用于发动机气道冷凝物管理的系统和方法_5

文档序号:8408815阅读:来源:国知局
可以向下游流动至进一步冷却空气的CAC166。为了辅助冷却充气空气,来自车辆外部的环境气流可以通过车辆前端并通过CAC166进入发动机10。从而,热交换器包含空气对空气式热交换器并且包括用于收集冷凝物的储存器。作为响应,当充气空气冷却至水的露点以下时在CAC中可能形成冷凝物。
[0068]在CAC166的底部收集的冷凝物随后可以基于在冷凝物中感应的污染类型而在三个位置中的一个位置处再次引导至发动机系统。如上文提到的,根据第二实施例的冷凝物管理系统进一步包括用于存储增压空气的蓄压器902。从而,该方法包含将空气从压缩器引导通过热交换器至发动机的燃烧室;连通热交换器中形成的冷凝物通过连接至燃烧室的通道;在蓄压器中积聚一部分压缩空气;以及当发动机输出低于预定量时连通一部分积聚的空气通过该通道进入燃烧室,其中通过设置在发动机排气中的涡轮或者通过连接至发动机的曲轴或凸轮轴的机械连接驱动压缩器。
[0069]如图9中的示例显示的,蓄压器902连接至冷凝物管理系统,其布局使得在一些状况下可以将来自进气系统的一部分空气引导进入辅助存储罐以增加其中的压力。为此,蓄压器902包括用于将进气系统连接至蓄压器的入口 910。蓄压器入口 910进一步包括用于控制入口管路中开度的第一蓄压阀912。因为蓄压器902配置用于使用存储在辅助罐内的压缩空气来引导并辅助冷凝物移动至发动机,包括用于将存储罐连接至入口总成202的蓄压器出口 920,该入口总成202进一步包括第一引导阀210 (未显示)。蓄压器出口 920也包括用于控制出口管路内开度的称为第二蓄压阀922的阀门。从而,可以基于希望的蓄压器运转(例如引导冷凝物)来控制这两个阀门以充气或排空存储罐。
[0070]例如,为了增加蓄压器902内存储的用于增加存储罐内压力的空气量,可以打开第一蓄压阀912同时第二蓄压阀922保持关闭。尽管蓄压器充气可以发生在驱动循环(drive cycle)的宽广范围内,重踩加速器踏板、过增压(over-boost)和/或迅速的减速事件可以代表捕获否则将会浪费掉的能量的理想时间。这样,本说明书描述的系统和方法可以进一步改善总体系统效率。此外,可以不被车辆乘客发现的方式有利地在这些示例时间处执行蓄压器充气。随后,一旦存储罐已基本充气(例如因为存储的增压压力超过压力阈值),可以关闭第一蓄压阀912以允许存储增压空气直到晚些时候被系统使用。为了基于发动机状况输送冷凝物,控制器12可以配置用于打开第二蓄压阀922以增加其中的气流用于增加经由将冷凝物引导至发动机位置中的一个位置的冷凝物输送速率。这样,蓄压器可以临时增加冷凝物管理系统的压力以强制经由喷射器输送收集的冷凝物。一旦完成冷凝物输送,随后可以将第二蓄压阀922致动至关闭位置以防止其它气流流动通过蓄压器出口 920。在另一个实施例中,控制器12可以配置用于调节第二蓄压阀922的打开量以调节冷凝物输送的速率。例如,可以增加阀门打开的程度以增加通过蓄压器902的气流,并且从而增加冷凝物输送的速率。可替代地,可以减小阀门打开的程度以减小来自蓄压器902的气流。这样,蓄压器允许使用存储的压缩空气输送冷凝物。
[0071]关于流动通过CAC166的空气,随着空气流出充气空气冷却器,进气气流经由进气歧管47进入发动机10。图9进一步说明引导至发动机进气的冷凝物可以直接引导至发动机的一个或多个燃烧汽缸。这样,通道220显示为延伸至发动机(未显示)的顶部并且具有通往示例多缸发动机的每个汽缸的分支管路932。所以,代替将冷凝物引导至位于进气歧管上的第一位置,在一些实施例中,可以将冷凝物直接喷射进发动机的燃烧室。尽管未显示,分支管路932还可以包括用于控制至一个或多个汽缸的冷凝物的输送速率的阀门。所以,在一些实例中可以平均地分配至发动机汽缸的冷凝物输送,而在其它实例中例如可以相对于其余汽缸通过喷射增加量的冷凝物至一个或多个汽缸而不平均地分配至发动机汽缸的冷凝物。
