增压空气冷却器的凝结控制的制作方法
【专利摘要】本发明提供了控制增压空气冷却器中的冷凝物的实施例。用于发动机的一个示例方法包含，冷却通过增压空气冷却器的进气，以及基于增压空气冷却器凝结情况调整增压空气冷却器的振动装置。
【专利说明】增压空气冷却器的凝结控制
【技术领域】
[0001]本公开涉及内燃发动机。
【背景技术】
[0002]涡轮增压和机械增压的发动机可以被配置为压缩进入发动机的环境空气，以便增加功率。因为空气的压缩可以引起空气温度的增加，所以增压空气冷却器可以被用来冷却被加热的空气，由此增加空气密度，并进一步增加发动机的潜在功率。然而，如果环境空气的湿度高，凝结(例如，水滴)会在比压缩空气露点更凉的增压空气冷却器表面上形成。例如，在如车辆猛烈加速的瞬时情况下，这些水滴可能被吹离增压空气冷却器并进入发动机的燃烧室，从而导致发动机不点火、扭矩和发动机转速的损失以及不完全燃烧的增加的可能性。
[0003]在美国专利申请N0.2007/0251249描述了一种用于控制增压空气冷却器中的冷凝物的方法。在该方法中，振动转换器被启动，以使增压空气冷却器表面振动，并将累积的冷凝物分解为小液体，以便使冷凝物与增压空气冷却器表面分离，并将少量的冷凝物扫至发动机。然而，增压空气冷却器中的冷凝物量可能随着工况变化，并且振动转换器的启动可能不足以驱逐大量的冷凝物。
【发明内容】
[0004]发明人已经认识到上述方法的问题，并提出了至少部分解决这些问题的方法。在一个实施例中，一种用于发动机的方法包含，冷却通过增压空气冷却器的进气，以及基于增压空气冷却器凝结情况调整增压空气冷却器的振动装置。
[0005]以此方式，可以基于增压空气冷却器内的凝结情况启动振动装置。例如，如果情况指示更大(更高的)冷凝物量已经在增压空气冷却器内累积，则可以增加由所述装置发出的振动的强度。此外，通过响应于冷凝物形成而启动所述装置，所述装置可以在没有(更低的)冷凝物形成的情况下保持停用，从而减少使所述装置运转所需的能量。
[0006]在一些示例中，可以用布置在增压空气冷却器进口中的增压空气冷却器阀协作地控制振动装置。增压空气冷却器阀可以选择性地调节通过增压空气冷却器的进气流；例如，当增压空气冷却器阀打开时，进气可以流动通过整个增压空气冷却器，而当阀关闭时，进气可以流动通过部分增压空气冷却器。通过引导进气通过部分增压空气冷却器，进气速度增力口，从而减少冷凝物在增压空气冷却器表面的累积，和/或将冷凝物携带进入进气流内。在一个示例中，通过组合振动装置的控制与增压空气冷却器阀(例如，基于阀位置调整振动装置启动和/或强度，或反之亦然)，在更低的冷凝物形成的情况下，振动装置可以用于驱散被收集的冷凝物，而在更高的冷凝物形成的情况下，增压空气冷却器阀可以关闭，以驱散并防止冷凝物的累积。此外，在其他示例中，在防止增压空气冷却器阀关闭的情况下，诸如在指示最大的进气冷却的高负荷的情况下，振动装置可以用于驱散冷凝物。
[0007]在另一实施例中，一种用于发动机的方法包含:在第一运转模式期间，将进气输送通过整个增压空气冷却器，并且通过增压空气冷却器的振动装置驱散增压空气冷却器中的冷凝物；以及在第二运转模式期间，将进气输送通过部分增压空气冷却器。
[0008]在另一实施例中，第一模式包含在增压空气冷却器中的估计的累积冷凝物低于阈值，并且其中第二模式包含估计的累积冷凝物超过阈值。
[0009]在另一实施例中，阈值是第一阈值，并且其中通过振动装置驱散冷凝物还包含，当估计的累积的冷凝物超过低于第一阈值的第二阈值时，启动振动装置。
[0010]在另一实施例中，第一模式包含高发动机负荷，并且其中第二模式包含低至中等的发动机负荷。
[0011]在另一实施例中，第一模式包含高进气速度情况，并且其中第二模式包含低进气速度情况。
[0012]在另一实施例中，方法还包含，在第二运转模式期间，通过振动装置驱散冷凝物。
[0013]在另一实施例中，在第二运转模式期间，振动装置被停用。
[0014]在另一实施例中，将进气输送通过部分增压空气冷却器还包含，关闭布置在增压空气冷却器进口中的阀，以便弓I导进气通过部分增压空气冷却器。
[0015]在另一实施例中，一种发动机系统包含:进气道，其被联接至发动机的进气歧管；以及增压空气冷却器，其被设置在压缩机与进气歧管之间的进气道中，增压空气冷却器包含:进口，其包括选择性地引导进气流通过部分或整个增压空气冷却器的阀；多个冷却管；出口 ；以及驱散累积的冷凝物的振动装置。
[0016]在另一实施例中，发动机系统还包含控制器，其包括当在增压空气冷却器中累积的冷凝物超过第一阈值时启动振动装置的指令。
[0017]在另一实施例中，控制器包括当累积的冷凝物超过高于第一阈值的第二阈值时关闭阀以便将进气输送通过部分增压空气冷却器的另外指令。
