СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ВОЗДУХА И ОХЛАДИТЕЛЬ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США №61/818,799, озаглавленной «СИСТЕМА РЕГУЛИРУЕМЫХ КЛАПАНОВ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ КОНДЕНСАЦИИ В ОХЛАДИТЕЛЕ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА» («VARIABLE VALVE SYSTEM TO REDUCE CONDENSATION IN A CHARGE AIR COOLER»), поданной 2 мая 2013 года, полное содержание которой таким образом включено в материалы настоящего описания посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системам и способам регулирования потока воздуха через охладитель наддувочного воздуха.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели с нагнетателем и турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью сжимать окружающий воздух, поступающий в двигатель, чтобы повышать мощность. Сжатие воздуха может вызывать повышение температуры воздуха, таким образом, промежуточный охладитель или охладитель наддувочного воздуха (CAC) могут использоваться для охлаждения нагретого воздуха, тем самым, повышая его плотность и дополнительно увеличивая потенциально возможную мощность двигателя. Конденсат может формироваться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, при которых всасываемый воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Конденсат (например, капельки воды) может накапливаться на дне CAC или во внутренних каналах и охлаждающих турбулизаторах. Когда повышается крутящий момент, к примеру, при ускорении, повышенный массовый расход воздуха может отбирать конденсат из CAC, втягивая его в двигатель и увеличивая вероятность пропусков зажигания и нестабильности сгорания в двигателе.
Попытки преодолеть пропуски зажигания двигателя, обусловленные засасыванием конденсата, включают в себя избегание накопления конденсата (см. например, US 8,061,135, опубл. 22.11.2011). Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у таких способов. Более точно, несмотря на то, что некоторые способы могут уменьшать или замедлять формирование конденсата в CAC, конденсат все же может накапливаться со временем. Если это накопление не может быть прекращено, засасывание конденсата при ускорении может вызывать пропуски зажигания двигателя. Еще один подход для предотвращения пропусков зажигания двигателя вследствие засасывания конденсата включает в себя улавливание и/или отведение конденсата из CAC. Несмотря на то, что это может снижать уровни конденсата в CAC, конденсат перемещается в альтернативное местоположение или резервуар, которые могут быть подвержены другим проблемам с конденсатом, таким как замерзание и коррозия.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Авторы в материалах настоящего описания выявили, что, в условиях разного давления, конденсат наддувочного воздуха может отбираться из охлаждающих трубок охладителя наддувочного воздуха до того, как избыточный конденсат может накапливаться, если скорость потока воздуха через CAC остается выше минимального порогового значения.
Проблемы, описанные выше, могут быть преодолены посредством регулирующего поток воздуха элемента, расположенного в бачке CAC.
В одном из аспектов полезной модели предложена система регулирования потока воздуха для охладителя наддувочного воздуха, содержащая:
регулирующий поток воздуха элемент, расположенный в бачке охладителя наддувочного воздуха, выполненный с возможностью регулировки для изменения количества охлаждающих трубок в охладителе наддувочного воздуха, через которые протекает воздух.
В одном из вариантов предложена система, в которой охлаждающие трубки включают в себя первый набор охлаждающих трубок, причем поток воздуха через первый набор охлаждающих трубок протекает всегда, и второй набор охлаждающих трубок, причем поток воздуха через второй набор охлаждающих трубок регулируется регулирующим поток воздуха элементом, при этом положение регулирующего поток воздуха элемента регулируется на основании одного или более из массового расхода воздуха и температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха.
В одном из вариантов предложена система, в которой регулирующий поток воздуха элемент включает в себя барабанный клапан, расположенный во впускном бачке охладителя наддувочного воздуха, причем барабанный клапан закрывает второй набор охлаждающих трубок, при этом барабанный клапан выполнен с возможностью поворота вокруг оси вращения для постепенного раскрытия охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок для обеспечения протекания воздуха через незакрытые охлаждающие трубки.
