抽取来自增压空气冷却器的冷凝物的方法
【专利摘要】用于控制增压空气冷却器中冷凝物的实施例被提供。在一个实施例中，一种用于增压空气冷却器的方法包括，响应增压空气冷却器中冷凝物水平，增加增压压力并通过引导离开增压空气冷却器的一部分空气流到压缩器上游的进气道以保持请求的转矩水平。以这种方式，增压空气冷却器中积聚的冷凝物可以被移除同时保持驾驶员请求的转矩。
【专利说明】抽取来自增压空气冷却器的冷凝物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及增压空气冷却器。
【背景技术】
[0002]涡轮增压和机械增压发动机可以被配置为包括进入发动机的环境空气以增加动力。空气的压缩可以导致空气温度的增加，因此，增压空气冷却器可以被使用以冷却加热的空气，由此增加其密度并进一步增加发动机的潜在动力。来自汽车外面的环境空气穿过增压空气冷却器以冷却通过增压空气冷却器内侧的进气。当环境空气温度降低时，或者在潮湿或者阴雨天气条件期间，其中进气被冷却至低于水的露点，冷凝物可以在增压空气冷却器内形成。冷凝物可以在增压空气冷却器的底部或者在内部通道和冷却管内收集。当转矩被增加时，比如在加速期间，增加的进气量可以从增压空气冷却器去除冷凝物，将其吸至发动机并增加发动机失火的可能性。
【发明内容】
[0003]其他的解决由于冷凝物吸入导致的发动机失火的尝试涉及避免冷凝物堆积。然而，发明人在此已经意识到这些方法潜在的问题。具体地，当一些方法可以减少或者减慢增压空气冷却器中冷凝物的形成时，冷凝物可以仍然随着时间积聚。如果这个积聚不能够被停止，在加速期间冷凝物的吸入可以导致发动机失火。另一个防止由于冷凝物吸入的发动机失火的方法包括捕集和/或流出来自增压空气冷却器的冷凝物。尽管这可以降低冷凝物在增压空气冷却器内的水平，但是冷凝物被移到替换的位置或者容器内，其可遭受其他的冷凝物问题比如冻结和腐蚀。
[0004]在一个示例中，上面描述的问题可以被通过一种用于增压空气冷却器的方法解决。该方法包括，响应增压空气冷却器内的冷凝物水平增加增压并通过引导流出增压空气冷却器的一部分空气至压缩器上游的进气道保持转矩的请求水平。
[0005]以这种方法，增压空气冷却器清理循环可以周期地抽取来自增压空气冷却器的冷凝物。增压空气冷却器清理循环可响应于增压空气冷却器中的冷凝物水平而被启动，在一个示例中，所述冷凝物水平可以根据质量空气流量被估计。通过增加通过增压空气冷却器的空气流量，控制的冷凝物量可以被吹到发动机内而不导致失火。通过增压空气冷却器的空气流量的增加和如果空气要被流向发动机可能发生的结果的转矩干扰可以通过引导一部分空气从增压空气冷却器返回至压缩器上游的进气道而被抵消。以这种方法，清除循环可以不警告汽车操作者。通过运行这个抽取程序，在增压空气冷却器内的冷凝物水平可以被维持在低的水平以防止发动机在正常的汽车运行期间失火。
[0006]在另一个实施例中，一种用于发动机的方法包括:如果增压空气冷却器冷凝物水平低于阈值，引导空气通过增压空气冷却器流向发动机以输送请求量的转矩；并且如果增压空气冷却器冷凝物水平高于阈值，增加高于由汽车操作者请求的穿过增压空气冷却器的空气流同时通过引导至少一部分空气从增压空气冷却器流向压缩器上游维持转矩。[0007]在另一个实施例中，增加穿过增压空气冷却器的空气流进一步包括关闭联接至压缩器的涡轮机的废气门。
[0008]在另一个实施例中，引导至少一部分空气从增压空气冷却器流向压缩器上游进一步包括打开位于联接增压空气冷却器至压缩器上游的进气道的管道中的阀。
[0009]在另一个实施例中，该方法进一步包括当增压空气冷却器冷凝物水平高于阈值时调整节气门位置以维持转矩。
[0010]在另一个实施例中，一种系统包括:增压空气冷却器，其具有与多个热交换通道流体连通的入口区域和与热交换器通道流体连通的出口区域；将出口区域流体联接至压缩器上游进气道的管道；和控制器，其带有在选择的条件下开启位于管道内的阀的指令。
[0011]在另一个实施例中，所述控制器包括在选择的条件期间关闭涡轮机废气门的指令。
[0012]在另一个实施例中，所述选择的条件包括在阈值的时间量内质量空气流量低于阈值。
[0013]在另一个实施例中，所述选择的条件包括增压空气冷却器内积聚的冷凝物量高于阈值。
[0014]在另一个实施例中，所述积聚的冷凝物量是根据质量空气流量、环境温度、增压空气冷却器出口温度和增压空气冷却器压力被估计。
