用于清潔所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣路徑的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且特別地涉及用于清潔和/或維護(hù)這類發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔進(jìn)氣路徑的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(并且特別是增壓或渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī))的趨勢是在進(jìn)氣門的后側(cè)或內(nèi)圓角區(qū)域以及汽缸蓋內(nèi)緊鄰進(jìn)氣門的阻風(fēng)區(qū)域(choke area)收集不想要的積碳。這樣的積碳(通常稱為碳煙或煙粒(soot))來自正常的燃燒過程并且可以通過熱量和壓力附著在氣門和汽缸蓋的金屬表面上。隨著其它層的煙粒開始積聚在另一層煙粒上，它們可能導(dǎo)致進(jìn)氣路徑受限并且從而減少至汽缸的空氣質(zhì)量流量。這可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)整體效率降低。既使單層的煙粒也可能在某種程度上導(dǎo)致收集區(qū)域的表面紋理粗糙，這往往會(huì)增加煙粒微粒粘附的速率或可能性。
[0003]因?yàn)闊岬娜紵龤怏w從燃燒室被推回上游進(jìn)入進(jìn)氣路徑從而加熱該區(qū)域，所以凸輪相位(較晚關(guān)閉的進(jìn)氣門)往往會(huì)加劇緊鄰進(jìn)氣門上游的煙粒沉積物的積聚。除來自燃燒氣體的碳之外，在該區(qū)域收集的懸浮的或進(jìn)氣充氣夾帶的任何發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱機(jī)油或其它污染物將會(huì)通過來自燃燒氣體的熱量而變成煙粒。
[0004]存在發(fā)動(dòng)機(jī)空氣路徑中的曲軸箱機(jī)油可能的源可以是曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)、排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)、機(jī)油分離系統(tǒng)和/或來自渦輪增壓器/機(jī)械增壓器密封的泄漏。
[0005]使用進(jìn)氣道燃料噴射(PFI)技術(shù)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有設(shè)置用于在進(jìn)氣流過進(jìn)氣門進(jìn)入汽缸之前將燃料噴射到進(jìn)氣中的燃料噴射器。這允許有針對性地設(shè)定噴射器錐角以在進(jìn)氣門處于打開位置時(shí)在進(jìn)氣門的后部噴灑燃料，從而直接將燃料輸送到已知的最可能的煙粒/碳收集的區(qū)域上。燃料噴灑具有冷卻效果并且如果在燃料配方中包括溶劑或清潔溶液則還可以具有自清潔的效果。
[0006]然而，在利用直接噴射(DI)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料直接噴射進(jìn)汽缸。從而燃料不接觸進(jìn)氣門的后側(cè)，那么存在于PFI系統(tǒng)中的清潔/冷卻效果不可用。
[0007]眾所周知當(dāng)車輛位于維護(hù)車間、修理店或停止服務(wù)的其它情形時(shí)可以清除機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)不希望的沉積物。通常，這通過在車輛靜止時(shí)將輸送管連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)并且在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之后噴射清潔溶液來執(zhí)行。美國專利4，989，561教導(dǎo)一種當(dāng)將管道安裝進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)通過連接攜帶溶液的管道而與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的安裝在手推車上(cart-mounted)的栗送單元。與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行其它電連接，這樣監(jiān)視和/或控制燃料噴射器和點(diǎn)火使得以正確的量并且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間提供清潔溶液。
[0008]由于需要發(fā)動(dòng)機(jī)和/或進(jìn)氣系統(tǒng)至少某種程度地拆開，該系統(tǒng)需要使車輛停止服務(wù)一段時(shí)間。與進(jìn)氣系統(tǒng)的臨時(shí)連接也產(chǎn)生怎樣在溶劑傳輸管和進(jìn)氣系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)足夠密封的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在公開的第一實(shí)施例中，用于清潔機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣路徑的系統(tǒng)包含安裝在車輛上、與進(jìn)氣路徑流體連通并且包含溶劑的容器，和通過控制模塊基于指示與發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的參數(shù)的信號(hào)而啟用的、測量進(jìn)入進(jìn)氣路徑的溶劑的流量的閥門。
