增压空气冷却器控制系统和方法
【专利摘要】本发明公开一种增压空气冷却器、控制增压空气冷却器的多个冷却管内的冷凝的系统和方法。该系统包括空气流量控制装置，其被构造成根据发动机的预定工况选择性地确保通过每个独立的冷却管的增压空气的流率基本为零或者高于预定的最小流率。
【专利说明】增压空气冷却器控制系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年7月26日提交的美国临时专利申请N0.61/676，132的优先权，为了全部目的其整个内容通过参考结合于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及用于控制增压发动机中的冷凝水平以便避免在燃烧期间突然过量吸入水的方法和系统，特别是控制通过增压空气冷却器的独立的冷却管的增压空气的流率以提供倾向于减轻吸收喘振(ingestion surge)的冷凝和汽化的速率的方法和系统。
【背景技术】
[0004]许多内燃发动机包括涡轮增压器或机械增压器，其被构造成通过用压缩机压缩进气以迫使更多的空气质量进入发动机的进气歧管和燃烧室中，该压缩机由被设置成从发动机排气流捕获能量的涡轮驱动。然而，进气的压缩倾向于加热进气，这倾向于减小这种增压空气的密度。使用增压空气冷却器(CAC)补偿由机械增压引起的加热是已知的。增压空气冷却器可以与汽油发动机和柴油发动机一起使用。
[0005]在潮湿和较冷的气候的运行期间，CAC的尺寸可以使得空气中的水蒸汽将冷凝出并且储存在该CAC中。当发动机的空气需求达到足够高的速度时，它能够从该CAC中释放出冷凝的水并且将它吸入发动机中。然而，如果太多的水被太快地吸入发动机中，该发动机可能缺火。有时候缺火可能是严重的。
[0006]已经进行了尝试以减少增压空气冷却器中的冷凝。例如，Tai等人的美国专利7，886，724公开了一种具有冷却器旁路的增压空气冷却器装置。该装置使得进气流过第二冷却器下游的第一增压空气冷却器和设置成用于旁通该第二冷却器的旁通管路。通过调节流过第二冷却器和旁通管路的进气的量来调节第一增压空气冷却器下游的进气的温度。
[0007]本发明人已经认识到这种方法的许多问题。一个示例性的问题是当进气流过旁通管路时，第一增压空气冷却器没有将该空气冷却到所期望低的温度。这种方法的另一个问题是它需要使用两个增压空气冷却器，因而增加材料成本、生产成本、包装成本和其他成本。
【发明内容】
[0008]本发明人已经认识到，在各种压力条件下，如果增压空气流率保持高于某个最小流率，在过量的冷凝能够形成之前，增压空气冷凝物可以从增压空气冷却器的冷却管除去。例如,在I巴大气压下,在各种发动机转速下13米/秒的最小空气速度可以倾向于连续地除去水分并且防止过分冷凝。并且在较高的增压空气流率下，水除去的速率将增加。然而，在低发动机转速下，通过该冷却管的增压空气流率可能太低而不能防止过分冷凝形成。因此，根据本发明的实施例可以被构造成确保可能发生冷凝的每个单独的冷却管中的流率可以保持高于预定的最小值。[0009]实施例可以提供控制用于发动机的增压空气冷却器的多个冷却管内的冷凝的系统。该系统可以包括空气流量控制装置，该空气流量控制装置被构造成根据发动机的预定的工况选择性地确保通过每个独立的冷却管的增压空气的流率基本为零或者高于预定的最小流率。以此方式，可以避免过量的冷凝，并且可能出现的冷凝可以从独立的冷却管连续地除去，使得过量的冷凝将不被传送到发动机的燃烧室。以此方式，可以避免由于过量的水吸入引起的发动机缺火。
[0010]实施例还可以提供用于发动机的增压空气冷却器。该增压空气冷却器可以包括多个可调节的冷却管，其被构造成从每个冷却管相应的第一侧接收增压空气并且从每个冷却管相应的第二侧输出该增压空气。该增压空气冷却器还可以包括流量调节装置，该流量调节装置被构造成以选择的方式使增压空气通过该多个可调节的冷却管，以提供不流过特定的管，或者以高于预选的最小流率的流率流过。该增压空气冷却器还可以包括一个或多个附加的冷却管，该冷却管被构造成在发动机运行时接收冷却空气。该可调节的冷却管和附加的冷却管可以全部被包括在同一个增压空气冷却器中。
[0011]在另一个实施例中，该流量调节装置包括多个摆动板，每个摆动板具有第一位置，该第一位置被构造成当处于该第一位置时覆盖每个冷却管的第二侧并且阻止流过相应的管，该多个摆动板的每个具有以下其中之一:被构造成当相应的冷却管内的压力高于第一水平时能够使该摆动板弯曲离开该第一位置的低水平的刚性；被构造成当相应的冷却管内的压力高于第二水平时能够使该摆动板弯曲离开该第一位置的中等水平的刚性；和被构造成当相应的冷却管内的压力高于第三水平时能够使该摆动板弯曲离开该第一位置的高水平的刚性。
