气冷却器芯体的第二端处的第二集管限定。
除了本文所述的一个或多个特征之外，旁通管道具有直接连接到第一集管的第一旁通管道端部以及直接连接到第二集管的第二旁通管道端部。
除了本文所述的一个或多个特征之外，增压空气冷却器芯体包括在第一集管和第二集管之间延伸的多个通道。
除了本文所述的一个或多个特征之外，控制器还配置成响应于大于阈值的温度，操作旁通阀以阻止旁通流通过旁通管道。
除了本文所述的一个或多个特征之外，温度是环境空气温度。
除了本文所述的一个或多个特征之外，通过位于涡轮增压器的入口附近的空气流量传感器将温度提供给控制器。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一集管限定直接连接到第一旁通管道端部的第一旁通端口，并且第二集管限定直接连接到第二旁通管道端部的第二旁通端口。
除了本文所述的一个或多个特征之外，发动机包括与节流阀体流体连通的发动机进气歧管。
除了本文所述的一个或多个特征之外，歧管绝对温度传感器被定位成测量发动机进气歧管的歧管温度。
除了本文所述的一个或多个特征之外，控制器还配置成响应于超过歧管温度阈值的歧管温度，操作旁通阀以阻止旁通流通过旁通管道。
在本发明的另一说明性实施例中，提供了一种车辆。该车辆包括增压空气冷却器、旁通管道、旁通阀以及控制器。增压空气冷却器具有通过进气管道与涡轮增压器出口流体连通的增压空气入口。增压空气冷却器具有与具有节流阀体阀的节流阀体流体连通的增压空气出口，节流阀体阀通过出口管道可操作地连接到发动机进气歧管。旁通管道具有直接连接到进气管道的第一旁通管道端部和直接连接到出口管道的第二旁通管道端部。旁通阀可操作地连接到旁通管道。控制器与节流阀体和旁通阀连通。控制器配置成响应于环境参数，操作旁通阀以允许旁通流通过旁通管道。
除了本文所述的一个或多个特征之外，环境参数由空气流量传感器提供，该空气流量传感器位于涡轮增压器的入口附近并与控制器连通。
除了本文所述的一个或多个特征之外，环境参数是环境空气温度和环境空气湿度中的至少一个。
在本发明的另一说明性实施例中，提供了进气***。该进气***包括增压空气冷却器、进气管道、出口管道以及旁通管道。增压空气冷却器具有设置在增压空气冷却器芯体的第一端处的增压空气入口和设置在增压空气冷却器芯体的第二端处的增压空气出口。进气管道在涡轮增压器出口和增压空气入口之间延伸。出口管道在增压空气出口和具有可操作地连接到发动机进气歧管的节流阀体阀的节流阀体之间延伸。旁通管道具有旁通阀。旁通管道连接到增压空气入口和增压空气出口。旁通阀被配置成选择性地促进旁通流通过旁通管道。
除了本文所述的一个或多个特征之外，旁通管道包括直接连接到进气管道的第一旁通管道端部和直接连接到出口管道的第二旁通管道端部。
除了本文所述的一个或多个特征之外，增压空气入口由设置在增压空气冷却器芯体的第一端处的第一集管限定，并且增压空气出口由设置在增压空气冷却器芯体的第二端处的第二集管限定。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一集管限定直接连接到旁通管道的第一旁通端口，并且第二集管限定直接连接到旁通管道的第二旁通端口。
除了本文所述的一个或多个特征之外，旁通阀和节流阀体阀与控制器连通，该控制器配置成响应于小于阈值的环境温度，操作旁通阀以促进旁通流通过旁通管道。
除了本文所述的一个或多个特征之外，控制器还配置成响应于大于歧管温度阈值的发动机进气歧管的歧管温度，操作旁通阀以阻止旁通流通过旁通管道。
从以下结合附图对本发明的详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将是显而易见的。
附图说明
其他特征、优点以及细节仅作为示例出现在以下对实施例的详细描述和参考附图的详细描述中，其中：
图1为包括具有进气***的内燃机的车辆的代表性图示；
图2为根据本发明的第一实施例的进气***的示意图；以及
图3为根据本发明的第二实施例的进气***的示意图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是说明性的，并不意图限制本发明、应用或用途。应当理解，在全部附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。
参考图1，示出了车辆10。车辆10包括限定乘客舱14和发动机室16的车辆结构或车身12。乘客舱14可以通过诸如结构壁等的障碍物与发动机舱16分离。
