增压空气冷却器部件诊断的制作方法
【专利摘要】本申请涉及增压空气冷却器部件诊断。提供增压空气冷却器的实施例。在一个示例中，方法包括响应于退化的格栅百叶窗调节操作参数，所述退化的格栅百叶窗根据增压空气冷却器两侧的温差确定。这样，可以减少增压空气冷却器或发动机的退化。
【专利说明】增压空气冷却器部件诊断
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于发动机的增压空气冷却器。
【背景技术】
[0002]涡轮增压发动机和机械增压发动机可以被构造成压缩进入发动机的环境空气，以便增加功率。由于空气的压缩可以引起空气温度的升高，增压空气冷却器可以用来冷却被加热的空气，因而增加其密度并且进一步增加发动机的潜在功率。为了将增压空气冷却器保持在期望的温度，并且为被加热的空气提供期望的冷却水平，环境空气可以经由设置在车辆前面的格栅百叶窗(grille shutter)引导到增压空气冷却器。而且，当增压空气冷却器的内表面比压缩空气的露点更冷时可能发生在增压空气冷却器中的冷凝液的累积，为了减少冷凝液的累积，增压空气冷却器可以包括构造成选择性地调节该增压空气冷却器的容积的阀，因此增加通过该增压空气冷却器的进气流速度，以去除和/或减少累积的冷凝液。如果格栅百叶窗或可变容积阀中任一个出现退化/性能下降，则可能会降低增压空气冷却器的冷却能力，在一些状况下导致发动机和有关部件过热。而且，由于当可变容积阀退化时可能产生的增加的空气压力，因此涡轮增压器可能退化。
【发明内容】
[0003]本文的发明人已经认识到上述方法的问题，并且提出一种至少部分地解决这些问题的方法。在一个实施例中，方法包括响应于退化的格栅百叶窗，来调节操作参数，基于增压空气冷却器两侧的温差来确定该退化的格栅百叶窗。
[0004]在一个示例中，在稳定状态工况期间，格栅百叶窗的退化可以根据在增压空气冷却器两侧的温差确定。例如，增压空气冷却器的上游的温度和增压空气冷却器的下游的温度之间的差可以被确定，并且与用于已知状况的预期的温度差进行比较。如果测量的温度差不同于预期的温度差，则可以指示格栅百叶窗退化，并且可以调节各种发动机操作参数以减少发动机过热。
[0005]在另一个示例中，可变容积增压空气冷却器阀的退化可以根据压差来确定。例如，该增压空气冷却器的下游的压力可以与在给定的节气门角度和废气门位置的预期的压力(例如，增压水平)比较，并且如果测量的压力不同于预期的压力，则可以指示退化。
[0006]以这种方式，增压空气冷却器部件的退化可以在不采用附加的传感器的情况下被识别。通过识别影响增压空气冷却器温度的部件的退化并且考虑到这种退化调节操作参数，可以减少发动机和/或有关部件的过热。
[0007]在另一个实施例中，方法包括响应于退化的可变容积增压空气冷却器阀而调节操作参数，该退化的可变容积增压空气冷却器阀根据增压空气冷却器两侧的压差来确定。
[0008]在另一个实施例中，该方法还包括如果指示退化的可变容积增压空气冷却器阀，则减少发动机扭矩。
[0009]在另一个实施例中，该方法还包括如果指示退化的可变容积增压空气冷却器阀，则增加发动机冷却风扇速度。
[0010]在另一个实施例中，该退化的可变容积增压空气冷却器阀进一步根据该增压空气冷却器两侧的温差来确定。
[0011]在另一个实施例中，方法包括:根据第一状况期间的增压空气冷却器两侧的温度降，指示格栅百叶窗或可变容积增压空气冷却器阀的退化；如果第二状况期间的增压空气冷却器两侧的压力降不同于预期的压力降，则指示可变容积增压空气冷却器阀退化，如果压力降不是不同于预期的压力降，则指示格栅百叶窗的退化；并且根据该指示的退化来调节操作参数。
[0012]在另一个实施例中，如果指示可变容积增压空气冷却器阀的退化，则根据该指示的退化调节操作参数进一步包含调节发动机扭矩。
[0013]在另一个实施例中，如果指示格栅百叶窗退化，则根据该指示的退化调节操作参数进一步包括调节发动机冷却风扇的速度。
[0014]在另一个实施例中，该方法还包括根据发动机负荷调节可变容积增压空气冷却器阀的位置。
[0015]在另一个实施例中，该方法还包括根据增压空气冷却器温度调节格栅百叶窗的位置。
[0016]在另一个实施例中，该第一状况包括高于阈值车辆速度的稳定状态发动机操作。
[0017]在另一个实施例中，该第二状况包括已知的节气门角度和废气门位置。
[0018]从下面单独的或结合附图的【具体实施方式】将容易明白本发明的上面的优点以及其他的优点和特征。
[0019]应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的概念，这些概念在【具体实施方式】部分中进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键的或必要的特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。而且，所要求保护的主题不限于解决在上面或在本发明的任何部分指出的任何缺点的实现方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1示出包括增压空气冷却器和格栅百叶窗系统的发动机的示意图。