[0015]在另一个实施例中，该系统进一步包括位于管道内的驱散元件。
[0016]在另一个实施例中，该系统进一步包括连接至增压空气冷却器出口并且通向发动机的进气歧管的空气通道，其中所述管道在相对于汽车地面高于空气通道的位置连接至增压空气冷却器的出口区域。
[0017]当单独或与附图一起被参考时，本说明的以上的优点和其他优点，以及特征将在下面的【具体实施方式】中变得明显。
[0018]应理解的是，上面的概述是以简化形式被提供以介绍选择性的概念，其将在【具体实施方式】中被进一步描述。并不旨在指明要求保护的主题的关键或重要特征，其范围只通过【具体实施方式】后面的权利要求确定。并且，要求保护的主题不局限于解决在本公开在上面或者任何部分中提到的缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1示出包括增压空气冷却器的发动机示意图。
[0020]图2示出图1的增压空气冷却器的示意图。
[0021]图3是图示说明根据本公开的一个实施例用于运行增压空气清除循环的方法流程图。
[0022]图4是图示说明增压空气冷却器清除循环期间发动机运行参数示例图。
【具体实施方式】
[0023]在标准的发动机驱动循环期间，由于汽车穿过小山、环境空气流改变、汽车加速等发动机空气流可以短时间被升高，被称为略微踩下加速器踏板。这些略微踩下加速器踏板可作用为逐渐移除已经积累在发动机增压空气冷却器内的冷凝物。然而，在某些条件下，比如当汽车被驾驶过平面时，略微踩下加速器踏板不会足够频繁地发生以充分地移除积聚的冷凝物。因此，如果发动机空气流在给定的一段时间保持低于阈值，则增压空气冷却器清除循环可以被启动以主动地移除积聚的冷凝物。
[0024]所述清除循环可以通过关闭涡轮增压器废气门被运行，因此，增加增压和穿过增压空气冷却器的空气流。这个增加的空气流可以逐渐地从增压空气冷却器内移除冷凝物并且以控制的方式引导冷凝物朝向发动机。为了确保在空气流被增加时操作者请求的转矩被保持，控制联接到增压空气冷却器出口侧的管道的阀可以被打开。所述管道也可以被联接到压缩器上游的发动机进气道。因此，通过打开阀，一部分流出增压空气冷却器的空气可以被引导返回进气道压缩器的上游。以这种方式，当穿过增压空气冷却器的空气流增加时，流到发动机的空气可以被保持。图1是包括增压空气冷却器的发动机图，其在图2中更加详细地说明，其具有与发动机进气道压缩器的上游通过管道流体连通的出口。图1还包括配置为执行图3的方法的控制器。
[0025]现在参照图1，包括多个气缸的内燃机10由发动机控制器12控制,其中一个气缸在图1中被示出。发动机10包括燃烧室(气缸)30和汽缸壁32，带有置于其中并联接到曲轴40的活塞36。燃烧室30被示为与进气歧管46和排气歧管48分别通过进气门52和排气门54连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。排气门54的打开和关闭正时可以通过凸轮相位器58相对于曲轴位置被调整。进气门52的打开和关闭正时可以由进气凸轮传感器55被确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57被确定。以这种方式，控制器12可以通过相位器58和59控制凸轮正时。可变凸轮正时(VCT)可以被提前或者延迟，取决于不同的因素，比如发动机载荷和发动机转速(RPM)。
[0026]燃料喷射器66被示为置于直接朝向燃烧室30喷射燃料，被本领域技术人士称为直喷式。可替代地，燃料可以被喷入进气口，其被本领域技术人士称为进气道喷射。燃料喷射器66输送与来自控制器12的FPW信号脉冲宽度成比例的液体燃料。燃料通过包括油箱、油泵和油轨(未不出)的燃料系统(未不出)被输送至燃料喷射器66。燃料喷射器66被提供来自驾驶员68的响应控制器12的工作电流。在一个示例中，高压、双态燃料系统被用于产生更高的燃料压力。另外，进气歧管46被示为与选择的电子节气门62相连通，其调整节气门挡板64的位置以控制来自进气增压室44的空气。压缩器162从进气道42吸入空气以提供进气增压室44。排气旋转凸轮162联接至压缩器162，其压缩增压室44内的空气。不同的布置可以被提供以驱动增压器。对于增压器，压缩器162可以至少部分由发动机和/或电子机器驱动，并且可以不包括涡轮。因此，由涡轮增压器或者增压器提供到发动机的一个或者多个气缸的压缩数量可以由控制器12改变。涡轮增压器废气门171是当涡轮增压器废气门171处于打开状态时，允许排气通过旁路通道绕过涡轮机的阀。实际上，当废气门171处于完全关闭位置时，所有的排气通过涡轮机164。