[0010]根據(jù)所公開的系統(tǒng)的另一特征，溶劑被輸送進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣室(intake plenum)。
[0011]根據(jù)所公開的系統(tǒng)的另一特征，溶劑以計(jì)算的量輸送以在進(jìn)氣室的低點(diǎn)收集并且當(dāng)進(jìn)氣流量超過閾值流量時(shí)被汲入發(fā)動(dòng)機(jī)。低點(diǎn)可以是用于收集冷凝物的底殼。
[0012]根據(jù)所公開的系統(tǒng)的另一特征，與發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的參數(shù)是車輛的行駛距離。
[0013]在公開的另一個(gè)實(shí)施例中，用于機(jī)動(dòng)車的裝置包含內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、送料入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣室以及安裝在車輛上并且與進(jìn)氣室流體連通的容器。容器包含溶劑和測量從容器進(jìn)入進(jìn)氣室的溶劑的流量的閥門。控制模塊運(yùn)轉(zhuǎn)用于:a)接收指示與發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的參數(shù)的信號(hào)；以及b)基于該參數(shù)而啟用閥門以將溶劑輸送進(jìn)進(jìn)氣室和/或產(chǎn)生通知車輛駕駛員進(jìn)氣路徑的清潔是必要的(warranted)的信號(hào)。
[0014]在公開的另一個(gè)實(shí)施例中，清潔機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣路徑的方法包含運(yùn)轉(zhuǎn)電子控制模塊以:a)從車輛傳感器接收指示與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的參數(shù)的信號(hào)；b)基于參數(shù)確定進(jìn)氣路徑的清潔是必要的；并且c)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間啟用車載系統(tǒng)以將溶劑輸送進(jìn)進(jìn)氣路徑。
[0015]根據(jù)所公開的方法的另一特征，啟用車載系統(tǒng)包含觸發(fā)閥門以測量從車載容器進(jìn)入進(jìn)氣路徑的溶劑的流量。
[0016]根據(jù)所公開的方法的另一特征，溶劑以計(jì)算的量輸送以在進(jìn)氣路徑的底殼中收集并且當(dāng)進(jìn)氣流量超過閾值流量時(shí)被汲入發(fā)動(dòng)機(jī)。
【附圖說明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)和進(jìn)氣清潔系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖2是圖1的進(jìn)氣室的底殼區(qū)域的局部不意圖；
[0019]圖3是描述用于運(yùn)轉(zhuǎn)圖1顯示的類型的清潔系統(tǒng)的第一方法的流程圖；
[0020]圖4是機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣清潔系統(tǒng)的第二實(shí)施例示意圖；
[0021]圖5是描述運(yùn)轉(zhuǎn)圖4顯示的類型的清潔系統(tǒng)的第二方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]根據(jù)需要，本說明書中公開了本發(fā)明的具體實(shí)施例；然而，應(yīng)理解公開的實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例，其可以多種替代形式實(shí)施。附圖無需按比例繪制；可以放大或縮小一些特征以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。所以，此處所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限定，而僅為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式實(shí)施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0023]圖1 (以示意的形式)說明進(jìn)氣系統(tǒng)10的相關(guān)部分。進(jìn)氣系統(tǒng)10顯示為適用于四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(虛線整體上指示的)，然而，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯應(yīng)理解，所公開的裝置和方法可以適用于應(yīng)用到具有任何數(shù)量汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。如本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的，進(jìn)氣系統(tǒng)10包括連接至包含多個(gè)進(jìn)氣流道14a的流道組(runner pack) 14的進(jìn)氣室12，每個(gè)流道提供至發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)汽缸。經(jīng)由與增壓系統(tǒng)(例如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器(未顯示))關(guān)聯(lián)的空氣充氣冷卻器(CAC) 18下游的進(jìn)氣管16將進(jìn)氣提供至進(jìn)氣室12。在圖1描述的實(shí)施例中，CAC18通常是水-空氣式熱交換器。
