具有集成旁路的增压空气冷却器制造技术

本公开涉及具有集成旁路的增压空气冷却器。一种增压空气冷却器可包括彼此相邻并且被挡板隔开的进口腔和出口腔，所述挡板限定旁路通道以使空气流通过。增压空气冷却器还可包括连接在所述进口腔和出口腔之间的热交换导管。阀可被设置在所述旁路通道内，并被配置为响应于增压空气冷却器的出口温度低于空气流的冷凝温度而选择性地重新引导至少一部分空气流通过所述旁路通道。 1

【技术实现步骤摘要】
具有集成旁路的增压空气冷却器
本公开总体上涉及机动车辆中的具有集成旁路的增压空气冷却器。
技术介绍
涡轮增压发动机和机械增压发动机可被构造为对进入发动机的环境空气进行压缩以增大功率。因为对空气进行压缩可使空气的温度升高，所以可利用增压空气冷却器对被加热的空气进行冷却，从而增加其密度并进一步增加发动机的潜在功率。如果环境空气的湿度高，则可在增压空气冷却器的比压缩空气的露点(dewpoint)更冷的任何内表面上形成冷凝。例如，在诸如车辆加速度高的工况期间，这些水滴可被吹离增压空气冷却器，并进入发动机的燃烧室中。这可导致例如发动机失火、扭矩和发动机转速的损失以及燃料不完全燃烧。
技术实现思路
在一个实施例中，一种增压空气冷却器包括彼此相邻并且被挡板隔开的进口腔和出口腔，所述挡板限定旁路通道以使空气流通过。增压空气冷却器包括连接在所述进口腔和出口腔之间的热交换导管。阀被设置在所述旁路通道内，并被配置为响应于增压空气冷却器的出口温度低于空气流的冷凝温度而选择性地重新引导至少一部分空气流通过所述旁路通道。所述冷凝温度可以是通过环境空气温度和相对湿度而确定的空气流的露点。所述阀包括可移动以打开和关闭所述旁路通道的阀瓣。所述阀瓣具有布置在其外表面上的湍流产生元件，所述湍流产生元件适于在增压空气冷却器中的空气流内产生湍流。在另一实施例中，一种增压空气冷却器包括：进口腔，与出口腔相邻；热交换导管，连接在所述进口腔与出口腔之间；以及旁路，将进口腔流体连接到出口腔。流量控制装置可位于所述旁路中，并被配置为控制从进口腔通过旁路到出口腔的空气流，以使增压空气冷却器的出口温度保持在空气流的冷凝温度以上。所述流量控制装置还可被配置为响应于进口腔与出口腔之间的温度差低于阈值而关闭所述旁路。并且，所述流量控制装置可被配置为响应于进口腔与出口腔之间的温度差超过所述阈值而打开所述旁路。所述流量控制装置可以是电磁阀、步进马达阀和磁致动阀中的一种。在又一实施例中，一种对具有将进口腔流体连接到出口腔的旁路的增压空气冷却器内的空气流进行控制的方法可包括：响应于增压空气冷却器的出口温度低于空气流的冷凝温度而命令设置在所述旁路内的阀打开并重新引导至少一部分空气流通过所述旁路。所述方法还可包括：响应于增压空气冷却器的出口温度超过空气流的冷凝温度而命令所述阀关闭所述旁路。所述方法可包括：响应于所述进口腔与出口腔之间的温度差超过相应的阈值而命令所述阀打开所述旁路。所述阀可以是比例阀，所述比例阀基于增压空气冷却器的出口温度相对于空气流的冷凝温度而调节通过所述旁路的空气的流量。根据本公开的实施例提供多个优点。例如，本公开提供了通过为增压空气冷却器内的空气流设置旁路以将冷却器出口处的空气温度保持在增压空气的冷凝温度(例如，可能发生冷凝的露点)以上而使增压空气冷却器的内表面上的冷凝的形成得以减少的方法。通过下面结合附图对优选实施例进行的详细描述，本公开的以上优点及其它优点和特征将变得显而易见。附图说明图1是根据本公开的实施例的包括增压空气冷却器的发动机的示意图；图2是根据本公开的实施例的增压空气冷却器的示意图示；图3A是根据本公开的实施例的具有湍流产生元件的增压空气冷却器的阀瓣的俯视图；图3B是根据本公开的实施例的图3A的增压空气冷却器的阀瓣的正视图；图4A是根据本公开的实施例的具有湍流产生元件的另一增压空气冷却器的阀瓣的俯视图；图4B是根据本公开的实施例的图4A的增压空气冷却器的阀瓣的正视图；图5是根据本公开的实施例的示出了基于增压空气冷却器出口温度而对增压空气冷却器阀的位置进行调节的方法的流程图；图6是根据本公开的实施例的示出了基于增压空气冷却器的进口腔与出口腔之间的温度差而对增压空气冷却器阀的位置进行调节的方法的流程图。具体实施方式在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大和/或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。增压空气冷却器(chargeaircooler，CAC)中形成冷凝可能对发动机有害，这是因为在燃烧期间冷凝物引入汽缸可导致燃烧不稳定和/或失火。此外，形成冷凝可使增压空气冷却器劣化，特别是在延长的发动机关闭时间段期间累积的冷凝物发生冻结时。为了减少冷凝的累积，流量控制装置(诸如阀)可被置于连接增压空气冷却器的进口腔和出口腔的旁路通道中，并且可被配置为选择性地将增压空气直接从增压空气冷却器的进口腔经由旁路通道引导到出口腔，从而允许一部分增压空气绕开增压空气冷却器的热交换部分(或冷却器芯)。使增压空气直接从冷却器的进口腔旁通到出口腔的处理使冷却器出口温度升高到形成冷凝物的温度(即，露点)以上，以减少和/或避免在冷却器内形成冷凝。阀可被配置为响应于CAC出口温度高于或低于增压空气的露点而关闭或打开，所述露点是可能在冷却器内形成冷凝的温度。可通过环境空气温度和相对湿度来确定增压空气的露点(即，冷凝温度)。此外，阀可包括具有湍流器(即，湍流产生元件)的阀瓣或阀板，所述湍流器布置在阀瓣或阀板的表面上以在冷却器中的空气流内产生湍流，从而进一步减少冷凝物的形成和/或使冷凝物的形成最少化。现参照图1，示出了包括发动机10和增压空气冷却器80的发动机系统的示意图，所述发动机系统可被包括在机动车辆的推进系统中。示出的发动机10具有四个汽缸30；然而，根据本公开可使用其它数量的汽缸。可通过包括控制器12的控制系统以及通过车辆操作者132经由输入装置130的输入而至少部分地控制发动机10。在这个示例中，输入装置130包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可包括燃烧室壁，并且活塞(未示出)位于每个燃烧室30中。活塞可结合到曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间传动系统(未示出)结合到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动马达可经由飞轮结合到曲轴40以实现发动机10的起动操作。燃烧室30可经由进气通道42从进气歧管44接收进气空气，并且可经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48可经由各自的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。燃料喷射器50被示出为直接结合到燃烧室30以响应于从控制器12接收的信号而将燃料直接喷射到燃烧室内。例如，燃料喷射器可被安装在燃烧室30的侧部或被安装在燃烧室30的顶部。可通过燃料系统(未示出)将燃料输送到燃料喷射器50，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。在一些实施例中，燃烧室30可以替代地或附加地包括以提供公知的进气道喷射(将燃料喷射到燃烧室30上游的进气道中)的构造布置的燃料喷射器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增压空气冷却器，包括：