[0012]在另一个实施例中，该流量调节装置包括多个可移动元件，每个可移动元件具有:密封部分，其被构造成当与相应的冷却管的第一侧或第二侧密封接合时防止进入该多个冷却管的相应的一个，由此提供不流过该相应的管；以及细长部分，其被构造成延伸到相应的冷却管中，提供在围绕细长元件的区域中该冷却管内的流动路径的有效减小的横截面面积，该细长部分随着该密封部分可移动以选择性地调节减小横截面面积的该流动路径的长度，并且由此选择性地调节围绕该细长元件的区域周围的流率；和控制器，其被构造成接收指示发动机的一个或多个工况的来自一个或多个传感器的输入，并且发送输出至一个或多个驱动器，以选择性地移动一个或多个可移动元件。
[0013]在另一个实施例中，该流量调节装置包括可滑动元件，该可滑动元件被构造成在多个冷却管的端部上滑过使得该冷却管的端部被选择性地覆盖或露出，由此选择性地控制通过选择的冷却管的增压空气的流率；和控制器，其被构造成接收指示发动机的一个或多个工况的来自一个或多个传感器的输入，并且发送输出至驱动器以选择性地移动该可滑动元件。
[0014]实施例还可以提供控制包括在单个增压空气冷却器中的冷却管内的冷凝积累的方法。该增压空气冷却器可以被构造成用于提供冷却的增压空气至发动机。该方法可以包括根据发动机的工况控制增压空气通过每个冷却管，以便保持每个独立的冷却管中的流率高于预定的最小流率或者基本上无流率。
[0015]在另一个实施例中，该方法还包括，在执行控制增压空气通过每个冷却管之前和/或同时，监控通过该增压空气冷却器的增压空气在下述的一处或多处聚集的流率:位于该冷却管的入口端的入口容器(inlet tank);位于该冷却管的出口端的出口容器；位于该增压空气冷却器的上游的入口管路；和位于该增压空气冷却器的下游的进气歧管。
[0016]在另一个实施例中，控制增压空气通过每个冷却管包括:在两个或更多个独立的冷却管的端部上设置闭合元件以限制通过每个相应的冷却管的流量；利用偏置件使每个闭合元件偏置到关闭位置；和构造每个偏置件以提供分别不同的偏置力，使得闭合元件在增压空气冷却器中变化的压力条件下将打开。
[0017]在另一个实施例中，控制增压空气通过每个冷却管包括:在两个或更多个独立的冷却管的出口端上以密封接合的方式设置摆动板；提供具有第一刚度的至少第一组摆动板，使得当该增压空气冷却器内的压力处于第一压力时，在该第一组摆动板中的每个摆动板弯曲离开与该出口端的密封接合；和提供具有第二刚度的至少第二组摆动板，使得当该增压空气冷却器内的压力处于不同于第一压力的第二压力时，在该第二组摆动板中的每个摆动板弯曲离开与该出口端的密封接合。
[0018]在另一个实施例中，控制增压空气通过每个冷却管包括:相对于独立的冷却管的相应的端部选择性地移动可移动元件，每个可移动元件包括密封部分和细长部分，该密封部分被构造成用于与每个相应的端部密封接合，该细长部分被构造成至少部分地延伸到每个相应的冷却管中，并且与每个相应的可移动元件一起移动；和通过选择性地控制每个相应的可移动元件的移动，选择性地调节在该细长部分周围的区域中选择的相应的冷却管中的流动路径的有效横截面积。
[0019]在另一个实施例中，控制增压空气通过每个冷却管包括:滑动可滑动元件以覆盖和/或露出该冷却管的选择的端部。
[0020]应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进在详细描述中进一步描述的一系列概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键的或基本的特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上面或本发明的任何部分指出的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1示出示例车辆系统布局，其包括进气系统和根据本发明的增压空气冷却器装置。
[0022]图2是增压空气冷却器装置的横截面视图，其示出根据本发明的示例空气流量控制装置。
[0023]图3是增压空气冷却器装置的横截面视图，其示出根据本发明的另一个示例空气流量控制装置。
[0024]图4A和图4B是图不说明处于相应的第一位置和第二位置的另一个不例空气流量控制装置的横截面视图。
[0025]图5是增压空气冷却器装置的详细的局部横截面视图，其示出根据本发明的另一个示例空气流量控制装置。
[0026]图6是增压空气冷却器装置的详细的局部横截面视图，其示出根据本发明的又一个示例空气流量控制装置。
[0027]图7是图示说明控制增压空气冷却器的冷却管内的冷凝积聚的示例方法的流程图。
