專利名稱：用于可增壓內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于可增壓內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
冷卻裝置用于，例如，具有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機，特別是機動車輛發(fā)動機，以便利用發(fā)動機冷卻回路冷卻該內(nèi)燃發(fā)動機，并且利用低溫冷卻回路通過渦輪增壓器輸送給該內(nèi)燃發(fā)動機的增壓空氣。
新式的可增壓內(nèi)燃發(fā)動機，特別是可增壓的柴油發(fā)動機通常具有增壓空氣冷卻系統(tǒng)，借助于該冷卻系統(tǒng)冷卻用于增壓該內(nèi)燃發(fā)動機所需要的空氣。在這種情況下，一方面由于通過發(fā)動機的廢氣加熱渦輪增壓器，需要增壓空氣冷卻系統(tǒng)。前面所述的加熱是由于在一個軸上共同設(shè)置的渦輪機和壓縮機并且與此相關(guān)的這兩個部件接觸的結(jié)果引起的。由于這種熱接觸，最終引起從廢氣渦輪增壓器到增壓空氣壓縮機的熱傳輸。另ー方面，考慮到由增壓空氣壓縮機引進的空氣由于壓縮的結(jié)果通常被加熱到大約180° C的溫度，或者在兩級壓縮的情況下被加熱到更高的溫度。由于溫度升高，引進的增壓空氣膨脹，膨脹的結(jié)果引起每單位體積中氧氣比例的減少。氧氣比例的減少引起發(fā)動機的較低功率増加。為了抵消這種效果，采用前面提到的增壓空氣冷卻器，特別是在機動車輛發(fā)動機中。利用增壓空氣冷卻器確保被加熱的、壓縮的空氣被冷卻下來，因此產(chǎn)生可用于氣缸中的燃燒過程的較高的進氣密度，結(jié)果，使得能夠增加內(nèi)燃發(fā)動機的功率?？紤]到未來的排氣和排放物控制，特別是對于柴油發(fā)動機，至少周期性地加熱該增壓空氣是有利的，例如，為了幫助再生通常設(shè)置在柴油發(fā)動機的排氣機構(gòu)中或冷環(huán)境條件中的柴油顆粒物過濾器?？梢岳迷O(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動機的進ロ區(qū)的電加熱器對增壓空氣進行加熱。但是，電加熱器需要比較高的電能，例如，大約I. 5kW，這種電能可以由機動車輛的發(fā)電機提供。但是，這樣引起的較高的燃油消耗，減少機動車輛的經(jīng)濟效率。具有用于冷卻具有渦輪增壓器的機動車輛中的增壓空氣的低溫回路，并具有用于冷卻發(fā)動機的發(fā)動機冷卻回路的回路設(shè)置,例如,從W02004/090303是已知的。低溫回路可以通過混合器恒溫器連接于發(fā)動機冷卻回路，以便冷卻液能夠從冷卻回路流到另ー個回路并返回，其中來自兩個回路的冷卻液被混合。增壓空氣的加熱通過將熱冷卻液從發(fā)動機冷卻回路輸送到低溫回路來提供。而且，WO 2005/061869A1也公開了ー種用于冷卻具有渦輪增壓器的機動車輛中的增壓空氣的低溫冷卻回路，和具有用于冷卻發(fā)動機的主冷卻回路的回路設(shè)置。該低溫冷卻回路和主冷卻回路以流體輸導方式相互連接，以便來自兩個回路的冷卻液進行混合。具體說，主冷卻回路的冷卻液在發(fā)動機的冷卻劑進ロ側(cè)分流出來，并且流到用于冷卻增壓空氣的低溫冷卻回路。所述上的回路設(shè)置不提供增壓空氣的加熱。還有，用于冷卻具有渦輪增壓器的機動車輛中再循環(huán)廢氣和增壓空氣的設(shè)置從DE102005004778A1是已知的。用于廢氣再循環(huán)管路中的廢氣流的熱交換器和用于并聯(lián)的增壓空氣流的熱交換器兩者都設(shè)置在低溫冷卻回路中，該低溫冷卻回路另外還有輔助的冷卻液泵，用該泵在低溫冷卻回路中循環(huán)冷卻液。限流元件設(shè)置在增壓空氣冷卻器的冷卻液出口，以便能夠根據(jù)溫度控制該增壓空氣冷卻器和廢氣冷卻器之間的冷卻液通過量的分配。用于冷卻發(fā)動機的主冷卻回路與低溫冷卻回路分開設(shè)置，以便來自兩個冷卻液回路的冷卻液不能混合。最后，具有增壓空氣饋送的增壓內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)也能夠從EP 1905978A2得到。該冷卻系統(tǒng)包括第一和第二冷卻回路，其中該第一冷卻回路以高于第二冷卻回路的溫度運行，并且其中該增壓空氣饋送至少具有ー個增壓空氣冷卻単元，該增壓空氣冷卻單元熱連接于具有可控制的冷卻液通過量的第二冷卻回路。也就是說，冷卻液能夠從第一回路流到第二冷卻回路并返回，因此來自兩個回路的冷卻液能夠混合。在這個公開的冷卻回路中，在第二冷卻回路中設(shè)置關(guān)閉裝置，利用該裝置能夠關(guān)閉第二冷卻回路中的冷卻液通 過量。

發(fā)明內(nèi)容