[0018]在另一实施例中，发动机系统还包含控制器，其包括当排气再循环量超过阈值时和/或当发动机负荷低于阈值时启动振动装置的指令。
[0019]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。
[0020]应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是包括增压空气冷却器的示例发动机的示意图。
[0022]图2A示出了示例增压空气冷却器的进气装置的进口部分的示意图，其中进气装置包括处于打开位置的阀。
[0023]图2B示出了图2A的增压空气冷却器的示意图，其中阀处于关闭位置。
[0024]图3是图示了用于控制根据本公开的实施例的增压空气冷却器中的冷凝物的方法的流程图。
[0025]图4是图示了用于启动本公开的实施例的振动装置的方法的流程图。【具体实施方式】
[0026]增压空气冷却器中的凝结形成是对发动机是有害的，因为冷凝物在燃烧期间进入汽缸会引起燃烧的不稳定和/或不点火。另外，特别是如果在较长的发动机关闭期间累积的冷凝物结冰，凝结形成会使增压空气冷却器降级。为了减少凝结物的累积，振动装置可以被设置在增压空气冷却器中或者其上。振动装置可以被启动，以产生超声波，其例如驱散累积在增压空气冷却器表面上的冷凝物的液滴。然后这些更小的液滴可以被收集在凝结捕集器中或被扫至发动机。此外，设置在增压空气冷却器的进口中的阀可被关闭，以便选择性地将进气输送通过增压空气冷却器的子段，从而相对于进气行进通过整个增压空气冷却器时的进气速度，增加进气的速度。可以响应于凝结形成值而打开或关闭阀，该凝结形成值提供凝结物将会在增压空气冷却器内形成的可能性估计。图1是包括增压空气冷却器的发动机的图。增压空气冷却器进气阀在图2A中被显示为处于其打开位置，而在图2B中被显示为处于其关闭位置。图1的发动机系统同样包括被配置为执行在图3和4中描述的方法的控制器。
[0027]首先，图1是示出了示例发动机10的示意图，发动机10可以被包括在汽车的推进系统中。发动机10被显示为具有四个汽缸30。然而，其他数量的汽缸可以根据本公开使用。发动机10可以至少部分地被包括控制器12的控制系统以及被经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可以包括燃烧室壁，活塞(未示出)被设置在其中。活塞可以被联接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速系统(未示出)联接至车辆的至少一个驱动轮。另外，启动器马达可以经由飞轮联接至曲轴40，以实现发动机10的启动运转。
[0028]燃烧室30可以经由进气道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气歧管46将燃烧气体排至排气道48。进气歧管44和排气歧管46可以经由各自的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0029]燃料喷射器50被显示为直接联接至燃烧室30，以便与从控制器12接收的信号FPff的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进其中。以此方式，燃料喷射器50提供到燃烧室30内的所谓的燃料直接喷射；然而，应认识到进气道喷射也是可能的。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器50。
[0030]进气道42可以包括具有节流板22的节气门21，以便调节到进气歧管的气流。在这个具体的示例中，节流板22的位置可以被控制器12改变，以实现电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门21可以被运转为改变提供给除其他发动机汽缸外的燃烧室30的进气。在一些实施例中，另外的节气门可以存在于进气道42中。例如，如在图1所描述的，具有节流板24的另外的节气门23位于压缩机60的下游。
[0031]另外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以通过EGR通道140将期望的一部分排气从排气道48送至进气道42。提供给进气道42的EGR量可以由控制器12通过EGR阀142改变。在一些情况下，EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气与燃料混合物的温度。图1示出了高压EGR系统，在高压EGR系统中EGR从涡轮增压器的涡轮机上游被送至涡轮增压器的压缩机下游。在其他实施例中，发动机可以额外地或可替代地包括低压EGR系统，其低压EGR系统中EGR从涡轮增压器的涡轮的下游被送至涡轮增压器的压缩机的上游。当可运转时，EGR系统可以从压缩空气引起冷凝物的形成，特别是当压缩空气被增压空气冷却器冷却时，如在下面更详细地描述的。