В одном из вариантов предложена система, в которой регулирующий поток воздуха элемент включает в себя клапан, выполненный с возможностью регулировки между открытым положением и закрытым положением, причем открытое положение обеспечивает протекание воздуха через первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок, а закрытое положение обеспечивает протекание воздуха только через первый набор охлаждающих трубок, при этом клапан расположен во впускном бачке охладителя наддувочного воздуха и регулируется исполнительным механизмом.
В одном из вариантов предложена система, в которой регулирующий поток воздуха элемент включает в себя створчатый клапан, выполненный с возможностью регулировки между открытым положением и закрытым положением, причем открытое положение обеспечивает протекание воздуха через первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок, а закрытое положение обеспечивает протекание воздуха только через первый набор охлаждающих трубок, при этом створчатый клапан расположен внутри одного из впускного бачка охладителя наддувочного воздуха или напротив второго набора охлаждающих трубок внутри выпускного бачка охладителя наддувочного воздуха, при этом створчатый клапан пассивно регулируется из закрытого положения в открытое положение, когда давление потока воздуха в охладителе наддувочного воздуха больше, чем пороговое значение.
В одном из вариантов предложена система, в которой регулирующий поток воздуха элемент включает в себя скользящий элемент, выполненный с возможностью поворота вокруг катушки, причем скользящий элемент выполнен с возможностью регулировки посредством поворота катушки для постепенного раскрытия увеличивающегося количества охлаждающих трубок из второго набора охлаждающих трубок для обеспечения потока воздуха через незакрытые охлаждающие трубки.
В одном из дополнительных аспектов предложен охладитель наддувочного воздуха для использования с двигателем, содержащий:
множество охлаждающих трубок, выполненных с возможностью приема наддувочного воздуха с первого конца множества охлаждающих трубок и для вывода охлажденного наддувочного воздуха из второго конца множества охлаждающих трубок, причем множество охлаждающих трубок включает в себя первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок; и
регулирующий поток воздуха элемент, включающий в себя цилиндрический барабанный клапан, расположенный во впускном бачке охладителя наддувочного воздуха, причем барабанный клапан выполнен с возможностью поворота вокруг оси вращения для постепенной регулировки потока наддувочного воздуха через второй набор охлаждающих трубок.
В одном из вариантов предложен охладитель, в котором барабанный клапан имеет наружный диаметр, который перекрывает впускной бачок от стенки охладителя наддувочного воздуха до первого конца множества охлаждающих трубок.
В одном из вариантов предложен охладитель, в котором барабанный клапан является полым цилиндром, включающим в себя множество щелей разной круговой длины в наружной стенке и по высоте барабанного клапана, причем каждая щель из множества щелей выровнена с одной охлаждающей трубкой из множества охлаждающих трубок.
В одном из вариантов предложен охладитель, в котором высота барабанного клапана продолжается по высоте второго набора охлаждающих трубок, при этом барабанный клапан закрывает второй набор охлаждающих трубок на первом конце охлаждающих трубок.
В одном из вариантов предложен охладитель, в котором основание барабанного клапана расположено между первым набором охлаждающих трубок и вторым набором охлаждающих трубок, при этом длина каждой щели увеличивается от первого конца барабанного клапана ко второму концу барабанного клапана.
В одном из вариантов предложен охладитель, в котором высота барабанного клапана продолжается по первой высоте первого набора охлаждающих трубок и второй высоте второго набора охлаждающих трубок, при этом барабанный клапан закрывает первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок на первом конце охлаждающих трубок.
В одном из вариантов предложен охладитель, в котором щели, соответствующие первому набору охлаждающих трубок, имеют первую длину, а щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок, постепенно увеличиваются по длине с первой длины на первой щели на первом конце барабанного клапана до второй длины на второй щели ближе ко второму концу барабанного клапана.
