增加通過增壓空氣冷卻器的空氣流以減少增壓空氣冷卻器冷凝物的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及用于控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)以減少增壓空氣冷卻器中冷凝物形成的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)可以利用渦輪增壓器或機(jī)械增壓器來(lái)壓縮進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的周圍環(huán)境空氣以便增壓動(dòng)力?？諝獾膲嚎s可以引起空氣溫度的升高，因而，可以利用中間冷卻器或增壓空氣冷卻器(CAC)來(lái)冷卻已加熱的空氣，從而增加其密度并進(jìn)一步增加發(fā)動(dòng)機(jī)的潛在動(dòng)力。當(dāng)周圍環(huán)境空氣溫度降低時(shí)或在潮濕或多雨的氣候狀況期間，CAC中會(huì)形成冷凝物，其中進(jìn)氣空氣被冷卻到水露點(diǎn)溫度以下。另外，當(dāng)進(jìn)入CAC的增壓空氣被升壓時(shí)(例如，進(jìn)氣壓力和升壓壓力大于大氣壓力)，如果CAC溫度降到露點(diǎn)溫度以下，冷凝物會(huì)形成。結(jié)果，冷凝物會(huì)在CAC的底部或在CAC的內(nèi)部通道中聚集。當(dāng)扭矩增加時(shí)，諸如在加速期間，增加的質(zhì)量空氣流量可以從CAC剝離冷凝物，從而將冷凝物引入發(fā)動(dòng)機(jī)中并增加發(fā)動(dòng)機(jī)失火和燃燒不穩(wěn)定的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]解決由于冷凝物攝入而引起的發(fā)動(dòng)機(jī)失火的其他嘗試包含避免冷凝物積聚。然而，發(fā)明人在本文已經(jīng)認(rèn)識(shí)到使用這種方法的潛在問題。具體地，雖然一些方法可以減少或減緩冷凝物在CAC中形成，但冷凝物仍然可能隨著時(shí)間推移而積聚。如果該積聚不能被停止，在加速期間冷凝物的攝取可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)失火。阻止由于冷凝物攝取而引起的發(fā)動(dòng)機(jī)失火的另一種方法包括從CAC捕集和/或排出冷凝物。雖然這樣可以降低CAC中的冷凝物水平，冷凝物被移動(dòng)到替代位置或儲(chǔ)存器，這可能經(jīng)受其他的冷凝物問題，諸如凝固或腐蝕。
[0004]CAC中的冷凝物積聚還可以通過在其積聚至閾值水平之前通過增加通過CAC的空氣流將冷凝物從CAC移除來(lái)解決。例如，如2014/0048048中所示出的，調(diào)節(jié)設(shè)置在可變?nèi)莘eCAC的進(jìn)氣箱中的氣門可以調(diào)節(jié)通過CAC的空氣流率。通過CAC的增加的空氣流可以降低冷凝物在CAC中的積聚。然而，發(fā)明人在本文已經(jīng)認(rèn)識(shí)到對(duì)于這種系統(tǒng)的潛在問題。作為一種示例，可變?nèi)莘eCAC會(huì)需要用于控制通過CAC的空氣流的附加部件和控制。
[0005]在一種示例中，上述問題可以通過以下方法解決:通過以VDE模式運(yùn)轉(zhuǎn)或打開壓縮機(jī)旁通閥(CBV)中的一者或多者而瞬時(shí)增加通過發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓空氣冷卻器(CAC)的空氣流以及增加升壓壓力維持發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。以此方式，增加的空氣流可以從CAC清除(purge)冷凝物并減少由于發(fā)動(dòng)機(jī)攝取大量的冷凝物而引起的發(fā)動(dòng)機(jī)失火事件和/或不穩(wěn)定的燃燒。
[0006]作為一種示例，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以響應(yīng)于CAC的冷凝物水平增加到閾值水平以上，通過以VDE模式運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)或打開CBV中的一者或多者，增加通過CAC的空氣流，同時(shí)增加升壓以維持扭矩。在一種示例中，以VDE模式運(yùn)轉(zhuǎn)包括選擇性停用若干發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，停用的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的數(shù)目基于冷凝物水平。選擇性停用若干發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸包括停止向已停用的汽缸加注燃料，同時(shí)維持進(jìn)氣門和排氣門運(yùn)轉(zhuǎn)。在另一種示例中，CBV可以被布置在設(shè)置在CAC下游的進(jìn)氣通道和壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣通道之間的旁路通道中。因此，打開CBV使空氣圍繞CAC和壓縮機(jī)重新流通，從而增加通過CAC的空氣流。在一個(gè)替代示例中，增加CAC空氣流可以以設(shè)定的間隔定期地執(zhí)行。以此方式，冷凝物積聚可以被減少，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)失火事件。
[0007]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍由隨附于【具體實(shí)施方式】的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0008]圖1是一種包括增壓空氣冷卻器的示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