[0027]进气增压室44可以进一步包括增压空气冷却器(CAC) 166 (例如中间冷却器)以降低涡轮增压的或者机械增压的进气温度。在一些实施例中，CAC166可以是空气-空气热交换器。在其他的实施例中，CAC166可以是空气-液体热交换器。
[0028]来自压缩器162的热增压空气进入CAC166的入口，随着其穿过CAC166冷却并随后离开以穿过节气门62并进入发动机进气歧管46。来自汽车外侧的环境空气流可以通过汽车前端进入发动机10并穿过CAC166，以帮助冷却增压空气。当环境温度降低时，或者在潮湿或者阴雨天气条件期间，其中增压空气被冷却至低于水露点，冷凝物可以形成并且在CAC166内积聚。当增压空气包括再循环的排气(来自排气再循环系统，在图1中未示出)时，冷凝物可以变得酸性的并且腐蚀CAC外壳。所述腐蚀能够导致进气、环境和在水-空气冷却器的情况下可能的冷却剂之间的泄漏。为了减少冷凝物的积聚和腐蚀的危险，冷凝物可以被收集在CAC166的底部，并且随后在选择的发动机工况期间，比如在加速事件期间被抽取到发动机内。然而，如果在加速事件期间，冷凝物立刻被引导至发动机内，由于水的吸收，存在发动机失火或者燃烧不稳定(以延迟/缓慢燃烧的形式)的机会增加。因此，在此参照图2-4详细阐述，冷凝物可以在控制的条件下从CAC166中被抽取至发动机。这个控制的抽取可以帮助降低发动机失火事件的可能性。
[0029]在一个示例中，通过增加流过CAC166的空气量同时保持流到发动进气道的空气以保持转矩的需要，冷凝物可以被主动地从CAC166中抽取。为了增加穿过CAC166的空气流，废气门171可以被关闭，其增加增压压力并因此增加通过增压空气冷却器的空气量和/或速度。为了保持流向发动机的空气流与增加的增压压力一致，至少一部分来自CAC166的空气被引导返回至压缩器上游的进气道。例如，管道140可以流体连通CAC166的出口与压缩器162的入口。位于管道的阀142可以被打开以使得来自CAC166的空气被引导到压缩器162。阀142可以是气动、液压、电子等驱动的合适的阀。在一个示例中，阀142可以是电子压缩器再循环阀(eCRV)，位于增压空气冷却器的出口而不是在压缩器处。
[0030]在图1中被示出的CAC和相关联的管道和部件不是限制的，因为其他的配置是可能的。例如，阀142可以被置于CAC的箱的出口而不是在管路140内。而且，尽管管道140在图1中被示为与联接到发动机的CAC的空气出口分流，在一些实施例中，单个的来自CAC的出口可以联接到发动机和压缩器上游的进气道(例如，来自CAC的出口管道可以被分支其中一个分支通向发动机并且另一个分支通向进气道)。
[0031]无分电点火系统88响应控制器12通过火花塞提供点火火花到燃烧室30。通用排气氧(UGEO)传感器126被示为连接至涡轮164的上游排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UGEO传感器126。
[0032]在一些示例中，在混合动力汽车中，所述发动机可以被联接到电机/电池系统。混合动力汽车可以具有并行配置、串行配置或者其变体或组合。而且，在一些示例中，其他的发动机配置例如柴油机可以被使用。
[0033]在运行期间，发动机10中的每个汽缸一般经历四个冲程循环:所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般地，排气门54关闭而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30，而活塞36运动至汽缸底部以增大燃烧室30内的容积。活塞36接近汽缸底端并在冲程末尾(例如，当燃烧室30的处于其最大容积是)的位置被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程中，进气门52和排气门54都关闭。