本文的發(fā)明人已經(jīng)認識到上述探討中的ー些問題。例如，在用于增壓空氣冷卻和用于冷卻內(nèi)燃發(fā)動機的兩個分開的冷卻回路的情況下，在每種情況該設(shè)置不能短時間升高增壓空氣溫度水平，并且另一方面，在兩個相互連接的冷卻回路的情況下，導致兩個冷卻回路，即低溫冷卻回路和高溫冷卻回路或發(fā)動機冷卻回路的冷卻液的混合。結(jié)果，由于發(fā)動機冷卻回路的熱容量比較大，來自發(fā)動機冷卻回路的冷卻液的加熱過程被延遲，因此延長了內(nèi)燃發(fā)動機的升溫過程。還有，來自發(fā)動機冷卻回路的熱冷卻液與低溫回路的冷卻液的混合就達到低溫回路的最小溫度而言具有不利的效果。因此，在一個實施例中，ー種冷裝置包括用于內(nèi)燃發(fā)動機的渦輪增壓器的增壓空氣冷卻的低溫冷卻回路，用于冷卻內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機冷卻回路，和增壓空氣冷卻器，該增壓空氣冷卻器設(shè)置在低溫回路中并且以流體傳熱的方式在冷卻液進ロ側(cè)經(jīng)由第一閥裝置連接低溫回路并連接于發(fā)動機回路，并且在冷卻液出ロ側(cè)經(jīng)由第二閥裝置連接于發(fā)動機冷卻回路并連接于發(fā)動機冷卻回路。這樣做，本發(fā)明提供一種用于可增壓的內(nèi)燃發(fā)動機的能量有效的冷卻裝置，這種冷卻裝置特別縮短內(nèi)燃發(fā)動機的預熱期，并且因此能夠在最短的時間內(nèi)周期性地升高增壓空氣的溫度水平，特別是，關(guān)于后廢氣處理元件，例如柴油顆粒過濾器的限定的再生策略。而且，所公開的冷卻裝置關(guān)于控制工程簡單地構(gòu)造，并且也能夠短時間反應(yīng)，以改變廢氣后處理系統(tǒng)下游的內(nèi)燃發(fā)動機的運行參數(shù)，和/或在冷卻回路中的狀態(tài)變量。在下面的描述中單獨說明的特征能夠以技術(shù)上有利的方式相互組合并且還公開本發(fā)明的改進。此外描述以本發(fā)明為特征并且與附圖一起具體給出本發(fā)明。本發(fā)明的上面的優(yōu)點和其他優(yōu)點以及特征從下面単獨的或結(jié)合附圖的詳細描述將容易明白。應(yīng)當理解，提供上面的概述是為了以簡單的形式引進選擇的構(gòu)思，這種構(gòu)思在詳細描述中進ー步描述。這并不意味著視為所主張主題的關(guān)鍵的或基本的特征，所主張主題的范圍由詳細描述之后的權(quán)利要求唯一地限定。而且，所主張的主題不限于解決上面指出的任何缺點的裝置或本發(fā)明的任何部分。


圖I示出根據(jù)本發(fā)明實施例的冷卻裝置的示意圖。圖2示意地示出圖中的多缸發(fā)動機的一個氣缸的實施例。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于控制增壓空氣冷卻器的溫度的方法的流程圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明，冷卻裝置包括用于內(nèi)燃發(fā)動機，特別是柴油機的渦輪增壓器的增壓空氣冷卻的低溫回路，和用于冷卻內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機冷卻回路，其中設(shè)置在低溫回路中 增壓空氣冷卻器能夠以流體傳熱的方式，在冷卻液進ロ側(cè)經(jīng)由第一閥裝置，并且在冷卻液出口側(cè)經(jīng)由第二閥裝置連接于低溫回路或發(fā)動機冷卻回路。因此，當需要時，也就是說，例如，如果希望加熱增壓空氣并且發(fā)動機冷卻回路中的冷卻液的溫度超過被渦輪增壓器壓縮之后的增壓空氣溫度時，增壓空氣冷卻器能夠通過第一和第二閥裝置直接結(jié)合于發(fā)動機冷卻回路中。因此，一方面，存在于發(fā)動機冷卻回路中的能量能夠以能量有效的方式用于加熱增壓空氣。另ー方面，增壓空氣冷卻器結(jié)合于其中的發(fā)動機冷卻回路僅僅由增壓空氣冷卻器的，第一和第二閥裝置以及管道(例如軟管)的熱質(zhì)量加載，該管道以流體傳熱的方式將增壓空氣冷卻器和閥裝置相互連接并且優(yōu)選構(gòu)造成盡可能短。如果，另一方面，增壓空氣不需要加熱或增壓空氣需要冷卻，增壓空氣冷卻器能夠通過第一和第二閥裝置與發(fā)動機冷卻回路隔離，并且僅僅連接于低溫回路。在這種運行狀態(tài)下，增壓空氣冷卻器和第一和第二閥裝置基本上不再構(gòu)成用于發(fā)動機冷卻回路的附加的熱負荷。根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置，考慮到周期性地結(jié)合于發(fā)動機冷卻回路的低熱質(zhì)量，因此能夠?qū)?nèi)燃發(fā)動機的預熱期縮短到最小并且當在最短的時間內(nèi)以簡單的方式需要時能夠升高增壓空氣溫度水平。根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置還能夠短時間反應(yīng)以改變排氣后處理系統(tǒng)下游的內(nèi)燃發(fā)動機的運行參數(shù)和/或冷卻回路的狀態(tài)變量。運行參數(shù)是，例如，內(nèi)燃發(fā)動機的、排氣后處理系統(tǒng)的和/或冷卻回路的相應(yīng)的運行溫度，或由內(nèi)燃發(fā)動機提供給的動力等。在本發(fā)明的實施例中，第一和第二閥裝置能夠在第一閥位置和在第二閥位置每種情況下運行，在第一閥位置增壓空氣冷卻器以流體傳熱的方式僅僅連接于低溫回路，在第ニ閥位置增壓空氣冷卻器以流體傳熱的方式連接于僅僅連接于發(fā)動機冷卻回路。因此，確保發(fā)動機冷卻回路中的冷卻液基本不能與低溫回路中的冷卻液混合。由于只有發(fā)動機回路的冷卻液必需被加熱與第一和第二閥的工作位置或閥位置無關(guān)，因此使內(nèi)燃發(fā)動機的短預熱期成為可能。而且，確?；旧蠜]有熱冷卻液能夠從發(fā)動機冷卻回路流到低溫回路中，因此在低溫回路中能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能低的溫度。根據(jù)本發(fā)明在每種情況下可以利用三通閥作為第一和第二閥裝置，其中第一三通閥可以構(gòu)造成所謂的混合閥，而第二三通閥可以構(gòu)造成所謂的分配閥。但是，在本發(fā)明的意義內(nèi)，術(shù)語“混合閥”構(gòu)造成不影響三通閥用于混合來自發(fā)動機冷卻回路和低溫回路的冷卻液。