[0032]发动机10还可以包括压缩装置，诸如涡轮增压器或机械增压器，其至少包括沿进气歧管44布置的压缩机60。对于涡轮增压器来说，压缩机60可以至少部分地由涡轮机62通过例如轴或其他联接设备驱动。涡轮62可以沿排气道48布置。各种装置可以被提供以便驱动压缩机。对于机械增压器来说，压缩机60可以至少部分地由发动机和/或电动机驱动，并且可以不包括涡轮机。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或更多个汽缸的压缩量可以被控制器12改变。
[0033]另外，排气道48可以包括废气门26，其用于引导排气远离涡轮机62。另外，进气道42可以包括压缩机再循环阀(CRV) 27，其被配置为周围压缩机60弓丨导进气。例如，废气门26和/或CRV27可以被控制器12控制，例如在期望更低的增压压力时被打开。
[0034]进气道42还可以包括增压空气冷却器(CAC) 80 (例如，中间冷却器)，以降低涡轮增压或机械增加的进气的温度。在一些实施例中，增压空气冷却器80可以是空气-空气的热交换器。在其他实施例中，增压空气冷却器80可以是空气-液体的热交换器。增压空气冷却器80包括多个冷却管204，进气通过这些冷却管204冷却。
[0035]在图1的示例中，凝结捕集器90被显示为联接至增压空气冷却器80。凝结捕集器可以用于收集在增压空气冷却器内累积的水滴。凝结捕集器90包含存储容器，其被设置在增压空气冷却器80的低位置处，使得经过捕集器开口的水滴可以被收集，并且在一些情况下可以被暂时存储。凝结捕集器90还包含经过捕集器开口的管86。如在图1所示，管86被布置为具有在存储容器中的第一端和在进气道的气流中的第二端。第一端可以几乎延伸存储容器的底部。因此，低水平的(例如，少量)的冷凝物可以从存储容器中除去。
[0036]尽管凝结捕集器90可以收集沿增压空气冷却器80的底部累积的冷凝物，但在一些情况下，冷凝物可以经过凝结捕集器90行进至发动机。例如，冷凝物可以在冷却管204的表面上形成，并且在强瞬时事件期间，诸如突然踩加速器踏板，冷凝物可以迅速地离开增压空气冷却器80，并经过凝结捕集器90作为大块的冷凝物行进至发动机。为了防止这些大块到达发动机，在发动机中这些大块可以造成发动机不点火，振动装置92可以被设置在增压空气冷却器80中或上。振动装置92可以发出使增压空气冷却器80的表面振动的超声波，从而破坏在冷却管204的壁上和/或沿增压空气冷却器80的底部已经收集的冷凝物的表面张力。在这样的情况下，在冷却管204上收集的冷凝物被移走，并落至增压空气冷却器80的底部，在底部中其可以最终移动至凝结捕集器90。取决于在冷却管上已经冷凝的水滴的大小以及由振动装置92产生的振动强度，冷凝物也可以被带入移动通过增压空气冷却器80的进气内。
[0037]振动装置92可以相对于增压空气冷却器80设置在合适的位置。例如，振动装置92可以沿增压空气冷却器80的底面设置，如在图1中描述的。在其他示例中，振动装置92可以被设置在冷却管内、被设置在增压空气冷却器80的顶面上、被设置在增压空气冷却器80的外壁上等。此外，尽管在示出的示例中描述了一个振动装置，但应理解可以存在两个或更多个振动装置。另外，振动装置92可以发出除了超声波之外的频率的波。
[0038]振动装置92可以响应于从控制器12中发出的信号而产生超声波。由振动装置92产生的振动的持续时间和强度也可以被控制器12控制。例如，可以响应于从控制器12中发出的信号调整由振动装置92产生的声波的频率和/或振幅。
[0039]如在下面更详细地描述的，增压空气冷却器80可以包括阀(在图2A和2B中进行描述，并在下面更详细地进行描述)，以便响应于增压空气冷却器内的凝结形成而选择性地调节行进通过增压空气冷却器80的进气的流速。可以控制阀以增加进气速度，从而防止冷凝物的累积和/或用进气携带收集的冷凝物。如在下面更详细地描述的，可以协作地控制振动装置92和阀，从而防止大量的冷凝物释放至发动机。