[0021]图2A和2B示出包括可变容积阀的图1的增压空气冷却器。
[0022]图3是图示说明用于诊断增压空气冷却器部件的示范性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]为了诊断格栅百叶窗或可变容积增压空气冷却器阀的潜在退化，该增压空气冷却器的预期的温度或压力可以与测量的温度或压力进行比较。如果测量的温度和/或压力不等于预期的温度和/或压力，则可以指示格栅百叶窗位置或可变容积阀位置的退化。如果百叶窗或阀不能通过百叶窗位置或阀位置的循环而被移动，则可以调节发动机操作以减少由增压空气冷却器的被损害的增压空气冷却能力引起的发动机或增压空气冷却器的潜在的退化。图1示出发动机，该发动机包括可以具有在图2中更加详细示出的可变容积阀的增压空气冷却器、格栅百叶窗系统和包括用于执行图3所示的方法的指令的控制器。
[0024]图1示出在机动车辆102中示意性示出的格栅百叶窗系统110和发动机系统100的示范性实施例。发动机系统100可以包括在诸如道路车辆的车辆以及其他类型的车辆中。虽然将关于车辆描述发动机系统100的示范性的应用，但是应当明白，可以利用各种类型的发动机和车辆推进系统，包括客车、卡车等。
[0025]在所示的实施例中，发动机10是连接于涡轮增压器13的增压的发动机，该涡轮增压器13包括由涡轮16驱动的压缩机14。具体说，新鲜空气通过空气净化器11沿着进气道42被引进到发动机10中并且流到压缩机14。压缩机可以是合适的进气压缩机，例如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在该发动机系统100中，压缩机被示出为通过轴19机械地连接于涡轮16的涡轮增压器压缩机，该涡轮16由膨胀的发动机排气驱动。在一个实施例中，该压缩机和涡轮可以在双涡形涡轮增压器内连接。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中，涡轮几何形状根据发动机转速和其他工况而主动地变化。
[0026]如图1所示，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC) 18连接到节气门20。例如，该CAC可以是空气对空气或空气对水热交换器。该节气门20连接于发动机进气歧管22。热的压缩的进气从压缩机进入CAC18的进口，当它穿过CAC时变冷，并且然后离开以通过节气门到进气歧管。来自车辆外面的环境空气流116可以通过车辆前端的格栅112进入发动机10，并且穿过CAC，以帮助冷却该增压空气。当环境空气温度降低时，或在潮湿或多雨的天气条件期间，冷凝液可以形成并累积在CAC中，在CAC中增压空气被冷却到低于水的露点。当增压空气包括再循环的排气时,冷凝液可能变成酸性冷凝液并且腐蚀CAC壳体。这种腐蚀可以导致进气、大气和在水对空气冷却器的情况下可能的冷却液之间的渗漏。另外，冷凝液可以收集在CAC的底部，并且然后在加速(或踩加速器踏板)期间立刻被吸入到发动机中，增加发动机熄火的可能性。因此，正如在本文中参考图2A-2B详细说明的，可以控制CAC的容积，使得冷凝液的形成和发动机熄火事件减少。正如在下面更加详细地描述的，CAC18可以包括阀，以响应于增压空气冷却器内的冷凝形成，选择性地调节穿过CAC18的进气空气的流速。
[0027]在图1所示的实施例中，进气歧管内的进气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器24检测，而增压压力由增压压力传感器124检测。压缩机旁通阀(未示出)可以在压缩机14的进口和出口之间串联地连接。该压缩机旁通阀可以是常闭阀，其被构造成在选择的工况下打开，以减轻过度的增压压力。例如，在减小发动机转速的状况期间，压缩机旁通阀可以打开，以防止压缩机喘振。
[0028]进气歧管22通过一系列进气门(未示出)连接于一系列燃烧室31。该燃烧室通过一系列排气门(未示出)进一步连接于排气歧管36。在所示的实施例中，示出单个排气歧管36。但是，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管部段。具有多个排气歧管部段的构造可以使来自不同的燃烧室的流出物(effluent)被引导到发动机系统的不同位置。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126被示出在涡轮16的上游连接于排气歧管36。可替换地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