[0028]图8是图示说明图7所示的方法的示例修改的流程图。
[0029]图9是图示说明图7所示的方法的另一种示例修改的流程图。
[0030]图10是图示说明图7所示的方法的另一种示例修改的流程图。
[0031]图11是图示说明图7所示的方法的另一种示例修改的流程图。
【具体实施方式】
[0032]图1是示出可以包括在汽车的传动系统中的示例发动机10的示意图。发动机10被示出具有四个汽缸30。然而，根据本发明可以使用其他数量的汽缸。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和由经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在此示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号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可以包括活塞(未不出)设置在其中的燃烧室壁。该活塞可以连接至曲轴40，使得该活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统150连接至车辆的至少一个驱动轮。而且，起动机马达可以经由飞轮连接至曲轴40，以能够起动发动机10的运行。
[0033]发动机输出扭矩可以传递给液力变矩器(未示出)以驱动自动传动系统150。而且，一个或多个离合器可以被接合以推动汽车，包括前进档离合器154。在一个例子中，该液力变矩器可以被称为传动系统150的一部分。而且，传动系统150可以包括多个齿轮离合器152，其在需要时可以被接合以激活多个固定的变速器传动比。具体地，通过调节多个齿轮离合器152的接合，变速器可以在较高的档(B卩，具有较低传动比的档)和较低的档(B卩，具有较高传动比的档)之间移动。因此，传动比差异能够使当在较高的档时经过变速器的较低的扭矩倍增，同时能够使在较低的档时经过变速器的较高的扭矩倍增。车辆可以具有四个可利用的档，其中变速器档四(变速器第四档)是最高的可利用档，而变速器档一(变速器第一档)是最低的可利用档。在其他实施例中，车辆可以具有多于或少于四个的可利用档。控制器可以改变变速器档(例如，使变速器档升档或降档)以调节经过变速器和液力变矩器传输至车轮156的扭矩的量(即，发动机轴输出扭矩)。
[0034]燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气，并且可以经由排气歧管46将燃烧气体排出到排气通道48。进气歧管44和排气歧管46可以经由相应的进气门和排气门(未示出)选择性地与燃烧室30相通。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。
[0035]燃料喷射器50被示出直接连接至燃烧室30，用于与从控制器12接收的信号脉冲宽度FPW成比例地将燃料直接喷射到其中。以此方式，燃料喷射器50提供所谓的燃料直接喷射到燃烧室30中；但是应当明白，进气道喷射也是可能的。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器50。
[0036]进气通道42可以包括具有节流板22的节气门21，以调节到进气歧管的气流。在这个具体例子中，节流板22的位置(TP)可以由控制器12改变以能够实现电子节气门控制(ETC)0以此方式，节气门21可以被操作以改变提供至其他发动机汽缸中的燃烧室30的进气。在一些实施例中，在进气通道42中可以存在额外的节气门例如，压缩机60 (未示出)上游的节气门。[0037]而且，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道140从排气通道48将期望的部分排气引导至进气通道42。提供至进气通道42的EGR量可以经由EGR阀142由控制器12改变。在一些条件下，EGR系统可以用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。图1示出高压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮的上游引导至涡轮增压器的压缩机的下游。在其他实施例中，发动机可以附加地或可选地包括低压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮的下游引导至涡轮增压器的压缩机的上游。在运行时，EGR系统可以引起由压缩空气形成冷凝，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。