[0040]控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 104、在这个具体示例中作为只读存储片(ROM) 106示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 108、保活存取器(KAM) 110和数据总线。控制器12可以接收来自联接至发动机10的传感器的各种信号，以便执行各种功能以使发动机10运转，除了之前所讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自示意地显示在发动机10内的一个位置中的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自联接至曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自如所讨论的节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自如所讨论的传感器122的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管44中的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在化学计量比运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。另外，这个传感器连同所检测的发动机转速可以提供被吸入气缸内的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，还用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲轴40的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。
[0041]可以将信号发送至控制器12的其他传感器包括增压压力传感器126。另外，用于检测进气含水量的瞬时变化的一个或更多个传感器128可以存在于增压空气冷却器80的下游。传感器128可以包括湿度传感器、进气氧传感器(诸如进气UEGO传感器)或可以检测湿度的其他传感器。未被描述的其他传感器也可以存在，诸如用于确定在增压空气冷却器进口处的进气速度的传感器、在增压空气冷却器80出口处的温度传感器以及其他传感器。在一些示例中，存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行的指令，用于实现以下所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。
[0042]如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、点火系统等。
[0043]现在转向图2A和2B，描述了增压空气冷却器80的进口侧。如在图2A和2B中所描述的，增压空气冷却器80包括可操作的传热区域202，其被配置为将热从增压空气冷却器80的内部传递至增压空气冷却器80的外部。增压空气冷却器80包括多个冷却管204，其位于增压空气冷却器80的传热区域202中。多个冷却管204与进口箱206流体连通。同样被显示为设置在进口箱206内的是振动装置92。然而，振动装置92可以被设置在增压空气冷却器80内或靠近增压空气冷却器80的其他合适位置。进口箱206被配置为经由联接至进气道上游区域(未在图2A和2B示出)的一个或更多个进口通道208接收进气。进气从进口箱206流至多个冷却管204。在经过冷却管204后，进气被输送通过联接至进气道下游区域的出口箱(未示出)。增压空气冷却器80还可以包括增压空气冷却器阀210，其被配置为将可操作的传热区域从第一体积214 (在图2A中示出)改变为第二体积216 (在图2B中示出)，其中第一体积214包含相对大的区域，第二体积216包含相对小的区域。
[0044]进口箱206可以包括隔板212，其将进口箱206分为第一部分和第二部分。隔板212可以包括一个或更多个孔。图2A描述了处于打开位置的阀210。当阀210打开时，进气可以经过隔板212的一个或更多个孔，使得进气流动通过进口箱206的第一和第二部分，以及通过增压空气冷却器80的第一体积214。基本上所有的多个冷却管204可以限定第一体积214。在一个示例中，增压空气冷却器80可以包括21个冷却管，而第一体积214可以包括所有的21个冷却管。
[0045]图2B描述了处于关闭位置的阀210。当关闭时，阀210堵塞隔板212的一个或更多个孔。因此，进气仅流动通过进口箱206的第一部分，以及通过增压空气冷却器80的第二体积216。多个冷却管204的一部分可以限定第二体积216。第二体积216被完全包含在第一体积214内。即，包含第二体积216的冷却管同样包含第一体积214的一部分。因此，当阀210关闭时，进气仅流动通过第二体积216，而当阀210打开时，进气流动通过包含第二体积216的第一体积214。在一个示例中，增压空气冷却器80可以包括21个冷却管，而第二体积216可以包括比21更少的冷却管。第二体积216可以包括比包含第一体积214的冷却管的一半更少的冷却管，例如9个冷却管。
