用于增压空气冷却器旁路的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于增压空气冷却器旁路的方法和系统。本公开涉及在第一空气路径内具有空气冷却器且在被平行连接到所述第一空气路径的第二空气路径中具有旁路的增压冷却器，其中绝热件被分配给旁路，从而将旁路与空气冷却器热隔离，其中空气冷却器具有带有外壁和内壁的双壁基体，其中绝热件被布置在内壁上。本公开也涉及用于此类增压冷却器的阀门和带有此类增压冷却器的涡轮增压内燃发动机以及带有此类内燃发动机的机动车辆。
【专利说明】用于増压空气冷却器旁路的方法和系统
[0001 ]相关申请的交叉参考
[0002 ] 本申请要求2015年I月30日提交的德国专利申请N0.102015201619.6的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
技术领域
[0003]本说明书总体涉及用于带有旁路的增压空气冷却器的方法和系统。
【背景技术】
[0004]许多内燃发动机包括涡轮增压器或机械增压器，其经配置通过用由涡轮驱动的压缩机压缩进入空气来迫使更多的空气质量进入发动机的进气歧管和燃烧室，所述涡轮经设置以捕获来自发动机排气的流动的能量。然而，压缩可以加热进气空气，从而导致增压空气的密度降低。已知的是，使用增压空气冷却器(CAC)来补偿通过增压作用引起的加热。
[0005]在潮湿和较冷的气候中的低负荷操作期间，空气中的水蒸气可以冷凝并存储在CAC中。当进气空气的流动达到足够高的速度时，冷凝的水可以被从CAC中剥离且摄入发动机中。如果太多的水太快地摄入发动机中，发动机可能失火，从而可以导致发动机劣化。
【发明内容】
[0006]本发明人已经认识到上述问题并且识别了各种方法来至少部分地解决那些问题。在一个示例中，上述问题可以由包括带有相邻旁路的CAC的系统解决，其中所述旁路与CAC的空气冷却器热隔离。经配置调整通过增压空气冷却器和旁路中的一个或多个的空气流的阀门是绕空气冷却器和旁路之间的共用壁可枢转的。以这种方法，所述阀门可以在高湿度和低环境温度条件下将空气引入所述旁路，以减少CAC中的冷凝物形成。
[0007]作为一个示例，空气冷却器沿第一路径定位，并且所述旁路沿平行于第一路径的第二路径定位。共用壁可以位于第一路径和第二路径之间，其中所述共用壁是绝热的以阻止在所述两个路径之间的热传递。绝热件可以是真空元件和/或泡沫元件。经配置调整到所述第一路径和第二路径中的一个或多个的空气流的阀门可旋转地耦接耦接到所述共用壁。在一个示例中，所述阀门可以移动到第一端位置和第二端位置，以便分别阻塞第一路径或第二路径。所述阀门可以基于但不限于发动机负荷、环境温度和/或环境条件被致动。在一个示例中，本公开可以利用所述阀门，以在低发动机空气流条件下关闭部分空气冷却器并且在高发动机空气流条件下打开所述空气冷却器。以这种方式，可以维持发动机效率，同时减少空气冷却器中的冷凝物形成。
[0008]应该理解的是提供上述
【发明内容】
，以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。不旨在识别所要求保护的主题的关键或主要特征，所要求保护的主题的范围通过随附权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中的任何缺点的【具体实施方式】。
【附图说明】
[0009]图1示出阀门处于第一端位置的增压空气冷却器。
[0010]图2示出阀门处于中间位置的增压空气冷却器。
[0011]图3示出阀门处于第二端位置的增压空气冷却器。
[0012]图4示出带有增压空气冷却器的发动机的示意图。
[0013]图5示出用于操作增压空气冷却器的阀门的方法。
[0014]图6示出说明基于阀门位置供给的电流的曲线图。
【具体实施方式】
[0015]下列描述涉及到用于在第一空气路径中具有进气空气冷却器并且在平行地连接到所述第一空气路径的第二空气路径中具有旁路的增压空气冷却器(CAC)的系统和方法。所述CAC还包括经配置以调整到所述第一路径和第二路径中的一个或多个的空气流动的阀门。所述阀门的第一端位置(旁路位置)可以阻塞到所述空气冷却器的进气空气流动并基本上使所有进气空气流过所述旁通通道，如图1中所示。所述阀的中间位置可以部分地阻塞到所述空气冷却器和所述旁通通道的进气空气流动，使得空气可以同时流动到所述空气冷却器和所述旁通通道，如图2中所示。阀门的第二端位置(空气冷却器位置)可以阻塞到所述旁路的进气空气流动并基本上使所有的进气空气流过所述空气冷却器，如图3中所示。CAC被布置在内燃发动机的入口道(inlet tract)中，并且可以降低被供给至内燃发动机的进气空气的温度，如图4中所示。空气冷却器耗散部分热量，所述热量由空气在涡轮增压器或压缩机中的压缩引起。由于更多的空气被提供给一个或多个发动机汽缸，所以冷却增压空气可以允许燃烧更多的燃料，从而增加发动机功率输出。然而，在伴随高湿度和低温度的低负荷期间，由于CAC的温度低于增压空气中的水蒸气的露点温度，所以冷凝物可以在空气冷却器中形成。冷凝物可以在空气冷却器中累积并且在较高发动机负荷期间被吹扫进一个或多个发动机汽缸中。这可以引起发动机失火。所述阀门可以在所述第一位置和第二位置之间被调整以减少在一些条件下的冷凝物形成，如图5中所示。提供给阀门的电动辅助可以基于阀门位置而改变，如图6中所示。