[0038]发动机10可以进一步包括压缩装置，例如包括沿进气歧管44设置的至少一个压缩机60的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器，压缩机60可以经由例如轴或其他连接装置，至少部分地由涡轮62驱动。该涡轮62可以沿排气通道48设置。可以提供各种装置以驱动压缩机。对于机械增压器，压缩机60可以至少部分地由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供至发动机的一个或多个汽缸的压缩量可以由控制器12改变。
[0039]此外，排气通道48可以包括用于使排气转向离开涡轮62的废气门26。另外，进气通道42可以包括被构造成使压缩机60周围的进气转向的压缩机再循环阀(CRV)27。例如，废气门26和/或CRV27可以由控制器12控制成当期望较低的增压压力时打开。
[0040]进气通道42可以进一步包括增压空气冷却器(CAC)SO (例如，中间冷却器)以降低涡轮增压的或机械增压的进气的温度。在一些实施例中，增压空气冷却器80可以是空气对空气热交换器。在其他实施例中，增压空气冷却器80可以是空气对液体热交换器。CAC80可以是可变容积CAC。来自压缩机60的热增压空气进入CAC80的进口，当它经过CAC时冷却，并且然后离开以进入发动机进气歧管44。来自车辆外面的环境空气流可以通过车辆前端进入发动机10并且通过CAC，以辅助冷却增压空气。附加地或可选地，冷却剂可以流过CAC的内部冷却管以冷却增压空气。当环境空气温度降低时，或在增压空气被冷却低于水露点的潮湿或多雨天气条件期间，冷凝物可以形成并且积聚在CAC中。当增压空气包括再循环的排气时，冷凝物可能变成酸性的并且腐蚀CAC壳体。该腐蚀可以导致进气、大气和可能的在水对空气冷却器的情况下的冷却剂之间的泄漏。在某些条件下，冷凝物可以收集在CAC的底部，并且然后在增加的空气流的条件期间被抽取到发动机中。如果在加速事件期间冷凝物立即被引入发动机中，由于水的吸入可以增加发动机缺火的机会。
[0041]控制器12在图1中被示出为常规的微型计算机，其包括:微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O) 104、在这个具体的例子中示出为只读存储器芯片(ROM) 106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可以接收来自连接至发动机10以用于执行各种功能以操作发动机10的传感器的各种信号，除了上面讨论的那些信号之外，还包括:来自质量空气流量传感器120的引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自在发动机10内的一个位置示意性地示出的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自连接至曲轴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);如所讨论的来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及如所讨论的来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用来提供进气歧管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，例如，没有MAP传感器的MAF传感器，或反之亦然。在化学计量运行期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。此外，这种传感器与检测的发动机转速一起可以提供引入汽缸中的充气(包括空气)的估测。在一个实施例中，也被用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲轴40的每个回转产生预定数目的等间隔脉冲。
[0042]可以发送信号至控制器12的其他传感器包括在增压空气冷却器80的出口处的温度传感器124和增压压力传感器126。未示出的其他传感器也可以存在，例如用于确定在增压空气冷却器的入口处的进气速度的传感器，以及其他传感器。在一些例子中，存储介质只读存储器芯片106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示由微处理器单元102可执行的用于进行各种发动机方法的指令。此外，控制器12可以控制CAC中的冷凝物控制系统，如在下面进一步讨论。