活塞36向汽缸盖运动以压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程的末端并最接近汽缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积)的点被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射过程中，燃料被引入燃烧室。在下文被称为点火的过程中，喷射的燃料被由已知的点火装置诸如火花塞92点燃，导致燃烧。此外或者可替代地，压缩可被用于点燃空气/燃料混合物。在膨胀冲程期间，膨胀的气体推动活塞36回到下止点(BDC)。曲轴40将活塞运动转化为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开将压缩的空气-燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞返回至上止点(TDC)。注意上面的描述只是示例性的，并且进气门和排气门打开和/或者关闭正时可以改变，诸如实现正的或者负的气门重叠，延迟的进气门关闭，或者各种其他的示例。
[0034]控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包括:微处理器单元102、输入/输出端104、用于可执行程序和校准值的电子存储媒介被示为只读存储器106、随机访问存储器108、保活存储器110和常规数据总线。所示控制器12接收来自联接至发动机10的传感器的不同信号，除了前面讨论的信号之外，还包括:来自与冷却套管114联接的温度传感器112的冷却剂温度(ECT);来自连接至加速器踏板130的踏板位置传感器134用于感应由汽车操作者施加的力；来自与进气歧管46联接的压力传感器的发动机歧管绝对压力(MAP)测量；来自压力传感器123的增压压力(增压)测量；来自质量空气流量传感器120的进入的质量空气流量(MAF)测量；来自传感器5的节气门位置(TP)测量；来自温度传感器124的增压空气冷却器166出口温度。大气压力可以被感应(传感器未示出)以被控制器12处理。在本说明的优选的方面中，发动机位置传感器118产生点火提前信号(PIP)。这在每个曲轴循环产生预定数量的等距脉冲，从中发动机转速(RPM)可以被确定。注意到上面的传感器的不同的组合可以被使用，比如MAF传感器没有MAP传感器或者反之。在化学计量操作期间，MAP传感器能够给出发动机转矩的指示。进一步，这个传感器连同检测的发动机转速能够提供进入气缸的进油量(包括空气)的估计。其他的未描述的传感器也可以被呈现，比如，用于确定在增压空气冷却器入口的进气速度的传感器或者其他的传感器。
[0035]而且，控制器12可以与不同的致动器通信，其可以包括发动机致动器，比如燃料喷射器、电子控制的进气节气门挡板、火花塞、凸轮轴等。不同的发动机致动器可以被控制以提供或维持由汽车操作者132指定的需求转矩。这些驱动器可以调整特定的发动机控制参数，其包括:可变凸轮正时(VCT)、空气-燃料比(AFR)、交流发电机负载、点火正时、节气门位置等。例如，当来自踏板位置传感器134的PP的增加被指示时(比如，在踩加速器踏板期间)，转矩需求被增加。
[0036]响应在CAC166内的冷凝物水平，控制器12可以关闭废气门171，增加进气量。如在详细阐述的，在图2-4，由于增加的增压压力，增加的可得到的进气量可以有利地被用于从CAC166抽取冷凝物到发动机进气道。在管道140中的阀142可以被打开以引导额外的空气返回到压缩器162上游的进气以维持请求的转矩的水平。进一步，节气门62的调整和/或点火正时调整可以被用于在抽取期间保持转矩。更进一步，增加的交流发动机负载可以提供转矩补偿。带有电机的汽车(比如，混合动力汽车)由于它们可以具有更大的运行范围，其可以使得增加交流发电机到更大的程度。
[0037]回到图1，在一些示例中，只读存储器存储媒介106可以被编入代表可由微处理单元102执行的指令的计算机可读数据，可读指令用于执行上面描述的方法以及预料到的但是没有具体列出的其他变体。一个示例方法在文中参照图3被描述。