而是，這種類型的三通閥一般具有三通過發(fā)的功能，在該三通閥中將經(jīng)由兩個流體入口輸送給該閥的流體流被轉(zhuǎn)移到共同的出口，其中包含在流體出ロ流中該流體進ロ流的比例取決于閥位置。構(gòu)造成分配閥的第二三通閥具有將輸送給該閥的進ロ的流體傳輸給兩個出ロ的功能，其中在每個流體出口流中該流體進ロ流的比例決定于該閥的位置。根據(jù)本發(fā)明，兩個三通閥在已經(jīng)提到的第一和第二閥位置的每種情況下工作，其中進ロ的流體流在每種情況下僅僅傳輸給該閥的出口。以這種方式，避免由于三通閥引起的流體流的混合。本發(fā)明的實施例還提供發(fā)動機冷卻回路的冷卻液能夠從內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液出ロ輸送到第一閥裝置。因此，由于來自內(nèi)燃發(fā)動機的冷卻液的出口溫度與內(nèi)燃發(fā)動機的負荷直接相關(guān)，簡單的溫度決定的閥裝置閉環(huán)控制或開環(huán)控制是可能的。圖I示意地示出的是根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置I的示范性實施例。該冷卻裝置I包括用于內(nèi)燃發(fā)動機10，例如柴油機，的圖I中未示出的渦輪增壓器的增壓空氣冷卻的低溫回路2和用于冷卻內(nèi)燃發(fā)動機10的發(fā)動機冷卻回路4。 圖I中所示的發(fā)動機冷卻回路4包括在下文中也叫做發(fā)動機10的內(nèi)燃發(fā)動機10、發(fā)動機調(diào)溫器5、發(fā)動機冷卻液冷卻器6 (例如，散熱器)和例如通過已知的皮帶驅(qū)動由發(fā)動機10驅(qū)動的發(fā)動機冷卻液泵7。此外，用于加熱機動車輛內(nèi)部的熱交換器或加熱裝置8連接于圖I所示的發(fā)動機冷卻回路4。正如從圖I中能夠發(fā)現(xiàn)的，低溫回路2包括增壓空氣冷卻器9，它可以是位于發(fā)動機10的進ロ側(cè)并且其冷卻液進ロ以流體傳熱的方式連接于第一閥裝置的增壓空氣冷卻器。第二閥裝置11以流體傳熱的方式連接于增壓空氣冷卻器9的冷卻液出口。設(shè)置在第ニ閥裝置11的下游的是用于循環(huán)低溫回路2中的冷卻液的冷卻液泵17，并且在冷卻液泵17后面是空氣冷卻的低溫冷卻液冷卻器13。第一和第二閥裝置3、11在所示的實施例中在每種情況下均構(gòu)造成三通閥3、11。第一三通閥3構(gòu)造成混合閥并且具有兩個冷卻液進口和一個冷卻液出口，而第二三通閥11構(gòu)造成具有ー個冷卻液進口和兩個冷卻液出口的分配閥。在圖I所示的冷卻裝置I中，第一三通閥3的第一進ロ以流體傳熱的方式連接于低溫冷卻液冷卻器13的出ロ，而第二進ロ經(jīng)由輸送管道14以流體傳熱的方式連接于發(fā)動機冷卻回路4。輸送管道14在發(fā)動機10的冷卻液出ロ連接于發(fā)動機冷卻回路4，輸送管道14設(shè)置在發(fā)動機10和發(fā)動機調(diào)溫器5之間。結(jié)果，由于來自發(fā)動機10的冷卻液的出ロ溫度與內(nèi)燃發(fā)動機的負荷直接相關(guān)，閥裝置3和11的特別簡單的溫度決定的閉環(huán)控制或開環(huán)控制是可能的。第二閥裝置11的進ロ以流體輸導的方式連接于增壓空氣冷卻器9的出口。第二閥裝置11的第一出ロ連接于冷卻液泵17的進ロ，而第二閥裝置11的第二出ロ經(jīng)由回流管道15連接于發(fā)動機冷卻回路4，具體說，連接于發(fā)動機冷卻液泵7的進ロ側(cè)。第一和第二三通閥3、11使得增壓空氣冷卻器9能夠根據(jù)三通閥3和11相應(yīng)的閥位置將低溫回路2連接于發(fā)動機冷卻回路4。周期性地將增壓空氣冷卻器9連接于發(fā)動機冷卻回路4的結(jié)果，發(fā)動機冷卻回路4僅僅由增壓空氣冷卻器9的、第一和第二閥裝置3、11的以及連接管道16 (例如軟管)的熱質(zhì)量加載，該連接管道設(shè)置在增壓空氣冷卻器9和三通閥3、11之間，并且以流體傳熱的方式使它們相互連接。連接管道16優(yōu)選構(gòu)造成盡可能短。
根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置I的第一和第二三通閥裝置3、11有利地構(gòu)以這樣的方式造成，使得它們能夠在第一閥位置和第二閥位置工作，其中在第一閥位置，增壓空氣冷卻器9以流體傳熱的方式僅僅連接于低溫回路2，在第二閥位置，增壓空氣冷卻器9以流體傳熱的方式僅僅連接于發(fā)動機冷卻回路4。基本上，這防止來自發(fā)動機冷卻回路4的冷卻液與來自低溫回路2的冷卻液混合。結(jié)果，由于只有發(fā)動機回路4的冷卻液必需被加熱與第一和第二三通閥3、11的閥位置無關(guān)，根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置I能夠使發(fā)動機的預熱期盡可能短。而且，確保第一和第二三通閥裝置3、11的前面所述的第一閥位置中沒有熱冷卻液能夠從發(fā)動機冷卻回路4流到低溫回路2中，因此在低溫回路中2能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能低的溫度，用于冷卻增壓空氣。在下文中描述冷卻裝置I的功能。在正常運行狀態(tài)，第一和第二三通閥裝置3、11在第一閥位置運行，其中增壓空氣冷卻器9以流體到熱方式連接于低溫回路2。發(fā)動機冷卻回路4和低溫回路2因此關(guān)于冷卻液流相互隔離。