[0016]图1示出增压的内燃发动机的增压空气冷却器(CAC)2，其中所述发动机可以包括涡轮增压器和机械增压器中的一个或多个。所述CAC2具有空气冷却器4和旁路6。空气冷却器4可以是空气对空气冷却器或水对空气冷却器。空气冷却器4被布置在第一空气路径30中，并且旁路6被布置在第二空气路径32中。在单个空气路径分叉成两个空气路径之前，第一空气路径30和第二空气路径32始于单个空气路径(进气通道)。第一空气路径30和第二空气路径32平行地连接，使得空气可以被转向沿第二空气路径32通过旁路6，从而绕过空气冷却器2。第一空气路径30和第二空气路径32中的气体不混合。所述空气路径中的气流的方向基本上是相同的。然而，第一空气路径30和第二空气路径32分别在空气冷却器4和旁路6的下游的汇合区域34处结合，从而允许来自两个路径的气体混合。
[0017]所述CAC2具有带有外壁12和内壁14的双壁基体10。沿空气流90的方向，基体10具有带有圆形横截面和矩形横截面的部分。内壁14可以包括阻止第一空气路径30和第二空气路径32之间的热连通的绝热件。因此，内壁14经配置以阻止从旁路6到空气冷却器4(或者反之亦然)的传热或热量提取。以这种方式，第一空气路径30中的空气可以保持比第二空气路径32中的空气更冷。所述绝热件可以是真空元件或泡沫元件。如果所述绝热件是真空元件，则内壁14没有空气或任何其他传热材料和/或气体，并具有小于阈值压力(例如，小于I kPa)的内部压力。
[0018]阀门16被提供用于引导空气沿第一空气路径30和/或穿过第二空气路径32。阀门16具有固定在枢转轴线20上以在两个端位置之间可移位的闭合部件18。枢转轴线20可枢转地耦接到内壁14，其中阀门16绕枢转轴线20可枢转。为了在两个端位置之间移动阀门16，致动器(例如，控制器、电动机、螺线管、气动气缸等)可以电信号通知阀门16以在两个端位置之间旋转。这允许阀门16在两个端位置之间的简单和快速的移位。可以信号通知阀门16，以基于变化的发动机负荷、CAC冷凝水平、CAC温度、环境湿度、排气再循环(EGR)组分、EGR冷却器冷凝水平等移动。因此，通过阀门16的控制，可以将空气流引导到第一空气路径30、第二空气路径32，或者同时引导到这两个路径内。可替代地，也可以提供两个阀门，所述两个阀门交替地打开和关闭，以便将空气流引导到第一空气路径30和/或第二空气路径32内。
[0019]阀门16被示出处于第一端位置，其中阀门16正阻塞进气空气到空气冷却器4的流动。基本上所有进气空气在流动到发动机之前都被导向至旁路6(第二空气路径32)。在第一端位置时，所述发动机接收比阀门16处于其他位置时更热的空气，如将在下面描述。
[0020]在一个示例中，阀门16可以是翼型件(airfoil)22。在不脱离本发明的范围的情况下，阀门16可以是其他合适的形状，例如，波形曲线、Z字形等。翼型件22包括第一侧面18和第二侧面24。在第一端位置时，第一侧面18面向下游方向，并且第二侧面24面向相对于进气空气流90的上游方向。阀门16保持处于第一端位置，直到所述致动器信号通知阀门16移动，如将在下面描述。阀门16不透空气流，并引导进气空气流90进入第二空气路径32，其中所述进气空气流入节气门26上游的汇合区域34。
[0021]图2示出翼型件22处于中间位置的CAC2。因此，先前介绍的组件可以在后续附图中类似地编号。所述中间位置可以直接在第一端位置和第二位置之间，从而允许增压空气流动到空气冷却器4和旁路6。以这种方式，一部分进气空气被冷却而剩余部分的进气空气没有被冷却。当处于中间位置时，到空气冷却器和旁路的进气空气质量流量可以基本上相等。以这种方式，进气空气流的一半被冷却并且另一半没有被冷却。所述两个半进气流可以在流动到发动机的一个或多个汽缸之前在节气门上游的汇合区域34处合并。空气冷却器4使进气空气沿第一空气路径30流动，而旁路6使进气空气沿第二空气路径32流动。来自第一空气路径30和第二空气路径32的增压空气可以在CAC 2的与节气门26相邻的端部附近的汇合区域34处合并。由于共用壁14的真空绝缘，第一空气路径30中的空气与第二空气路径32中的空气热隔离。来自空气路径的空气在汇合区域34内合并，其中来自第一空气路径30的空气的温度上升并且来自第二空气路径32的空气的温度下降。当翼型件22在中间位置时提供给发动机的空气的温度低于翼型件22在图1中所示的第一端位置时提供给发动机的空气的温度。