[0046]阀210可以是挡板阀，或可以与挡板阀类似。阀210可以包括阀座构件(例如，隔板212)，其包含基本平的固定构件，该固定构件具有在其中通过的一个或更多个孔。闭合构件，例如阀瓣或板，可以被配置为从第一位置移动至第二位置，所述第一位置与底座构件分离，由此打开一个或更多个孔，其中进气能流入第一体积214，所述第二位置邻近底座构件，由此关闭一个或更多个孔，其中进气仅能流入第二体积216。
[0047]隔板212可以是阀210的一部分。例如，隔板212可以阀座。隔板212还可以是分界线或分界基准或诸如此类，其在功能上将增压空气冷却器80分成两部分。一些实施例可以包括将进口分成三个或更多个部分的两个或更多个隔板。在一些示例中，替代或另外地，在本文中关于进口箱206描述的一个或更多个构造可以被包括在出口箱(未示出)中。基本上所有多个冷却管204可以与出口箱相互地流体连通。应理解，替代地，进口侧的所有管可以流体连通，而出口侧的所有管可以被分成管的两个或更多个部分。被类似地配置的阀还可以被包括在出口箱中，并用于控制是否允许流体经过或防止流体经过被类似地配置的阀。
[0048]各种实施例可以包括致动器(未示出)，以便打开和关闭阀210。致动器可以是如下中的一个或更多个:电子致动器、真空控制的致动器、机械压力隔膜、脉冲宽度调节的电子控制。当进口空气被允许经过增压空气冷却器的所有管时，即当阀打开时，进口空气也会经历压力的下降，并且在两侧，阀会暴露在吸入的进口空气的压力中。以此方式，致动器可以仅需要提供原动力以打开或关闭阀以便将阀从打开状态给变为关闭状态，而不需要提供保持挡板打开或保持挡板关闭的力。[0049]因此，图2A和2B描述了被配置为通过调节被布置在增压空气冷却器中的阀而选择性地引导进气通过第一更大的体积或第二更小的体积的增压空气冷却器。在一些实施例中，可以基于进气流机械地调节阀，例如，可以通过被校准为匹配气流的弹簧力来保持阀的挡板关闭，使得阀瓣在高气流的情况下打开。因此，在低气流的情况下，进气可以被引导通过增压空气冷却器的第二体积，从而增加通过冷却器的进气流速，以防止凝结累积。在其他实施例中，控制器，诸如图1的控制器12，可以基于各种工况控制阀。例如，阀可以在低凝结形成的情况下打开，而在高凝结形成的情况下阀关闭。
[0050]图3是图示了用于控制增压空气冷却器中的冷凝物的方法的流程图。控制器(例如，控制器12)根据在其上存储的指令执行方法300，从而调节被设置在增压空气冷却器内振动装置(诸如装置92)的启动，并且从而基于凝结形成协作地调节增压空气冷却器中的增压空气冷却器进气阀的位置。
[0051]在302处，方法300包括确定发动机工况。被确定的发动机工况可以包括发动机转速与负荷、环境温度、MAF、MAP、EGR量、湿度以及其他参数。在304处，根据工况确定凝结形成值。凝结形成值可以是凝结将会在增压空气冷却器内形成的可能性的指标。在一些实施例中，例如，凝结形成值可以是基于MAF信号确定的进气流速。在另一实施例中，凝结形成值可以是基于进气湿度和环境温度确定的进气露点与增压空气冷却器温度之间的差值。在其他实施例中，凝结形成值可以是发动机的负荷。
[0052]用于确定凝结值的上述实施例基于一个或两个简单的因素估计凝结形成的可能性。然而，多个因素可以影响增压空气冷却器内的凝结形成，诸如气流速度和进气露点。为了以增加的准确度提供凝结形成的指示，确定凝结值可以包括在306处基于模型确定凝结形成速率。模式可以包括环境温度、增压空气冷却器(CPC)出口温度、质量空气流量、EGR流以及湿度的输入。如果湿度不是已知的(例如，如果发动机不包括包括湿度传感器)，湿度可以被设为100%。如在上面所说明的，环境温度和湿度可以提供进气露点的指示，进气露点可以进一步被进气中的EGR量影响(例如，EGR可以具有与来自大气的空气不同的湿度以及温度)。露点与增压空气冷却器出口温度之间差值指示凝结是否将会在冷却器内形成，并且质量空气流量可以影响凝结在冷却器内实际上累积到什么程度。凝结形成速率本身可以是凝结形成值。在其他实施例中，凝结形成速率可以用于确定在给定时间段期间已经累积的凝结量，并且凝结量可以是凝结形成值。