[0072]图10说明蓄压器出口 920与第一引导阀210的示例连接。出于简化,图10显示了图9中的示例冷凝物管理系统,该视图相对于车辆而言是后视图。如上文描述的,蓄压器出口 920将蓄压器902连接进第一引导阀210。当这样配置时,蓄压器902内的压缩物质可以引导进冷凝物管理系统并且进一步用于输送能将冷凝物引导至发动机10的三个位置的增压压力。此外,因为使用增压系统,增加的增压压力可以用于将冷凝物输送至相对于收集冷凝物的CAC166的最低点而言位于发动机10顶部的一个或多个发动机汽缸。存储的增压压力可以与发动机系统内的其它压力组合使用用于引导冷凝物。尽管包括基于气流产生的压力来输送冷凝物的蓄压器,在其它实施例中发动机10和冷凝物管理系统200可以利用真空原理使用发动机系统内的较低压力拉动(或强制)冷凝物的流动。然而,尽管用于执行基于真空的系统的结构特征不同,但是都使用此处描述的类似原理。
[0073]图11更详细地显示了连接至蓄压器出口的示例阀门总成。如显示的,蓄压器出口920可以连接至第一引导阀210。尽管在图10和11中第二蓄压阀922显示为接近蓄压器902,在一些实施例中可替代地第二蓄压阀922可以位于第一引导阀210附近。在又一些实施例中,第一引导阀210可以配置为包括集成在其中的第二蓄压阀。这样,第一引导阀210可以替代地控制出口阀的打开程度以控制来自CAC166的冷凝物的流动。
[0074]图12更详细地显示了用于将引导的冷凝物分配至发动机的独立汽缸的示例多端口系统。出于简化,仅显示了进气歧管47的下半部以说明分支管路932相对于发动机的燃烧汽缸的方位。
[0075]关于蓄压器控制,图13和14显示了当引导冷凝物时作出调节以增加输送压力的示例流程图。所以,尽管没有明确显示,蓄压器902也可以与控制器12通信,该控制器12可以配置用于基于发动机工况作出一个或多个调节以启用蓄压器。
[0076]图13说明了使用蓄压器引导冷凝物的方法1300的示例流程图。在1302处,方法1300包括监视一个或多个发动机状况以确定何时启用蓄压器用于引导冷凝物。例如,当发动机输出低时,冷凝物的输送可能变得比较困难。所以,可以使用存储在蓄压器902内的一部分压力以基于收集的冷凝物的成分而强制冷凝物至发动机系统内的位置。这样,在1304处,方法1300包括确定发动机输出是否低于阈值(例如低于第二或第四阈值)。随后,如果探测到低发动机负荷,在1306处方法1300包括使用一部分存储的增压压力来引导冷凝物。方法进一步包括致动第二蓄压阀922以强制冷凝物通过发动机系统的一个或多个通道。尽管在此处出于简化描述了致动第二蓄压阀922,在一些实施例中可以替代地启用另一个阀门,例如因为蓄压阀922集成在第一引导阀210中。从而,可以预想用于引导冷凝物通过发动机系统的其它阀门配置。在1308处,方法1300进一步包括基于发动机工况和存储的增压压力测量冷凝物输送速率。例如,如果存储的增压压力较高(例如高于阈值压力),可以通过增加蓄压器出口 920中阀门打开的程度来增加流动速率或增压。可替代地,如果蓄压器902中的压力低(例如落在阈值压力以下),控制器12可以通过减小阀门打开程度来减小流动速率同时仍然提供增加的增压以输送冷凝物。
[0077]返回至1304,如果发动机输出没有降低到负荷阈值以下,在1306处方法1300可以包括不启用蓄压器来引导冷凝物。然而,在替代方法中,控制器12可以配置用于即使当发动机负荷高时也启用蓄压器以增加冷凝物流动速率。