[0038]现在参照图2，一个CAC166的实施例被阐述。图2示出CAC166的前透视图。CAC166包括多个空气出口，其包括通向压缩器上游进气道的管道140。增加的增压压力可以被用于从增压空气冷却器中排出冷凝物，其可以由于高的环境空气湿度而积聚。例如，当增压空气冷却器的热交换通道的表面温度低于进入冷却器的露点时，这可以发生在该表面上。例如，当冷凝物在这些冷却器表面上形成时，其可以在增压空气冷却器的低点集中。[0039]如图2所示，流入CAC166的发动机空气流的方向大致由箭头202指示，并且离开增压空气冷却器166的发动机空气流的方向大致由箭头204指示。然而，将理解由于被箭头202和204所指示的发动机空气流被提供为一个不局限的示例，发动机空气可以以其他的空气流的方向进入和离开增压空气冷却器166。同样的，不同于图2描述的增压空气冷却器形状而不离开本公开的范围是可能的。
[0040]如上面介绍，发动机空气可以通过第一发动机空气通道206从CAC166上游进入。第一发动机空气通道206可以被联接到CAC166的入口区域(例如，入口箱)。所述入口区域可以与多个热交换通道225流体联接。发动机空气可以随后通过与环境空气热交换被冷却，大致在208指示，并随后通过第二发动机空气通道210从CAC166下游离开。第二发动机空气通道210可以被联接到CAC166的出口区域(例如，出口箱)。所述出口区域还可以与多个热交换通道流体联接。也就是说，发动机空气在增压空气冷却器的热侧210进入并且在增压空气冷却器的冷侧214离开(增压空气流动方向大致由箭头209指示)，其中‘热’和‘冷’指示发动机空气随着其通过增压空气冷却器的相对温度。然而，如上所述，进入增压空气冷却器的压缩的发动机空气可以冷凝。在这个意义上说，第一发动机空气通道206可以在发动机冷却器内沉积冷凝物。
[0041 ] 如所示，CAC166可以包括多个热交换通道225和多个环境空气通道226。热交换通道225可以提供用于增压空气由环境空气横流冷却的管道，其穿过多个环境空气通道226。以这种方法，压缩的发动机空气在燃烧室上游被冷却。
[0042]积聚的冷凝物216可以在增压空气冷却器166的低点集中，比如，沿着增压空气冷却器的底表面。积聚的冷凝物216还可以沿着热交换通道225的表面集中。在特定的条件下，比如，在踩下加速器踏板事件期间，积聚的冷凝物216可以通过如虚线所示的第二空气通道210被抽取出增压空气冷却器166。如果在踩下加速器踏板事件之间相对长的时间过去，如果积聚的冷凝物到达发动机，积聚的冷凝物量可以足够大以导致燃烧问题。
[0043]为了防止一定的冷凝物到达发动机，主动地清除循环可以在特定的条件下被启动。例如，如果发动机已经被运行一段给定的时间而没有达到阈值空气量，清除循环可以被启动。在一个示例中，如果发动机已经运行20分钟而没有达到121bs/min的空气流量,清除循环被启动。清除循环包括增加穿过增压空气冷却器的空气流而不引导过量的空气通过节气门体到发动机。为了增加发动机空气流量，废气阀(比如如图1的废气门)可以被关闭，从而增加增压压力和穿过增压空气冷却器的空气流。
[0044]为了保持在清除循环期间的请求转矩，CAC166包括联接到压缩器上游进气道的管道140。管道140内的阀142可以被打开以选择地引导一部分进气返回至进气道。因此，在清除循环期间，进气可以从CAC166通过第二空气通道210被引导到两个发动机进气歧管，并且通过管道140被引导到压缩器上游进气道。
[0045]为了防止冷凝物到达进气道和压缩器，管道140可以在相对于汽车地面高于第二空气通道210的位置被联接到CAC166。以这种方法，可能在CAC166的低点集中的积聚冷凝物，将经由第二空气通道210被优先扫至发动机。然而，管道140可以在其他的位置被联接到CAC166。而且，驱散元件218可以被置于管道140内以破坏任何的冷凝物的大液滴。驱散元件218可以是膜、多个板条、隔板或者其他配置。
[0046]将被理解上面的说明书不是限制的并且CAC166的部件可以具有不同于图2所描述的合适的几何配置。另外地，将被理解CAC166的部件可以实施为不同于所描述的配置而不离开本公开的范围的配置。例如，阀142可以实际上被置于管道140内的任何位置或者增压空气冷却器的出口箱内。
[0047]因此，参照图1和图2呈现的系统提供一种增压空气冷却器，其具有入口区域、出口区域、管道和控制器，其中入口区域与多个热交换器通道流体联接，出口区域与热交换通道流体联接，管道使出口区域流体联接压缩器上游的进气道，控制器带有用于在选择的条件期间打开置于管道中的阀的指令。