[0029]如图1所示，来自一个或多个排气歧管部段的排气被引导到涡轮16以驱动该涡轮。当期望减少的涡轮扭矩时，一些排气可以取而代之地被引导通过废气门(未示出)，旁路该涡轮。于是来自涡轮和废气门的组合气流流过排放控制装置70。一般而言，一个或多个排放控制装置70可以包括一个或多个排气后处理催化剂，该排气后处理催化剂构造成催化地处理排气流，因而减少排气流中的一种或多种物质的量。
[0030]来自排放控制装置70的全部或部分处理过的排气经由排气导管35可以释放到大气中。但是，根据工况，一些排气可以取而代之地转移至EGR通道51，通过EGR冷却器50和EGR阀52到压缩机14的进口。以这种方式，压缩机构造成允许排气从涡轮16的下游流出。该EGR阀可以打开，以允许被控制的冷却的排气的量到压缩机进口，用于期望的燃烧和排放物控制性能。以这种方式，发动机系统100适于提供外部的低压(LP) EGR。除了发动机系统100中的比较长的LP EGR流路径之外，压缩机的旋转也提供进入进气充气的极好的排气均质化。而且，EGR分支(take-off)和混合点的布置提供高效的排气冷却，用以增加可用的EGR质量和改善性能。
[0031]机动车辆102还包括冷却系统104，其使冷却液循环通过内燃发动机10以吸收废热并且分别经由冷却液管路82和84将被加热的冷却液分配到散热器80和/或加热器核心90。具体说，图1示出冷却系统104连接于发动机10并且经由发动机驱动的水泵86将发动机冷却液从发动机10循环到散热器80，并且经由冷却液管路82返回到发动机10。发动机驱动的水泵86可以经由前端辅助驱动装置(FEAD)SS连接于发动机，并且经由皮带、链条等与发动机转速成比例地旋转。具体说，发动机驱动的水泵86使冷却液循环通过发动机气缸体、气缸盖等中的通道，以吸收发动机热量，然后该发动机热量通过散热器80被传输给环境空气。在发动机驱动的水泵86是离心泵的示例中，产生的压力(和形成的流)可以与曲轴速度成比例，在图1的示例中，曲轴速度直接与发动机转速成比例。在另一个示例中，可以利用马达控制的泵，其能够独立于发动机的旋转来调节。冷却液的温度可以通过设置在冷却管路82中的恒温器阀38调节。该恒温器阀保持关闭直到冷却液达到阈值温度。
[0032]发动机系统100可以包括用于朝着CAC18引导冷却空气流的电风扇92、发动机冷却系统104或其他的发动机系统部件。在一些实施例中，电风扇92可以是发动机冷却风扇。该发动机冷却风扇可以连接于散热器80，以便当在发动机运行而车辆缓慢地移动或停止时保持通过散热器80的空气流。风扇旋转速度或方向可以由在下文详细描述的控制器12控制。在一个示例中，发动机冷却风扇也可以朝着CAC18引导冷却空气流。可替换地，电风扇92可以连接于由发动机曲轴驱动的发动机辅助装置驱动系统。在其他实施例中，电风扇92可以用作专用的CAC风扇。在这个实施例中，电风扇可以连接于CAC，或设置在直接朝着CAC引导空气流的位置。在又一个实施例中，可以有两个或两个以上的风扇。例如，一个可以连接于散热器(如所示)，用于发动机冷却，而另一个可以连接于任何地方以直接朝着CAC引导冷却空气。在这个示例中，两个或两个以上的电风扇可以被分别控制(例如，以不同的旋转速度)以对其相应的部件提供冷却。
[0033]如上所述，冷却液可以流过冷却液管路82和/或流过冷却液管路84到加热器核心90，在加热器核心90，热量可以传输给乘客舱106，并且冷却液流回到发动机10。在一些示例中，发动机驱动的水泵86可以操作以将冷却液循环通过冷却液管路82和84两者。
[0034]图1还示出控制系统28。控制系统28可以通信地连接于发动机系统100的各种部件，以执行本文描述的控制程序和动作。例如，如图1所示，控制系统28可以包括电子数字控制器12。控制器12可以是微型计算机，包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校正值的电子存储介质、随机存取存储器、保活存储器和数据总线。如图所示，控制器12可以接收来自多个传感器30的输入,该多个传感器30可以包括用户输入和/或传感器(诸如，变速器档位位置、加速踏板输入、制动输入、变速器选择器位置、车辆速度、发动机转速、通过发动机的质量空气流、增压压力、环境温度、环境湿度、节气门进口压力、歧管充气温度、进气温度、风扇速度，等)、冷却系统传感器(诸如冷却液温度、风扇速度、乘客舱温度、环境湿度等)、CAC18传感器(诸如CAC进口空气温度和压力、CAC出口空气温度和压力等)以及其他。
[0035]而且，控制器12可以与各种执行器32通信，该执行器可以包括发动机执行器(诸如，燃料喷射器、电子控制的进气节流板、火花塞等)、冷却系统执行器(诸如乘客舱气候控制系统中的空气处理通风口和/或换向器阀，等)以及其他。在一些示例中，存储介质可以用计算机可读的数据编程，该计算机可读的数据表示由处理器可执行的用于执行下面所描述的方法以及预期的但未具体列出的其他变体的指令。
