用于对车辆中的活塞温度进行管理的系统和方法技术方案

一种车辆，该车辆包括：发动机；涡轮增压器；车辆的进气流动路径，进气流动路径由进入车辆、通过压缩机并流入发动机空气入口的空气限定；冷却剂容器组件；温度传感器，温度传感器构造成用于确定进气流动路径中的温度；以及控制器，控制器构造成选择性地使冷却液从冷却剂容器流入进气流动路径。一种用于对涡轮增压式车辆的发动机进气温度或活塞温度进行管理的方法，该方法包括：感测进气流动路径内的流体温度；确定估计的活塞温度；以及响应于所估计的活塞温度和/或流体温度高于阈值温度，使一定量的冷却液从冷却剂容器流向进气流动路径。定量的冷却液从冷却剂容器流向进气流动路径。定量的冷却液从冷却剂容器流向进气流动路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对车辆中的活塞温度进行管理的系统和方法


[0001]本申请要求于2020年8月5日提交的标题为“Air Intake System for a Vehicle(用于车辆的进气系统)”的美国临时专利申请No.63/061,501的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过参引并入本文中。
[0002]本技术涉及管理发动机中的活塞温度。

技术介绍

[0003]对于内燃发动机、比如用于雪地机动车的内燃发动机，可以通过对进入发动机的空气进行压缩来提高燃烧过程的效率。这可以使用连接至雪地机动车的进气系统和排气系统的涡轮增压器来实现。当内燃发动机在大气压力低的环境中运行或者当空气变得更稀薄时，由涡轮增压器对空气的压缩可能特别重要。
[0004]虽然使用涡轮增压器来增加空气压力能够有助于提高发动机效率，但是压缩过程也会导致空气变热。涡轮增压器中的空气的变热可能既来自于由于压力
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温度关系导致的与压力有关的温度上升，也来自于使涡轮转动的排气通过涡轮增压器向压缩机的热传导。当来自涡轮增压器的经压缩的空气太热时，发动机的效率和性能可能由于发动机爆燃而受到影响。也被称为“爆震”的发动机爆燃通过在发动机的冲程循环的错误部分消耗一部分空气
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气体混合物来降低发动机效率。
[0005]响应于发动机爆燃，通过涡轮增压器的压缩通常会减少或完全关闭。这将减少对进入发动机的空气的加热(减少或消除爆燃)，但来自涡轮增压器的任何益处也随之丧失。在某些情况下，可以降低发动机负载(RPMs)来解决爆燃问题，但同样也存在发动机效率或功率损失。
[0006]为解决该问题已经提出的一个解决方案是包括一种用于在经压缩的空气进入发动机之前对其进行冷却的中间冷却器。然而，中间冷却器可能会消耗空间，而且必须位于发动机附近并且布置成由迎面而来的空气或抛出的雪(对于雪地机动车)来冷却。这可能会占用宝贵的空间并且使紧凑的发动机布置结构的设计变得复杂。在一些情况下，中间冷却器在较高海拔、低压力条件下由于普遍较低的大气压力也可能不太有效。
[0007]因此，需要一种用于内燃发动机的进气系统，该进气系统可以受益于增加了涡轮增压器同时克服结合了涡轮增压器的一些先前已知的缺点。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于减轻现有技术中存在的不便之处中的至少一些不便之处。
[0009]根据本技术的一个方面，提供了一种包括进气系统的车辆，该进气系统具有涡轮增压器和冷却剂容器，该冷却剂容器流体连接至进气流动路径，空气在进入发动机之前沿着该进气流动路径流动。通过将冷却液从冷却剂容器提供给进气流动路径，可以减少对进气的至少一些加热。当冷却剂被添加到压缩机上游的空气流时，由压缩机的压缩产生的一些热量将通过冷却液的蒸发和变热而被压缩机中的冷却液吸收。在一些情况下，冷却剂可