[0048]选择的条件包括空气流量在阈值时间量内低于阈值。在其他的实施例中，选择的条件可以包括增压空气冷却器内积聚的冷凝物量高于阈值。积聚的冷凝物量可以根据质量空气流量、环境温度、增压空气冷却器出口温度和增压空气冷却器压力估计。
[0049]该系统可以进一步包括置于管道内的驱散元件和/或联接到增压空气冷却器出口区域并通向发动机的进气歧管的空气通道。该管道可以在相对于汽车地面高于空气通道的位置联接到增压空气冷却器的出口区域。
[0050]现在转到图3，用于执行增压空气冷却器清除循环的方法300被呈现，方法300可以由发动机控制器比如控制器12根据存储于其中的指令被实施。清除循环可以响应增压空气冷却器(例如CAC166)内的冷凝物水平被启动。执行清除循环可以包括调整涡轮增压器废气门，比如废气门171并且打开联接增压空气冷却器至涡轮增压器上游的发动机进气道的管道中的阀(例如，打开管道140内的阀142)。
[0051]在302，方法300包括引导进气通过增压空气冷却器到发动机。在执行清除循环之前，所有来自增压空气冷却器的进气可以被引导至发动机。这包括管道140内的阀142关闭，其中管道联接增压空气冷却器至压缩器上游的进气道。在304，废气门根据期望的增压压力被调整。例如，废气门位置被调整以基于发动机情况例如速度和负载传输期望的增压量，和/或被调整避免涡轮增压器喘振。
[0052]在306，确定增压空气冷却器的冷凝物水平。增压空气冷却器的冷凝物水平可以适当的方式确定。例如，如308所指示，冷凝物水平可以根据穿过增压空气冷却器的空气流水平推断。如果空气流相对小并缓慢，冷凝物可以被允许在增压空气冷却器内积聚。在另一个示例中，如310所示，冷凝物水平可以根据冷凝模型被确定。
[0053]所述模型可以估计冷凝物积聚的速率，并且可以包括环境温度、增压空气冷却器出口温度、质量空气流量、排气再循环(EGR)流(如果发动机包括EGR系统)、增压空气冷却器压力和湿度的输入。如果湿度未知(例如，发动机不包括湿度传感器)，湿度可以被设为100%。环境温度和湿度可以提供进气露点的指示，其可以进一步由进气中的EGR影响(例如，EGR可以具有不同于来自大气的空气的湿度和温度)。露点与增压空气冷却器出口温度的差值指示冷凝物是否将会在冷却器内形成，并且质量空气流量可以影响在冷却器内实际形成多少冷凝物。
[0054]用于确定冷凝物水平的更简化的机构可以包括映射到增压空气冷却器出口温度和发动机负载或者增压空气冷却器压力的冷凝物水平。发动机负载可以是空气流量、转矩、加速器踏板位置和节气门位置的函数，并且因此可以提供穿过增压空气冷却器的空气流速的指示。例如，中等发动机负载组合相对低的增压空气冷却器出口温度可以指示高的冷凝物水平，由于增压空气冷却器的冷表面和相对低的进气流速。该映射可以包括环境温度的调节器。
[0055]在312，冷凝物水平是否高于阈值被确定，如果冷凝物水平根据空气流推断，如308所指示，当空气流持续在给定的时间保持低于阈值空气流时，冷凝物水平可以超过冷凝物阈值。例如，在汽车发动机运行期间，汽车在平的表面上被驱动的情况下，冷凝物可以保持低于阈值空气流量，例如121bs/min。高于该阈值空气流量，冷凝物可被抽取至发动机，但是低于阈值，冷凝物可以在增压空气冷却器内积聚。在给定的时间比如40分钟后，如果冷凝物被迅速抽取至发动机，比如在踩下加速器踏板事件期间，失火或者其他的燃烧问题可以发生。因此，如果发动机被以低于121bs/min的空气流运行40分钟，冷凝物水平可以高于阈值，并且因此清除循环可以被主动地执行。而且，由于当发动机在较高的负载下被运行时，更多的冷凝物可以积聚，发动机负载可以影响该持续时间。例如，如果发动机以较高的负载(例如，由于汽车牵引拖车)被运行时，持续时间可以被缩短至20分钟。
[0056]如果冷凝物水平根据冷凝模型被确定，如310所示，积聚的冷凝物量和/或速率可以被与冷凝物阈值量比较。在一些实施例中，该阈值可以是高于该阈值冷凝物形成而低于该阈值冷凝物不形成的值。以这种方式，任何冷凝物的指示可以高于该阈值。然而，在其他的实施例中，该阈值可以被设置以便少量的冷凝物可以被允许积聚。