[0022]如图所示，与图1的翼型阀门22相比，翼型阀门22更靠近第二端位置。当翼型阀门22按逆时针方向从(图1中所示的)第一端位置移动到中间位置时，翼型阀门22经历彼此相反的打开力和动量力(分别由箭头92和94指示)。所述打开力可以通过致动器电动致动所述翼型阀门朝向中间位置而被生成，以便允许增压空气流入第一空气路径30穿过空气冷却器4。所述动量力可以通过增压空气按压翼型阀门22的第二侧面24生成。当翼型阀门22从第一端位置移动到中间位置时，动量力逐渐减小，从而允许翼型件22用更少的电辅助移动。换句话说，当翼型阀门22从一个端位置移动到不同的端位置时，由致动器提供的电辅助也可以逐渐减少。在中间位置处，打开力和动量力可以基本上相等(处于力平衡)。“基本上相等”是指由于生产引起的公差而产生的打开力和关闭力彼此偏差为例如3%至10%。因此，所述致动器可以不施加必要的反作用力(打开力)以抵抗由空气流引起的力(动量力)。因此，与用于阀门致动的整个持续时间的致动器相比，所述致动器可以被相应地配置有更小且更少的功率。
[0023]在翼型阀门从第一端位置移动到第二端位置或从第二端位置移动到第一端位置的示例中，所述致动器可以响应于翼型阀门经过中间位置而不再提供电辅助。这可以是由于增压空气的动量力足够大以在无电辅助的情况下关闭翼型阀门。作为第一示例，对于处于中间位置的翼型件，如果该翼型件按逆时针方向朝向第二端位置稍微移动，则由于自然移动所述阀门到期望的位置的进气空气流产生的动量力，所述致动器可以不向翼型件移动提供动力。类似地，如果翼型件阀门从中间位置朝向第一端位置按顺时针方向稍微移动，则由于动量力能够在无辅助的情况下移动所述翼型阀门，所以所述致动器可以不提供电辅助。
[0024]图3示出处于第二端位置的翼型阀门22，其中第二空气路径32被阻塞接收增压空气。第一侧面18面向上游方向，并且第二侧面24面向相对于进气空气流90的下游方向。因此，基本上所有的进气空气沿第一空气路径30流过空气冷却器4，而不流过第二空气路径32。以这种方式，冷却流动到汇合区域34的增压空气被冷却，从而导致输送到发动机的空气的温度比所述阀门在第一端位置或中间位置时输送到发动机的空气更冷。由于进气空气流提供的力，翼型阀门22可以在没有电动辅助的情况下保持处于第二端位置。在一个示例中，由于提供给发动机的汽缸的增压空气的较大密度，节流阀26可以被移动到更关闭的位置。在另一个示例中，节流阀26可以维持当前位置，或者移动到更敞开的位置。
[0025]图4示出包括发动机102、进气系统104、排气系统106和排气再循环(EGR)系统108的车辆100的示意图。进气系统104经配置提供进气空气至发动机102内的汽缸110。所述发动机被示出具有以直列式配置布置的四个汽缸。然而，将理解的是汽缸的数量和/或汽缸的配置可以在其他实施例中改变。例如，发动机102可以包括以V形配置布置的六个汽缸。进气系统104经配置以使进气空气流动到所述汽缸，并且排气系统106经配置以从所述汽缸接收排气。另外地，所述汽缸110中的每个汽缸可以包括点火装置112，所述点火装置经配置以点燃汽缸110中的空气燃料混合物。另外地或可替代地，可以利用压缩点火来点燃汽缸110中的空气燃料混合物。发动机102也包括每个汽缸至少一个进气门和至少一个排气门。在一个示例中，发动机102可以是涡轮增压汽油发动机。
[0026]该进气系统包括压缩机114。压缩机114可以被包括在具有排气系统106内的涡轮116的涡轮增压器内。压缩机114和涡轮116被可旋转地耦接。然而，在其他示例中，压缩机114可以被可旋转地耦接到车辆中的变压器，从而提供所谓的机械增压。
[0027]进气系统104还包括具有被集成在内部的增压空气冷却器(CAC)120的气室118。增压空气冷却器可以用于冷却可以经由压缩机114的操作而被加热的进气空气和被输送至气室118上游的进气系统104的EGR气体。以这种方式，减小提供给发动机102的升压体积。升压体积的减小能够增加发动机内的燃烧效率。此外，升压体积的减小允许更好地控制低压(LP)排气再循环(EGR)。此外，当增压空气冷却器120被集成到气室118内时，节气门体积在与具有与所述气室间隔开(例如，分离)的增压空气冷却器的进气系统相比时减小。因此，节气阀门响应得到提高。气室118包括与压缩机114流体连通的入口 119。气室118还包括气室壳体121。因此，气室壳体121包括扩张体，并且气室壳体的容积向下游方向上扩张。增压空气冷却器120可以是水对空气增压冷却器，并且可以使用冷却剂冷却进气空气。可替代地，增压空气冷却器120可以是空气对空气增压冷却器，并且可以使用环境空气来冷却增压空气。旁路126被定位与增压空气冷却器120相邻，并且通过绝热壁与增压空气冷却器热密封。所述绝缘壁可以包括真空元件，如上所述。翼型阀门122位于增压空气冷却器120和旁路126之间的壁上的枢转点上。阀门122可以被致动，以便调整通过所述旁路和所述增压空气冷却器中的一个或多个的空气的流动，如将在下面描述。在一些实施例中，可以省略气室118。
