用于发动机气道冷凝物管理的系统和方法_3

文档序号:8408815阅读:来源:国知局
统和方法允许缓行回家(limp home)模式以允许车辆在约束的一组状况下运转直到到达可以停车的目的地直到对车辆执行维护以修复潜在冋题。
[0042]发动机系统10可以进一步包括控制系统14,该控制系统包含显示为从多个传感器(此处描述了其多个示例)接收信息并且发送控制信号至多个致动器(此处描述了其多个示例)的控制器12。在一个示例中,传感器可以包括连接至开口罐总成202的冷凝物传感器410、进气中的传感器、排气传感器和位于排气和/或催化剂中的温度传感器等。其它传感器(比如压力、温度、燃料水平、空燃比和成份传感器)可以连接至发动机10的多个位置。在另一个示例中,致动器可以包括冷凝物计量阀930、232和234、燃料喷射器66和节气门62。控制器可以从多个传感器接收输入数据、处理输入数据并且响应于处理的输入数据基于编程在其中的对应于一个或多个程序的指令或代码而触发致动器。图5-7显示了示例程序。
[0043]现在转向图1-3,其显示了根据本发明的包含冷凝物管理系统的示例双涡轮发动机(例如两个涡轮增压器和两个排气歧管)中部件的相对位置,该冷凝物管理系统包括热交换器和储存器。如图所示,开口罐总成202位于CAC166下面收集冷凝物的最低点处。所以,随着空气进入180处指示的每个涡轮增压器压缩器入口,可以按照上文关于图1和2描述的方式将通过进气通道42的气流引导至压缩器162并继续通过压缩器出口管44。在CAC166处,所有气流混合成强制通过热交换器的单个气流。此后,引导压缩过且冷却的气流通过节气门体入口管46、通过进气歧管47并进入进气流道、最终到达燃烧室30。为了辅助冷却充气空气,来自车辆外部的环境空气流可以通过车辆前端并进一步通过CAC166而进入发动机10。
[0044]如图3指示的以及上文描述的,开口罐总成202位于CAC166下面用于收集进气系统内形成的冷凝物。然而,因为图3中显示的冷凝物管理系统连接至具有两个排气歧管(未显示)的系统,在一些实例中,第一引导阀210可以是配置用于经由第一通道220引导收集的冷凝物至发动机进气系统中或者经由两个第二通道222同时将收集的冷凝物引导至每个发动机排气系统的三通阀。尽管通过第二通道222至每个发动机排气的冷凝物流动可以同时发生,这是非限制性的,并且在一些实施例可以基于其需求将冷凝物引导至一个或其它排气歧管。例如,如果一个排气管设置成承受较重负荷(例如因为它具有额外的催化剂),与其它排气系统相比可以更频繁地将冷凝物引导至该排气系统。出于简化,此处每个排气系统基本一样使得在两个排气歧管中每者承受的负荷均匀分配。这样,至每个排气歧管的冷凝物流动基本上可以彼此成比例地发生。此外,如关于图2描述的,引导至排气系统的冷凝物可以流过第二通道222到达第二引导阀212。
[0045]图4更详细地显示示例开口罐总成202。在一个实施例中,开口罐总成202包括用于确定冷凝物中是否存在污染的单个传感器。然而,这是非限制性的,并且在其它实施例中也可以具有两个或更多个传感器以探测一种或多种污染以及纯净的冷凝物。例如,可以包括三个传感器以确定冷凝物是否基本无污染、是否存在发动机机油的污染和/或污染是否是发动机冷却剂。所以,如图4所示,冷凝物传感器410可以区分这三种流体。例如,可以针对冷凝物媒介的比重或碳氢化合物特性来分析冷凝物,因为与发动机机油相比发动机冷却剂包含的乙烯乙二醇表现出不同的碳氢化合物特性。