[0036]机动车辆102还包括提供开口(例如，格栅开口，保险杠开口等)的格栅112，用于接收通过车辆前端或前端附近并进入发动机舱的环境空气流116。然后这种环境空气流116可以被散热器80、电风扇92和其他部件利用，以保持发动机和/或变速器冷却。而且，环境空气流116可以从车辆空气调节系统排出热并且能够改善具有CAC18的涡轮增压的/机械增压的发动机的性能，该CAC18降低流到进气歧管/发动机中的空气的温度。电风扇92可以被调节以进一步增加或减少到发动机部件的空气流。此外,专用的CAC风扇可以被包括在发动机系统中，并且被用来增加或减少到CAC的空气流。
[0037]其他的发动机罩下部件(燃料系统、蓄电池等)也从冷却空气流受益。因此，格栅百叶窗系统110和电风扇92可以帮助冷却系统104冷却内燃发动机10。格栅百叶窗系统110包括一个或多个格栅百叶窗114，其构造成调节通过格栅112所接收的空气流的量。
[0038]例如，格栅百叶窗114可以覆盖跨度为从刚刚在发动机罩的下面到保险杠底部的车辆的前部区域。通过覆盖CAC进口，减小阻力并且减少外部冷却空气进入CAC中。在一些实施例中，所有的格栅百叶窗可以由控制器以配合的方式移动。在其他实施例中，格栅百叶窗可以分成子区域，并且控制器可以单独地调节每个区域的打开/关闭。例如，第一区域可以包括主要影响阻力的格栅百叶窗，而另一个区域影响空气进入CAC中。在一个示例中，第一子区域跨度可以为从刚刚在发动机罩的下面到保险杠的顶部，而第二子区域跨度可以为从保险杠的顶部到保险杠的底部。每个子区域可以包含一个或多个格栅百叶窗。在一些示例中，每个区域可以包含相同数目的格栅百叶窗，而在其他示例中，一个子区域包含比另一个子区域多的格栅百叶窗。在一个实施例中，第一子区域可以包含多个格栅百叶窗，而第二子区域包含一个格栅百叶窗。在另一个替换实施例中，第一子区域可以仅包含一个格栅百叶窗，而第二子区域包含多个格栅百叶窗。
[0039]格栅百叶窗114可以在打开位置和关闭位置之间移动，并且可以保持在其任何一个位置或多个中间位置。换句话说，可以调节格栅百叶窗114的打开，使得格栅百叶窗114部分地打开、部分地关闭，或在打开位置和关闭位置之间循环，以最小的燃料经济性损失提供用于冷却发动机舱部件的空气流，由于关闭和/或部分地关闭格栅百叶窗114减少通过格栅112所接收的空气流的量，因此减少对车辆的空气动力学阻力。将格栅百叶窗保持在打开位置允许充分的发动机冷却；但是，这也可以增加对车辆的阻力并降低燃料经济性。另一方面，关闭格栅百叶窗减少阻力并改善燃油经济性；但是这不能允许充分的发动机冷却。因此，格栅百叶窗的控制可以基于下面进一步讨论的多个车辆工况。在一些实施例中，格栅百叶窗可以仅仅用于ACA冷凝液控制。在这种情况下，格栅百叶窗的操作可能几乎没有空气动力学好处。
[0040]当格栅百叶窗打开时，电风扇92可以用来增加或减少到发动机部件的冷却的环境空气流116。例如，通过增大电风扇旋转速度，将增加到发动机的空气流的量和速率。相反，通过减小风扇的旋转速度，到发动机的空气流的速率减小。在另一个示例中，电风扇可以以低旋转速度开动以减少CAC效率并增加CAC出口温度。具体说，在低速下，电风扇的冷却效率不高。但是，风扇的叶片可以用来阻止到散热器和CAC的空气流。以这种方式，环境空气流速度直接影响CAC的效率和CAC出口温度。因此，通过改变风扇旋转速度，可以改变CAC的效率和出口温度。当格栅百叶窗关闭时，几乎没有冷却的环境空气流进入格栅。但是，电风扇可以仍然操作以提供空气流。除了控制旋转速度，电风扇也可以改变旋转方向。风扇的叶片可以被设计成使得沿着第一方向的旋转将空气流朝着发动机部件引导。在后面的描述中，这将用作风扇操作的正常的或基本的方向。风扇叶片沿着与第一方向相反的第二方向的旋转，可以将空气流引导离开发动机部件。以这种方式，风扇旋转方向也可以用来改变到达发动机部件的冷却空气流，并且因此改变CAC的效率和出口温度。
[0041]在一些实施例中，控制系统28可以构造成响应于车辆工况调节格栅百叶窗114的打开。调节格栅百叶窗114的打开可以包括打开一个或多个格栅百叶窗，关闭一个或多个格栅百叶窗，部分地打开一个或多个格栅百叶窗，部分地关闭一个或多个格栅百叶窗，调节打开和关闭正时等。作为一个示例，控制器12可以通信地连接于格栅百叶窗系统110，并且可以具有存储在其上的指令，以调节格栅百叶窗114的打开。以这种方式，通过增加或减少格栅百叶窗打开，控制器12可以调节车辆格栅百叶窗。