[0009]圖2示出一種用于以VDE模式運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的方法的流程圖。
[0010]圖3示出一種用于運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)旁通閥的方法的流程圖。
[0011]圖4示出一種用于增加通過增壓空氣冷卻器的空氣流以從增壓空氣冷卻器清除冷凝物的方法的流程圖。
[0012]圖5示出一種用于推斷增壓空氣冷卻器處的冷凝物水平的方法的流程圖。
[0013]圖6示出一種用于通過打開壓縮機(jī)旁通閥同時(shí)增加升壓而增加通過增壓空氣冷卻器的空氣流以從增壓空氣冷卻器清除冷凝物的方法的流程圖。
[0014]圖7示出一種用于通過停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸同時(shí)增加升壓而增加通過增壓空氣冷卻器的空氣流以從增壓空氣冷卻器清除冷凝物的方法的流程圖。
[0015]圖8是響應(yīng)于增壓空氣冷卻器冷凝物對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)示例調(diào)節(jié)以增加通過增壓空氣冷卻器的空氣流的一種曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下描述涉及用于增加通過增壓空氣冷卻器(CAC)(諸如圖1中示出的CAC)的空氣流以便從CAC移除冷凝物并減少冷凝物積聚的系統(tǒng)和方法。一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(諸如圖1中示出的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng))能夠以VDE模式運(yùn)轉(zhuǎn)，其中一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸可以被選擇性停用。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還可以包括旁路通道，該旁路通道包括圍繞CAC和壓縮機(jī)二者的壓縮機(jī)旁通閥(CBV)。用于以VDE模式運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)和運(yùn)轉(zhuǎn)CBV的方法分別在圖2和圖3示出。響應(yīng)于CAC中的冷凝物積聚，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以增加通過CAC的空氣流以從CAC清除冷凝物。圖4示出用于基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況通過打開CBV或以VDE模式運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)增加通過CAC的空氣流的方法。圖5示出用于確定CAC中冷凝物水平的方法。圖6示出用于通過打開CBV同時(shí)增加升壓而增加通過CAC的空氣流的方法。類似地，圖7示出用于通過停用一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸同時(shí)增加升壓而增加通過CAC的空氣流的方法。圖8示出基于CAC冷凝物對(duì)CBV、VDE運(yùn)轉(zhuǎn)和附加發(fā)動(dòng)機(jī)工況的示例調(diào)節(jié)。
[0017]圖1是示出可以被包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中的示例發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10被示出帶有四個(gè)汽缸或燃燒室30。然而，根據(jù)本公開也可使用其他數(shù)目的汽缸。在另一種示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以是帶有兩排汽缸30的V型發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)和經(jīng)由輸入裝置130來(lái)自車輛操作者132的輸入控制。在該示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)燃燒室(例如，汽缸)30可以包括活塞(未示出)設(shè)置在其中的燃燒室壁?；钊梢员获罱又燎S40以便活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可以經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)150耦接至車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。另外，啟動(dòng)器馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪耦接至曲軸40以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。曲軸40還可以用于驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)(圖1中未示出)。