[0046]因为开口罐总成202位于CAC166下面,来自充气空气冷却器的冷凝物可以向下流到与收集冷凝物的内部底壳402 —致的最低点。因此,连接端口 404将左边和右边流道两者连接在一起以有效地将CAC166内的冷凝物汇集进内部底壳402用于排出。由于将冷凝物再次引导进发动机系统内,开口罐总成202进一步包括过滤器406以限制任何微粒或碎肩进入冷凝物排出管道或冷凝物管理系统。由于通过使用过滤器减少了微粒物质,所以进一步进入下游至第一引导阀210的冷凝物流体(如图4所示)可以更纯净。在一些实施例中,内部底壳402可以包括可拆卸的塞子412以提供进入内部底壳区域的端口。例如,在测试阶段期间,当一个或多个传感器确定收集的冷凝物是否存在污染时摄像机可以安装在该端口中以显现这些流体。如上文关于图3更详细描述的,还可以基于冷凝物中的污染类型和发动机或催化剂的运转参数将收集的冷凝物引导至三个位置。
[0047]转向公开的控制系统和方法,图5-7显示示例流程图以说明控制器12可以配置用于作出发动机10内的调节以在发动机运转模式之间切换。例如,控制器12可以通过致动冷凝物管理系统中的一个或多个引导阀以调节将冷凝物引导至描述的多个位置而行经的通道来切换运转模式。
[0048]图5是基于冷凝物特性(例如是否存在污染)切换发动机运转模式时管理发动机10的方法500的流程图。根据显示的示例流程图,从而方法500整体上包括区分包含基本上全是水分的纯净冷凝物以及具有发动机机油或冷却剂等杂物的冷凝物。随后,取决于感应的冷凝物特性,方法500进一步包含在发动机运转模式之间切换以将冷凝物引导至图2中公开的位置。如此处描述的,方法500包括在通过连接至催化剂上游的发动机排气的涡轮驱动的压缩器中压缩空气;强制压缩空气通过热交换器进入发动机进气;在存储器池中收集热交换器形成的冷凝物;以及将冷凝物引导至以下位置中的一者:发动机进气系统、催化剂上游和涡轮下游的发动机排气以及催化剂下游的发动机排气。
[0049]这样,控制器12可以连接至开口罐总成202 (特别是冷凝物传感器410)以确定储存器内是否收集到任何冷凝物。在502处,从而方法500包括监视储存器(例如内部底壳402)中的冷凝物水平。在504处,方法500进一步包括确定收集的冷凝物的容积是否高于容积阈值。如果收集了大量冷凝物(例如因为收集的冷凝物高于容量阈值),方法可以进一步确定储存器内收集的冷凝物的纯净度。可替代地,如果收集的冷凝物的量下降到容积阈值以下,在描述的该实施例中发动机10可以继续运转同时控制器12监视储存器内的冷凝物状况。出于简化,当冷凝物的容积落到容积阈值以下时,此时终止冷凝物的流动。然而,在一些实施例中,可选地不管收集的容积只要储存器中存在一些冷凝物控制器12可以基于发动机状况引导储存器内收集的冷凝物。
[0050]关于感应的冷凝物的纯净度,在506处方法500包括确定冷凝物中是否存在污染。如上文关于图2简要描述的,在508处方法500进一步包含确定污染是否是发动机机油。如果污染是发动机机油,在510处发动机10可以将冷凝物引导至位于发动机进气歧管中的第一位置的第一运转模式运转。图6显示了说明当污染是发动机机油时控制器12可以基于发动机工况以第一运转模式运转冷凝物管理系统的示例流程图。
[0051]在一些实例中,污染可能是发动机冷却剂。所以,方法500进一步包括确定冷凝物中是否存在冷却剂。例如,冷凝物传感器410可以配置用于通过解释每种物质的比重来区分发动机机油和冷却剂,由于这些媒介的碳氢化合物特性不同使得比重可能不同。例如,发动机冷却剂可以包括碳氢化合物特性不同于发动机机油的乙烯乙二醇,发动机机油可以包含每个分子高达34个碳原子的碳氢化合物。此外,尽管很多车用机油每个分子的碳氢化合物在18和34之间,这是非限制性的并且在些情况下每个分子的碳原子可以高于34。因此,如果感应的污染不是发动机机油,在520处方法500包括减少发动机功率,因为污染可能是发动机冷却剂。此外,因为发动机冷却剂污染指示发动机系统内的泄漏并且从而指示潜在问题,方法进一步包含例如通过分析从冷凝物传感器410收集的碳氢化合物特性来确认污染是冷却剂。一旦确定,在522处方法500包括设置警告指示(比如仪表盘灯)以通知发动机系统内存在泄漏。此外,方法包含当冷凝物中存在发动机冷却剂时减少发动机功率以允许驾驶员驾驶到安全的地方且不损坏发动机。缓行回家运转模式从而允许安全地运转劣化的发动机系统直到车辆到达修理厂以处理或解决潜在问题。
