用于涡轮增压器驱动的冷却剂泵的系统和方法_4

文档序号:9823853阅读:来源:国知局
位置,并且因而冷却剂可流过第一冷却剂环路250,如上所述。
[0054]程序300在302处开始,即使用从排气歧管(例如,在图1_图2中示出的排气歧管36)流出并通过涡轮的排气驱动涡轮(例如,图1-图2的涡轮16)的转动。在一种示例中,在第一条件期间,其中发动机速度和/或载荷在较高水平,比当发动机速度和/或载荷在较低水平时更大量的排气进入涡轮增压器的涡轮,从而产生增加的涡轮扭矩和能量以驱动压缩机14和冷却剂栗140。结果,在304处,通过涡轮增压器的转轴19的转动驱动冷却剂栗140。如上面参考图2的描述,冷却剂栗的机械部件(诸如叶轮204)被机械地联接到涡轮增压器的转轴19。这样,转轴19的转动被传递到冷却剂栗的机械部件,从而驱动冷却剂栗的转动。例如,被可操作地联接到转轴19的叶轮204可产生大量的力以便使得冷却剂在增压空气冷却回路130中循环。
[0055]在306处,程序包括用冷却剂栗140栗送冷却剂通过增压空气冷却回路130。如上所述,冷却剂栗的速度通过转轴19的转动来控制,并且因而随着发动机速度的增加而增加。通过在增压空气冷却回路130中的冷却剂栗140栗送的冷却剂从冷却剂栗140向下游行进到CAC 18。流过CAC 18的内部冷却管的冷却剂可将热从流过CAC的增压空气传递走并传递到冷却剂中。用这种方式,程序在308处包括将热从增压空气传递到在CAC 18中的CAC冷却剂。这样,冷却剂可从由压缩机14生成的增压空气吸收热。在通过冷却剂将增压空气(例如,在图2中示出的增压空气210)充分冷却后,增压空气被引导到进气歧管22。因而,被递送到汽缸31的增压空气的温度在CAC处降低,从而增加发动机功率。
[0056]在另一示例中,在第二条件(诸如降低的发动机速度和/或载荷)期间,较少的排气会进入涡轮增压器。因此,存在降低的涡轮扭矩,从而既减少增压空气生成又降低驱动冷却剂栗的功率。因而,较少的冷却剂行进到CAC 18。
[0057]用这种方式,在源自压缩机的增压空气的量和通过CAC的所述增压空气的冷却量之间存在正比关系。因此,增压空气的给定量的期望冷却可以被涡轮增压器驱动的冷却剂栗140满足,而不是通过电动或附加的发动机驱动的冷却剂栗。
[0058]从308出发,程序在310处包括传递来自在增压空气冷却回路130中的低温散热器(例如,在图1-图2中示出的低温散热器118)中的冷却剂的热。例如,来自CAC 18的较热冷却剂可以在增压空气冷却回路130中向下游行进以便被低温散热器118接收。在一种示例中,来自冷却剂的热被传递到流过低温散热器118的作为传热流体的环境空气。低温散热器118可以经由恒温器阀212被流体地联接回到冷却回路的冷却剂栗140。
[0059]如上面参考图2所述,恒温器阀212用于控制冷却剂在第一冷却剂环路250或第二冷却剂环路260中流动回到冷却剂栗140。在一种实施例中,如果满足阈值冷却剂温度(例如,恒温器阀212的设定点温度),那么恒温器阀212可以被构造成允许冷却剂流过第一冷却剂环路250。在312处,如果冷却剂温度被确认为大于在恒温器阀212处的阈值冷却剂温度,那么阀在314处可以保持在第一位置以允许冷却剂流过第一冷却剂环路250 (称为第一阀位置)。用这种方式,当冷却剂温度处于或高于温度阈值时,那么在第一冷却剂环路250中的冷却剂可返回到冷却剂栗140以便再次被向下游栗送到CAC 18和低温散热器118。