В одном из вариантов предложен охладитель, в котором щели, соответствующие первому набору охлаждающих трубок, не выравниваются ни с какой из щелей, соответствующих второму набору охлаждающих трубок, при этом первый набор охлаждающих трубок является изолированными трубками без охлаждения.
В одном из вариантов предложен охладитель, в котором ось вращения перпендикулярна охлаждающим трубкам, при этом барабанный клапан поворачивается вокруг оси вращения вращательным исполнительным механизмом, при этом вращательный исполнительный механизм присоединен к контроллеру, выполненному с возможностью регулировки положения барабанного клапана на основании одного или более из массового расхода воздуха и температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха.
Таким образом, регулирующий поток воздуха элемент выполнен с возможностью регулировки для изменения количества охлаждающих трубок в CAC, через которые протекает воздух. В одном из примеров, регулирующий поток воздуха элемент может включать в себя цилиндрический барабанный клапан, поворачиваемый вокруг оси вращения, чтобы регулировать поток через охлаждающие трубки внутри CAC. Более точно, охлаждающие трубки могут включать в себя первый набор охлаждающих трубок, при этом поток воздуха через первый набор охлаждающих трубок протекает всегда. Охлаждающие трубки дополнительно могут включать в себя второй набор охлаждающих трубок, при этом поток воздуха через второй набор охлаждающих трубок регулируется регулирующим поток воздуха элементом. В альтернативном варианте осуществления, поток воздуха через первый набор охлаждающих трубок также может регулироваться регулирующим поток воздуха элементом, и поток воздуха может протекать только через первый набор охлаждающих трубок, когда воздух не протекает через второй набор охлаждающих трубок. Контроллер может поворачивать барабанный клапан в разные положения, чтобы повышать или понижать скорость потока воздуха через охлаждающие трубки САС. В некоторых примерах, положение барабанного клапана может регулироваться на основании массового расхода воздуха и/или температуры на выпуске САС.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя охладитель наддувочного воздуха.
Фиг. 2-3 - схема первого варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 4-6 - схема второго варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 7-8 - схема первого вида третьего варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 9-10 - схема четвертого варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 11-12 - схема пятого варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 13 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ регулировки потока воздуха через охладитель наддувочного воздуха.
Фиг. 14-15 - схемы барабанного клапана в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 16-17 - схема второго вида третьего варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента в охладителе наддувочного воздуха.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Последующее описание относится к системам и способам регулирования потока воздуха через охладитель наддувочного воздуха (САС). САС в системе двигателя, такой как система двигателя, показанная на фиг. 1, может включать в себя регулирующий поток воздуха элемент для регулирования скорости наддувочного воздуха, протекающего через охлаждающие трубки САС. Наддувочный воздух может поступать во множество охлаждающих трубок внутри САС через впускной бачок САС. Затем, охлажденный наддувочный воздух может выходить из множества охлаждающих трубок и поступать в выпускной бачок САС. Регулирующий поток воздуха элемент может быть расположен внутри впускного бачка или выпускного бачка. Разные варианты осуществления регулирующего поток воздуха элемента внутри САС показаны на фиг. 2-12 и фиг. 14-17. Положение регулирующего поток воздуха элемента может регулироваться для регулирования потока воздуха через подмножество из множества охлаждающих трубок. В одном из примеров, регулирующий поток воздуха элемент может регулироваться пассивно на основании давления потока воздуха. В еще одном примере, как показано на фиг. 13, контроллер двигателя может регулировать положение регулирующего поток воздуха элемента для увеличения или уменьшения количества действующих (например, осуществляющих поток наддувочного воздуха) охлаждающих трубок на основании условий работы двигателя. Таким образом, регулировка положения регулирующего поток воздуха элемента может регулировать расход воздуха (например, скорость) через охлаждающие трубки САС. Посредством поддержания скорости потока воздуха через охлаждающие трубки САС выше порогового значения, накопление конденсата и потенциально возможные события пропусков зажигания в двигателе могут сокращаться.
Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее примерный двигатель 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 показан с четырьмя цилиндрами или камерами 30 сгорания. Однако другое количество цилиндров может использоваться в соответствии с данным раскрытием. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Каждая камера 30 сгорания (например, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания с поршнем (не показан), расположенными в них. Поршни могут быть присоединены к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства и использовать крутящий момент на выходном валу двигателя, чтобы приводить в движение автомобиль. Коленчатый вал 40 также может использоваться для привода генератора 152 переменного тока.
Камеры 30 сгорания могут принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 и могут выпускать выхлопные газы через выпускной коллектор 56 в выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные клапаны и выпускные клапаны (не показаны). В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Топливные форсунки 50 показаны присоединенными непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 50 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания; однако, следует принимать во внимание, что впрыск во впускной канал также возможен. Топливо может подаваться в топливную форсунку 50 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива.
В процессе, указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 52 зажигания, приводя к сгоранию. Установка момента искрового зажигания может управляться, чтобы искра возникала до (с опережением) или после (с запаздыванием) предписанного производителем момента времени. Например, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию от установки момента максимального тормозного момента (MBT) для борьбы с детонацией в двигателе или подвергаться опережению в условиях высокой влажности. В частности, MBT может подвергаться опережению, чтобы учитывать низкую скорость горения. В одном из примеров, искровое зажигание может подвергаться запаздыванию во время нажатия педали акселератора. В альтернативном варианте осуществления, воспламенение от сжатия может использоваться для зажигания впрыснутого топлива.
Впускной канал 44 может принимать всасываемый воздух из впускного канала 42. Впускной канал 42 включает в себя дроссель 21, имеющий дроссельную заслонку 22, чтобы регулировать поток во впускной коллектор 44. В этом конкретном примере, положение (TP) дроссельной заслонки 22 может меняться контроллером 12, чтобы давать возможность электронного управления дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 21 может приводиться в действие для изменения всасываемого воздуха, выдаваемого в камеры 30 сгорания. Например, контроллер 12 может регулировать дроссельную заслонку 22 для увеличения открывания дросселя 21. Увеличение открывания дросселя 21 может увеличивать количество воздуха, подаваемого во впускной коллектор 44. В альтернативном примере, открывание дросселя 21 может уменьшаться или полностью закрываться, чтобы перекрывать поток воздуха во впускной коллектор 44. В некоторых вариантах осуществления, дополнительные дроссели могут присутствовать во впускном канале 42, такие как дроссель выше по потоку от компрессора 60 (не показан).
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую часть выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал EGR, такой как канал 140 EGR высокого давления. Величина EGR, выдаваемая во впускной канал 42, может меняться контроллером 12 посредством клапана EGR, такого как клапан 142 EGR высокого давления. В некоторых условиях, система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания. Фиг. 1 показывает систему EGR высокого давления, где EGR направляется из выше по потоку от турбины турбонагнетателя в ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 140 EGR. Фиг. 1 также показывают систему EGR низкого давления, где EGR направляется из ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в выше по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 156 EGR низкого давления. Клапан 154 EGR низкого давления может регулировать величину EGR, подаваемой во впускной канал 42. В некоторых вариантах осуществления, двигатель может включать в себя обе системы, EGR высокого давления и EGR низкого давления, как показано на фиг. 1. В других вариантах осуществления, двигатель может включать в себя любую из системы EGR высокого давления или системы EGR низкого давления. Когда работоспособна, система EGR может вызывать формирование конденсата из сжатого воздуха, особенно когда сжатый воздух охлаждается охладителем наддувочного воздуха, как подробнее описано ниже.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 60, расположенный вдоль впускного канала 42. Что касается турбонагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 62, например, через вал или другое соединительное устройство. Турбина 62 может быть расположена вдоль выпускного канала 48. Различные компоновки могут быть предусмотрены для осуществления привода компрессора. Что касается нагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, компрессор 60 может приводиться в действие главным образом турбиной 62. Турбина 62 может приводиться в действие выхлопными газами, протекающими через выпускной канал 48. Таким образом, движение от механического привода турбины 62 может осуществлять привод компрессора 60. По существу, скорость вращения компрессора 60 может быть основана на скорости вращения турбины 62. По мере того, как скорость вращения компрессора 60 возрастает, больший наддув может выдаваться через впускной канал 42 во впускной коллектор 44.
Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя регулятор 26 давления наддува для отведения выхлопных газов от турбины 62. Дополнительно, впускной канал 42 может включать в себя перепускной клапан или клапан 27 рециркуляции компрессора (CRV), выполненный с возможностью отводить всасываемый воздух вокруг компрессора 60. Регулятор 26 давления наддува и/или CRV 27 может управляться контроллером 12, чтобы открываться, например, когда требуется более низкое давление наддува. Например, в ответ на помпаж компрессора или потенциально возможное событие помпажа компрессора, контроллер 12 может открывать CBV 27 для понижения давления на выпуске компрессора 60. Это может ослаблять или прекращать помпаж компрессора.
Впускной канал 42 может дополнительно включать в себя охладитель 80 наддувочного воздуха (CAC) (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. В некоторых вариантах осуществления, CAC 80 может быть воздушно-воздушным теплообменником. В других вариантах осуществления CAC 80 может быть воздушно-жидкостным теплообменником. CAC 80 также может быть CAC переменного объема. Горячий наддувочный воздух (подвергнутый наддуву воздух) из компрессора 60 поступает на впуск САС 80, остывает, по мере того, как он проходит через САС, а затем, выходит, чтобы проходить через дроссель 21, а затем, поступать во впускной коллектор 44 двигателя. Поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через САС, чтобы помогать охлаждению наддувочного воздуха. Конденсат может формироваться и накапливаться в САС, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где наддувочный воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Кроме того, когда наддувочный воздух, поступающий в САС, подвергается наддуву (например, давление наддува и/или давление в САС являются большими, чем атмосферное давление), конденсат может формироваться, если температура САС падает ниже температуры конденсации воды. Когда наддувочный воздух включает в себя подвергнутые рециркуляции выхлопные газы, конденсат может становиться кислотным и подвергать коррозии корпус САС. Коррозия может приводить к утечкам между зарядом воздуха, атмосферой и возможно хладагентом в случае охладителей водяным охлаждением наддувочного воздуха. Кроме того, если конденсат накапливается в САС, он может засасываться двигателем в течение периодов времени повышенного потока воздуха. Как результат, могут происходить нестабильное сгорание и/или пропуски зажигания в двигателе.
Как показано на фиг. 2-12 и фиг. 15-17, и дополнительно обсуждено ниже, САС 80 может включать в себя множество внутренних охлаждающих трубок, через которые протекает наддувочный воздух. В различных условиях потока воздуха, конденсат, сформированный внутри охлаждающих трубок, может отбираться из охлаждающих трубок до того, как избыточный конденсат может накапливаться, если расход наддувочного воздуха остается выше минимального порогового значения. Например, минимальная скорость воздуха в 12-15 м/с на различных скоростях вращения двигателя может иметь тенденцию непрерывно удалять воду и предотвращать избыточную конденсацию в САС 80. В других примерах, минимальная скорость воздуха, большая или меньшая, чем 12-15 м/с может удалять воду непрерывно наряду с предотвращением избыточной конденсации в САС 80. Кроме того, скорость отбора воды может возрастать с более высокими расходами наддувочного воздуха. Однако, на более низких скоростях вращения двигателя, расход наддувочного воздуха (например, скорость потока воздуха) через охлаждающие трубки может быть слишком низка, чтобы предотвращать избыточное накопление конденсата. Соответственно, САС 80 может включать в себя регулирующий поток воздуха элемент для регулировки скорости потока воздуха через охлаждающие трубки. Как дополнительно обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 2-17, регулирующий поток воздуха элемент может регулироваться, чтобы перекрывать поток воздуха через подмножество охлаждающих трубок, чтобы повышать скорость потока воздуха через оставшиеся охлаждающие трубки. Таким образом, накопление конденсата в САС может уменьшаться, и конденсат может выдуваться из САС с регулируемым расходом, который может не оказывать влияния на сгорание в двигателе.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10 для выполнения различных функций для работы двигателя 10. В дополнение к таким сигналам, обсужденным ранее, эти сигналы могут включать в себя измерение вводимого массового расхода воздуха с датчика 120 MAF; температуру хладагента двигателя (ЕСТ) с датчика 112 температуры, схематично показанного в одном месте в пределах двигателя 10; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя, как обсуждено; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122, как обсуждено. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118 на эффекте Холла, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала 40.