[0018]發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩可以被傳送到液力變矩器(未示出)以驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器系統(tǒng)150。另外，一個(gè)或多個(gè)離合器(包括前進(jìn)離合器154)可以被接合以推進(jìn)汽車。在一種示例中，液力變矩器可以被稱為變速器系統(tǒng)150的部件。另外，變速器系統(tǒng)150可以包括多個(gè)齒輪離合器152，齒輪離合器152可以根據(jù)需要被接合以激活多個(gè)固定變速器齒輪比。具體地，通過調(diào)節(jié)多個(gè)齒輪離合器152的接合，變速器可以在較高檔位(即，具有較低齒輪比的檔位)和較低檔位(即，具有較高齒輪比的檔位)之間轉(zhuǎn)換。這樣，當(dāng)處于較高檔位時(shí)，齒輪比差實(shí)現(xiàn)變速器上的較低扭矩倍增(multiplicat1n)，當(dāng)處于較低檔位時(shí)，齒輪比差實(shí)現(xiàn)變速器上的較高扭矩倍增。車輛可以具有四個(gè)可用檔位，其中變速器檔位四(變速器第四檔位)是最高可用檔位以及變速器檔位一(變速器第一檔位)是最低可用檔位。在另一些實(shí)施例中，車輛可以具有多于或少于四個(gè)可用檔位。如這里所闡述的，控制器可以改變變速器檔位(例如，升檔或降檔變速器)以調(diào)節(jié)穿過變速器和液力變矩器傳送至車輪156的扭矩的量(即，發(fā)動(dòng)機(jī)軸輸出扭矩)。隨著變速器變換至較低檔位，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(Ne或RPM)增加，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流。通過旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的進(jìn)氣歧管真空可以在較高RPM處增加。
[0019]燃燒室30可以接收來(lái)自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣空氣且可以經(jīng)由排氣歧管46向排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣歧管46能夠經(jīng)由各自的進(jìn)氣門和排氣門(未示出)與燃燒室30選擇性地連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室30可以包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門和/或兩個(gè)或更多個(gè)排氣門。
[0020]燃料噴射器50被示出直接耦接到燃燒室30，用于與從控制器12接收到的信號(hào)FPW的脈沖寬度成比例將燃料直接噴射到燃燒室30中。以此方式，燃料噴射器50提供到燃燒室30的燃料的所謂直接噴射；然而，應(yīng)當(dāng)理解，進(jìn)氣道噴射也是可能的。燃料可以通過包括燃料箱、燃料栗和燃料導(dǎo)軌的燃料系統(tǒng)(未示出)輸送至燃料噴射器50。
[0021]在被稱為點(diǎn)火的過程中，噴射的燃料通過已知的點(diǎn)火方式(諸如，火花塞52)被點(diǎn)燃，從而導(dǎo)致燃燒。火花點(diǎn)火正時(shí)可以被控制，以便在制造商規(guī)定的時(shí)間之前(提前)或之后(延遲)火花發(fā)生。例如，火花正時(shí)可以從最大破壞扭矩(MBT)正時(shí)被延遲以控制發(fā)動(dòng)機(jī)爆震或在高濕度狀況下被提前。具體地，MBT可以被提前以使燃燒速率變緩。在一種示例中，在踩加速踏板期間，火花可以被延遲。在一個(gè)替代實(shí)施例中，壓縮點(diǎn)火可以被用于點(diǎn)燃噴射的燃料。
[0022]進(jìn)氣歧管44可以接收來(lái)自進(jìn)氣通道42的進(jìn)氣空氣。發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置包括進(jìn)氣歧管44和進(jìn)氣通道42。進(jìn)氣通道42和/或進(jìn)氣歧管44包括具有節(jié)流板22的節(jié)氣門21，以調(diào)節(jié)到進(jìn)氣歧管44的流量。在該具體示例中，節(jié)流板22的位置(TP)可以由控制器12改變以啟用電子節(jié)氣門控制(ETC)。以此方式，節(jié)氣門21可以被運(yùn)轉(zhuǎn)以改變提供至燃燒室30的進(jìn)氣空氣。例如，控制器12可以調(diào)節(jié)節(jié)流板22以增加節(jié)氣門21的開度。增加節(jié)氣門21的開度可以增加供應(yīng)至進(jìn)氣歧管44的空氣量。在一個(gè)替代示例中，節(jié)氣門21的開度可以被減小或完全關(guān)閉以切斷至進(jìn)氣歧管44的空氣流。
[0023]在一些實(shí)施例中，進(jìn)氣通道42中可以存在附加節(jié)氣門，諸如壓縮機(jī)60上游的節(jié)氣門(未示出)。此外，可以使用位于節(jié)氣門21處的節(jié)氣門位置傳感器23確定節(jié)氣門21的節(jié)氣門位置或節(jié)氣門角度。在一種示例中，節(jié)氣門位置傳感器23可以測(cè)量節(jié)流板22相對(duì)于通過進(jìn)氣通道42的空氣流的方向的角度。例如，當(dāng)節(jié)流板22被完全關(guān)閉(并阻止通過進(jìn)氣通道42的空氣流)時(shí)，節(jié)氣門角度可以接近零度。當(dāng)節(jié)流板22完全打開(并垂直于空氣流)時(shí)，節(jié)氣門角度可以接近90度。
[0024]另外，在公開的實(shí)施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可以經(jīng)由EGR通道(諸如，高壓EGR通道140)從排氣通道48向進(jìn)氣通道42傳送期望部分的排氣。提供至進(jìn)氣通道42的EGR的量可以由控制器12經(jīng)由EGR閥(諸如，高壓EGR閥142)改變。在一些情況下，EGR系統(tǒng)可以用于調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的空氣和燃料混合物的溫度。圖1示出高壓EGR系統(tǒng)，在其中EGR通過EGR通道140從渦輪增壓器的渦輪上游傳送到渦輪增壓器的壓縮機(jī)下游。圖1還示出低壓EGR系統(tǒng)，在其中EGR通過低壓EGR通道157從渦輪增壓器的渦輪下游傳送到渦輪增壓器的壓縮機(jī)上游。低壓EGR閥155可以控制提供至進(jìn)氣通道42的EGR的量。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括高壓EGR系統(tǒng)和低壓EGR系統(tǒng)二者，如圖1所示。在另一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括低壓EGR系統(tǒng)或高壓