[0024]容器20安裝在車輛上，優(yōu)選地在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)或附近。容器20存儲(chǔ)有配方用于清潔在正常車輛運(yùn)轉(zhuǎn)期間在進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)形成的沉積物和不希望的污染物的液體溶劑。此處使用的術(shù)語“溶劑”定義為包括意欲用于溶解、中和或其它方式去除可能存在于車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的氣流路徑內(nèi)的任何類型的不希望材料的任何溶液或配方。
[0025]溶劑供應(yīng)管路或管22在容器20和進(jìn)氣室12之間延伸。閥門24運(yùn)轉(zhuǎn)以測量來自容器20并進(jìn)入進(jìn)氣室12的溶劑的流量。通過電子控制模塊(ECM)26控制閥門24。壓力管路28在容器20和進(jìn)氣室12上游的作為至容器的正壓力源的進(jìn)氣系統(tǒng)上的位置之間延伸。在描述的實(shí)施例中，壓力管路28與CAC18的下游側(cè)附近的進(jìn)氣系統(tǒng)連接。閥門30可以設(shè)置在壓力管路28中或其上以控制容器的加壓并且通過ECM26控制。任何替代方法都可以用于加壓容器20，比如專用栗(未顯示)，或用于從另一個(gè)車輛壓縮器(未顯示)的放氣(bleed air)。
[0026]溶劑供應(yīng)管路22的下游端與鄰近于進(jìn)氣室的最低點(diǎn)或進(jìn)氣室12的底殼32連通。底殼32相對于進(jìn)氣室12的位置取決于當(dāng)在車輛中安裝時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)/進(jìn)氣室的定位。底殼32可以具有允許在維護(hù)期間任何積聚的液體或固體物質(zhì)從進(jìn)氣室12排放的安裝有可拆卸塞34的排放孔。如果需要，排放孔也可以用作用于檢察空氣路徑的檢修孔(access hole)。
[0027]ECM26優(yōu)選為基于微處理的裝置并且可以控制動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪增壓器或機(jī)械增壓器、傳動(dòng)系統(tǒng)和/或關(guān)聯(lián)的部件)的多個(gè)其它功能以提供優(yōu)化的性能。ECM26可以連接至電子通信總路線36 (比如控制器局域網(wǎng)(CAN)總線)以發(fā)送信號(hào)至多個(gè)其它車輛傳感器和/或系統(tǒng)和/或從多個(gè)其它車輛傳感器和/或系統(tǒng)接收信號(hào)。里程表38、駕駛員消息顯示器40和駕駛員控制46是可以與總線36接口連接的系統(tǒng)的示例。
[0028]現(xiàn)在參考圖2，底殼32相對于進(jìn)氣室12設(shè)置使得當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)或以相對較低的空氣路徑速度(air path velocities)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沉積在進(jìn)氣室的內(nèi)壁上的任何液體(比如曲軸箱機(jī)油或冷凝的水蒸汽)在重力的作用下收集在底殼中。溶劑管路22通向進(jìn)氣室12的排出口 22a可以緊鄰底殼32附近和/或在底殼上方使得如參考標(biāo)號(hào)44指示的流出溶劑管路的溶劑停留在底殼區(qū)域。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，閥門24測量(通過ECM26應(yīng)用的預(yù)編程的邏輯)計(jì)算的有效去除氣流路徑的受影響區(qū)域的沉積物的溶劑44的量。(通過箭頭A指示的)從管16進(jìn)入進(jìn)氣室12的氣流引導(dǎo)到底殼32的頂部的上方。相對較低的空氣質(zhì)量流量(這通常與較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(PRM) —致)時(shí)，溶劑44保持集中在底殼中。然而，當(dāng)空氣質(zhì)量流量達(dá)到/超過下限時(shí)，收集在底殼32中的溶劑44進(jìn)入氣流A并且被攜帶上升通過進(jìn)氣室進(jìn)入流道14并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。應(yīng)理解，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以相對較高的空氣質(zhì)量流量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將最小化溶劑可能導(dǎo)致的對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的任何有害的或顯著的影響。
[0030]通過ECM26基于來自一個(gè)或多個(gè)其它車輛部件或系統(tǒng)的信號(hào)/輸入