车辆10设置有发动机***20(即，内燃机)以及可操作地连接到发动机***20的进气***22。发动机***20和进气***22设置在发动机室16内。
参见图1-3，发动机***20包括空气入口30、涡轮增压器32、发动机进气歧管34以及发动机曲轴箱36。
空气入口30配置成接收定向通过空气入口管道40通过具有过滤元件44的空气入口壳体42并且最终通过空气出口管道46的环境进气。空气流量传感器50相对于空气出口管道46定位，以测量环境进气的空气流量。空气流量传感器50配置成监测或测量环境参数，诸如环境空气温度、环境空气湿度等。
涡轮增压器32定位于空气入口30的下游。在至少一个实施例中，涡轮增压器32可以是增压器。涡轮增压器32包括入口60和出口62。入口60流体连接和/或直接连接到空气出口管道46。涡轮增压器32配置成压缩进气并将压缩的进气提供给发动机进气歧管34。
发动机进气歧管34可以设置有具有节流阀体阀72、歧管绝对压力传感器74以及歧管绝对温度传感器76的发动机节流阀体70。发动机节流阀体70可操作地连接到发动机进气歧管34，并且配置成调节流入发动机进气歧管34的空气的量/体积。节流阀体阀72设置在发动机节流阀体70内。节流阀体阀72可以响应于由电子控制器或发动机控制单元提供的控制信号或响应于与加速器踏板的直接机械连接而在多个位置之间移动。节流阀体阀72在多个位置之间的移动调整或调节提供给发动机进气歧管34并最终到内燃机的燃烧室的进气量。节流阀体阀72的位置可以基于加速器踏板的位置而变化。在至少一个实施例中，可以设置节流阀位置传感器，其被定位成测量节流阀体阀72的位置。
歧管绝对压力传感器74定位在发动机进气歧管34上或发动机进气歧管34内，并被定位成测量发动机进气歧管34内的空气或气体的绝对压力。歧管绝热温度传感器76定位在发动机进气歧管34上或发动机进气歧管34内，并被定位成测量发动机进气歧管34内的空气或气体的绝对温度。
发动机曲轴箱36可操作地连接到发动机进气歧管34。第一导管80与发动机进气歧管34和发动机曲轴箱36流体连通。第一导管80在发动机进气歧管34和发动机曲轴箱36之间延伸，并且配置成当发动机歧管绝对压力小于发动机曲轴箱压力时，容许或允许气体或流体从发动机曲轴箱36排放到发动机进气歧管34内。第二导管82与发动机曲轴箱36和空气出口管道46流体连通。第二导管82在发动机曲轴箱36和空气出口管道46之间延伸。第二导管82配置成当歧管绝对压力大于发动机曲轴箱压力时，容许或允许气体或流体从发动机曲轴箱36排放到空气出口管道46中并最终进入涡轮增压器32。
进气***22设置在涡轮增压器32的出口62和可操作地连接到发动机进气歧管34的发动机节流阀体70之间。进气***22配置成在空气进入发动机进气歧管34之前调节离开涡轮增压器32的出口62的空气。
进气***22包括增压空气冷却器90以及旁通***92。
增压空气冷却器90布置成冷却离开涡轮增压器32的出口62的压缩进气。增压空气冷却器90包括设置在第一集管102和第二集管104之间的增压空气冷却器芯体100。第一集管102通常被称为增压空气冷却器90的热侧，第二集管104通常被称为增压空气冷却器90的冷侧。
增压空气冷却器芯体100包括从增压空气冷却器芯体100的第一端112延伸到增压空气冷却器芯体100的第二端114的多个通道110。增压空气冷却器芯体100的第一端112靠近并且可操作地连接到第一集管102。增压空气冷却器芯体100的第二端114靠近并且可操作地连接到第二集管104。
多个通道110流体连接第一集管102和第二集管104。多个通道110可以配置成在相邻管道之间设置有多个翅片、杆等的多个管道，以增强来自管道的热传递。
参考图2，第一集管102包括增压空气入口120以及第一旁通端口122。增压空气入口120和第一旁通端口122可由第一集管102限定或与第一集管102一体形成。增压空气入口120经由进气管道124与涡轮增压器32的出口62流体连通并直接连接到涡轮增压器32的出口62。进气管道124将压缩进气从涡轮增压器32引导到增压空气入口120。
第一旁通端口122与增压空气入口120间隔开。在至少一个实施例中，第一旁通端口122基本上横跨于增压空气入口120设置。
第二集管104包括增压空气出口130和第二旁通端口132。增压空气出口130和第二旁通端口132可由第二集管104限定或与第二集管104整体形成。增压空气出口130与通过出口管道134可操作地连接到发动机进气歧管34的发动机节流阀体70流体连通并直接连接到发动机节流阀体70。出口管道134将由增压空气冷却器芯体100冷却的进气引导到发动机进气歧管34。