[0042]控制系统28还可以构造成响应于车辆工况操作电风扇92。电风扇92的操作可以包括增大该风扇旋转速度、减小该风扇旋转速度、停止该风扇旋转、使风扇旋转方向反向、调节旋转起动/停止正时等。作为一个示例，控制器12可以通信地连接于电风扇92，并且可以具有存储在其上的指令以调节电风扇92的旋转。
[0043]可以响应于包括发动机温度、车辆驾驶状况、在CAC出口的增压空气温度(CAC出口温度)以及外部天气条件的各种系统变量，调节电风扇操作。在CAC中的冷凝液的形成可以包括冷凝液的量和/或冷凝液形成速率，其中CAC出口温度可以是用来估测和/或计算冷凝液形成的若干变量之一。在一些实施例中，可以响应于上述的系统变量的全部或几个，调节格栅百叶窗。调节电风扇可以与格栅百叶窗操作配合，以便优化CAC冷凝液控制以及发动机冷却和燃油经济性。例如，控制器12可以通信地连接于电风扇92和格栅百叶窗系统110两者。控制器12可以具有存储在其上的指令，以根据其他的当前状况和上面列出的系统变量来调节电风扇92或格栅百叶窗系统110的操作。电风扇和格栅百叶窗的操作可以响应于这些系统变量其中之一，即便其他变量保持在正常范围内。以这种方式，可以评估所有的变量以确定最佳电风扇旋转速度或方向以及格栅百叶窗打开，用于车辆冷却、防止CAC腐蚀、防止熄火以及提高燃油经济性。
[0044]现在转向图2A和2B，图2A和2B示出增压空气冷却器18的进口侧。如图2A和2B所示，增压空气冷却器18包括可操作的热传递区202，其构造成从该CAC18的里面向CAC18的外面传递热。该CAC18包括位于该CAC18的热传递区202中的多个冷却管204。该多个冷却管204与进口容器(tank) 206流体地连通。进口容器206构造成通过连接于进气道(图2A和2B中未示出)的上游区域的一个或多个进口通道208接收进气空气。该进气空气从进口容器206流向多个冷却管204。在通过冷却管204之后，该进气空气被传送通过连接于该进气道的下游区域的出口容器(未示出)。CAC18还可以包括可变容积增压空气冷却器阀210，其构造成将可操作的热传递区从包含比较大的区的第一容积214 (在图2A中示出)改变到包括比较小的区的第二容积216 (在图2B中示出)。
[0045]进口容器206可以包括将进口容器206分隔成第一部分和第二部分的隔板212。隔板212可以包括一个或多个孔。图2A示出处在打开位置的阀210。当阀210打开时，进气空气可以通过隔板212的一个或多个孔，从而使得进气空气流过进口容器206的第一和第二部分两者并且流过CAC18的第一容积214。基本上全部多个冷却管204可以限定第一容积214。在一个示例中，CAC18可以包括21个冷却管，并且第一容积214可以包括全部21个冷却管。
[0046]图2B示出在关闭位置的阀210。当阀210关闭时，其阻塞隔板212的一个或多个孔。因此，进气空气仅流过进口容器206的第一部分并且流过CAC18的第二容积216。多个冷却管204的一部分可以限定第二容积216。该第二容积216整体包含在第一容积214内。也就是，构成第二容积216的冷却管也构成第一容积214的一部分。因此，当阀210关闭时，进气空气仅流过第二容积216，而当阀210打开时，进气空气流过包含第二容积216的第一容积214。在一个示例中，CAC18可以包括21个冷却管，而第二容积216可以包括少于21个冷却管。第二容积216可以包括少于构成第一容积的一半的冷却管，例如9个冷却管。
[0047]阀210可以是或可以类似于挡板阀。阀210可以包括阀座构件(例如，隔板212)，其包括具有通过它的一个或多个孔的基本平直的静止构件。关闭构件，例如挡板或板，可以构造成从第一位置移动到第二位置，该第一位置与阀座构件间隔，因而打开一个或多个孔，其中进气空气能够流到第一容积214中，该第二位置与阀座构件相邻，因而关闭一个或多个孔，其中进气空气仅能够流到第二容积216中。
[0048]隔板212可以是阀210的一部分。例如，隔板212可以是阀座。隔板212也可以是功能地将CAC18分成两部分的分隔线或基准(datum)等。一些实施例可以包括将进口分成三个或三个以上部分的两个或两个以上的隔板。在一些示例中，本文所描述的关于进口容器206的一种或多种结构可以取而代之地或附加地被包括在出口容器(未示出)中。基本上全部多个冷却管204可以与出口容器相互流体地连通。应当理解，作为替代，所有的冷却管可以在进口侧上流体连通并且在出口侧分成两个或两个以上的冷却管部分。类似构造的阀也可以包括在出口容器中，并且用作控制是允许流体通过还是阻止流体通过类似构造的孔。
[0049]各种实施例可以包括执行器(未示出)以打开和关闭阀210。该执行器可以是电子执行器、真空控制的执行器、机械压力膜片、脉冲宽度调制的电子控制器其中的一个或多个。当允许进口空气通过增压空气冷却器的全部管子时，即阀打开时，进口空气也将经历压力下降，并且阀将在两侧上暴露于进来的进口空气的压力。以这种方式，执行器可以只需要提供打开和关闭阀的起动力，以将阀从打开状态改变到关闭状态，但是可以不需要提供用于保持挡板打开或保持挡板关闭的力。