Другие датчики, которые могут отправлять сигналы в контроллер 12, включают в себя датчик 124 температуры и/или давления на выпуске охладителя 80 наддувочного воздуха и датчик 126 давления наддува. Другие не изображенные датчики также могут присутствовать, такие как датчик для определения скорости всасываемого воздуха на впуске охладителя наддувочного воздуха, и другие датчики. В некоторых примерах, микросхема 106 постоянного запоминающего устройства запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые микропроцессорным блоком 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные процедуры описаны в материалах настоящего описания на фиг. 13.
Система по фиг. 1 предусматривает систему двигателя, включающую в себя двигатель с впускным коллектором, дроссель, расположенный выше по потоку от впускного коллектора, турбонагнетатель с турбиной, работоспособной для приведения в движение компрессора, охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от дросселя и ниже по потоку от компрессора, регулирующий поток воздуха элемент, расположенный в одном или более из впускного бачка и выпускного бачка охладителя наддувочного воздуха, и контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки положения регулирующего поток воздуха элемента внутри охладителя наддувочного воздуха на основании скорости наддувочного воздуха, поступающего в охладитель наддувочного воздуха. Скорость наддувочного воздуха, поступающего в охладитель наддувочного воздуха, может быть основана на массовом расходе воздуха. Кроме того, регулировка может быть основана на температуре наддувочного воздуха, выходящего из охладителя наддувочного воздуха.
Варианты осуществления регулирующего поток воздуха элемента в САС 80, установленном в системе двигателя, такой как система двигателя, показанная на фиг. 1, проиллюстрированы на фиг. 1-12 и фиг. 14-17. Как описано выше, САС 80 включает в себя множество охлаждающих трубок. Как показано на фиг. 2-12 и фиг. 14-17, множество охлаждающих трубок включает в себя охлаждающую трубку 212, вторую охлаждающую трубку 214, третью охлаждающую трубку 216, четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222. Хотя фиг. 2-12 и фиг. 14-17 показывают САС 80, имеющий шесть охлаждающих трубок, САС 80 может иметь любое количество охлаждающих трубок, большее, чем 1. Например, в альтернативном варианте осуществления, САС 80 может включать в себя 10 охлаждающих трубок. В еще одном варианте осуществления, САС 80 может включать в себя четыре охлаждающих трубки. Множество охлаждающих трубок может быть поделено на подмножества из двух или более наборов охлаждающих трубок. Например, в первом наборе охлаждающих трубок, наддувочный воздух может всегда протекать чрез трубки. По существу, скорость потока воздуха через первый набор охлаждающих трубок всегда может быть большим, чем ноль, если массовый расход воздуха больше, чем ноль. Во втором наборе охлаждающих трубок, наддувочный воздух может не всегда протекать через охлаждающие трубки. Как дополнительно описано ниже, регулирующий поток воздуха элемент 206 может регулироваться, чтобы блокировать поток воздуха от поступления в и/или выпуска из одной или более охлаждающих трубок из второго набора охлаждающих трубок.