以被添加到压缩机的下游，使得先前被压缩机加热的空气将导致一些冷却液变热和/或蒸发，从而在发动机中进气之前减少了空气。
[0010]虽然连续向空气流提供冷却液将确保在进气变得过热时进行空气冷却，但是为了车辆的正常使用提供足够的冷却液所需的冷却剂箱将需要很大的体积并给车辆增加了不小的重量。通过本技术，当发动机功率或效率可能受到影响时，冷却液因此被选择性地输送至进气流动路径。具体的情况为当进气的温度和/或估计的活塞温度高于阈值时，即当进气和/或活塞226被加热到导致爆燃风险的温度时。车辆还包括在进气流动路径中的用以测量进气温度的温度传感器。用于该系统的控制器基于经感测的进气温度来确定估计的活塞温度。估计的活塞温度基于进气温度从活塞温度模型中进行检索。在一些情况下，活塞温度模型还基于一个或更多个发动机运行值，包括但不限于：节气门位置、发动机速度(RPM)、发动机负载、发动机运行时间、环境空气温度、环境空气压力、发动机冷却剂温度、排气中的氧气浓度(拉姆达)、排气阀的位置、先前输送的冷却液以及增压压力。
[0011]本技术还提供了使用冷却液对进气进行冷却来管理发动机进气温度以帮助减少发动机爆燃的方法。该方法包括确定进气温度和/或发动机运行值中的一个或更多个发动机运行值，并且然后又通过基于空气温度和/或发动机运行值从模型中检索活塞温度来估计活塞温度。响应于进气温度和/或估计的活塞温度高于阈值(阈值基于雪地机动车的运行值来计算或者是预定的值)，将冷却液输送到进气流动路径。因此，这有助于降低进气温度，以便在无需降低来自涡轮增压器的增压和/或降低发动机速度的情况下避免或减少发动机爆燃。进气阈值温度和阈值活塞温度通常对应于发动机在高于其时开始面临发动机爆燃风险的温度，但是可以选择不同的阈值。
[0012]为了将冷却液选择性地输送至进气流动路径，控制器打开连接至冷却剂容器的阀，以允许冷却液流向进气流动路径。在这种实现方式中，车辆可以包括从压缩机到冷却剂容器的空气管，以对冷却剂容器加压。以这种方式，不存在被用于冷却剂容器的泵所占据的额外的重量或空间——当阀选择性地打开时，来自进入冷却剂容器的压缩空气的压力迫使冷却液通过冷却剂管。然而，在一些情况下，可以设置有泵，并且在这种情况下，控制器将启动连接至冷却剂容器的泵，以将冷却液泵送到进气流动路径。
[0013]根据本技术的一个方面，提供了一种车辆，该车辆包括：框架；由框架支承的发动机，该发动机具有发动机空气入口；流体连接至发动机的涡轮增压器，该涡轮增压器包括流体连接至发动机空气入口的压缩机，该压缩机具有压缩机入口和压缩机出口，车辆的进气流动路径由进入车辆、通过压缩机入口进入压缩机、通过压缩机出口离开压缩机并流入发动机空气入口的空气限定；由框架支承的冷却剂容器组件，该冷却剂容器组件包括用于容纳冷却液的冷却剂容器，该冷却剂容器组件在连接点处流体连接至进气流动路径；与冷却剂容器组件通信连接的控制器；以及与控制器通信连接的温度传感器，该温度传感器构造成用于确定进气流动路径中的流体温度，该控制器构造成至少基于由温度传感器确定的流体温度而选择性地使一定量的冷却液从冷却剂容器经由连接点流入进气流动路径。
[0014]在一些实现方式中，控制器还构造成用于至少基于由温度传感器确定的流体温度来确定估计的活塞温度；并且控制器构造成还基于估计的活塞温度来选择性地使一定量的冷却液流动。
[0015]在一些实现方式中，控制器与发动机通信连接；并且控制器还构造成至少部分基
于从发动机接收的至少一个发动机运行值来确定估计的活塞温度。
[0016]在一些实现方式中，车辆还包括第一导管，第一导管在第一端部处流体连接至压缩机入口，第一导管的第二端部从车辆周围的空气接收空气，并且连接点位于第一导管上。
[0017]在一些实现方式中，车辆还包括第二导管，第二导管在第一端部处流体连接至压缩机出口，第二导管的第二端部流体连接至发动机空气入口，并且连接点位于第二导管上。
[0018]在一些实现方式中，连接点设置在压缩机入口中。