[0043]如上面所提到的，进气通道42可以包括增压空气冷却器80 (CAC)(例如中间冷却器)以降低涡轮增压的或机械增压的进气的温度。可以通过多个冷却管(未示出)的由输入流82和输出流84示出的冷却剂流用箭头示出；即增压空气冷却器80可以包括被构造成接收冷却剂的冷却剂入口 82和被构造成排出冷却剂的冷却剂出口 84。输入流82的源和输出流84的目的地已经从附图中省去。作为输入流82和输出流84流动的冷却剂流体可以是空气或例如水的另一种流体，或合适的化学冷却剂，或其混合物。在一种情况下，增压空气冷却器80可以被称为是水冷的冷却器，在另一种情况下它可以被称为空气冷却的冷却器。增压空气冷却器80中的冷却剂可以在冷却通道(未示出)中循环。应当明白，冷却剂通道可以具有被构造成辅助进气通道42和冷却剂通道之间的热传输的几何特征。以此方式，可以经由增压空气冷却器80的多个冷却管从进气通道42汲取热。因此，可以降低输送至汽缸30的进气的温度，增加空气密度，并且提高燃烧效率。
[0044]根据本发明的实施例可以提供一种系统和设备，其可以确保当增压空气通过该冷却管时，无论发动机转速和载荷如何，它至少以最小空气速度通过以即使在低速下也防止水冷凝形成。以此方式，发动机效率要求可以较好地满足，并且可以避免增压空气冷却器冷凝物的突然过分的吸入。示例细节在图1中示出并且也在后面的图中示出。一些变化也被示出。图2-6所示的实施例可以提供用于控制用于例如发动机10的发动机的增压空气冷却器80的多个冷却管208内的冷凝的系统210。
[0045]现在参考图2和图3，图2和图3是图示说明根据本发明的示例增压空气控制系统的横截面视图。该系统210可以包括空气流量控制装置212，其被构造成根据发动机10的预定工况选择性地确保通过每个独立的冷却管T1-T12的增压空气的流率基本为零，或者闻于预定的最小流率。该基本为零的流率可以是小于最大流率的1%的流率。此外，最小的流率可以是根据经验测试设置的高于零的最小流率。空气流量控制装置212可以通过例如限制流量来调节到一些冷却管的流，例如冷却管T6至T12。流可以被允许容易地通过其他“非调节”的冷却管Tl至T5。“可调节”的管T6-T12的数量与管T1-T12的总数的比例可以通过如下方式确定:首先确定该限制的流动路径，即刚好通过非调节的管T1-T5的流动路径，应该是什么尺寸，以确保即使在低空气流，即低发动机状况的情况下，通过刚好这些管的流高于预定的最小流率。也可以使用其他考虑。一个示例的预定的最小流率可以大约是13米/秒。[0046]发动机10的预定工况可以包括下述的一个或多个:增压空气冷却器80外部的环境温度；增压空气冷却器80外部的环境压力；增压空气冷却器80外部的相对湿度；发动机温度；增压空气冷却器80的温度；涡轮增压器下游的增压空气的温度和/或压力和/或相对湿度和/或水分含量；涡轮增压器上游的增压空气的温度和/或压力和/或相对湿度和/或水分含量；增压空气冷却器的入口容器214中的温度和/或压力和/或相对湿度和/或水分含量；以及增压空气冷却器的出口容器215中的温度和/或压力和/或相对湿度和/或水分含量。其他的条件也可以影响或确定空气流量控制装置212的运行。
[0047]增压空气冷却器的外部可以指发动机外面的环境条件，并且可以指车辆外部的条件。这些条件可以用目前包含在车辆设计中的传感器或现今制造的一般车辆中不普遍使用的另外的传感器测量。这些条件可以在涡轮增压器上游的进气中测量。在某些情况下，发动机和/或车辆的环境条件可以经由诸如英特网的计算机网络可得。由传感器感测的条件可以通过控制器12处理，或由控制器12处理，或由控制器12解读。
[0048]空气流量控制装置212可以包括如图3示意地示出的多个阀V6-V12。每个阀V6-V12可以被构造成选择性地提供通路或限制通路到多个冷却管T6-T12的相应的一个或多个。如图2所示，多个阀V6-V12可以是多个摆动板F6-F12。
[0049]实施例可以提供用于发动机10的增压空气冷却器80。该增压空气冷却器80可以包括多个可调节的冷却管T6-T12，其被构造成从每个冷却管的相应的第一侧216 (例如，入口侧)接收增压空气并且从每个冷却管T6-T12的相应的第二侧218输出该增压空气。空气流控制装置212 (例如，空气流量调节装置)可以被构造成使增压空气以选择的方式通过多个可调节的冷却管T6-T12，以提供没有流量通过特定的管，或者以高于预选的最小流率的流率通过。增压空气冷却器80还可以包括一个或多个附加的冷却管T1-T5，其可以被构造成当发动机可运行时接收冷却空气。以此方式，无论什么时候发动机处于运行中，并且特别是当涡轮增压器可运行时，增压空气可以总是能够至少通过该一个或多个附加的冷却管。