[0028]进气系统104还包括节气门体130。节气门体130与增压空气冷却器120相邻。然而，在其他示例中，节气门体130可以与增压空气冷却器120间隔开。当节气门体130被定位在增压空气冷却器120的下游时，可以改进节气门响应。节气门体130包括被定位在多个进气流道134中的多个节气门(例如，进气节气门)132。具体地，所述进气流道134中的每个都具有位于其中的单个节气门。此外，每个进气流道134与所述汽缸110之一流体连通。以这种方式，每个汽缸具有单独的节气门。每个节气门包括节流板136。因此，在所示的实施例中，节气门体130在发动机汽缸的每个进气装置中包括节流板。然而，在其他实施例中，可以利用替换的节气门体配置。节气门132经配置以调整通过每个流道134中的空气流。将理解的是，节气门132可以被同时控制。也就是说，节气门132可以经由延伸穿过每个节流阀板的单个轴控制。然而，在其他示例中，每个节气门可以被单独地控制。被包括在发动机102中的控制器150可以用于控制节气门132的操作。
[0029]压缩机114、气室118和节气门体130可以被包括在进气组件140中。每个前述部件可以以连续的顺序直接耦接在彼此的下游。例如，压缩机114、气室118和节气门体130可以被直接耦接在彼此的下游，其中无附加部件被定位在连续的部件之间(例如，气室被直接耦接到节气门体，其中无任何附加部件被定位在气室和节气门体之间)。然而，在其他示例中，仅气室118和节气门体130可以被包括在进气组件140内。
[0030]排气系统106包括与汽缸110和排气歧管144流体连通的多个排气流道142。涡轮116被定位在排气系统106中排气歧管144的下游。另外，排放控制装置146被定位在涡轮116的下游。涡轮116被可旋转地耦接到压缩机114。轴和其他合适的部件可以用于耦接涡轮116和压缩机114。然而，在其他示例中，涡轮116可以被从发动机中省略并且来自车辆100中的变速器的旋转能量可以用于向压缩机114提供旋转能量。压力传感器147可以被耦接到排气歧管144。氧传感器148可以被耦接到在排放控制装置146上游的导管149。
[0031]EGR系统108可以包括高压EGR回路170和低压EGR回路172中的至少一个。增压空气冷却器120允许更好地控制低压EGR回路170，并改善高压EGR回路172的冷却。高压EGR回路170包括通向排气歧管144的入口 176和通向导管180的出口 178，所述导管180将压缩机114流体地耦接到气室118。在一些示例中，导管180可以是压缩机114的出口。阀门182可以被包括在高压EGR回路170中。处于打开位置时，阀门182经配置以使气体能够流过高压EGR回路170。处于闭合位置时，阀门182经配置以基本上抑制气体流过高压EGR回路170。低压EGR回路172包括通向导管149的入口 184和通向进气系统104中压缩机114上游的导管188的出口186。阀门190可以被包括在低压EGR回路172中。将理解的是，由于低压EGR回路172的出口和节气门体130之间的距离减小，当增压空气冷却器120被集成到气室118中时，可以减少低压EGR回路172的延迟。节气门192也可以被定位在导管188中。处于打开位置时，阀门190经配置以使气体能够流过低压EGR回路172。在闭合位置时，阀门190经配置以基本上抑制气体流过低压EGR回路172。以这种方式，气体可以经由高压EGR回路170和低压EGR回路172从排气系统106流动到进气系统104。对于高压EGR回路170和低压EGR回路172两者，都可以包括一个或多个冷却器(EGR冷却器196)，以在混合的空气和EGR气体经过增压空气冷却器之前提供初始的EGR冷却。
[0032]控制器150在图1中被示出为常规的微计算机，所述常规的微计算机包括:微处理器单元152、输入/输出端口 154、只读存储器156、随机存取存储器158、不失效存储器160以及常规数据总线。控制器150被示出从耦接到发动机102的传感器162(如压力传感器127、压力传感器147和氧传感器148)接收各种信号。控制器150可以经配置以发送信号至致动器164，如节气门132、阀门182、阀门190和节气门192。