[0053]用于确定凝结值的更简单的机制可以包括凝结形成值，在308处所述凝结形成值被映射到增压空气冷却器出口温度以及增压空气冷却器压力比。增压空气冷却器压力比可以被提供露点改变的指示，其中当进气流动通过压缩机和增压空气冷却器时，露点改变可以发生；例如，由压缩机和增压空气冷却器的作用而产生的压力增加可以将进气露点升高至超过增压空气冷却器出口温度，从而导致凝结。增压空气冷却器压力比可以是进气的环境压力与增压空气冷却器下游的空气压力之间的压力差。在另一实施例中，凝结形成值可以被映射到增压空气冷却器出口温度以及发动机负荷。发动机负荷可以是空气质量、扭矩、加速器踏板位置以及节气门位置的函数，并且因此可以提供通过增压空气冷却器的气流速度的指示。例如，由于增压空气冷却器的冷的表面和相对于低的进气流速，因此结合相对冷增压空气冷却器出口温度的中等发动机负荷可以指示高凝结形成值。映射可以包括环境温度的调节器。[0054]在310处，方法300包括确定凝结形成值是否超过第一阈值。阈值凝结形成值可以是凝结可以在增压空气冷却器表面形成的可能性的指示。例如，凝结形成值低于第一阈值可以是凝结将在增压空气冷却器中累积的低等可能性(或没有可能性)的指示。凝结形成值超过第一阈值可以指示冷凝物将会增压空气冷却器中形成的中等至高等的可能性。
[0055]可以依据在304处如何确定凝结值来设定阈值凝结形成值。例如，如果凝结形成值是进气露点与增压空气冷却器温度之间的差值，阈值可以是零。如果凝结形成速率被确定为形成值，则阈值可以是这样的凝结形成速率，其指示可能引起发动机稳定性问题的适当量的凝结已经形成(或可能形成)。如果基于温度/负荷映射图确定凝结形成值，映射图可以提供指示凝结的可能性的数值(例如，在0-1之间)，并且该数值可以与阈值进行比较。
[0056]在一些实施例中，第一阈值可以是这样的阈值，超过该阈值凝结物形成，而低于该阈值凝结不形成。以此方式，凝结的任何指示可以超过阈值。然而，在其他实施例中，第一阈值可以被设定为使得少量凝结物被允许累积。
[0057]如果凝结形成值未超过第一阈值，方法300进入到312，以维持当前的运转参数。当前的运转参数可以包括在314处维持当前的进气流速(例如，通过将增压空气冷却器阀维持在打开位置，以便将进气输送通过增压空气冷却器的第一更大的体积)，以及在316处停用振动装置或将振动装置维持在停用状态。然后方法300返回。
[0058]如果形成值确实超过第一阈值，方法300进入到318，以确定形成值是否超过第二阈值。第二阈值可以不同于第一阈值。例如，第二阈值可以更高，或可以指示在增压空气冷却器内累积的冷凝物的更大的量或者更多的可能性。在一个示例中，第二阈值可以指示太大以致于不能仅被振动装置驱散的冷凝物量。
[0059]如果凝结形成值确实未超过第二阈值，方法300进入到320以启动振动装置，以破坏冷凝物的表面张力，并允许冷凝物从增压空气冷却器落至凝结捕集器。关于启动振动装置的其他细节将会在下面关于图4进行介绍。在322处，维持进气流速(例如，通过将增压空气冷却器阀维持在打开位置)，然后方法300返回。
[0060]在318处，如果凝结形成值确实超过第二阈值，方法300进入到324，以确定发动机气流需求是否低于阈值。当凝结形成值超过第二阈值时，增压冷却器中的阀可以关闭，以增加进气流速，并除去和/或防止增压空气冷却器中的凝结累积。然而，当阀关闭时，增压空气冷却器两侧的压降增加，从而通过增压空气冷却器限制到发动机的进气装置的气流。因此，可以依据发动机的气流需求关闭增压空气冷却器中的阀，以便如果气流需求高则保持阀打开，从而避免扭矩的紊乱。可以基于发动机转速与负荷、歧管压力等确定发动机的气流需求。气流需求阈值可以基于当阀关闭时被配置为经过增压空气冷却器的空气量。
[0061]如果发动机气流需求不低于阈值，方法300继续回到320，以启动振动装置并维持当前的进气流速。如果气流需求低于阈值，方法300进入到326，以增加通过增压空气冷却器的进气流速。如在上面所阐明的，增加进气流速可以通过在气流内携带冷凝物而防止凝结累积。增加进气流速包括，在328处关闭增压空气冷却器进口中的阀，以便将进气输送通过增压空气冷却器的第二更小的体积。当增压空气冷却器阀关闭时，振动装置可以保持停用，因为增加的气流速度足以除去冷凝物。然而，在一些实施例中，当阀关闭时，振动装置可以被启动，从而辅助驱散冷凝物。例如，即使阀关闭，进气流速也未高到足以驱散所有累积的冷凝物。然后振动装置可以被启动，从而在此类情况下驱散累积的冷凝物。在一些实施例中，当增压空气冷却器阀关闭时，振动装置可以以与当增压空气冷却器阀打开时不同的输出运转。在一个示例中，当阀关闭时，振动装置可以以比当阀打开时更低的振动强度运转。在另一示例中，当阀关闭时，振动装置可以以更高的振动强度运转。然后方法300返回。
[0062]图4图示说明了用于控制振动装置(诸如图1的振动装置92)的方法400。响应于启动振动装置的指示，发动机控制器(例如，控制器12)可以根据在其上存储的指令执行方法400。例如，在方法300的执行期间，如果指示启动振动装置，则可以执行方法400。