[0060]在另一实施例中,如果在312处冷却剂温度被确认为小于在恒温器阀212处的阈值冷却剂温度,那么恒温器阀212在316处被调整到第二位置以允许冷却剂流过第二冷却剂环路260(称为第二阀位置)。因此,如果冷却剂温度低于阈值冷却剂温度,那么经由第二冷却剂环路260来自旁路管线230的冷却剂可流回到冷却剂栗140。
[0061]应当理解,当恒温器阀212在第一阀位置中时,冷却剂可流过第一冷却剂环路250但不流过第二冷却剂环路260的旁路管线230。当恒温器阀212在第二阀位置中时,冷却剂可流过第二冷却剂环路260但不流过第一冷却剂环路250的CAC 18和低温散热器118。用这种方式,冷却剂流量可以在需求不同量冷却剂冷却的各种条件下被控制。
[0062]在一些实施例中,一个或更多个温度传感器,例如温度传感器214,被设置在恒温器阀212处或附近,以便确定流过其中的冷却剂温度。一个或更多个温度传感器可向控制器12提供测量值,所述控制器可进而使用温度数据来预测在冷却剂栗上的冷却剂载荷并且控制对废气门的调整,如下面的图4中所述。在另一些实施例中,CAC入口温度传感器134和CAC出口温度传感器136可以被用来代替或补充在程序300中的温度传感器214和/或用于调整废气门。
[0063]总之,程序300允许冷却剂流量基于涡轮增压器涡轮的转动速度并因而基于调节产生的热增压空气的量产生更一致和成比例的调节。在发动机速度(并且因而涡轮增压器速度)和到发动机的增压空气流量之间的准线性关系允许控制增压空气的温度。例如,随涡轮增压器速度增加,到发动机的增压空气流量的增加需要增加冷却。然而,冷却剂栗的速度也随着发动机速度的增加而增加,从而提供适度的增压空气冷却。进一步地,通过仅由涡轮增压器驱动而不是由任何附加电动或发动机驱动的栗驱动的冷却剂栗可以提供冷却剂流量,从而减少发动机的功率消耗。更进一步地,通过用由涡轮增压器提供的扭矩自动调整通过增压空气冷却回路的冷却剂流量,发动机控制的复杂性降低。换言之,用涡轮增压器的转动代替控制器调整的致动器来驱动冷却剂栗,发动机控制的复杂性降低,同时基于发动机速度提供适度的增压空气冷却。
[0064]现在参考图4,用于响应于冷却剂温度转换高于或低于阈值温度以及恒温器阀在第一位置和第二位置之间改变位置中的一个或更多个,调整设置在围绕涡轮增压器的涡轮的旁路通道中的废气门的示例方法,如上所述。由于废气门控制通过涡轮的排气的流动,所以废气门的打开和闭合的调节允许控制被提供给冷却剂栗的功率(例如,转动功率)。换言之,废气门的位置(或开口的量)可调整从发动机流出和流向涡轮的排气的量,从而改变由涡轮生成并穿过涡轮增压器轴(例如,在图1-图2中示出的转轴19)的转动速度和轴功率。因而,对废气门的调整可增加或降低涡轮扭矩、转轴19的旋转以及因此被供应到冷却剂栗140的驱动力。
[0065]在一种示例中,废气门的位置可以至少部分地基于在冷却剂栗140上的冷却剂载荷。在冷却剂栗140上的冷却剂载荷可以基于恒温器阀212是处于第一位置(即,打开以允许冷却剂流过第一冷却剂环路250)还是第二位置(S卩,打开以允许冷却剂流过第二冷却剂环路260)而改变。例如,当恒温器阀212在第一位置时,阀212向低温散热器118打开而向旁路管线230闭合。结果,在冷却剂栗上的冷却剂载荷可以比当恒温器阀212向旁路管线230打开而向低温散热器118闭合时较高。