[0033]图5示出用于操作翼型阀(图1、图2和图3的翼型阀22)的方法500。用于执行方法500的指令可以由控制器(图4的控制器150)基于存储在所述控制器的存储器上的指令以及连同从所述发动机系统的传感器(如参照图4在上面描述的传感器)接收的信号来执行。所述控制器可以采用所述发动机系统的发动机致动器，以根据以下描述的方法来调整发动机操作。
[0034]方法500在502开始，在502所述方法确定、评估和/或测量当前发动机操作参数。当前发动机操作参数可以包括但不限于发动机负荷、车辆速度、歧管真空、进气空气湿度、环境温度、发动机温度、EGR质量空气流量和/或空燃比。
[0035]在504，方法500包括确定冷凝物风险(冷凝物形成的可能性)。所述冷凝物风险可以基于发动机温度、环境温度、环境湿度、EGR组分、天气条件等。所述冷凝物风险可以响应于发动机温度低于阈值温度而增加，其中所述阈值温度基于水蒸气的露点。冷凝物风险可以随着所述环境湿度增加而增加。如果EGR中的水量和/或EGR冷却器中的冷凝物量增加，则所述冷凝物风险也可以增加。
[0036]在506，方法500基于上述因素确定所述冷凝物风险是否大于阈值风险。所述阈值风险可以基于空气冷却器中能够引起发动机失火的冷凝物的量。如果所述冷凝物风险大于所述阈值风险，则方法500前进到508，以将所述翼型阀移动到第一端位置并且使进气空气通过旁路，而不使进气空气流动到空气冷却器。如上所述，旁路和空气冷却器彼此相邻并且由绝热的壁分离。在一个示例中，所述阀门可以被从第二端位置致动到第一端位置，其中致动器可以提供电辅助直到阈值位置，其中所述阈值位置在基于所述阀门的起点的中间位置的直接下游。例如，如果所述阀门正从第一端位置移动到第二端位置，则阈值位置位于在更接近第二端位置的中间位置一侧上的中间位置的直接下游。进气空气可以产生动量力，一旦阀门已经到达稍微超过中间位置的位置，则动量力就可以在没有电辅助的情况下关闭阀门。此外，由于当阀门移动到中间位置时相反的动量力减小，所以由致动器提供的电辅助可以从第二端位置到稍微超过中间位置的位置逐渐地减小。
[0037]如果冷凝物风险不大于阈值危险，则方法500前进到510，以确定所述发动机负荷是否大于第一阈值负荷。第一阈值负荷可以基于低发动机负荷。如果发动机负荷不大于第一阈值负荷，则方法500前进到512，以将翼型阀移动到第一端位置并使增压空气通过旁路。在包括涡轮增压器的发动机的低发动机负荷操作期间，由于低的压缩机旋转速度仅稍微地压缩进气空气，从而导致稍微加热的进气空气，所以增压空气冷却可以不是期望的。稍微压缩的进气空气不会足够热到期望冷却。因此，翼型阀可以被移动到第一位置，以便绕过空气冷却器并保留进气空气温度。如果进气空气被过度冷却，则发动机燃烧稳定性可以被减少。
[0038]如果所述发动机负荷大于第一阈值负荷，则方法500前进到514，以确定发动机负荷是否大于第二阈值负荷。第二阈值负荷可以基于高发动机负荷。如果发动机负荷不大于第二阈值，则发动机可以处于中等负荷并且方法500前进到516，以将翼型阀移动到中间位置，并且使增压空气流动至空气冷却器和旁路。由于闭合压力和动量压力基本相等，所以当翼型阀在中间位置时，所述致动器可以被禁用(不提供电辅助)。当在中间位置时，到空气冷却器的进气质量空气流量和到旁路的进气质量空气流量可以基本上相等。以这种方式，进气空气流量的一半被冷却且另一半没有被冷却。所述两个半部分流量可以在流动到发动机的一个或多个汽缸之前在节气门上游的汇合区域处合并。
[0039]另外地或可替代地，中间位置可以用于将冷凝物可控制地扫出空气冷却器和/或EGR冷却器，以减少所述冷却器中的冷凝物负荷。小量的冷凝物可以被从冷却器扫至发动机，同时维持期望的发动机燃烧稳定性。以这种方式，所述方法可以减轻冷凝物的形成并减小冷凝物的当前水平。
[0040]如上所述，用于处于中间位置的翼型阀的来自致动器的少量电辅助可以将翼型阀移动到第一端位置或第二端位置，因为动量力在没有进一步的电辅助的情况下沿相同方向自然地移动所述阀门。因此，如果所述翼型阀正从第一端位置移动到第二端位置或反之亦然，则致动器不再对处于中间位置下游的位置处的翼型阀提供电辅助。
[0041]如果所述发动机负荷大于所述第二阈值负荷，则所述发动机可以处于高负荷并且方法500前进到518，以将所述翼型阀移动到第二端位置来阻塞旁路并且使进气空气流动到空气冷却器。以这种方式，所有的进气空气被空气冷却器冷却。由于在高负荷下的高压缩机转速导致进气空气的增加的压缩进而导致高进气空气温度，所以这可以是期望的。
[0042]图6示出说明了阀门在第一和第二端位置之间移动的示例结果的操作顺序600。线602表示阀门位置，虚线604表示直接在第一端位置和第二端位置之间的阀门的中间位置，线606表示电辅助(电流)的量，并且线608表示阈值电流值，其中阈值电流值等于“O”值。对于线606，“100”的值表示最大量的电流并且“O”值表示无电流。