[0063]方法400包括，在402处启动振动装置。如之前所阐明的，振动装置输出超声波，以驱散在增压空气冷却器中累积的冷凝物。控制器可以响应于一个或更多个运转参数调整振动装置输出的强度。在404处，可以基于累积的冷凝物量，可选地设定振动装置的初始强度(例如，超声波的初始频率和振幅)。例如，当冷凝物量增加时，振动装置输出的强度可以增加。振动装置输出可以包括由所述装置产生的声波的频率和/或振幅、振动装置被启动的持续时间、振动装置的工作循环或其他合适的输出。然而，在一些实施例中，不论冷凝物量如何，振动装置的输出可以是相同的。
[0064]在406处，可以基于来自进气氧传感器(诸如传感器128)的反馈调整振动装置输出的强度。进气氧传感器可以位于增压空气冷却器的下游，并且可以用于提供进气中的水分含量的指示。基于来自传感器的反馈，可以控制振动装置，从而以期望的速率驱散冷凝物。例如，可以以不导致发动机不点火或其他燃烧问题的速率驱散冷凝物。另外，基于来自氧传感器的反馈，如果振动装置被启动则可以指示振动装置的降级，但增压空气冷却器下游的进气的含水量不增加。另外，在一些实施例中，进气氧传感器可以用于验证确定凝结形成值的模型(如在上面关于图3描述的)。例如，可以基于来自进气氧传感器的反馈确定从增压空气冷却器中释放的冷凝物量，并且该量可以与由模型确定的凝结形成值相关。
[0065]在408处，确定氧传感器输出是否指示从增压空气冷却器的冷凝物抽送是完成的，例如，如果传感器确定进气的含水量已经返回至装置启动前的水平。如果传感器仍指示进气中增加的含水量，方法400循环回到406，以便基于传感器反馈继续调整振动装置。如果传感器指示所有冷凝物已经从增压空气冷却器释放，方法400进入到410，以停用振动装置，然后方法400退出。
[0066]因此，提供了上述的方法和系统，用于通过增压空气冷却器而冷却进气。可以基于凝结情况启动增压空气冷却器的振动装置。凝结情况可以指示已经或将会在增压空气冷却器中累积的冷凝物量。凝结情况可以包括发动机负荷、进气温度和/或湿度、增压空气冷却器温度，EGR率等。在一个示例中，可以基于质量空气流量、增压空气冷却器出口温度、EGR量以及环境温度计算凝结形成速率。凝结形成速率可以用于确定在增压空气冷却器中累积的冷凝物量。
[0067]如果累积的冷凝物量超过第一阈值，振动装置则可以被启动。振动装置的输出可以与冷凝物量相关。另外，可以基于来自位于增压空气冷却器下游的进气氧传感器的反馈，调整振动装置的输出。如果累积的冷凝物量超过第二阈值，大于第一阈值，布置在增压空气冷却器进口中的增压空气冷却器阀可以关闭，以增加通过增压空气冷却器的进气速度。当增压空气冷却器阀关闭时，振动装置可以保持启动，或其可以被停用。
[0068]在另一示例中，可以基于振动装置的运转状态调整增压空气冷却器阀位置。例如，增压空气冷却器阀可以被配置为当振动装置被启动时关闭。因为基于在增压空气冷却器中累积的冷凝物量启动振动装置，所以振动装置的启动可以指示冷却器中的冷凝物，并且因此阀可以关闭，以辅助驱散冷凝物。在另一示例中，如果振动装置在冷凝物累积(例如，振动装置降级)的情况下被停用，增压空气冷却器阀可以关闭，以便驱散要不然将会被振动装置驱散的冷凝物。
[0069]在另一示例中，可以基于增压空气冷却器阀的位置调整振动装置启动和/或强度。在一个实施例中，当增压空气冷却器阀处于关闭位置时，振动装置可以被停用。当阀关闭时，增加的进气速度足以驱散冷凝物，并且振动装置的运转可以省去。然而，在另一实施例中，增压空气冷却器阀处于关闭位置，振动装置可以被启动。阀可以在增压空气冷却器中更高的冷凝物的情况下关闭，并且因此振动装置可以被启动，其中阀关闭以辅助驱散冷凝物。
[0070]振动装置也可以在高发动机负荷的情况下和/或在高进气速度的情况下被启动。在这些情况下，增压空气冷却器阀可以处于打开位置。在低等至中等的发动机负荷和/或低进气速度的情况下，增压空气冷却器阀可以关闭，以增加通过增压空气冷却器的进气速度。增压空气冷却器阀通过当阀关闭时将进气输送通过增压空气冷却器的更小的体积而增力口，而当阀打开时，进气流动通过增压空气冷却器的更大的体积。更大的体积可以是整个增压空气冷却器，而更小的体积可以是被包含在更大的体积内的部分增压空气冷却器。
[0071]因此，在第一运转模式期间，进气可以行进通过整个增压空气冷却器，并且可以通过振动装置驱散增压空气冷却器中的冷凝物。在第二运转模式期间，进气可以行进通过部分增压空气冷却器。第一运转模式可以包含低于第一阈值的估计的在增压空气冷却器中的凝结、高发动机负荷、和/或高进气速度。第二模式可以包含超过第一阈值的估计的在增压空气冷却器中的凝结、低等至中等的发动机负荷，和/或更低的进气速度。增压空气冷却器进口中的阀可以关闭，以便将进气输送通过部分增压空气冷却器。