第二旁通端口132与增压空气出口130间隔开。在至少一个实施例中，第二旁通端口132基本上横跨于增压空气出口130设置。
在至少一个实施例中，节流阀入口绝对压力传感器136位于增压空气出口130附近。节流阀入口绝对压力传感器136被定位成测量可以从增压空气出口130排放或经过增压空气出口130排放的进气的压力。
车辆10在寒冷气候(低于0℃)下的操作可以使得在低流量期间存在于进气中的水分冷凝并随后在增压空气入口120和/或增压空气冷却器芯体100的热交换器内凝固，稳态内燃机运行。当进气歧管压力大于发动机曲轴箱压力时(即，启用通过第二管道82的流时)，具有旁通气体的发动机曲轴箱通风空气流可能导致冰或冷凝物聚集在增压空气冷却器90内并导致增压空气冷却器90内的阻塞，这阻止通过增压空气冷却器90的气流。在突然加速事件之后，可能在增压空气冷却器90内聚集的冷凝物和冰可以通过发动机进气歧管34被内燃机吸收。
突然加速事件可能是发动机节流阀体70的节流阀体阀72位置的变化大于阈值位置。节流阀体阀位置的变化可以在25％至大于50％的范围内。在至少一个实施例中，突然加速事件可能是在25％至50％的范围内的内燃机功率输出的变化。在另外的实施例中，突然加速事件可能是加速踏板位置的变化大于阈值加速器踏板位置。
冷凝物还可以聚集在增压空气冷却器90内部，或者在车辆10运行期间可以在增压空气冷却器90的增压空气冷却器芯体100、第一集管102以及第二集管104中的至少一个上或内部形成冰，以及以下至少两项的组合：1)低环境空气温度(环境空气温度低于0℃)，2)高于环境大气压力的歧管绝对压力，或者3)流体或水分流入涡轮增压器32或流入增压空气冷却器90。
设置旁通***92以减少或阻止增压空气冷却器90内的冷凝物聚集和/或减少或阻止节流阀入口绝对压力传感器136、增压空气冷却器芯体100、第一集管102以及第二集管104其中之一上或内部的结冰。旁通***92可以促进或使得压缩进气完全绕过增压空气冷却器90，以阻止压缩进气中水分的冷凝。旁通的进气可以加热第一集管102和/或第二集管104以暴露增压空气冷却器90的冰区，以加热空气并熔化或去除结冰。流经旁通***92的压缩进气被称为旁通流。
旁通***92包括旁通管道140和旁通阀142。参考图2，旁通管道140流体连接或直接连接到增压空气冷却器90的第一集管102和第二集管104。旁通管道140具有流体连接或直接连接到第一旁通端口122的第一旁通管道端部150以及流体连接或直接连接到第二旁通端口132的第二旁通管道端部152。
参考图3，在另一实施例中，旁通管道140流体连接或直接连接到进气管道124和出口管道134。第一旁通管道端部150通过连接器、配件等直接连接到进气管道124，并且第二旁通管道端部152类似地通过连接器、配件等直接连接到出口管道134。
参见图2和图3，旁通阀142可操作地连接到旁通管道140。旁通阀142设置在第一旁通管道端部150和第二旁通管道端部152之间。在至少一个实施例中，旁通阀142位于旁通管道140内。旁通阀142可以在禁止旁通流通过旁通管道140的第一位置和促进或允许旁通流通过旁通管道140的第二位置之间移动。旁通阀可以是螺线管。
空气流量传感器50、发动机节流阀体70、歧管绝对压力传感器74、歧管绝对温度传感器76、节流阀入口绝对压力传感器136以及旁通阀142可以全部与控制器160连通。控制器160设置在输入通信通道内，其配置成接收指示加速器踏板位置、环境空气温度、环境空气湿度、进气空气质量流速、节流阀体阀位置、歧管绝对压力、歧管绝对温度以及节流阀入口绝对压力的信号。控制器160设置有输出通信通道，其配置成向旁通阀142提供信号以控制旁通阀142的位置。
控制器160设置有控制逻辑或者编程或配置成操作旁通阀142，以在冷凝物和/或冰可能形成的状态下选择性地促进旁通流通过旁通管道140，如在环境温度低于0℃的寒冷天气中。控制器160配置成操作旁通阀142从关闭位置移动到打开位置，以响应于突然加速事件或低于0℃的环境空气温度而促进旁通流通过旁通管道140。
控制器160进一步配置成操作旁通阀142从打开位置移动到关闭位置，以响应于持续的高加速度应用或突然加速事件的停止而阻止旁通流通过旁通管道140，其中由歧管绝对温度传感器76测量的发动机进气歧管34的歧管温度超过歧管温度阈值。突然加速事件的停止可以基于节流阀体阀位置变得小于阈值位置、内燃机运行状态从瞬态变化到稳态状态，或者加速踏板位置变得基本上恒定。