[0043]在tl之前，阀门处于第一位置并且阻塞进气空气到空气冷却器的流动。因此，基本上所有的进气空气流动到旁路。基于参照图5在上面描述的发动机条件中的一个或多个经由控制器信号通知阀门以移动到第二端位置。作为示例，发动机负荷可以从低负荷增加到高负荷，因此信号通知阀门从第一端位置移动到第二端位置。阀门经由致动器(例如，控制器150)提供的电辅助(电流)沿逆时针方向枢转。当阀门朝着分别由线602和604所示的(第一端位置和第二端位置之间的)中间位置移动时，提供给阀门的电流逐渐地减小，如线606所示，因为进气空气流产生的动量力也会减小。此外，当阀门从第一端位置移动到中间位置时，到旁路的质量空气流量会减小并且到空气冷却器的质量空气流量会增加。
[0044]在tl，阀门达到中间位置，其中到空气冷却器的质量空气流量和到旁路的质量空气流量基本上相等。如上所述，阀门可以在中间位置处于压力平衡状态，使得阀门可以被维持在中间位置而不用提供电流。然而，电流保持有效以便致动阀门经过中间位置到达第二端位置。在tl之后且在t2之前，电流减小到低于阈值电流值608的电流值(不再提供电流)，之后阀门被朝向着第二端位置稍微致动出中间位置之外。阀门经由来自由进气空气流产生的动量力的辅助枢转。当阀门从中间位置旋转到第二端位置时，到旁路通道的质量空气流量减小并且到空气冷却器的质量空气流量相应地增加。
[0045]在t2，阀门处于第二端位置，其中进气空气流过空气冷却器，而不流过旁路通道。由于参照图5在上面描述的条件变化，阀门被用信号通知以从第二端位置移动到中间位置。在一个示例中，由于从高负荷到中等负荷的发动机负荷更换和与用于冷凝物形成的适度风险结合的期望的进气空气冷却中的一个或多个，阀门可以从第二端位置移动到中间位置。以这种方式，可以致动阀门，以便冷凝物风险增加时允许较少的空气到达空气冷却器。在t2之后且在t3之前，阀门被向中间位置致动。这包括沿顺时针方向枢转阀门，其中电流被提供给阀门。当阀门向中间位置接近时，电流量随着由进气空气流产生的动量力的减小而减少。
[0046]在t3，阀门处于中间位置并且电流被切断。由于到空气冷却器的质量空气流量和到旁路通道的质量空气流量基本相等，所以阀门处于压力平衡状态。在t3之后且t4之前，阀门保持处于中间位置。
[0047]在t4，如上所述，由于发动机负荷从中等负荷减小至低负荷、进气空气冷却不再期望、冷凝风险大于阈值风险、EGR冷却器冷凝物水平大于阈值冷凝物水平等中的一个或多个，信号通知阀门以从中间位置移动到第一端位置。在t4之后且在t5之前，小量的电流(稍微高于阈值电流)被供给至阀门，以便朝着第一端位置将其稍微移出中间位置，其中进气空气流的动量力可以在没有电辅助的情况下将阀门移动到第一端位置。
[0048]当在中间位置时，供给至为定位阀门而被耦接到阀门的致动器的电流可以低于所述阈值电流(被关闭)。惯性(动量)力和提升流量(lift flow)(打开)力可以基本上平衡，使得小至没有电流被要求用于维持阀门位置。此类阀门操作可以指具有双稳定位置(中间位置以及两个端位置中的每个端位置)。为了随后移动阀门远离中间位置，高于阈值电流的致动器电流可以被仅仅暂时地供给，以启动阀门的移动，其中现在未平衡的动量(空气流)力继续将阀门移动到其启动初始移动朝向的端位置。以这种方式，响应于阀门在中间位置的下游并朝向期望的端位置移动，禁用对阀门的电辅助，即使在电辅助被禁用时阀门继续朝向期望的端位置移动。此类操作可以保存电力并减小致动器的尺寸。
[0049]在t5，信号通知处于第一端位置的阀门，以使其移动到在第一端位置和中间位置之间的位置。这可以是由于发动机负荷增加到在低负荷和中等负荷之间的负荷、冷凝风险减小和/或发动机要求的进气空气待冷却。在t5之后且在t6之前，阀门被逆时针转动至第一端位置和中间位置之间的位置，其中旁路通道接收比空气冷却器更大量的进气空气。由于进气空气的动量力抵抗由电流提供的阀门力，所以电流是恒定的以便将阀门维持在所述位置处。以这种方式，阀门可以被保持在第一端位置和第二端位置之间的任何位置处，从而允许连续的空气流通过空气冷却器和旁路通道。
[0050]在t6，信号通知阀门以使其移动中间位置。所提供的电流随着阀门向中间位置移动而减小。一旦阀门达到中间位置，在t6之后禁用电流。
[0051]以这种方式，一种用于制造增压空气冷却器的紧凑简易方法可以用于减少冷凝物形成，同时当期望时经由单个阀门控制到空气冷却器和旁路的进气空气流来提供增压空气冷却。旁路和空气冷却器经由具有位于其中的绝热元件的共用壁被热分离。翼型阀门的形状可以促进用来自致动器的最小电辅助进行从第一端位置到第二端位置的致动或从第二端位置到第一端位置的致动。具有翼型阀和旁路的增压空气冷却器的技术效果是减小了增压空气冷却器的轮廓以减少包装约束，同时也降低了增压空气冷却器内冷凝物形成的可能性。
