[发明专利]用于内燃机的冷凝控制系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及内燃机，更具体地涉及装备有冷凝控制系统的内燃机组件，该冷凝控制系统用于具有涡轮增压设备和增压空气冷却器系统的发动机。

背景技术

内燃机通常需要长时间地、可靠地产生相当量的动力。许多这种内燃机组件采用涡轮增压或增压设备，比如涡轮增压器或涡轮驱动、强制进气涡轮增压器或增压器，以便在气流进入发动机的进气歧管之前对其进行压缩，从而调节动力和效率。具体地，涡轮增压器是一种气体压缩机，其将更多的空气因此更多的氧气压入发动机的燃烧室内(与另外地采用环境大气压可获得的相比)。额外量的含氧空气被压入发动机中，增加了发动机的容积效率，使得其在指定循环中燃烧更多的燃料，从而产生更多的动力。

在极端操作条件下，“涡轮增压”或“增压”过程可以使进气的温度升高到一定程度，使得在可能发生正时火花点火并可能损坏发动机之前，对燃料/空气的供给进行预先确定。为了克服这个问题，发动机制造商过去使用一种设备(最普遍公知的是中冷器，但更适合的被认为是增压空气冷却器(增压空气冷却器)或后冷却器)，以从涡轮增压或增压设备排出的空气中提取热量。增压空气冷却器是一种热交换设备，用于冷却进气，从而通过冷却来增加进气密度，进一步提高发动机的容积效率。进气温度降低则向发动机提供更致密的进气，使得每个发动机循环燃烧更多的空气和燃料，从而增加发动机的输出。

热交换过程可能导致水汽冷凝并因而形成于增压空气冷却器系统的内部，尤其是在流经涡轮增压或增压设备和增压空气冷却器的环境空气基本上潮湿(比如，相对湿度大于90％)的条件下、以及如果用于冷却增压空气冷却器的外部气流相对较高而来自涡轮增压器的内部气流相对较低的条件下进行热交换过程时。冷凝可以在增压空气冷却器自身内和/或增压空气冷却器的下游积聚，在进气歧管接收涡轮增压或增压气流所经过的管道内积聚。液化的冷凝可以被吸入进气歧管内(比如当驾驶员发出加速命令时)并进入各个气缸燃烧室内。取决于增压空气冷却器、涡轮增压或增压设备的配置、以及它们各自相对的包装，冷凝可以相当量地进入燃烧室内，可能引起发动机失火，导致发动机系统部件(比如催化转换器)提前磨损，并触发发动机维修指示灯。

一些增压空气冷却器可以包含配置成收集冷凝水的冷凝贮存器或槽。然而，当环境温度达到冰点以下时，无法从增压空气冷却器适当排出的积聚冷凝水可能结冰，影响增压空气冷却器的工作。另外，对于有些车辆/发动机系统，可能存在着导致发动机曲轴箱强制通风(PCV)系统将曲轴箱水汽直接排入涡轮增压器和增压空气冷却器的情况。在寒冷的环境条件下，这种水汽可能在增压空气冷却器的内部结冰，并导致增压空气冷却器内部结冰积聚，从而增加增压空气冷却器的内部压降，并最终限制发动机接收所需量的气流。这种情况可能导致发动机入口处的涡轮增压压力不足，从而触发发动机维修指示灯。

发明内容

根据本发明的一个实施例，具有进气系统以及与进气系统流体连通的涡轮增压器设备的内燃机包含与进气系统和涡轮增压器设备进行通信的电子控制单元。增压空气冷却器系统(增压空气冷却器)与涡轮增压器设备在下游流体连通，并与进气系统在上游流体连通。

至少一个流量调节机构与电子控制单元进行通信，并选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二位置之间，以调节来自涡轮增压器设备的流动通过增压空气冷却器系统的空气的流速，并管理增压空气冷却器系统中的冷凝积聚。在本发明的一个实施例中，增压空气冷却器系统的至少一个流量调节机构包含阀门，其选择性地定位在第一位置和第二基本上闭合位置之间，以限制来自涡轮增压器设备从中通过的气流。

至少一个流量调节机构的阀门可以布置在与增压空气冷却器系统的排气部分和进气系统的进气歧管流体连通的进气管道上。或者，至少一个流量调节机构的阀门可以与增压空气冷却器系统的排气部分内的开口一体地形成，并通过进气管道与进气系统的进气歧管流体连通。

在本发明的另一个实施例中，增压空气冷却器系统的至少一个流量调节机构包含设置在增压空气冷却器系统内并毗邻排气部分的挡板，其选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气经过涡轮增压器设备流入进气系统。在本发明的又一个实施例中，增压空气冷却器系统的至少一个流量调节机构进一步包含设置在增压空气冷却器系统内并毗邻进气部分的挡板，其选择性地定位在第一位置和一个或一个以上的第二致动位置之间，以限制空气经过涡轮增压器设备流入进气系统。