在這種運行狀態(tài)，設(shè)置在低溫回路2中的冷卻液泵17循環(huán)低溫回路2中冷卻液。被增壓空氣冷卻器9加熱的冷卻液通過空氣冷卻的低溫冷卻液冷卻器13在它被再一次輸送到增壓空氣冷卻器9并且能夠進一歩冷卻增壓空氣之前向周圍環(huán)境輸出其熱。 在希望加熱增壓空氣的情況下，例如，用于幫助再生柴油顆粒物過濾器，該過濾器通常設(shè)置在發(fā)動機的，特別是在柴油發(fā)動機中的，或者在冷環(huán)境條件中的廢氣系列中，并且發(fā)動機冷卻回路中的冷卻液的溫度超過被渦輪壓縮機壓縮的增壓空氣的溫度，第一和第二三通閥3、11設(shè)置在第二閥位置，其中增壓空氣冷卻器9以流體傳熱的方式排他地連接于發(fā)動機冷卻回路4。該增壓空氣冷卻器9隨后直接結(jié)合于發(fā)動機冷卻回路4并且與低溫回路2隔離。在冷卻裝置I的運行狀態(tài)，冷卻液泵17有利地關(guān)閉，以便進一歩降低冷卻裝置I的能量消耗，并且因此增加冷卻裝置I的總的經(jīng)濟效率。因此在這種運行狀態(tài)低溫回路2完全脫離。冷卻液泵17優(yōu)選是可控制的或可切換的泵，特別是電操作的冷卻液泵。從發(fā)動機10的冷卻液出ロ經(jīng)由輸送管道14和第一三通閥3輸送給增壓空氣冷卻器9的熱冷卻液加熱增壓空氣冷卻器9中的增壓空氣并且最后經(jīng)過第二三通閥11和回流(反饋)管道15流回發(fā)動機冷卻回路4中。剛ー加熱增壓空氣，不再需要第一和第二三通閥
3、11設(shè)置在第一閥位置。根據(jù)本發(fā)明，由于增壓空氣冷卻器9周期性地連接于發(fā)動機冷卻回路4，一方面，存在于發(fā)動機冷卻回路4中的能量能夠以能量有效的方式用于加熱增壓空氣。另ー方面，由于增壓空氣冷卻器9結(jié)合在其中，發(fā)動機冷卻回路4僅僅被增壓空氣冷卻器9的、三通閥
3、11的和短連接管道16的熱質(zhì)量加載。根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置I因此能夠縮短發(fā)動機10的預熱期到最小，并且當需要吋，還能夠在最短的時間內(nèi)增加增壓空氣溫度水平。根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置I還能夠短時間反應(yīng)以改變廢氣后處理系統(tǒng)下游的內(nèi)燃發(fā)動機的運行參數(shù)，和/或相應(yīng)的冷卻回路2、4中的狀態(tài)變量。作為運行參數(shù)，可以用，例如，內(nèi)燃發(fā)動機的、排氣后處理系統(tǒng)的和/或冷卻回路2和4的相應(yīng)的運行溫度，或由內(nèi)燃發(fā)動機提供給的動力
坐寸o前面所述的根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置不限于本文公開的實施例，而是覆蓋同樣有效的其他實施例。在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置用用在具有可增壓的內(nèi)燃發(fā)動機，特別是可增壓的柴油發(fā)動機的機動車輛中。它包括用于該內(nèi)燃發(fā)動機的渦輪增壓器的增壓空氣冷卻的低溫回路，和用于冷卻該內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機冷卻回路，其中設(shè)置在低溫回路中的增壓空氣冷卻器能夠以流體傳熱的方式在冷卻液進ロ側(cè)經(jīng)由第一閥裝置，并且在冷卻液出ロ側(cè)經(jīng)由第二閥裝置連接于低溫回路或發(fā)動機冷卻回路。優(yōu)選在每種情況下構(gòu)造成三通閥的第一和第二閥裝置的閥位置根據(jù)下游廢氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機的預定的運行參數(shù)/或該回路中的狀態(tài)變量有利地通過電致動的裝置控制，其中第一和第二閥裝置在第一閥位置和第二閥位置的每中情況下能夠運行，其中在第一閥位置，增壓空氣冷卻器以流體傳熱的方式僅僅連接于低溫回路，而在第二閥位置增壓空氣冷卻器以流體傳熱的方式僅僅連接于發(fā)動機冷卻回路。參考圖2，圖2示出可以包括在汽車的推進系統(tǒng)中的多氣缸發(fā)動機10的示意圖。發(fā)動機10至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)和通過輸入裝置130由來自車輛操作者132的輸入控制。在這個示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用產(chǎn)生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機的燃燒室(即，氣缸)30可以包括活塞36設(shè)置在其中的燃燒室壁32。在一些實施例中，氣缸30內(nèi)側(cè)的活塞36的面可以具有碗裝構(gòu)造(bowl)?；钊?6可以連接于曲軸40使得活塞的往復云運動被轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可 以通過中間傳動系連接于車輛的至少ー個驅(qū)動輪。而且，起動機可以通過飛輪連接于曲軸40，以能夠起動發(fā)動機10的運行。燃燒室30可以經(jīng)由進氣通道42接受來氣進氣歧管44的進氣并且經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣通道48可以經(jīng)由相應(yīng)的進氣閥52和排氣閥54選擇地與燃燒室30連通。