[0050]因此，图2A和2B示出增压空气冷却器，其构造成通过调节设置在该增压空气冷却器中的阀，选择性地引导进气空气通过较大的第一容积或较小的第二容积。在一些实施例中，可以根据进气空气流机械地调节该阀，例如，阀挡板或板可以由被校正以匹配空气流的弹簧张力保持关闭，使得阀挡板在高空气流状况下打开。因此，在低空气流状况期间，进气空气可以被引导通过增压空气冷却器的第二容积，增加通过该冷却器的进气空气的流速，以防止冷凝的累积。在其他实施例中，阀可以根据各种工况由控制器(诸如图1所示控制器12)控制。例如，在低冷凝形成状况期间阀可以打开并且在高冷凝形成状况期间命令关闭。
[0051]图1以及图2A、2B所示的系统提供增压空气冷却器，该冷却器在压缩的进气空气到达发动机之前冷却该压缩的进气空气。通过使冷却空气流过该增压空气冷却器中的热交换通道，该增压空气冷却器可以冷却该压缩的空气。这种冷却空气可以由通过车辆格栅吸入的环境空气来提供，并且由该格栅百叶窗引导到该增压空气冷却器。正如上面关于图1所说明的，根据操作参数，格栅百叶窗可以改变位置以便控制增压空气冷却器的热效率。如果百叶窗变得困在某个位置，例如在环境空气不被充分地吸入发动机或被引导离开该增压空气冷却器的位置，则增压空气冷却器冷却被压缩的进气空气的能力可以被损害，导致发动机和有关部件过热和可能的退化。
[0052]图1以及图2A、2B的增压空气冷却器可以是可变容积增压空气冷却器，其包括构造成在较大的容积和较小的容积之间选择性地调节该增压空气冷却器的可操作的热传递区的阀。如果该可变容积阀退化并且不移动到离开引导进气空气通过该增压空气冷却器的较小容积的位置(例如，如果阀不移动到离开关闭位置)，在一些状况下被压缩的空气的充分的冷却可以被损害。而且，在高质量空气流的状况期间，由小容积增压空气冷却器引起的增加的压力可以使压缩机受压，导致涡轮增压器退化。
[0053]因此，上面所述的增压空气冷却器部件的退化的识别可以减少增压空气冷却器、发动机、涡轮增压器和/或附加部件的退化。为了检测格栅百叶窗或可变容积阀的退化，可以监控该增压空气冷却器的上游和下游的温度和/或压力。该下游的压力或温度不同于预期的给定上游的温度或压力和已知的工况，则可以指示格栅百叶窗或可变容积阀退化。
[0054]现在参开图3，图3示出用于诊断增压空气冷却器部件的退化的方法300。方法300可以由控制器12根据存储在其上的指令进行。方法300包括，在301确定操作参数。该操作参数可以包括发动机转速和负荷、质量空气流量、节气门角度、废气门位置、发动机温度、增压空气冷却器温度以及其他参数。在302，方法300包括根据发动机温度、驾驶状况或其他参数调节格栅百叶窗的位置。正如在上面所讨论的，格栅百叶窗的位置可以基于发动机温度，以便将发动机、增压空气冷却器和其他部件保持在期望的温度。而且，可以调节格栅百叶窗以减少阻力并增加燃料经济性，在一些示例中这可以基于发动机转速和负荷。在303，可以根据发动机负荷、在增压空气冷却器中的冷凝液和/或其他参数，调节可变容积增压空气冷却器阀。例如，在高发动机负荷期间该阀可以打开，而在低发动机负荷状况期间可以关闭。在另一个示例中，当冷凝液已经累积在增压空气冷却器中时，或当预计冷凝液将开始累积时(根据环境温度和增压空气冷却器温度、增压空气冷却器压力、环境湿度等)，该阀可以关闭。
[0055]在304，判断是否指示格栅百叶窗和/或可变容积阀诊断测试。如果在车辆速度高于阈值(例如，标准公路速度)或在速度窗口内的情况下发动机以稳定的速度操作，可以进行格栅百叶窗诊断测试。而且，可变容积阀诊断测试可以在大多数状况下进行，但是在高发动机负荷下可以是更加有益的(例如，在较高的负荷下阀可以打开，并且因此，如果阀卡在关闭，则由关闭的阀引起的压力增加可能在高负荷期间更加明显)。而且，可以仅在自从前面的测试已经过去预定时间之后，例如在一定数目的发动机循环之后，一定数目的发动机起动之后等，才进行诊断测试。
[0056]如果不指示百叶窗和阀测试，则方法300返回到301以继续监控工况。如果指示一个或两个测试，则方法300进行到306，以测量增压空气冷却器两侧的温度差。该温度差可以通过测量环境温度(例如，压缩机上游的进气空气的温度)或增压空气冷却器的进口处的温度，和通过测量该增压空气冷却器的下游的增压空气的温度，诸如增压空气冷却器出口温度、节气门进口温度或歧管充气温度，来确定。这些温度可以根据从各种发动机温度传感器接收的反馈来确定。增压空气冷却器两侧的温度差表示该增压空气冷却器的当前的冷却效率，并且可以与该增压空气冷却器的预期的冷却效率进行比较，如在下面将要描述的。而且，环境温度、冷却风扇速度和车辆速度可以用来估测该增压空气冷却器的冷却效率。