[0066]当由于恒温器阀212从第二阀位置转换到第一阀位置而造成冷却剂栗载荷变得较高时,会需要转动功率的增加,以便驱动冷却剂栗并且提供所需的冷却剂栗速度。当恒温器阀212在上述两个位置之间转换时,在为了驱动冷却剂栗所需的涡轮增压器转动功率方面的滞后可导致直到涡轮增压器和/或冷却剂栗可补偿的改变。因而,在恒温器阀212位置方面的改变(或预期改变)可以用于预测在冷却剂栗载荷方面的改变,并且因而确定对涡轮增压器速度的期望调整。作为一种示例,控制器(诸如在图1中所示的控制器12)可调整废气门的位置,以便调整涡轮增压器轴的转动速度,并且因而调整供应给冷却剂栗的转动功率。
[0067]—种评估冷却剂栗上游的恒温器阀212是否正在改变位置(或将改变位置)的方法是通过由一个或更多个温度传感器(诸如温度传感器214)测量在恒温器阀212处的冷却剂的至少一个温度。如在图2-图3中所讨论,当冷却剂温度处于或高于阈值冷却剂温度时,恒温器阀212可转换到准许冷却剂流过第一冷却剂环路250的第一位置。替代性地,当冷却剂温度低于阈值冷却剂温度时,恒温器阀212可移动到允许冷却剂流过第二冷却剂环路260的第二位置。因此,使用至少一个温度传感器214测量处于或相邻于阀212的冷却剂温度可预测恒温器阀212什么时候可改变位置。用这种方式,在恒温器阀214处测量的至少一个温度可提供在冷却剂栗上的冷却剂载荷的估计并且因而对涡轮扭矩的量的估计,其可以经由改变为在废气门142上的阀位置而可由控制器12调整,这是充分循环在冷却剂栗140上的冷却剂载荷中的预测增加或减小所需的。
[0068]换言之,如果恒温器阀212向第一冷却剂环路250打开,那么由于冷却剂作为流过CAC 18的内部冷却管和低温散热器118的结果可具有增加的阻力,所以在冷却剂栗上存在冷却剂载荷方面的增加。为此,流入到涡轮中的排气增加对于驱动机械地联接到冷却剂栗140的涡轮增压器13的转轴19是所需的。
[0069]相反,如果恒温器阀212向第二冷却剂环路260打开,那么在冷却剂栗140上可存在较低的冷却剂载荷,并且因而需要较少的转动功率被供应到冷却剂栗140。为了给冷却剂栗提供更多或更少的功率,一种可能方法是通过对废气门阀调整。由于废气门位置调节到涡轮的排气的量,所以废气门142的阀的部分或完全打开或闭合可影响驱动冷却剂栗的转动功率。在本文中,可以发起程序400以响应于在恒温器阀212处冷却剂的一个或更多个温度来控制废气门。替代性地或除此之外,废气门的位置可以响应于如从阀位置传感器和/或来自控制器的命令所确定的恒温器阀212的位置的改变而被控制。此外,可以通过车辆的控制器(诸如控制器12)执行程序400,所述控制器可检索来自一个或更多个传感器(诸如温度和位置传感器)的数据并且递送命令到废气门142。
[0070]程序400在402处通过估计和/或测量发动机工况而开始。发动机工况可包括发动机速度和发动机载荷、环境温度和湿度、空气质量流量、冷却剂栗速度、格栅栅门位置、发动机冷却风扇速度、CAC风扇速度、发动机温度(例如,发动机冷却剂温度和机罩下温度)等。在另一些实施例中,条件可以用传感器(诸如传感器24、传感器124、传感器126、传感器132、传感器134、传感器136和传感器214)直接测量,如在图1_图2中所示。经评估的条件可包括冷却剂温度、发动机油温度、空气质量流量(MAF)、歧管压力(MAP)、升压(例如,
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