在一些實施例中，燃燒室30可以包括兩個或以上的進氣閥和/或排氣閥。在這個示例中，進氣閥52和排氣閥54可以經(jīng)由各自的凸輪致動系統(tǒng)51和53通過凸輪致動來控制。凸輪致動系統(tǒng)51和53每個可以包括ー個或多個凸輪并且可以利用一個或多個凸輪輪廓轉(zhuǎn)換(CPS)、可變的凸輪正時(VCT)、可變的閥正時(VVT)和/或由控制器操作可以改變閥的運行的可變的閥提升(VVL)系統(tǒng)。進氣閥52和排氣閥54的位置可以分別由位置傳感器55和57確定。在可選實施例中，進氣閥52和/或排氣閥54可以通過電閥致動控制。例如，氣缸30可以可選地包括通過電閥致動控制的進氣閥和通過包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣閥。燃油噴嘴66被示出直接連接于用干與通過電子驅(qū)動器68從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬度成正比將燃油噴射到其中的燃燒室30。以這種方式燃油噴嘴66將燃油直接噴射到燃燒室30。燃油噴嘴,例如,可以安裝在燃燒室的側(cè)面或燃燒室的頂上。燃油由包括燃油箱、燃油泵、和燃油軌(未示出)的燃油系統(tǒng)(未示出)提供給燃油噴嘴66。發(fā)動機10中的燃燒根據(jù)運行狀態(tài)可以具有各種類型。雖然圖2示出壓縮點火發(fā)動機，但是應(yīng)當明白，本文描述的實施例可以用于任何合適的發(fā)動機，包括但不限于柴油和汽油壓縮點火發(fā)動機、火花點火發(fā)動機、直接或端ロ噴射發(fā)動機等。而且，可以用各種燃油和/或燃油混合物，例如柴油、生物柴油等。進氣通道42可以包括分別具有節(jié)流閥片64和65的節(jié)流閥62和63。在這個具體的示例中，節(jié)流閥片64和65的位置可以通過提供給電機或致動器的信號由控制器12改變，該致動器包括有節(jié)流閥62和63、通常叫做節(jié)流閥電子控制(ETC)的結(jié)構(gòu)。以這種方式，節(jié)流閥62和63可以運行以改變提供給燃燒室30尤其是發(fā)動機氣缸的進氣。節(jié)流閥片64和65的位置通過節(jié)流閥位置信號TP提供給控制器12。壓力、溫度和質(zhì)量空氣流可以在沿著進氣通道42和排氣歧管44的各種位置測量，例如，進氣通道42可以包括用于測量通過節(jié)流閥63的清潔空氣質(zhì)量流的質(zhì)量空氣流傳感器120。清潔空氣質(zhì)量流可以通過MAF信號連通于控制器12。發(fā)動機10還可以包括諸如渦輪增壓器或增壓器的壓縮裝置，該壓縮裝置包括設(shè)置在進氣歧管44的上游的至少ー個壓縮機。對于渦輪增壓器，壓縮機162至少可以部分地被沿著排氣通道48設(shè)置的渦輪164 (例如，通過軸)驅(qū)動。對于增壓器，壓縮機162可以至少部分地由發(fā)動機和/或電動機器驅(qū)動，并且可以不包括渦輪機。因此，通過渦輪增壓器或增壓器提供給發(fā)動機的一個或多個氣缸的壓縮的量可以由控制器12改變。可以用各種渦輪增壓裝置，當可變面積噴嘴沿著排氣管道設(shè)置在渦輪的上游和/或下游時可以利用可變噴嘴渦輪增壓器(VNT)，用于改變通過渦輪的氣體的有效膨脹。還有一種途徑可以用來改變廢氣的膨脹，例如廢氣旁通閥。增壓空氣冷卻器9可以包括在壓縮機162的下游和進氣閥52的上游。增壓空氣冷 卻器9可以構(gòu)造成冷卻，例如，通過壓縮機162壓縮已經(jīng)被加熱的氣體。在一個實施例中，增壓空氣冷卻器9可以設(shè)置于節(jié)流閥62的上游。壓力、溫度和質(zhì)量空氣流可以在節(jié)流閥62的下游，例如，用傳感器145或147測量。測量的結(jié)果可以從傳感器145或147分別通過信號148和149傳輸給控制器12。壓カ和溫度可以在壓縮機162的上游測量，例如，用傳感器153,并且通過信號155傳輸給控制器12。而且，在所公開的實施例中，EGR系統(tǒng)可以從排氣通道48到進氣歧管44輸送想要的一部分廢氣。圖2示出HP-EGR系統(tǒng)和LP-EGR系統(tǒng)，但是可選實施例可以只包括LP-EGR系統(tǒng)。HP-EGR從渦輪機164的上游到壓縮機162的下游通過HP-EGR通道140。提供給進氣歧管44的HP-EGR的量可以由控制器12通過HP-EGR閥142改變。LP-EGR通過LP-EGR通道150從渦輪機164的下游到壓縮機162的上游。提供給進氣歧管44的LP-EGR的量可以由控制器12通過LP-EGR閥152改變。HP-EGR系統(tǒng)可以包括HP-EGR冷卻器146，而LP-EGR系統(tǒng)包括LP-EGR冷卻器158，以從EGR氣向發(fā)動機冷卻液排出熱。在ー些條件下，EGR系統(tǒng)可以用來調(diào)節(jié)燃燒室30內(nèi)的空氣和燃油混合物的溫度。因此，希望測量或估算EGR質(zhì)量流。EGR傳感器可以設(shè)置在EGR通道內(nèi)并且可以提供質(zhì)量流、壓力、溫度、CO2的濃度以及廢氣的濃度其中ー個或多個的指示。例如，LP-EGR傳感器144可以設(shè)置在LP-EGR通道140內(nèi)。在一些實施例中，一個或多個傳感器可以設(shè)置在LP-EGR通道150內(nèi)以提供通過LP-EGR通道循環(huán)的廢氣的壓力、溫度、空氣-燃油比其中ー個或多個的指示。通過LP-EGR通道150傳送的廢氣在位于LP-EGR通道150和進氣通道42的結(jié)合處的混合位置可以用新鮮的進氣進行稀釋。具體說，通過調(diào)節(jié)LP-EGR閥152與節(jié)流閥63 —致(在壓縮機的上游，定位在發(fā)動機進ロ的空氣進ロ通道中)，可以調(diào)節(jié)EGR流的稀釋。LP-EGR流的百分比稀釋可以從發(fā)動機進氣流中的傳感器145的輸出推知。具體說，傳感器145可以位于第一進氣節(jié)流閥63的下游、LP-EGR閥152的下游和第二主進氣節(jié)流閥62的上游，使得在或靠近主進氣節(jié)流閥LP-EGR稀釋能精確地確定。傳感器145可以是，例如，諸如UEGO傳感器的氧傳感器。