[0057]在308，测量该增压空气冷却器两侧的压力差。在该增压空气冷却器的进口处的压力和该增压空气冷却器的出口处的压力可以根据来自各种发动机压力传感器的反馈来确定。增压空气冷却器两侧的压力差或压降可以表示可变容积阀是打开还是关闭(例如，阀打开时的压降可以小于阀关闭时的压降)。另外，在增压空气冷却器的出口处的压降或压力可以与在已知状况期间的预期的压力进行比较，以确定阀当前处在什么位置。例如，查找表可以包括映射(map)节气门角度和废气门位置的预期的节气门进口压力。如果测量的节气门进口压力(或增压空气冷却器出口压力)不同于预期的压力，可以表示阀不处在期望的位置。
[0058]因此，在310判断测量的压力(增压空气冷却器两侧的压降或增压空气冷却器出口压力)是否不同于给定的工况(例如，节气门角度和废气门位置、发动机负荷等)的预期的压力。正如在本文中所用的，“不同于”可以包括相差大于阈值量，例如，该压力可以在预期的压力的5%的范围内并且仍然被认为类似于预期的压力，但是如果相差大于5%，被认为是不同于预期的压力。如果压力不是不同于预期的压力，则方法300进行到320，这将在下面更详细地说明。如果压力不同于预期的压力，则方法300进行到312，以指示可变容积阀可能处在不期望的位置或非命令的位置(即，在不同于由控制器所命令的位置的位置)，并且循环该阀位置。当期望阀是打开的时，如果测量的压力大于预期的压力，则可以指示阀是关闭的。相反，当期望阀是关闭的时，如果测量的压力小于预期的压力，可以指示阀是打开的。循环阀位置可以包括命令阀到一个或多个不同的位置，例如，命令该阀打开并且然后命令该阀关闭，以便试图使该阀移动到离开不期望的位置。
[0059]在314，判断该压力是否仍然不同于用于当前操作参数的预期的压力。如果工况没有改变到足以保证阀位置的改变，则可以执行这第二位置诊断，例如，如果发动机在先以高负荷操作并且仍然以高负荷操作，则可以执行第二诊断，但是，如果发动机现在以低负荷操作，则在状况返回到第一诊断的状况之前，可以不执行该第二诊断。如果在314确定压力不是不同于预期的压力，则方法300返回，因为阀可能由于前面执行的循环已经移动离开不期望的位置。如果压力仍然不同于预期的压力，则方法300进行到316，以指示阀退化，并且通过使车辆故障指示灯发亮和/或设置诊断代码，通知车辆驾驶员。
[0060]在318，可以根据指示的退化调节操作参数。例如，如果确定阀困在关闭位置，发动机功率可以减少和/或最大允许的扭矩可以被限制，以便减少通过该增压空气冷却器的空气流，并且减少涡轮增压器的可能的退化。而且，如果阀困在关闭，充气冷却可能被损害，并且因此可以起动一个或多个发动机冷却风扇和/或增大风扇速度。如果阀困在打开，可以减少增压空气冷却器冷凝液的去除。当冷凝液累积在增压空气冷却器中并且扫过发动机时为了防止发动机熄火，可以响应于增压空气冷却器中的冷凝液正在移动到发动机的指示(例如，根据来自湿度传感器或进气氧传感器的反馈，或根据基于工况估测累积的冷凝液的冷凝液模型)调节火花正时。附加地或可替换地，可以调节节气门位置以改变通过该增压空气冷却器的空气速度，以防止冷凝液累积。然后方法300返回。
[0061]返回到310，如果确定压力不是不同于预期的压力，方法300进行到320，以判断在306测量的温度是否不同于预期的温度。上游和下游增压空气冷却器温度之间的差可以与用于已知工况的预期的温差进行比较。例如，查找表可以将质量空气流量、发动机转速和/或发动机负荷映射(map)到增压空气冷却器的预期的热效率。换句话说，查找表可以指示，对于给定的质量空气流量、发动机负荷或发动机转速，预期增压空气冷却器冷却压缩的进气空气到什么程度。如果确定的温差指示冷却器不将空气冷却到类似于预期的程度，则可以指示格栅百叶窗位置退化。可变容积阀的退化也可以影响增压空气冷却器两侧的预期的温差，并且因此，在一些实施例中，在诊断阀位置时也能够确定预期的和测量的温差之间的差。但是，由于一个或多个格栅百叶窗的位置不影响穿过该增压空气冷却器两侧的进气空气的压力，不包括检测的压差的检测的温差可以用来诊断格栅百叶窗。
[0062]因此，如果温差不是不同于预期的温差，由于没有格栅百叶窗或可变容积阀退化的指示，则方法300返回。如果温度不同于预期的温度，则方法300进行到322以指示一个或多个格栅百叶窗可能处于不期望的位置，并且，例如通过命令该百叶窗到一个或多个不同的位置，循环该百叶窗位置，以试图将百叶窗移动离开不期望的位置。在324，判断温差是否仍然不同于预期的温差。如果温差不是不同于预期的温差，由于百叶窗已经移动离开不期望的位置，则方法300返回。如果温差仍然不同于预期的温差，则方法300进行到326以指示格栅百叶窗退化，并且通过使故障指示灯变亮和/或设置诊断代码通知车辆驾驶员。在328，根据该退化可以调节一个或多个操作参数。例如，如果百叶窗对增压空气冷却器不提供期望的冷却，可以减少发动机功率和/或可以增加发动机风扇速度。如果百叶窗对增压空气冷却器提供过分的冷却，则进气空气的一部分可以围绕该增压空气冷却器被旁路和/或可以减少发动机冷却风扇的速度。然后方法300返回。