[0057]如果冷凝物水平不高于阈值，方法300前进至314以继续引导空气从增压空气冷却器到发动机并根据期望的增压压力调整废气门的位置。如果冷凝物水平高于阈值，方法300前进至316以关闭废气门从而增加增压压力和穿过增压空气冷却器的空气流量。通过增加穿过增压空气冷却器的空气流量，积聚的冷凝物可以被扫至发动机。废气门可以被完全关闭，或者其可以被调整至部分关闭的位置。废气门的位置可以根据增压空气冷却器内的冷凝物的水平被确定，例如，如果冷凝物水平较高，废气门可以被关闭大于如果该水平较低。相反地，如果冷凝物水平较高，废气门可以被关闭比如果冷凝物水平较低更少的量，以允许更多的冷凝物逐渐移除。
[0058]在318，联接到增压空气冷却器的管道的阀可以被打开以引导进气的一部分从增压空气冷却器返回至压缩器上游进气道。以这种方法，额外的穿过增压空气冷却器的空气被引导返回至压缩器而不是被引导到发动机。因此，输送至发动机的空气量可以被保持以输送请求的转矩。在一些实施例中，节气门位置和/或点火正时可以被调整以控制转矩。例如，火花可以被提前以保持转矩。
[0059]在320，在一段阈值持续时间过去后(比如，3秒)，方法300包括关闭管道内的阀以防止来自增压空气冷却器内的空气被引导返回至进气道。因此，所有的来自增压空气冷却器的空气被引导到发动机。废气门位置可以随后根据期望的增压压力被控制。方法300随后返回。
[0060]因此图3的方法提供当通过增压空气冷却器和进入发动机的空气流量保持低于阈值一段给定的时间时，执行增压空气冷却器的清除循环。为了执行该清除循环，增压压力可以通过关闭涡轮增压器废气门被增加，因此增加穿过增压空气冷却器的空气流。为了保持驾驶员-请求的转矩，一部分来自增压空气冷却器的空气流可以通过将增压空气冷却器出口流体连通至压缩器上游进气道的管道被引导返回至压缩器上游进气道。位于管道或者管道和增压空气冷却器出口的接合点的阀可以被打开以引导空气返回至压缩器。
[0061]图4是图示说明在增压空气冷却器清除循环期间发动机运行参数示例的图表400。具体地，质量空气流量(MAF)、废气门位置、增压空气冷却器阀位置(例如，控制管道140的阀42的位置)以及转矩被描绘。对于每个运行参数，时间沿着水平轴被描绘并且各个运行参数沿着纵轴被描绘。
[0062]在时刻tl之前，发动机以行对稳定的转矩和MAF运行，如曲线408和402分别图示说明的。例如，其中发动机被运行的车辆可以在相对平的表面上行驶。MAF可以低于阈值MAF比如121bs/min。如果MAF在阈值时间内比如30分钟保持低于阈值MAF，清除循环可以被启动以移除来自增压空气冷却器的任何积聚的冷凝物。
[0063]如图4所示，在时刻tl，发动机已经在低于阈值的MAF下被运行一段阈值时间。因此，在时刻tl，在曲线404阐述，清除循环通过关闭废气门被启动。关闭的废气门增加增压压力并且增加通过增压空气冷却器的MAF。在时刻tl之前，废气门可以根据期望的增压压力被调整，并且可以如所图示说明的被部分打开或者完全打开。然而，如果废气门在时刻tl之前是完全关闭，清除循环可以通过例如调整节气门位置被启动，或者清除循环可以不被实施。
[0064]为了保持驾驶员请求的转矩，如曲线406所阐述，增压空气冷却器阀可以在时刻tl被打开。通过打开增压空气冷却器阀，一部分来自增压空气冷却器的空气被引导返回至压缩器。因此，如曲线408所示，即使在清除循环期间增加的MAF，转矩被保持。如果指示，转矩可以进一步通过调整点火正时和/或节气门位置被保持。
[0065]在时刻t2，清除循环结束并且废气门返回到根据期望的增压压力(比如部分打开，如所图示说明)确定的位置，并且增压空气冷却器阀被关闭。MAF随后降低。清除循环可以被执行一段固定的时间，比如3秒或者其可以被执行取决于估计的增压空气冷却器内冷凝物量、在清除循环期间MAF增量等。而且，在一些实施例中，湿度传感器可以被置于增压空气冷却器下游进气道内，并且清除循环可以被执行直到湿度传感器指示所有的冷凝物已经被从增压空气冷却器移除。
[0066]因此，文中描述的系统和方法提供一种用于增压空气冷却器的方法，其包括，响应增压空气冷却器内的冷凝物水平增加增压压力并且通过引导一部分空气流出增压空气冷却器至压缩器上游进气道保持请求的转矩水平。所述增加的增压压力可以响应增压空气冷却器内的冷凝物水平高于冷凝物水平阈值。所述冷凝物水平高于冷凝物水平阈值可以根据在一段给定时间，空气流量低于阈值被估计。在另一个示例中，冷凝物水平可以根据空气流量、环境温度、增压空气冷却器出口温度和增压空气冷却器压力被确定。
