主動(dòng)空氣路徑旁路系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種具有集成增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多發(fā)動(dòng)機(jī)利用進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓縮機(jī)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供升壓來(lái)增加燃燒室中的壓力，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。一些發(fā)動(dòng)機(jī)也利用排氣再循環(huán)(EGR)回路減少發(fā)動(dòng)機(jī)的排放且/或改善燃料經(jīng)濟(jì)。EGR回路也能夠是“高壓”(HP)的，其中EGR在渦輪前吸入且在壓縮機(jī)后噴射，或者“低壓(LP)”的，其中EGR在渦輪后吸入在壓縮機(jī)前噴射。對(duì)于這兩種情況，壓縮機(jī)和EGR回路增加提供給汽缸的進(jìn)氣空氣的溫度，從而降低提供給汽缸的空氣的密度。因此，降低燃燒效率。為了降低進(jìn)氣空氣的溫度，增壓空氣冷卻器可以定位在進(jìn)氣系統(tǒng)中。在一些發(fā)動(dòng)機(jī)中，增壓空氣冷卻器可以定位在壓縮機(jī)下游、節(jié)氣門(mén)上游的導(dǎo)管中，作為前端冷卻模塊的部分，因?yàn)樵鰤嚎諝饫鋮s器通常是空氣冷卻。在其他應(yīng)用中，增壓空氣冷卻器可以是水冷卻并且安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。最近，已作出改進(jìn)來(lái)將增壓空氣冷卻器并入進(jìn)氣系統(tǒng)中。例如，US 2013/0220289公開(kāi)一種包括氣室(plenum)和節(jié)氣門(mén)體的進(jìn)氣系統(tǒng)，其中增壓空氣冷卻器集成在氣室內(nèi)。增壓空氣冷卻器到進(jìn)氣系統(tǒng)的集成使進(jìn)氣系統(tǒng)的整體緊密性增加，同時(shí)向進(jìn)氣空氣提供增壓空氣冷卻。此外，US 2012/0285423公開(kāi)一種集成的增壓空氣冷卻器進(jìn)氣系統(tǒng)，其包括靜態(tài)密封件以確保增壓空氣冷卻器的有效性。
[0003]另外，當(dāng)環(huán)境空氣溫度降低時(shí)或者在濕潤(rùn)或多雨天氣狀況期間，冷凝物會(huì)形成在集成的增壓空氣冷卻器(CAC)內(nèi)，其中進(jìn)氣空氣被冷卻到低于水露點(diǎn)溫度。此外，當(dāng)進(jìn)入CAC的增壓空氣被升壓(例如，進(jìn)氣壓力和升壓壓力高于大氣壓力)時(shí)，如果CAC溫度下降到露點(diǎn)溫度以下，冷凝物會(huì)形成。因此，冷凝物可以在CAC的底部或CAC的內(nèi)部通道中聚集。當(dāng)增加轉(zhuǎn)矩時(shí)，如在加速期間，增加的質(zhì)量空氣流量可以將冷凝物從CAC中去除，從而將其抽取到發(fā)動(dòng)機(jī)中并增加發(fā)動(dòng)機(jī)熄火和燃燒不穩(wěn)定的可能性。
[0004]解決由于冷凝物攝入導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的其他嘗試包括通過(guò)并入使增壓空氣在CAC周?chē)鲃?dòng)的旁路來(lái)避免冷凝物形成。然而，本發(fā)明人在此已認(rèn)識(shí)到關(guān)于此類(lèi)方法的潛在問(wèn)題。具體地，將此類(lèi)旁路通道并入上述集成CAC系統(tǒng)中可能是不可行的。例如，添加旁路通道可能在集成的CAC和進(jìn)氣氣室的外部需要額外管道系統(tǒng)和閥門(mén)，從而擊敗減小發(fā)動(dòng)機(jī)包裝空間的集成CAC的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)示例中，上述問(wèn)題可以由一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣組件解決，該進(jìn)氣組件包括具有集成增壓空氣冷卻器(CAC)的氣室、定位在第一 CAC集管(header)周界附近的第一集管密封件和定位在被限定在CAC主體的側(cè)面和氣室的側(cè)面之間的旁路通道中的第一可旋轉(zhuǎn)可移動(dòng)密封件，其經(jīng)由滑動(dòng)接觸與第一集管密封件接口，所述第一可移動(dòng)密封件改變通過(guò)旁路通道的空氣流。作為一個(gè)示例，氣室可以耦接在壓縮機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間。附加地，第一可移動(dòng)密封件在其中流過(guò)氣室的增壓空氣流過(guò)旁路通道且至少部分繞開(kāi)CAC的第一位置和其中流過(guò)氣室的增壓空氣流過(guò)CAC但不流過(guò)旁路通道的第二位置之間可以是可調(diào)整的。在第一位置和第二位置二者中，第一可移動(dòng)密封件可以保持與第一集管密封件和定位在第二CAC集管周界附近的第二集管密封件密封接觸，所述第二 CAC集管在CAC的、與第一 CAC集管相對(duì)的端處。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以響應(yīng)增壓空氣溫度主動(dòng)將第一可移動(dòng)密封件調(diào)整到第一位置或第二位置。以這種方式，可以減少集成的CAC和進(jìn)氣氣室中的CAC冷凝物，同時(shí)維持緊湊的發(fā)動(dòng)機(jī)布置和CAC與氣室的充足密封。維持CAC和氣室之間的密封也可以減少空氣泄漏并增加CAC效率。