[0063]因此，方法300响应于检测到可变容积增压空气冷却器阀的退化，或响应于格栅百叶窗的退化，提供调节操作参数。如果可变容积阀或一个或多个格栅百叶窗变成困在给定的位置，则期望的增压空气冷却被损害。因此，两种类型的退化都可以根据冷却效率(例如，增压空气冷却器两侧的温度降)不同于给定工况的预期的效率来识别。为了在两种类型的退化之间进行区分，也可以测量增压空气冷却器两侧的压降。没有未预期到的压降则表示格栅百叶窗可能退化，而存在未预期到的压降表示可变容积阀可能退化。当检测到退化时，可以调节各种操作参数，以减少可能的发动机或部件退化，诸如发动机扭矩变低。通过降低最大允许的发动机扭矩，可以减少当增压空气冷却受到损害时可使发动机退化的高温状况，因此降低发动机退化的可能性。
[0064]应当明白，本文所公开的构造和方法实质上是示范性的，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。例如，上述技术可以用于与V-6、L-4、L-6、V-12、四缸对置发动机以及其他发动机类型。本发明的主题包括本文所公开的各种系统和构造以及其他特征、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。
[0065]所附权利要求具体指出认为新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或更多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合或子组合可以通过修改本权利要求或在本申请或相关申请中提出新权利要求来主张。这些权利要求，无论在范围上比原权利要求更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在本发明的主题内。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 响应于退化的格栅百叶窗而调节操作参数，所述退化的格栅百叶窗根据增压空气冷却器两侧的温差确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述温差包括环境温度和节气门进口温度之间的差。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括如果所述温差不同于预期的温差，则指示所述格栅百叶窗处在非命令的位置。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括: 如果所述格栅百叶窗处在所述非命令的位置，则命令改变格栅百叶窗的位置； 根据所述增压空气冷却器两侧的第二温度差，确定所述格栅百叶窗是否仍然处在所述非命令的位置；以及 如果所述格栅百叶窗仍然处在所述非命令的位置，则指示退化的格栅百叶窗。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括如果指示退化的格栅百叶窗，则减少发动机扭矩。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括如果指示退化的格栅百叶窗，则增加发动机冷却风扇速度。
7.一种方法，包括: 响应于退化的可变容积增压空气冷却器阀而调节操作参数，所述退化的可变容积增压空气冷却器阀根据增压空气冷却器两侧的压力差来确定。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述压力差包括增压空气冷却器进口压力和节气门进口压力之间的差。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括如果所述压力差不同于预期的压力差，则指示可变容积增压空气冷却器阀处在非命令的位置。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括: 如果所述可变容积增压空气冷却器阀处在所述非命令的位置，则命令改变可变容积增压空气冷却器阀的位置； 根据所述增压空气冷却器两侧的第二压力差，确定所述可变容积增压空气冷却器阀是否仍然处在所述非命令的位置；以及 如果所述可变容积增压空气冷却器阀仍然处在所述非命令的位置，则指示退化的可变容积增压空气冷却器阀。
【文档编号】F02B29/04GK103850779SQ201310646347
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2012年12月5日
【发明者】C·A·史密斯, J·P·怀特黑德, C·P·格鲁格拉, C·A·科克里尔 申请人:福特环球技术公司