【技术特征摘要】
2016.12.07 US 15/371,3741.一种增压空气冷却器，包括：进口腔和出口腔，彼此相邻并且被挡板隔开，所述挡板限定旁路通道以使空气流通过；热交换导管，连接在所述进口腔和所述出口腔之间；和阀，设置在所述旁路通道内，并被配置为响应于增压空气冷却器的出口温度低于空气流的冷凝温度而选择性地重新引导至少一部分空气流通过所述旁路通道。2.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其中，所述冷凝温度是通过环境空气温度和相对湿度确定的空气流的露点。3.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其中，所述阀还被配置为响应于增压空气冷却器的出口温度超过空气流的冷凝温度而关闭所述旁路通道。4.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其中，所述阀包括可移动以打开和关闭所述旁路通道的阀瓣，所述阀瓣具有布置在其外表面上的湍流产生元件，所述湍流产生元件适于在增压空气冷却器中的空气流内产生湍流。5.根据权利要求4所述的增压空气冷却器，其中，所述湍流产生元件是凹坑、肋、压纹和突起中的一种。6.根据权利要求4所述的增压空气冷却器，其中，所述阀瓣还包括沿着阀瓣周边的突起和凹入，所述突起和凹入适于在增压空气冷却器中的空气流内产生湍流。7.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，还包括：螺线管，结合到所述阀；和脉冲宽度调制器，结合到所述螺线管并且可操作为选择性地致动所述阀。8.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，还包括：步进马达，结合到所述阀，所述步进马达可致动以打开和关闭所述阀。9.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其中，所述阀为磁致动阀。10.一种增压空气冷却器，包括：进口腔，与出口腔相邻；热交换导管，连接在所述进口腔与所述出口腔之间；旁路，将所述进口腔流体连接到所述出口腔；和流量控制装置，位于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅伊山姆·梅赫拉瓦兰，约书亚·普特曼·斯泰伦，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US