[发明专利]增压空气冷却器控制系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求在2012年4月9日提交的美国专利申请No.61∕621928的优先权，其全部内容并入此处，以供参考。

技术领域

本申请涉及一种用于冷却由压缩机压缩以后的发动机增压空气的方法和系统，并且包含其中增压空气冷却器的运行性热传递区域在发动机和车辆运行过程中通过带有阀门布置可更改的方法和系统。

背景技术

许多内燃发动机包含涡轮增压器或机械增压器，涡轮增压器或机械增压器被配置为通过被设置为从发动机的排气流中捕获能量的涡轮所驱动的压缩机压缩进气来迫使更大空气质量进入发动机的进气歧管和燃烧室。然而，压缩倾向于加热进气，从而导致增压空气的密度的降低。使用增压空气冷却器来补偿由增压作用所引起的加热是已知的。

为了在增压应用中和在热环境工况下实现增压空气冷却器（CAC）的高效性，增压空气冷却器应当是大型的并且接收“第一空气”，（例如在散热器和所有其他冷却装置的前方）。在潮湿和较冷的气候条件下的运行过程中，CAC的尺寸可以是这样以致空气中的水蒸汽将会凝结并且储存在CAC中。当进气流达到足够高的速率时，冷凝水可以从CAC中除去并且吸入发动机。然而，如果太多的水太迅速地吸入发动机，发动机可能失火。这种失火可能是极端的状况。相反地，在低空气流量需求的过程中空气流速率保持较高并且可能不允许CAC中的冷凝物积聚。

发明内容

实施例可能提供可以在增压发动机应用中致动的阀门。阀门可以是机械的或者电力的，并且在一些示例中可以位于增压空气冷却器（CAC）、进口箱或出口箱中，以便利用预定的发动机工况所需要的CAC的要求容量空间。

实施例可以利用一个或更多阀门，它们被配置为在低发动机空气流量要求过程中闭合CAC的部分并且在高发动机空气流量要求过程中打开整个CAC。这样，在低空气流量运行和高空气流量运行的过程中可以更好地满足效率要求。

本申请公开了增压空气冷却器布置、增压空气冷却器箱及其方法。增压空气冷却器布置包含具有可运行的热传递区域的增压空气冷却器，可运行的热传递区域被配置为从增压空气冷却器内侧到增压空气冷却器外侧传递热量。增压空气冷却器布置也可以包含阀门，其被配置为使可运行的热传递区域从相对大的区域改变为相对小的区域并且再变回。这样热传递区域的量和CAC的容量空间可以根据发动机运行而调整。例如，在更倾向于冷凝物形成的工况下（例如较低流量的发动机工况），阀门能够经调整以便减少增压空气冷却器中的打开通道的数量，从而增加空气流速率。然而，在较不倾向于冷凝物形成的工况下(例如与较低流量的发动机工况相比的较高流量的发动机工况），阀门能够经调整以便增加增压空气冷却器中的打开通道的数量，从而减少空气流阻力和增加空气流冷却。

在另一实施例中，增压空气冷却器布置进一步包括经密封用于与增压空气冷却器的一侧流体连通的增压空气冷却器箱，并且其中阀门包含在增压空气冷却器箱和增压空气冷却器的一侧之间的接合处铰接定位的板。

在另一实施例中，板在近端枢转地耦合增压空气冷却器箱，并且在板的远端进一步包括偏置件，其被配置为偏置板的移动。

在另一实施例中，增压空气冷却器箱包括：流体地耦合流体管路的第一侧；流体地耦合增压空气冷却器的第二侧；以及阀门元件，其具有：被配置为允许流体穿过增压空气冷却器的第一部分的第一位置；以及被配置为允许流体穿过增压空气冷却器的第二部分的第二位置，其中第一部分比第二部分大。

在另一实施例中，流体是进气，并且其中阀门元件包含：固定在增压空气冷却器箱内侧从而使增压空气冷却器箱分成第一部分和第二部分的划分件，流体管路被配置为使进气流进第一部分；划分件中的孔；与划分件铰接的挡板，并且其中：当挡板大部分没有与划分件接触时阀门元件处在第一位置，以致孔是打开的，并且当挡板大部分与划分件接触时阀门元件处在第二位置，以致孔是闭合的；孔的尺寸被设置为暴露挡板的第一侧的第一区域，以致第一区域和当孔由挡板闭合时施加在第一区域上的第一流体压力的数学乘积在挡板上产生打开的力量，挡板的第二侧具有第二区域，以致第二区域和施加在第二区域上的第二流体压力的数学乘积在挡板上产生闭合的力量，其中闭合力量比打开力量大；以及被配置为使挡板从第一位置移动到第二位置的致动器。

在另一实施例中，第一部分实质上是整个增压空气冷却器，并且第二部分是小于整个增压空气冷却器。