[0067]增加增压压力可以进一步包括关闭连接至压缩器的涡轮废气门，并且弓I导离开增压空气冷却器的一部分空气到压缩器上游进气道可以进一步包括打开位于管道内的阀，该阀使增压空气冷却器出口流体联接至压缩器上游进气道。该方法可以进一步包括响应增加的增压压力提前点火正时以维持请求的转矩水平。
[0068]在另一个示例中，一种用于发动机的方法包括如果增压空气冷却器冷凝物水平低于阈值，引导空气通过增压空气冷却器到发动机以输送请求数量的转矩，并且如果增压空气冷却器冷凝物水平高于阈值，增加通过增压空气冷却器的空气流量使其大于汽车操作者所请求的值，同时通过引导至少一部分空气从增压空气冷却器到压缩器上游进气道以保持转矩。
[0069]在一个示例中，所述增压空气冷却器冷凝物水平可以根据空气流量、环境温度、增压空气冷却器出口温度和增压空气冷却器压力被估计。在另一个示例中，增压空气冷却器冷凝物水平可以根据一段时间内的空气流量被估计。增加通过增压空气冷却器的空气流可以进一步包括关闭连接至压缩器的废气门，并且引导至少一部分来自增压空气冷却器的空气到压缩器上游可以进一步包括打开位于管道内的阀，该管道将增压空气冷却器流体连接至压缩器上游的进气道。所述方法可以进一步包括当增压空气冷凝物水平高于阈值时调整节气门位置以保持转矩。
[0070]将理解本文公开的构造和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不在限制意义上考虑，因为许多变体是可能的。比如上面的技术可以应用于V_6、1_4、I_6、V_12、对置4以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
[0071]下面的权利要求特别指出了被认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。这种权利要求应理解为包括一个或者更多这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或者更多这样的元件。公开的特征、功能、元件和/或性能的其他的组合和子组合可通过修改当前权利要求或者在这个或者相关应用的新的权利要求的提出而被保护。这些权利要求，无论比原来的权利要求的范围更宽，更窄，等同或者不同，也被视为包括在现在公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于增压空气冷却器的方法，所述方法包括: 响应增压空气冷却器内的冷凝物水平增加增压压力并且通过引导离开所述增压空气冷却器的一部分空气流至压缩器上游的进气道而保持请求的转矩水平。
2.根据权利要求1所述方法，其中所述增加增压压力响应于所述增压空气冷却器内的冷凝物水平高于阈值冷凝物水平。
3.根据权利要求2所述方法，其中所述冷凝物水平高于所述阈值冷凝物水平根据质量空气流量在给定的一段时间内低于阈值被估计。
4.根据权利要求2所述方法，其中所述冷凝物水平根据质量空气流量、环境温度、增压空气冷却器出口温度和增压空气冷却器压力被确定。
5.根据权利要求1所述方法，其中所述增加增压压力进一步包括关闭联接到所述压缩器的涡轮的废气门阀。
6.根据权利要求1所述方法，其中引导离开增压空气冷却器的一部分空气到所述压缩器上游的所述进气道进一步包括打开位于管道中的阀，该管道将所述增压空气冷却器的出口流体联接到所述压缩器上游的所述进气道。
7.根据权利要求1所述方法，所述方法进一步包括响应增加的增压压力提前火花正时以保持请求的转矩水平。
8.一种用于发动机的方法，该方法包括: 如果增压空气冷却器冷凝物水平低于阈值，引导空气通过增压空气冷却器至发动机以输送请求量的转矩；和 如果所述增压空气冷却器冷凝物水平高于所述阈值，增加通过所述增压空气冷却器的空气流量使其大于车辆驾驶员所请求的值同时通过引导至少一部分所述空气从所述增压空气冷却器到压缩器上游而保持转矩。
9.根据权利要求8所述方法，其中所述增压空气冷却器冷凝物水平根据质量空气流量、环境温度、增压空气冷却器出口温度和增压空气冷却器压力被估计。
10.根据权利要求8所述方法，其中所述增压空气冷却器冷凝物水平根据在给定时间内的质量空气流量被估计。
【文档编号】F02B29/04GK103775192SQ201310487567
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】K·R·诺曼, S·S·山田 申请人:福特环球技术公司