[0052]增压冷却器包括在第一空气路径中的空气冷却器和在被平行连接到第一空气路径的第二空气路径中的旁路，其中绝热件被耦接到旁路从而将旁路与空气冷却器热隔离，空气冷却器具有带有外壁和内壁的双壁基体，并且其中绝热件被布置在内壁内。还包括绝热件的增压空气冷却器的第一示例包括真空元件。增压冷却器的第二示例可选地包括所述第一示例还包括包含泡沫填充物的绝热件。包括第一示例和第二示例中的一个或多个的增压冷却器的第三示例还包括阀门，其经配置在两个端位置之间移动以便控制空气流通过第一空气路径和第二空气路径。包括第一示例到第三示例中的一个或多个的增压空气冷却器的第四示例还包括所述阀门被主动地连接到致动器以便在两个端位置之间移位。包括第一示例到第四示例中的一个或多个的增压空气冷却器的第五示例还包括所述阀门绕轴线是可枢转。增压空气冷却器的第六示例包括第一示例至第五示例中的一个或多个并且还包括所述阀门经配置将所述空气流转换成用于打开第一空气路径的打开力或用于关闭第二空气路径的动量力。增压空气冷却器的第七示例包括第一示例至第六示例中的一个或多个且还包括所述阀门具有翼型形状。增压空气冷却器的第八示例包括第一示例至第七示例中的一个或多个并且还包括所述阀门经配置将空气流转换成用于关闭第一空气路径的动量力或用于打开第二空气路径的打开力。增压空气冷却器的第九示例包括第一示例至第八示例中的一个或多个并且还包括所述阀门包括用于转换所述空气流的回弹表面。增压空气冷却器的第十示例包括第一示例至第九示例中的一个或多个并且还包括阀门处于中间位置时打开力基本上等于动量力，其中所述中间位置是直接在第一端位置和第二端位置之间的阀门位置。
[0053]一种方法，包括当阀门在第一端位置使空气绕过空气冷却器而不使任何空气流过空气冷却器，当所述阀门在第二端位置时使空气流过空气冷却器，并且当所述阀门在中间位置中时使空气流动至空气冷却器和旁路通道两者。当阀门在中间位置时，被供给至为定位所述阀门而被耦接到阀门的致动器的电流可以低于阈值电流(被关闭)。惯性(动量)力和提升流量(打开)力可以基本上平衡，使得小到没有电流被要求用来维持阀门位置。此类阀门操作可以指具有双稳定位置(中间位置以及两个端位置中的每个端位置)。为了随后移动阀门远离中间位置，高于阈值电流的致动器电流可以被仅暂时地施加以启动阀门的移动，其中现在未平衡的动量(空气流)力继续将阀门移动到其启动初始移动朝向的端位置。此类操作可以保存电力并减小所述致动器的尺寸。方法的第一示例还包括其中致动所述阀门包括致动器电辅助所述阀门从第一端位置至第二端位置或从第二端位置至第一端位置。可选地包括第一示例的方法的第二示例还包括响应于阀门在中间位置的下游并且从第一端位置朝向第二端位置移动，禁用对阀门的电辅助，即使在电辅助被禁用时阀门继续朝向第二端位置移动。方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个并且还包括在中间位置的阀门被基本上相等的到空气冷却器的空气质量流量和到旁路通道的空气质量流量限定。方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个并且还包括在旁路通道中的空气经由分离壁与空气冷却器中的空气热分离。
[0054]一种系统包括:涡轮增压发动机;包括与旁路通道相邻的空气冷却器的增压空气冷却器，其中分离壁热分离空气冷却器和旁路通道并且位于其间；和可枢转地耦接到分离壁的翼型阀，所述翼型阀经配置以调整到空气冷却器和旁路通道的进气空气流。系统的第一示例可选地包括旁路通道中的空气与空气冷却器中的空气分离的情况。可选地包括第一示例的系统的第二示例还包括空气冷却器是水对空气冷却器。可选地包括第一示例和/或第二示例的系统的第三示例还包括空气冷却器是空气对空气冷却器。
[0055]注意，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件结合的控制器的控制系统执行。本文所述的具体例程可以表示诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等任何数量的处理策略中的一个或多个。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、并行地执行或在一些情况下省略。同样地，所述处理顺序不是为实现本文所述的示例实施例的特征和优点必须要求的，而是为了便于说明和描述被提供。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据正使用的特定策略重复地执行。此外，所述的动作、操作和/或功能可以以图形方式表示成待编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码，其中所述的动作通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来完成。