[0050]该系统210可以包括多个阀驱动器，其被构造成打开或者关闭相应的所选的独立的阀。一个或多个阀或摆动板可以被构造成当根据本发明的摆动板或其他元件上的压力高于预定的量时，切换(toggle)至打开或切换至部分打开的位置。类似地，一个或多个摆动板可以被构造成当根据本发明的摆动板或其他元件上的压力低于预定的量时，切换至关闭或切换至部分关闭的位置。压力调节器可以用来控制该多个摆动板中每个的相应的打开角度。
[0051]空气流量控制装置212可以包括多个摆动板(图2)。每个摆动板F6-F12可以具有第一位置，该第一位置被构造成当在该第一位置时覆盖每个冷却管的第二侧218并且防止流过相应的管。该多个摆动板F6-F12中的每个可以具有下述之一:低水平的刚性，其被构造成当相应的冷却管内的压力高于第一水平时能够使该摆动板弯曲离开该第一位置；中等水平的刚性，其被构造成当相应的冷却管内的压力高于第二水平时能够使该摆动板弯曲离开该第一位置；和高水平的刚性，其被构造成当相应的冷却管内的压力高于第三水平时能够使该摆动板弯曲离开该第一位置。
[0052]例如，该多个摆动板F6-F12可以包括覆盖第一组冷却管T6和T7的第一组摆动板，例如F6和F7。该第一组摆动板F6和F7可以被构造成当暴露于在其一侧上的第一压力时弯曲，以由此打开该第一组冷却管T6和T7，以流过该第一组冷却管T6和T7。第二组摆动板，例如F8和F9可以设置成覆盖第二组冷却管T8和T9。该第二组摆动板F8和F9可以被构造成当暴露于在其一侧上的第二压力时弯曲，以由此打开该第二组冷却管T8和T9，以流过该第二组冷却管T8和T9。第三组摆动板，例如F10-F12可以设置成覆盖第三组冷却管T10-T12。该第三组摆动板F10-F12可以被构造成当暴露于在其一侧上的第三压力时弯曲，以由此打开第三组冷却管T10-T12，以流过第三组冷却管T10-T12。该第一压力可以大于第二压力和第三压力，并且该第二压力可以是小于该第一压力并大于第三压力的中间压力。
[0053]图4A和4B是图示说明在相应的第一位置和第二位置的另一示例空气流量控制装置的局部横截面视图。该示例实施例图示说明增压空气冷却器80和系统210，其中该空气流量控制装置212可以包括可滑动元件220，该可滑动元件220可以被构造成在多个冷却管208的端部222上滑过，例如，在第一侧216 (例如，入口侧)上的端部上滑动，使得端部222被选择性地覆盖或露出，因而选择性地控制通过选择的冷却管208的增压空气的流率。以此方式，管端部222可以逐渐地并且顺序地露出以接收增压空气。管208的端部222可以被选择性地覆盖或露出，因而选择性地控制通过选择的冷却管208的增压空气的流率。控制器12 (图1)可以被构造成接收指示发动机10的一个或多个工况的来自一个或多个传感器的输入，并且发送输出至驱动器以选择性地移动可滑动元件220。
[0054]图5是示出根据本发明的另一个示例空气流量控制装置的增压空气冷却器装置的详细的局部横截面视图。这个例子示出其中多个阀VX或摆动板FX可以朝着关闭位置被偏置的情况。该多个阀VX或摆动板FX的每个可以包括偏置件224，其被构造成用相应的预选的偏置力朝着关闭位置偏置相应的阀VX或摆动板FX。该偏置力可以确定成引起所选的阀在独立的预定压力下打开。可以用各种类型的偏置件，例如螺旋弹簧或扭力弹簧等。
[0055]图6是根据本发明的另一个示例实施例的详细的局部横截面视图。多个阀V6-V12可以包括可移动元件230，其选择性地朝着或离开每个相应的冷却管208的第二侧218 (例如，出口端)可移动，每个可移动元件可以具有被构造成用于与相应的第二侧218密封接合的第一部分232和从该第一部分232延伸的细长的第二部分234。该第二部分234可以被构造成延伸到每个相应的冷却管208中，由此减小通过该相应的冷却管208的流动路径236的至少一部分的截面面积，由此增加增压空气经过该细长的第二部分234的流率。由于该杆占有的容积，该细长的第二部分234周围的气流路径或通道236可以变小，并且空气流可以因此在这里和当它出现在该杆的端部时较快地移动。以此方式，每个可移动元件可以被构造成选择性地增加至少在所选的冷却管的如图所示的出口端处的流率。在某些情况下，可移动元件230可以用例如缆索238移动。也可以使用其他致动装置或用其他致动装置代替。
[0056]各种实施例可以提供具有流量调节装置的增压空气冷却器，该流量调节装置可以包括多个可移动元件。每个可移动元件可以具有密封部分，其被构造成当与相应的冷却管的第一侧或第二侧密封接合时，防止进入多个冷却管中相应的一个，由此提供没有流通过相应的管。该流量调节装置还可以包括细长的部分，其被构造成延伸到相应的冷却管中，提供在围绕该细长元件的区域中该冷却管内的流动路径的有效减小的横截面面积。该细长的部分可以与该密封部分一起移动，以选择性地调节减小横截面面积的流动路径的长度，并因而选择性地调节在围绕该细长元件件的区域周围的流率。控制器可以被构造成接收指示发动机的一个或多个工况的来自一个或多个传感器的输入，并且发送输出至一个或多个驱动器以选择性地移动一个或多个可移动元件。