[0072]振动装置可以在第一运转模式期间被启动。当估计的在增压空气冷却器中累积的冷凝物超过第二阈值，振动装置可以被启动。第二阈值可以低于第一阈值。在第二运转模式期间，振动装置可以被停用，或其可以被启动。如振动装置在第二模式期间被启动，振动装置可以在第二模式期间以与在第一模式期间不同的强度运转。
[0073]提供了一种发动机系统。系统可以包括联接至发动机的进气歧管的进气道和设置在压缩机与进气歧管之间的进气道中的增压空气冷却器。增压空气冷却器可以包括进口、多个冷却管、出口和驱散累积的冷凝物的振动装置，其中进口包括选择性地引导进气流通过部分或整个增压空气冷却器的阀。系统还可以包括控制器，其包括当在增压空气冷却器中累积的冷凝物超过第一阈值时启动振动装置的指令。控制器可以包括当累积的冷凝物超过第二阈值、高于第一阈值时关闭阀以便将进气输送通过部分增压空气冷却器的另外指令。
[0074]控制器可以包括当排气再循环(EGR)超过阈值时启动振动装置的指令。尤其是如果EGR是低压EGR (LP-EGR)，EGR可以具有相对高的湿度量。因此，当高EGR量存在于增压空气冷却器上游的进气中，冷凝物可能在增压空气冷却器中形成，并且振动装置可以被启动，以驱散冷凝物。控制器还可以包括当发动机负荷低于阈值启动振动装置的指令。低发动机负荷情况可以导致高水平的冷凝物，因为进气流速不足以携带冷凝物。然而，在低负荷的情况下，增压空气冷却器阀可以关闭，以增加进气速度并防止凝结累积。当阀关闭时，振动装置可以保持启动，或其可以被停用。在其他实施例中，控制器可以包括当发动机负荷超过阈值时启动振动装置的指令。在高发动机负荷的情况下，即使冷凝物正在增压空气冷却器中累积，增压空气冷却器阀也可以保持打开，以便为进气提供充足的冷却。为了控制冷凝物，振动装直可以被启动。
[0075]应认识到，本文中所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0076]所附权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括纳入一个或更多个这样的元件，既不必也不排除两个或更多个这样的元件。在这个或相关的申请中，通过修改本权利要求或提出新权利要求，所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围宽、窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于发动机的方法，其包含: 冷却通过增压空气冷却器的进气；以及 基于增压空气冷却器凝结情况调整所述增压空气冷却器的振动装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述凝结情况包含发动机负荷和增压空气冷却器出口温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述凝结情况包含累积的冷凝物的估计量。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述累积的冷凝物的估计量基于质量空气流量、环境温度、增压空气冷却器出口温度和排气再循环量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中基于增压空气冷却器凝结情况调整所述振动装置还包含，当所述累积的冷凝物的估计量超过阈值时，启动所述振动装置。
6.根据权利要求5所述的方法，其还包含，当所述累积的冷凝物的估计量增加时，增加所述振动装置的输出。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包含，基于来自设置在所述增压空气冷却器下游的进气氧传感器的反馈，调整所述振动装置的输出。
8.根据权利要求1所述的方法，其还包含，基于凝结情况并且基于所述振动装置的状态，调整布置在所述增压空气冷却器的进口中的阀。
9.一种用于发动机的方法，其包含: 在第一运转模式期间，将进气输送通过整个增压空气冷却器，并且通过所述增压空气冷却器的振动装置驱散所述增压空气冷却器中的冷凝物；以及 在第二运转模式期间，将进气输送通过部分所述增压空气冷却器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一模式包含在所述增压空气冷却器中估计的累积冷凝物低于阈值，并且其中所述第二模式包含所述估计的累积的冷凝物超过所述阈值。
【文档编号】F02B29/04GK103670666SQ201310409892
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】C·P·格卢格拉, G·J·胡伯茨, M·D·切卡拉 申请人:福特环球技术公司