[0019]在一些实现方式中，车辆还包括用于将冷却流体输送至进气流动路径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对车辆的发动机的活塞温度进行管理的方法，所述方法包括：由连接至控制器的节气门位置传感器来确定所述发动机的节气门阀的节气门位置；由连接至所述控制器的发动机速度传感器来确定所述发动机的发动机速度(RPM)；以及由所述控制器至少基于所述节气门位置和所述发动机速度来确定估计的活塞温度。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述控制器来确定期望活塞温度与所述估计的活塞温度之间的差值；以及由所述控制器来修改所述发动机的至少一个发动机运行值，修改至少部分地基于所述期望活塞温度与所述估计的活塞温度之间的差值。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述控制器确定所述估计的活塞温度高于阈值活塞温度，由所述控制器对所述发动机的至少一个发动机运行值进行修改。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述至少一个发动机运行值是以下各者中的至少一者：所述发动机的点火正时；燃料压力；排气阀的位置；燃料喷射正时；燃料喷射量；以及来自所述车辆的涡轮增压器的增压压力。5.根据权利要求2所述的方法，还包括：确定由修改所述至少一个发动机运行值产生的温度梯度；至少基于所述温度梯度以及所述期望活塞温度与所述估计的活塞温度之间的差值来确定针对所述至少一个发动机运行值的修改时间；以及针对所述修改时间对所述至少一个发动机运行值进行修改。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过连接至所述控制器的发动机冷却剂温度传感器来确定发动机冷却剂温度；通过连接至所述控制器的空气温度传感器来确定进气温度；由所述控制器至少基于所述估计的活塞温度、所述发动机冷却剂温度和所述进气温度来确定修正的活塞温度。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定以下各者中的至少一者：发动机冷却剂温度，所述发动机冷却剂温度通过连接至所述控制器的发动机冷却剂温度传感器确定；以及进气温度，所述进气温度通过连接至所述控制器的温度传感器确定；并且由所述控制器基于所述估计的活塞温度以及以下各者中的至少一者来确定修正的活塞温度：所述发动机冷却剂温度；以及所述进气温度。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述控制器检测所述发动机的至少一个发动机运行值的变化；以及响应于检测到所述至少一个发动机运行值的变化，至少基于所述估计的活塞温度和所述至少一个发动机运行值的变化来确定修正的估计的活塞温度。9.根据权利要求8所述的方法，其中，还基于所述至少一个发动机运行值的变化的持续时间来确定所述修正的估计的活塞温度。10.根据权利要求1所述的方法，其中，至少基于所述节气门位置和所述发动机速度来确定所述估计的活塞温度包括从温度数据集中检索所述估计的活塞温度。11.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述估计的活塞温度包括：至少基于所述节气门位置和所述发动机速度来确定稳态温度(T
S
)；基于保存到所述控制器的校准方程来确定温度梯度(dT/dt)；以及使用以下温度确定关系基于所述稳态温度T
S