[0006]應(yīng)該理解，提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
旨在以簡(jiǎn)化形式介紹在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念選擇。并不意在確定所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或主要特征，所要求保護(hù)的主題的范圍由【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求唯一限定。此外，所要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或本公開(kāi)的任何部分中所述的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1示出包括發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的一個(gè)示例車(chē)輛的示意性描述。
[0008]圖2-8示出發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣組件的集成增壓空氣冷卻器和進(jìn)氣氣室的實(shí)施例。
[0009]圖9示出一種用于調(diào)整通過(guò)集成在進(jìn)氣組件中的增壓空氣冷卻器的空氣流量的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下列描述涉及用于調(diào)整進(jìn)氣空氣通過(guò)集成到進(jìn)氣組件的氣室中的增壓空氣冷卻器的流量的系統(tǒng)和方法。在如圖1中所示的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，壓縮機(jī)可以用于壓縮進(jìn)氣空氣并為發(fā)動(dòng)機(jī)提供更多動(dòng)力。然而，壓縮進(jìn)氣空氣可能升高進(jìn)氣空氣的溫度。所增加的進(jìn)氣空氣溫度會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)爆震并造成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損害。增壓空氣冷卻器可以用于在空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸之前冷卻空氣。在一些情況下，增壓空氣冷卻器可以集成到進(jìn)氣組件的氣室中，這可以具有減小包裝尺寸和增加燃料經(jīng)濟(jì)性的益處。然而，不可能總是期望進(jìn)氣空氣流過(guò)增壓空氣冷卻器。在一些情況下，如果進(jìn)氣空氣的溫度足夠低，當(dāng)強(qiáng)迫空氣通過(guò)增壓空氣冷卻器時(shí)，冷凝物可能在增壓空氣冷卻器中形成。然后冷凝物可能被引入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，這會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火和/或?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)造成損害。圖2-8示出具有可旋轉(zhuǎn)密封件的集成增壓空氣冷卻器，所述可旋轉(zhuǎn)密封件可以被調(diào)整以調(diào)節(jié)通過(guò)增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣空氣的流量。在第一位置中，密封件可以允許空氣繞開(kāi)增壓空氣冷卻器，并且在第二位置中，密封件可以強(qiáng)迫空氣通過(guò)增壓空氣冷卻器。圖9示出一種用于根據(jù)進(jìn)氣空氣的溫度確定何時(shí)將密封件移動(dòng)到第一位置和第二位置的方法。因此，進(jìn)氣空氣的溫度可以通過(guò)調(diào)節(jié)通過(guò)集成增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣空氣的流量而維持在有利的工作范圍內(nèi)。