[0052]返回至506,如果探测到冷凝物中没有污染则冷凝物是基本清洁的流体(例如水),那么方法可以前进至530,在530处发动机以分别将冷凝物引导进催化剂上游或下游的发动机排气的第二或第三模式运转。图7显示了说明在没有污染时控制器12可以基于发动机工况以第二或第三运转模式运转冷凝物管理系统的示例流程图。
[0053]现在,转向多种发动机运转模式,图6是说明当污染是发动机机油时将冷凝物引导至发动机进气的第一模式的方法600的流程图。在602处,程序通过估算和/或测量发动机工况而开始。发动机工况可以包括发动机转速和负荷、发动机温度、节气门位置、空气质量流量、发动机气流速率、CAC状况(入口和出口温度、入口和出口压力等)、环境温度和湿度、MAP(进气歧管绝对压力)和增压水平。可以基于602处的这些数据确定冷凝物形成(比如CAC中冷凝物的量或容积)。在一个示例中,可以基于环境温度、CAC出口温度、CAC出口压力与环境压力的比例、空气质量流量、EGR和湿度确定CAC内冷凝物形成的速率。该速率随后可以用于计算CAC中冷凝物的量或水平。在另一个示例中,可以将冷凝物形成值与CAC出口温度以及CAC压力和环境压力的比例映射。在替代示例中,可以将冷凝物形成值与CAC出口温度和发动机负荷映射。发动机负荷可以是空气质量流量、扭矩、加速器踏板位置和节气门位置的函数,并且从而可以提供通过CAC的气流速度的指示。例如,中等的发动机负荷与相对较冷的CAC出口温度组合可以指示较高的冷凝物形成值,因为CAC的表面较冷并且进气流动速度相对较低。映射可以进一步包括针对环境温度的调节器(modifier)。然而,如本说明书描述的,可以通过单个传感器测量开口罐总成202中存在的冷凝物量。
[0054]在604处,程序确定发动机输出是否高于第一负荷阈值(例如因为发动机转速(RPM)高于希望的输出)。如果发动机负荷高,在606处程序包括启用第一计量阀930并且在那儿引导冷凝物/机油混合物沿发动机进气系统的第一位置通过。在一个示例中,控制器12可以通过将第一引导阀210调节至允许冷凝物从开口罐总成202流动通过第一通道220并进入第一计量阀930的第一位置来调节冷凝物的流动。尽管可以假设图2显示了引导阀210的两个位置中的一个(例如因为它是双通阀),其它阀门配置还可以包含用于输送冷凝物管理系统内冷凝流的多个通道。然而,出于简化,由于用于引导冷凝物的排出管道/线路使用的材料较少,此处描述的催化剂位置允许更加节省成本。除控制冷凝流的方向或路径之外,冷凝物管理系统可以进一步控制输送速率以防止或管理在产生冷凝物状况的期间(比如在雨天或较高湿度的期间)冷凝物积聚。从而,在608处方法600包括基于一个或多个发动机工况测量冷凝物输送速率。此外,当发动机以高负荷运转并且冷凝物中存在发动机机油时,方法可以包括以增加的输送速率将冷凝物引导进发动机进气系统,因为可能以较高的速率收集。
[0055]返回至604,方法600包括当冷凝物中存在发动机机油并且发动机在燃料富化状况下运转即使发动机负荷低或中等时进一步调节将冷凝物引导进进气。所以,即使发动机的输出落到第一负荷阈值以下,在610处程序进一步包含在燃料富化状况期间将冷凝物/机油混合物引导至发动机进气上的第一计量阀930。如上文描述的,这可以通过调节第一
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