、所述温度梯度dT/dt和持续时间(t)来计算所述估计的活塞温度(T)：12.根据权利要求11所述的方法，其中，针对重复的持续时间t，重新计算所述估计的活塞温度。13.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述估计的活塞温度高于阈值活塞温度，由所述控制器使一定量的冷却液从冷却剂容器流向进气流动路径，所述进气流动路径由进入所述车辆并进入所述发动机的空气限定。14.一种车辆，包括：框架；发动机，所述发动机由所述框架支承并且具有至少一个发动机空气入口；涡轮增压器，所述涡轮增压器流体连接至所述发动机并且包括流体连接至所述至少一个发动机空气入口的压缩机，所述压缩机具有压缩机入口和压缩机出口，所述车辆的进气流动路径，所述进气流动路径由进入所述车辆、通过所述压缩机入口进入所述压缩机、通过所述压缩机出口离开所述压缩机并流入所述至少一个发动机空气入口的空气限定；冷却剂容器组件，所述冷却剂容器组件由所述框架支承并且包括用于容纳冷却液的冷却剂容器，所述冷却剂容器组件在至少一个连接点处流体连接至进气流动路径；以及控制器，所述控制器与所述冷却剂容器组件通信连接，所述控制器构造成选择性地使一定量的冷却液从所述冷却剂容器经由所述连接点流入所述进气流动路径。15.根据权利要求14所述的车辆，其中：所述发动机包括至少一个簧片阀和至少一个节气门阀；并且至少一个所述连接点在所述至少一个簧片阀与所述至少一个节气门阀之间设置在所述进气流动路径上。16.根据权利要求14所述的车辆，还包括：至少一个冷却剂注射套环，所述至少一个冷却剂注射套环流体连接至所述至少一个发
动机空气入口；至少一个注射喷嘴，所述至少一个注射喷嘴连接至所述至少一个冷却剂注射套环并延伸穿过所述至少一个冷却剂注射套环，所述至少一个注射喷嘴流体连接至所述冷却剂容器组件；并且其中，至少一个所述连接点由所述至少一个喷嘴限定。17.根据权利要求16所述的车辆，其中：所述至少一个发动机空气入口包括：第一入口，所述第一入口向所述发动机的第一气缸提供空气，以及第二入口，所述第二入口向所述发动机的第二气缸提供空气；所述至少一个冷却剂注射套环包括：第一冷却剂注射套环，所述第一冷却剂注射套环连接至所述发动机并与所述第一入口对准，以及第二冷却剂注射套环，所述第二冷却剂注射套环连接至所述发动机并与所述第二入口对准；并且所述至少一个注射喷嘴包括：第一喷嘴，所述第一喷嘴连接至所述第一冷却剂注射套环并延伸穿过所述第一冷却剂注射套环，所述第一喷嘴流体连接至所述冷却剂容器组件；以及第二喷嘴，所述第二喷嘴连接至所述第二冷却剂注射套环并延伸穿过所述第二冷却剂注射套环，所述第二喷嘴流体连接至所述冷却剂容器组件。18.根据权利要求16所述的车辆，其中：所述控制器通信地连接至所述发动机；并且所述控制器构造成：至少部分地基于从所述发动机接收的至少一个发动机运行值来确定估计的活塞温度，并且至少基于所述估计的活塞温度选择性地使一定量的冷却液从所述冷却剂容器经由所述至少一个喷嘴流入所述进气流动路径。19.一种车辆，包括：框架；发动机，所述发动机由所述框架支承并且具有发动机空气入口；涡轮增压器，所述涡轮增压器流体连接至所述发动机并且包括流体连接至所述发动机空气入口的压缩机，所述压缩机具有压缩机入口和压缩机出口，所述车辆的进气流动路径，所述进气流动路径由进入所述车辆、通过所述压缩机入口进入所述压缩机、通过所述压缩机出口离开所述压缩机并流入所述发动机空气入口的空气限定；冷却剂容器组件，所述冷却剂容器组件由所述框架支承并且包括用于容纳冷却液的冷却剂容器，所述冷却剂容器组件在连接点处流体连接至所述进气流动路径；控制器，所述控制器与所述冷却剂容器组件通信连接；以及温度传感器，所述温度传感器与所述控制器通信连接并且构造成用于确定所述进气流动路径中的流体温度；
所述控制器构造成至少基于由所述温度传感器确定的所述流体温度而选择性地使一定量的冷却液从所述冷却剂容器经由所述连接点流入所述进气流动路径。20.根据权利要求19所述的车辆，其中：所述控制器还构造成用于至少基于由所述温度传感器确定的所述流体温度来确定估计的活塞温度；并且所述控制器构造成还基于所述估计的活塞温度来选择性地使一定量的冷却液流动。21.根据权利要求20所述的车辆，其中：所述控制器通信地连接至所述发动机；并且所述控制器还构造成至少部分基于从所述发动机接收的至少一个发...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安，
申请(专利权)人：BRP罗泰克斯有限两合公司，
类型：发明
国别省市：