[0011]圖1示出一種車(chē)輛100的示意性描述，車(chē)輛100包括發(fā)動(dòng)機(jī)102、進(jìn)氣系統(tǒng)104、排氣系統(tǒng)106和排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)108。進(jìn)氣系統(tǒng)104經(jīng)配置向發(fā)動(dòng)機(jī)102中的汽缸110提供進(jìn)氣空氣。發(fā)動(dòng)機(jī)被描述為具有以直列式配置布置的4個(gè)汽缸。然而，將理解，汽缸的數(shù)量和/或汽缸的配置可以在其他實(shí)施例中進(jìn)行改變。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包括以V形配置布置的6個(gè)汽缸。進(jìn)氣系統(tǒng)104經(jīng)配置以使進(jìn)氣空氣流到汽缸并且排氣系統(tǒng)106經(jīng)配置以從汽缸接收排氣。附加地，汽缸110中的每個(gè)可以包括經(jīng)配置以點(diǎn)燃汽缸110中的空氣燃料混合物的點(diǎn)火裝置112。附加地或替代地，壓縮點(diǎn)火可以用于點(diǎn)燃汽缸110中的空氣燃料混合物。發(fā)動(dòng)機(jī)102的每個(gè)汽缸還包括至少一個(gè)進(jìn)氣閥和排氣閥。
[0012]進(jìn)氣系統(tǒng)包括壓縮機(jī)114。壓縮機(jī)114可以包括在渦輪增壓器中，所述渦輪增壓器具有在排氣系統(tǒng)106中的渦輪116。壓縮機(jī)114和渦輪116可旋轉(zhuǎn)地耦接。然而在其他示例中，壓縮機(jī)114可以可旋轉(zhuǎn)耦接到車(chē)輛中的變速器，從而提供所謂的機(jī)械增壓。
[0013]進(jìn)氣系統(tǒng)104還包括具有增壓空氣冷卻器(CAC)120集成在其中的氣室118。該增壓空氣冷卻器可以用于冷卻可以經(jīng)由壓縮機(jī)114的操作加熱的進(jìn)氣空氣和輸送到氣室118上游的進(jìn)氣系統(tǒng)104的EGR氣體。以這種方式，減少提供給發(fā)動(dòng)機(jī)102的升壓體積。升壓體積的減少使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率增加。此外，升壓體積的減少允許本文更詳細(xì)討論的對(duì)低壓(LP)排氣再循環(huán)(EGR)的更好控制。此外，當(dāng)增壓空氣冷卻器120集成到氣室118中時(shí)，當(dāng)與具有與氣室間隔開(kāi)(例如，分離)的增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣系統(tǒng)相比，減少了節(jié)流體積(throttlevolume)。因此，改善節(jié)氣門(mén)響應(yīng)。氣室118包括與壓縮機(jī)114流體連通的入口 119。氣室118還包括氣室外殼121。與空氣流的一般方向垂直的氣室外殼121的橫截面積在下游方向增加。因此，氣室外殼121包括膨脹部分，并且氣室外殼的體積在下游方向膨脹。氣室118的具體幾何特征針對(duì)圖2-5在本文更詳細(xì)討論。如圖1所述，增壓空氣冷卻器120可以是水至空氣增壓冷卻器并且可以使用冷卻劑冷卻進(jìn)氣空氣。增壓空氣冷卻器120包括經(jīng)配置以接收冷卻劑的冷卻劑入口 122和經(jīng)配置以排出冷卻劑的冷卻劑出口 124。然而，在其他示例中，增壓空氣冷卻器120可以是空氣至空氣增壓冷卻器，并且可以利用環(huán)境空氣來(lái)冷卻進(jìn)氣空氣。因此，當(dāng)增壓空氣冷卻器120被配置為空氣至空氣增壓冷卻器時(shí)，冷卻劑入口 122和冷卻劑出口124可以不并入增壓空氣冷卻器120中。箭頭123表示冷卻劑到增壓空氣冷卻器120的流動(dòng)，并且箭頭125表示冷卻劑從增壓空氣冷卻器120流出。增壓空氣冷卻器120中的冷卻劑可以在通常描述為箱子的冷卻劑通道126中循環(huán)。冷卻劑入口 122和冷卻劑出口 124與換熱器127和栗128流體連通。在所述實(shí)施例中，栗128定位在換熱器127的下游。然而，已經(jīng)想到其他布置。例如，換熱器127可以定位在栗128的下游。換熱器127經(jīng)配置以移除冷卻劑的熱。以這種方式，熱量可以經(jīng)由增壓空氣冷卻器120從進(jìn)氣系統(tǒng)104排出。因此，輸送至汽缸110的進(jìn)氣空氣的溫度被降低，增加空氣壓力，從而增加燃燒效率。冷卻劑通道126、換熱器127、栗128和能夠使前述部件之間流體連通的通道可以被稱為冷卻劑回路195。在一些示例中，冷卻劑入口 122和冷卻劑出口 124可以與和主發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)分離的冷卻回路流體連通，所述冷卻回路經(jīng)配置以循環(huán)冷卻劑通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)。該冷卻回路也能夠用于服務(wù)可能需要比主發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)更低的冷卻劑溫度的其他換熱器，如燃料、油、空氣調(diào)整冷凝器和/或EGR冷卻器。在所述示例中，冷卻劑回路195與定位在低壓EGR回路172中的EGR冷卻器196流體連通。EGR冷卻器196經(jīng)配置以將熱量從行進(jìn)通過(guò)低壓EGR回路172的EGR氣體傳送至冷卻劑。箭頭198表示冷卻劑流入和流出EGR冷卻器196。示出了并行流動(dòng)配置，然而在其他示例中，EGR冷卻器196可以串聯(lián)耦接在冷卻劑回路195中。附加地或替代地，冷卻劑回路195可以與高壓EGR回路170中的EGR冷卻器197流體連通。此外，在其他示例中，冷卻劑回路195可以不耦接到EGR冷卻器196和/或EGR冷卻器(196和/或197)可以不包括在車(chē)輛100中。壓力傳感器127可以定位在氣