[0056]将理解的是本文公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被认为具有限制意义，因为许多变型都是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
[0057]随附权利要求特别地指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或它们的等同物。此类权利要求应该被理解为包括一个或多个此类元件的并入，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过本申请或相关申请中新权利要求的提出进行保护。此类权利要求无论在范围上比原始权利要求更宽、更窄、与其相等或不同也都被视为包括在本公开的主题内。
【主权项】
1.一种增压冷却器，其包括: 在第一空气路径中的空气冷却器和在被平行连接到所述第一空气路径的第二空气路径中的旁路，其中绝热件被耦接到所述旁路，从而将所述旁路与所述空气冷却器热隔离，其中所述空气冷却器具有带有外壁和内壁的双壁基体，其中所述绝热件被布置在所述内壁上。2.根据权利要求1所述的增压冷却器，其中所述绝热件包括真空元件。3.根据权利要求1所述的增压冷却器，其中所述绝热件包括泡沫填充物。4.根据权利要求1所述的增压冷却器，其中阀门经配置以在两个端位置之间可移位，以便控制空气流通过所述第一空气路径和所述第二空气路径。5.根据权利要求4所述的增压冷却器，其中所述阀门被主动地连接到致动器以便在所述两个端位置之间移位。6.根据权利要求4所述的增压冷却器，其中所述阀门绕轴线可枢转。7.根据权利要求4所述的增压冷却器，其中所述阀门经配置将所述空气流转换成用于打开所述第一空气路径的打开力或用于关闭所述第二空气路径的动量力。8.根据权利要求7所述的增压冷却器，其中所述阀门具有翼型形状。9.根据权利要求7所述的增压冷却器，其中所述阀门经配置将所述空气流转换成用于关闭所述第一空气路径的动量力或用于打开所述第二空气路径的打开力。10.根据权利要求9所述的增压冷却器，其中所述阀门包括用于转换所述空气流的回弹表面。11.根据权利要求9所述的增压冷却器，其中阀门处于中间位置时所述打开力基本上等于所述动量力，其中所述中间位置是直接在所述第一端位置和所述第二端位置之间的阀门位置。12.一种方法，其包括: 当阀门在第一端位置中时使空气绕过空气冷却器而不使任何空气流过所述空气冷却器； 当所述阀门在第二端位置中时使空气流过所述空气冷却器；以及 当所述阀门在中间位置中时使空气流动到所述空气冷却器和旁路通道两者。13.根据权利要求12所述的方法，其中致动所述阀门包括致动器电辅助所述阀门从所述第一端位置到所述第二端位置或反之亦然。14.根据权利要求13所述的方法，其还包括响应于所述阀门在所述中间位置的下游并且从所述第一端位置朝向所述第二端位置移动，禁用对所述阀门的电辅助，即使在所述电辅助被禁用时所述阀门继续朝向所述第二端位置移动。15.根据权利要求12所述的方法，其中在所述中间位置的所述阀门被基本相等的到所述空气冷却器的空气质量流量和到所述旁路通道的空气质量流量限定。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述旁路通道中的空气经由分离壁与所述空气冷却器中的空气热分离。17.—种系统，其包括: 涡轮增压发动机； 包括与旁路通道相邻的空气冷却器的增压空气冷却器，其中分离壁热分离所述空气冷却器和所述旁路通道，并且位于所述空气冷却器和所述旁路通道之间； 可枢转地耦接到所述分离壁的翼型阀门，所述翼型阀门经配置以调整到所述空气冷却器和所述旁路通道的进气空气流。18.根据权利要求17所述的系统，其中所述旁路通道中的空气与所述空气冷却器中的空气分离。19.根据权利要求17所述的系统，其中所述空气冷却器是水对空气冷却器。20.根据权利要求17所述的系统，其中所述空气冷却器是空气对空气冷却器。
【文档编号】F02B29/04GK105840294SQ201610059811
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】J·克默林, F·文德利希, H·M·金德尔, V·斯米利亚诺夫斯基, F·A·萨默候夫, A·库斯克
【申请人】福特环球技术公司