在至少一个实施例中，控制器160配置成操作旁通阀142以从打开位置移动到关闭位置，以响应于第二集管104的温度变得大于阈值集管温度而阻止旁通流通过旁通管道140。
控制器160可以设置为发动机控制模块、发动机控制单元的一部分，或者可以设置为整个车辆监控***的一部分。控制器160可以包括与各种类型的计算机可读存储设备或介质进行通信的微处理器或中央处理单元(CPU)，所述计算机可读存储设备或介质例如可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及不失效存储器(KAM)。
KAM是持久或非易失性存储器，其可用于在CPU断电时存储各种操作变量。计算机可读存储设备或介质可以使用诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪速存储器或任何其他能够存储数据的电、磁、光学或组合存储器，其中一些表示可执行指令，由控制器160使用并控制发动机***20或进气***22。
在本说明书中，术语“附接”、“附件”、“连接的”、“联接的”、“进行联接”、“安装”或“进行安装”应被解释为意味着组件或元件以某些方式通过至少一个中间元件直接或间接连接或接触另一元件，或与另一元件一体形成。
虽然已经参照说明性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且等同物可以替代其元件。此外，在不脱离其本质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合说明性实施例的各种元件以产生另外的说明性实施例。因此，本发明旨在不限于所公开的特定实施例，而本发明将包括落入应用范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种车辆，其包含：
涡轮增压器，其具有入口和出口；
增压空气冷却器，其具有与所述涡轮增压器的所述出口流体连通的增压空气入口以及增压空气出口；
内燃机，其设置有节流阀体，具有与所述增压空气出口流体连通的节流阀体阀；
旁通管道，其连接在所述增压空气入口和所述增压空气出口之间；
旁通阀，其可操作地连接到所述旁通管道；以及
控制器，其与所述节流阀体和所述旁通阀连通，所述控制器被配置成响应于小于阈值的温度操作所述旁通阀，以促进旁通流通过所述旁通管道。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述增压空气入口由设置在增压空气冷却器芯体的第一端处的第一集管限定，所述第一集管通过进气管道与所述涡轮增压器的所述出口流体连通，并且所述增压空气出口由设置在所述增压空气冷却器芯体的第二端处的第二集管限定。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中所述旁通管道具有直接连接到所述第一集管的第一旁通管道端部以及直接连接到所述第二集管的第二旁通管道端部。
4.根据权利要求2所述的车辆，其中所述增压空气冷却器芯体包括在所述第一集管和所述第二集管之间延伸的多个通道。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中所述控制器还配置成响应于大于所述阈值的所述温度，操作所述旁通阀以阻止旁通流通过所述旁通管道。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中由位于所述涡轮增压器的所述入口附近的空气流量传感器将所述温度提供给所述控制器。
7.根据权利要求5所述的车辆，其中所述第一集管限定直接连接到所述第一旁通管道端部的第一旁通端口，并且所述第二集管限定直接连接到所述第二旁通管道端部的第二旁通端口。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中所述发动机包括与所述节流阀体流体连通的发动机进气歧管。
9.根据权利要求8所述的车辆，其还包含定位成测量所述发动机进气歧管的歧管温度的歧管绝对温度传感器。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中所述控制器还配置成响应于超过歧管温度阈值的所述歧管温度，操作所述旁通阀以阻止旁通流通过所述旁通管道。
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