[0078]总之,如上文描述的,当根据本发明的系统包括蓄压器时,方法包含:当发动机输出高于预定量并且冷凝物基本无污染并且起燃催化剂高于预定温度时将冷凝物连通至起燃催化剂。系统进一步包含连接至一个或多个燃烧室的排气的发动机排气以及收集冷凝物的储存器和在催化剂下游的该排气上位置之间的连接。从而,控制器可以在特定工况下在发动机输出低于预定量时将冷凝物连通至催化剂下游的位置同时停用来自蓄压器的气流通过通道。此外,该特定工况可以包括蓄压器中的压力低于阈值。此外,方法进一步包含连接至一个或多个燃烧室的排气的发动机排气以及收集冷凝物的储存器和在催化剂上游的该排气中位置之间的连接。所以,系统包括的控制器配置用于当发动机输出高于预定量并且催化剂的温度高于预定量时将冷凝物连通至催化剂上游的位置并且停用来自蓄压器的气流通过通道。
[0079]关于空的辅助罐的填充,图14说明了通过压缩气体填充蓄压器的示例方法1400。这样,来自CAC出口罐45的气流可以在一些发动机工况下通过蓄压器入口 910引导至蓄压器902。所以,如1402处显示的,控制系统12可以配置用于基于发动机工况致动一个或多个阀门。
[0080]在1404处,发动机10可以配置用于探测蓄压器902内相对于压力阈值的压力,该压力阈值用于指示蓄压器内的压缩空气量。尽管未明确显示,在一些实施例中蓄压器902可以进一步包括压力传感器以指示存储的增压压力。如果存储的增压压力超过指示低容量水平的第一压力阈值,在1406处控制器12可以在高发动机输出(例如高于第一或第三阈值的发动机输出)期间将空气引导进蓄压器902同时蓄压器中的气流增加。作为响应,在1410处,方法1400可以将第二蓄压阀922调节至关闭位置以允许存储引导至存储罐的气流同时防止离开辅助罐的进一步流动。随后,在1412处,方法1400包括将第一蓄压阀912致动至打开位置以允许气流通过入口管路至蓄压器902。可替代地,如果存储的增压压力没有下降到第一压力阈值以下,在1430处,方法1400可以确定蓄压器902内存储有充足的物质。这种情况下,控制器12可以配置用于例如通过将第一和第二蓄压阀中的一者或多者致动至关闭位置来防止添加更多物体。
[0081]额外地,在1420处,包括用于指示存储罐基本充满的第二压力阈值。一旦达到第二较高的压力阈值,在1422处方法1400可以将第一蓄压阀912致动至关闭位置以在其中存储物质直到当增压物质用于引导冷凝物时。可替代地,当压力下降到第二压力阈值以下时,在1424处方法可以基于发动机工况继续填充辅助罐。即,只要进气系统中的压力超过该罐的压力,空气可以朝罐的方向流动。所以,入口阀门可以保持打开以通过增加存储罐内包含的物质的量来增加存储的增压压力。该反馈循环(feedback cycle)可以继续直到辅助罐已经充满。出于清楚,尽管未显示,方法1400进一步包括当罐充满时同时使用辅助罐内存储的压缩物质输送冷凝物。即,罐中可以存在足够的压力以允许当第一蓄压阀912也打开时第二蓄压阀922打开。从而,控制器12可以配置用于基于确定的增压压力从罐输出的速率相对于增压压力传输进罐的速率而作出一个或多个阀门调节。
[0082]图15和16显示了将收集的冷凝物引导至发动机10的第三实施例。在第三实施例中显示了直列发动机,其中进气系统的最低点位于进气歧管47中而不是上文描述的CAC166下面。这是因为根据第三实施例的发动机10包括空气对水式热交换器而不是上文描述的用于V形发动机配置的空气对空气式热交换器,该V形发动机配置具有空气对空气式热交换器(例如CAC166)。如此处描述的,在说明为直列发动机的发动机配置中,不在上文描述的热交换器内收集冷凝物。此外,在热交换器两端基本上没有形成压力差异,因为与CAC166相比空气对水
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