[0057]图7是图示说明控制被包括在单个增压空气冷却器中的冷却管内的冷凝积聚的示例方法的流程图，该增压空气冷却器被构造成用于提供冷却的增压空气至发动机。该方法700可以包括，在步骤710，根据发动机的工况，控制增压空气通过每个冷却管以便保持每个独立的冷却管中的流率高于预定的最小流率，或基本上无流量。控制增压空气通过每个冷却管可以无源或有源地完成。无源控制可以用根据本发明的装置和元件完成。有源控制可以用根据本发明的一个或多个驱动器完成。
[0058]方法700可以包括，在进行控制增压空气通过每个冷却管710之前和/或同时，在下述一处或多处监测通过该增压空气冷却器的增压空气的聚集流率:位于该冷却管的入口端处的入口容器；位于该冷却管的出口端处的出口容器；位于增压空气冷却器的上游的入口管道；和位于该增压空气冷却器的下游的进气歧管。
[0059]图8是图示说明图7所示的方法700的修改的流程图。控制增压空气通过每个冷却管710可以包括，在步骤810，将闭合元件设置在两个或更多个独立的冷却管的端部上，以限制通过每个相应的冷却管的流量。该修改的方法800还可以包括，在步骤820，用偏置件将每个闭合元件偏置到关闭位置。该方法800还可以包括，在步骤830，构造每个偏置件以提供相应地不同的偏置力，使得该闭合元件在该增压空气冷却器的变化的压力条件下打开。
[0060]图9是图示说明图7所示的方法700的修改的流程图。控制增压空气通过每个冷却管710可以包括，在步骤910，将摆动板以密封接合的方式设置在两个或更多个独立的冷却管的出口端上。修改的方法900还可以包括，在步骤920，提供具有第一刚度的至少第一组摆动板，使得当增压空气冷却器内的压力处于第一压力时，第一组摆动板中的每个摆动板弯曲离开与出口端的密封接合。修改的方法900还可以包括，在步骤930，提供具有第二刚度的至少第二组摆动板，使得当增压空气冷却器中的压力处于不同于第一压力的第二压力时，第二组摆动板中的每个摆动板弯曲离开与出口端的密封接合。
[0061]图10是图示说明图7所示的方法700的修改的流程图。控制增压空气通过每个冷却管710可以包括，在步骤1010，相对于独立的冷却管的相应的端部选择性地移动可移动元件，每个可移动元件包括密封部分和细长部分，该密封部分被构造成用于与每个相应的端部密封接合，该细长部分被构造成至少部分地延伸到每个相应的冷却管中，并且与每个相应的可移动元件一起移动。修改的方法1000还可以包括，在步骤1020，通过选择性地控制每个相应的可移动元件的移动，选择性地调节在该细长部分周围的区域中所选的相应的冷却管中的流动路径的有效横截面面积。
[0062]图11是图示说明图7所示的方法700的修改的流程图。控制增压空气通过每个冷却管710可以包括，在步骤1110，滑动可滑动元件以覆盖和/或露出该冷却管的所选的端部。
[0063]应当理解，所示的发动机10仅仅是为了举例的目的而示出，并且本文中描述的该系统和方法可以在具有任何合适的部件和/或部件的设置的任何其他合适的发动机中实施，或者应用于具有合适的部件和/或部件的设置的任何其他合适的发动机。
[0064]本文中描述的具体的程序可以表示任何数目的处理对策中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以以所示的顺序进行、并行进行，或在一些情况下可以省略。同样，不必要求处理的次序以实现这里描述的示例实施例的目的、特征和优点，而提供该次序是为了容易示出和描述。所示的动作、功能或操作中一个或多个可以重复地进行，取决于所用的特定策略。此外，所述的操作、功能和/或动作可以图示地表示编程到控制系统中计算机可读储存介质中的代码。
[0065]此外，应当理解，本文所公开的系统和方法在性质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。因此，本发明包括本文所公开的各种系统和方法以及其任何和全部等同物的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。例如，在一些实施例中，操作增压空气冷却器的方法可以包括在较低的流量状态下对增压空气冷却器的三个或更多个管子提供不同气流开口，在较高的流量状态下提供相同的开口。在一些实施例中，该方法可以包括防止冷凝在增压空气冷却器中形成，其包括:保持通过该增压空气冷却器的三个或更多个管子中的多个的最小空气流率，并且在第一状态期间，单独地部分或完全打开空气流动的一个或多个管；并且在第二状态期间，单独地部分或完全关闭空气流动的一个或多个管。在另一个实施例中，发动机系统可以包括:进气歧管；排气歧管；多个管；控制单元，多个驱动器，和包括通过该驱动器接合的滑动护罩的靠近该管的入口侧的控制机构，其中该护罩从所有管接收空气流的第一位置连续延伸到没有管接收空气流的第二位置，对于任何数目的多个管子，该防护装置相等或不等地促进或阻挡空气流。