排氣傳感器126被不出在潤輪164下游連接于排氣通道48。傳感器126可以是用于提供廢氣空氣/燃油比的指示的任何合適的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)挿秶鷱U氣氧)、ニ級氧傳感器或EG0、HEG0 (加熱的EGO) HC或CO傳感器。而且，排氣通道48可以包括附加的傳感器，包括NOx傳感器128和指示廢氣中的PM質(zhì)量和/或濃度的顆粒物(PM)傳感器129。在一個示例中，PM傳感器可以通過隨著時間積聚煙塵顆粒物而工作并且提供聚集的程度的指示作為廢氣煙塵水平的量度。排放物控制裝置71和72被示出在排氣傳感器126下游沿著排氣通道48設(shè)置。裝置71和72可以是選擇性的催化劑還原(SCR)系統(tǒng)、三元催化劑(TWC)、NOx條、各種其他的排放物控制裝置，或其組合。例如，裝置71可以是TWC，而裝置72可以是顆粒物過濾器(PF)。在一些實施例中，PF72可以設(shè)置在TWC71的下游(如圖2所示)，而在其他的實施例 中，PF 72可以設(shè)置在TWC的上游(圖2中未示出)?？刂破?2在圖2中被示出為微型計算機，包括微處理単元102、輸入/輸出端ロ104，用于可執(zhí)行的程序和校準值的電子存儲介質(zhì)，在這個具體的示例中被示出為只讀存儲芯片106、隨機存儲器、?；畲鎯ζ骱蛿?shù)據(jù)總線?？刂破?2可以接收來自連接于發(fā)動機10的傳感器的各種信號，除了上面提到的那些信號之外，還包括來自質(zhì)量空氣流傳感器120的引入的質(zhì)量空氣流(MAF)的測量；來自連接于冷卻套114的溫度傳感器的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT);來自連接于曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118 (或其他類型)表面點火感測信號(PIP);來自節(jié)流閥位置傳感器的節(jié)流閥位置(TP)；以及來自傳感器122的絕對歧管壓カ信號MAP。發(fā)動機速度信號、RPM可以由控制器12從信號PIP產(chǎn)生。來自歧管壓カ傳感器的歧管壓力信號MAP可以用來提供進氣歧管中的真空或壓カ的指示。應(yīng)當指出，可以利用上述傳感器的各種組合，例如MAF傳感器而沒有MAP傳感器，或反之亦然。在理想配比運行期間，MAP傳感器可以給出發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的指示。而且，這個傳感器與檢測的發(fā)動機速度一道能夠提供引進氣缸中的進氣(包括空氣)的估算。在一個示例中，也用作發(fā)動機速度傳感器的傳感器118在曲軸的每轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生預定數(shù)目的等間隔的脈沖。存儲介質(zhì)只讀存儲器106可以用計算機可讀的數(shù)據(jù)編程，該數(shù)據(jù)表示用于執(zhí)行下面描述的方法由處理器102可執(zhí)行的指令以及參與但未具體列出的其他變量。如上所述，圖2僅僅不出多氣缸發(fā)動機的一個氣缸,并且姆個氣缸同樣可以包括其自己的一組進氣/排氣閥、燃油噴嘴等。圖3是示出用于控制發(fā)動機的增壓空氣冷卻器，例如圖I和2所示的增壓空氣冷卻器9的溫度的方法的流程圖。方法200可以由控制器12執(zhí)行。方法200可以輸送冷卻液通過發(fā)動機，并且取決于運行狀態(tài)，從發(fā)動機到增壓空氣冷卻器輸送冷卻液，或從低溫冷卻液回路輸送冷卻液通過增壓空氣冷卻器。因此，在第一狀態(tài)期間，例如當發(fā)動機溫度低時，冷卻液輸送從發(fā)動機通過增壓空氣冷卻器，而在第二運行狀態(tài)期間，例如當發(fā)動機溫度高時，冷卻液從低溫回路輸送通過增壓空氣冷卻器。該第一和第二運行狀態(tài)在通過增壓空氣冷卻器冷卻液可以相互排他的，或者僅僅從發(fā)動機輸送，或者從低溫回路輸送。在202，方法200包括確定發(fā)動機的運行參數(shù)。發(fā)動機的運行參數(shù)可以包括發(fā)動機速度、發(fā)動機負荷、發(fā)動機溫度、顆粒物過濾器煙塵負荷等。在204，冷卻液經(jīng)由發(fā)動機回路輸送通過發(fā)動機。正如上面關(guān)于圖I所說明的，發(fā)動機冷卻液回路包括通過發(fā)動機冷卻液泵輸送冷卻液通過發(fā)動機。在離開發(fā)動機之后，根據(jù)運行狀態(tài)冷卻液輸送通過車廂加熱器、散熱器、和/或增壓空氣冷卻器。例如，當發(fā)動機溫度低于閾值溫度，例如低于正常的運行溫度(例如，15°C)吋，冷卻液可以輸送通過車廂加熱器和增壓空氣冷卻器。一旦發(fā)動機溫度達到閾值溫度，然后冷卻液可以輸送通過車廂加熱器和散熱器。在206，可以判斷是否指示進氣加熱。該進氣可在選擇的狀態(tài)下通過增壓空氣冷卻器加熱。該選擇的狀態(tài)包括發(fā)動機溫度低于閾值溫度(例如發(fā)動機正常工作溫度)或發(fā)動機負荷低于閾值負荷。在另ー個示例中，該選擇的狀態(tài)包括進行再生事件的顆粒物過濾器或EGR冷卻器。在再生期間，廢氣的溫度升高以增加顆粒物過濾器或冷卻器的為溫度以便燒掉聚集的煙塵。為了促進廢氣加熱，進氣可以被加熱。進入顆粒物過濾器再生或EGR冷卻器再生可以根據(jù)從再生事件的時間量、過濾器或冷卻器上的煙塵負荷、廢氣背壓等來確定。如果不指示進氣加熱，則方法200進行到208，經(jīng)由低溫(LT)回路而不通過 發(fā)動機輸送冷卻液通過增壓空氣冷卻器，在大多數(shù)運行狀態(tài)期間，該進氣可以被冷卻或保持在相同的溫度水平，同時流過增壓空氣。例如，當在標準運行溫度下運行沒有過濾器或冷卻器再生時，希望加熱后壓縮機的進氣，并且因此通過來自LP回路的冷卻液冷卻增壓冷卻器。這包括在210，將增壓空氣冷卻器上游的第一閥移動到第一位置。該第一閥可以是包括可選擇的進ロ的三通閥。該第一閥位置可以包括該閥將LT散熱器(例如，低溫冷卻液冷卻器13)連接于增壓空氣冷卻器，以便離開該LT散熱器的冷卻液經(jīng)由第一閥的第一進ロ進入增壓空氣冷卻器。在212，增壓空氣冷卻器下游的第二閥移動到第一位置。該第二閥可以是包括可選擇的出口的三通閥。第二閥的第一位置可以包括將增壓空氣冷卻器連接于LT散熱器使得離開該增壓空氣冷卻器的冷卻液通過第二閥的第一出ロ進入LT散熱器。輸送冷卻液通過LT回路到增壓空氣冷卻器還包括，在214，打開設(shè)置在第二閥和LT散熱器之間的LT回路冷卻液泵(例如泵17)。以這種方式，輸送冷卻液僅僅從LT回路通過增壓空氣冷卻器，這將增壓空氣冷卻器保持在低溫以便冷卻進氣。如果指示加熱進氣，也就是如果發(fā)動機溫度低于閾值溫度或如果再生事件發(fā)生，方法200進行到216以經(jīng)由發(fā)動機回路而不經(jīng)過LT回路輸送冷卻液通過增壓空氣冷卻器。這包括，在218，將第一閥移動到第二位置，并且在220將第二閥移動到第二位置。第一閥的第二位置將發(fā)動機冷卻液回路連接于增壓空氣冷卻器，使得離開發(fā)動機的冷卻液輸送通過第一閥的第二進ロ到增壓空氣冷卻器。第二閥的第二位置經(jīng)過第二閥的第二出口將離開增壓空氣冷卻器的冷卻液輸送到發(fā)動機。在222，當冷卻液用發(fā)動機回路泵(例如泵7)泵送通過增壓空氣冷卻器時，關(guān)閉LT冷卻液回路泵(例如，泵17)。以這種方式，冷卻液從發(fā)動機輸送到增壓空氣冷卻器，以便加熱增壓空氣冷卻器到發(fā)動機溫度。因此，進入增壓空氣冷卻器的空氣可以被加熱。當輸送的冷卻液通過增壓空氣冷卻器吋，方法200或者在208從LT回路，或在216從發(fā)動機返回。因此，圖3的方法200提供一種發(fā)動機方法，包括在第一狀態(tài)下，從低溫回路而不是發(fā)動機輸送冷卻液通過增壓空氣冷卻器，并且在第二狀態(tài)下，從發(fā)動機而不是低溫回路輸送冷卻液通過增壓空氣冷卻器。該第一狀態(tài)可以包括發(fā)動機溫度高于閾值溫度。該第二狀態(tài)可以包括發(fā)動機溫度低于閾值溫度，連接于發(fā)動機的顆粒物過濾器的再生操作，或連接于發(fā)動機的EGR冷卻器的再生操作。該第一和第二狀態(tài)可以是相互排他的狀態(tài)。該方法還包括，在第一狀態(tài)期間，打開增壓空氣冷卻器的上游的第一閥的第一進ロ并且打開增壓空氣冷卻器下游的第二閥的第一出口。該方法包括在第二狀態(tài)期間，打開第一閥的第二進ロ并且打開第二閥的第二出口。在另ー個不例中，一種發(fā)動機方法包括經(jīng)由發(fā)動機回路輸送冷卻液通過發(fā)動機，并且在選的擇狀態(tài)期間，在到達發(fā)動機之前通過從發(fā)動機回路輸送冷卻液到增壓空氣冷卻器以加熱進氣。該選擇的狀態(tài)可以包括冷發(fā)動機啟動狀態(tài)、柴油顆粒物過濾器的再生操作或EGR冷卻器的再生操作。該方法還包括當發(fā)動機溫度高于閾值溫度、在到達發(fā)動機之前通過從低溫回路輸送冷卻液到增壓空氣冷卻器以冷卻該進ロ空氣。應(yīng)當明白，本文公開的結(jié)構(gòu)和方法在性質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實施例不被認為是限制的意思，因為變化是可能的。例如，上面的技術(shù)可以用干與4相対的V-6、1-4、1-6、1-12以及其他類型。本發(fā)明的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)、和結(jié)構(gòu)以及其他特征、功能、和/或性質(zhì)所有新穎的并且非顯而易見的組合和子組合。下面的權(quán)利要求具體指出一些實施例和關(guān)于新穎的并且非顯而易見的組合和子組合。這些權(quán)利要求涉及“一個”元件或“第一”或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)當理解為包括ー個或以上的這種元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個或以上的這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其他組合或子組合可以通過修改本權(quán)利要求或通過在本申請或相 關(guān)申請中提出新的權(quán)利要求來主張。