【权利要求】
1.一种控制用于发动机的增压空气冷却器的多个冷却管内的冷凝的系统，所述系统包括: 空气流量控制装置，其被构造成根据所述发动机的预定工况选择性地确保通过每个独立的冷却管的增压空气的流率基本为零或者高于预定的最小流率。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述预定的最小流率是大约13米/秒，并且所述发动机的所述预定工况包 括下述一个或多个: 所述增压空气冷却器外部的环境温度； 所述增压空气冷却器外部的环境压力； 所述增压空气冷却器外部的相对湿度； 发动机温度； 所述增压空气冷却器的温度； 涡轮增压器下游的增压空气的温度和/或压力和/或相对湿度和/或水分含量；所述涡轮增压器上游的增压空气的温度和/或压力和/或相对湿度和/或水分含量；所述增压空气冷却器的入口容器中的温度和/或压力和/或相对湿度和/或水分含量；以及 所述增压空气冷却器的出口处的温度和/或压力和/或相对湿度和/或水分含量。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述增压空气冷却器还包括不包括在所述多个冷却管中的一个或多个其他冷却管，其中通过所述其他冷却管的流总是可能的。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述空气流量控制装置包括多个阀，每个阀被构造成选择性地提供通路或限制通路到所述多个冷却管的相应的一个或多个。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个阀是多个摆动板，并且所述系统进一步包括压力调节器，以控制所述多个摆动板中每个的相应的打开角度。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述多个阀被偏置朝向关闭位置，并且其中所述多个阀的每个包括偏置件，所述偏置件被构造成用相应的预选的偏置力朝着关闭位置偏置相应的阀，所述偏置力被确定成引起所选的阀在独立的预定压力下打开。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个阀包括: 第一组摆动板，其覆盖第一组冷却管，并且被构造成当暴露于在其一侧上的第一压力时弯曲，由此打开所述第一组冷却管，以流过所述第一组冷却管； 第二组摆动板，其覆盖第二组冷却管，并且被构造成当暴露于在其一侧上的第二压力时弯曲，由此打开所述第二组冷却管，以流过所述第二组冷却管；以及 第三组摆动板，其覆盖第三组冷却管，并且被构造成当暴露于在其一侧上的第三压力时弯曲，由此打开所述第三组冷却管，以流过所述第三组冷却管，并且所述第一压力大于所述第二压力和第三压力，并且所述第二压力是小于所述第一压力并大于所述第三压力的中间压力。
8.根据权利要求4所述的系统，其进一步包括多个阀驱动器，所述多个阀驱动器被构造成打开或者关闭相应的所选的独立的阀。
9.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个阀中的每个阀包括可移动元件，所述可移动元件选择性地朝着和离开每个相应的冷却管的出口端可移动，每个可移动元件具有被构造成用于与相应的出口端密封接合的第一部分和从所述第一部分延伸的细长的第二部分，所述第二部分被构造成延伸到每个相应的冷却管中，由此减小通过所述相应的冷却管的流动路径的至少一部分的截面面积，由此增加增压空气经过所述细长的第二部分的流率。
10.根据权利要求1 所述的系统，其中所述空气流量控制装置包括可滑动元件，所述可滑动元件被构造成在所述多个冷却管的端部上滑过，使得所述管的所述端部被选择性地覆盖或露出，由此选择性地控制增压空气通过选择的冷却管的流率。
【文档编号】F02B29/04GK103573384SQ201310275871
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】S·S·山田, J·R·帕尔姆, K·R·诺曼 申请人:福特环球技术公司