因此，權(quán)利要求，在原權(quán)利要求的范圍內(nèi)無論更寬、更窄、相等或不同都認為包含在本發(fā)明的主題內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種冷卻裝置，包括 低溫回路，其用于內(nèi)燃發(fā)動機的渦輪增壓器的增壓空氣冷卻； 發(fā)動機冷卻回路，其用于冷卻內(nèi)燃發(fā)動機；和 增壓空氣冷卻器，其設(shè)置在所述低溫回路中并且以流體輸導的方式在冷卻液進ロ側(cè)經(jīng)由第一閥裝置連接于所述低溫回路和所述發(fā)動機冷卻回路，并且在冷卻液出口側(cè)經(jīng)由第二閥裝置連接于所述低溫回路和所述發(fā)動機冷卻回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻裝置，進ー步包括控制器，所述控制器包括在第一狀態(tài)期間移動所述第一閥裝置和所述第二閥裝置到第一位置的指令，以及操作在所述低溫回路中的泵的指令，以便只經(jīng)由所述低溫回路輸送冷卻液通過所述增壓空氣冷卻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其中，所述第一狀態(tài)包括發(fā)動機溫度高于閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其中，所述第一狀態(tài)包括發(fā)動機負荷高于閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，所述控制器包括在第二狀態(tài)期間移動所述第一閥裝置和所述第二閥裝置到第二位置的指令，以及停用所述泵的指令，以便只經(jīng)由高溫回路輸送冷卻液通過所述增壓空氣冷卻器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻裝置，其中，所述第二狀態(tài)包括發(fā)動機溫度低于閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻裝置，其中，所述第二狀態(tài)包括連接到所述發(fā)動機的顆粒物過濾器的再生操作。
8.一種發(fā)動機方法，包括 在第一狀態(tài)下，從低溫回路而不是所述發(fā)動機輸送冷卻液通過增壓空氣冷卻器，以及 在第二狀態(tài)下，從所述發(fā)動機而不是所述低溫回路輸送所述冷卻液通過所述增壓空氣冷卻器。
9.根據(jù)權(quán)利8所述的發(fā)動機方法，其中所述第一狀態(tài)可以包括發(fā)動機溫度高于閾值。
10.根據(jù)權(quán)利8所述的發(fā)動機方法，其中所述第二狀態(tài)包括發(fā)動機溫度低于閾值，所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)是相互排斥的。
11.根據(jù)權(quán)利8所述的發(fā)動機方法，其中所述第二狀態(tài)包括連接于發(fā)動機的顆粒物過濾器的再生操作。
12.根據(jù)權(quán)利8所述的發(fā)動機方法，其中所述第二狀態(tài)包括連接于發(fā)動機的EGR冷卻器的再生操作。
13.根據(jù)權(quán)利8所述的發(fā)動機方法，其中從所述低溫回路而不是所述發(fā)動機輸送所述冷卻液通過所述增壓空氣冷卻器，進ー步包括打開所述增壓空氣冷卻器的上游的第一閥的第一進ロ并且打開增壓空氣冷卻器的下游的第二閥的第一出口。
14.根據(jù)權(quán)利12所述的發(fā)動機方法，其中從所述發(fā)動機而不是從所述低溫回路輸送所述冷卻液通過所述增壓空氣冷卻器，還包括打開所述第一閥的第二進ロ并且打開所述第二閥的第二出口。
15.—種發(fā)動機方法,包括 經(jīng)由發(fā)動機回路輸送冷卻液通過所述發(fā)動機； 在選擇的狀態(tài)期間，在進氣達到所述發(fā)動機之前通過從所述發(fā)動機回路輸送所述冷卻液到增壓空氣冷卻器以加熱所述進氣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述選擇的狀態(tài)包括冷發(fā)動機啟動狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述選擇的狀態(tài)包括柴油顆粒物過濾器的再生操作。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述選擇的狀態(tài)包括EGR冷卻器的再生操作。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進ー步包括當發(fā)動機溫度高于閾值時，在進氣到達所述發(fā)動機之前通過從低溫回路輸送冷卻液到所述增壓空氣冷卻器而冷卻所述進氣。
全文摘要
本發(fā)明公開一種冷卻裝置。在一個示例中，該冷卻裝置包括用于內(nèi)燃發(fā)動機的渦輪增壓器的增壓空氣冷卻的低溫回路，用于冷卻內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機冷卻回路，和增壓空氣冷卻器，該增壓空氣冷卻器設(shè)置在低溫回路中并且以流體輸導的方式在冷卻液進口側(cè)經(jīng)由第一閥裝置連接于低溫回路和發(fā)動機冷卻回路，并且在冷卻液出口側(cè)，經(jīng)由第二閥裝置連接于低溫回路和發(fā)動機冷卻回路。以這種方式，在某些狀況下來自發(fā)動機的冷卻液可以加熱增壓空氣冷卻器。
文檔編號F02B29/04GK102797551SQ20121016700
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者C·W·維吉爾德, H·G·奎科斯 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司