Таким образом, регулирующий поток воздуха элемент 206 может регулироваться для увеличения или уменьшения объема или количества охлаждающих трубок, которые принимают и/или выводят наддувочный воздух. Охлаждающие трубки, через которые протекает наддувочный воздух (например, скорость потока воздуха больше, чем ноль), могут указываться ссылкой как действующие (например, введенные в действие) охлаждающие трубки наряду с тем, что заблокированные охлаждающие трубки могут указываться ссылкой как недействующие (например, выведенные из работы) охлаждающие трубки. Кроме того, регулирующий поток воздуха элемент 206 может регулироваться для повышения или понижения скорости потока воздуха у наддувочного воздуха, проходящего через действующие охлаждающие трубки. Посредством блокирования или вывода из работы части охлаждающих трубок, скорость потока воздуха через действующие охлаждающие трубки может повышаться. Повышение скорости потока через действующие охлаждающие трубки может уменьшать накопление конденсата внутри трубок, тем самым, сокращая события пропусков зажигания в двигателе, обусловленные засасыванием больших количеств воды.
В одном из примеров, регулирующий поток воздуха элемент 206 может регулироваться активно, через исполнительный механизм и контроллер. Например, контроллер двигателя (такой как контроллер 12, показанный на фиг. 1) может регулировать положение регулирующего поток воздуха элемента 206 посредством приведения в действие исполнительного механизма, присоединенного к регулирующему поток воздуха элементу 206. Примеры активно управляемого регулирующего поток воздуха элемента 206 показаны на фиг. 2-8. В еще одном примере, регулирующий поток воздуха элемент 206 может регулироваться пассивно на основании скорости и/или давления потока воздуха у наддувочного воздуха, поступающего в САС 80. Например, по мере того, как возрастает скорость потока воздуха и давление потока воздуха поступающие в САС 80, более высокое давление потока воздуха может надавливать и открывать регулирующий поток воздуха элемент 206, тем самым, предоставляя потоку воздуха возможность поступать в и/или выходить из второго набора охлаждающих трубок. Примеры пассивно управляемого регулирующего поток воздуха элемента 206 показаны на фиг. 9-12.
Наддувочный воздух из компрессора (такого как компрессор 60, показанный на фиг. 1) поступает в САС 80 по стрелке 208 и втекает во впускной бачок 224 САС 80. Наддувочный воздух затем поступает в открытые или действующие охлаждающие трубки на первом конце (например, впускном конце) охлаждающих трубок. По мере того, как наддувочный воздух проходит через охлаждающие трубки (например, охлаждающие трубки 212-222), хладагент САС или воздух, проходящий через противоположную сторону охлаждающих трубок, охлаждает наддувочный воздух. По существу, охлажденный наддувочный воздух выходит из охлаждающих трубок на втором конце (например, выпускном конце) охлаждающих трубок и поступает в выпускной бачок 226 САС 80. Охлажденный наддувочный воздух в заключение выходит из САС 80 по стрелке 210.
Далее, с обращением к фиг. 2-3, первый вариант осуществления регулирующего поток воздуха элемента 206 в САС 80 показан на схеме 200. Фиг. 2-3 - поперечный разрез САС 80, и включает в себя систему координат, показывающую вертикальную ось 236 и горизонтальную ось. Вертикальная ось 234 может быть определена относительно земли, на которой стоит транспортное средство, в котором установлен двигатель. Однако, в некоторых вариантах осуществления, САС 80 может быть наклонен относительно земли и вертикальной оси 234. Как показано на фиг. 2-3, регулирующий поток воздуха элемент 206 включает в себя клапан 228. Клапан 228 может быть расположен внутри впускного бачка 224 САС 80. Кроме того, клапан может быть регулируемым между открытым и закрытым положением. В закрытом положении, как показано на 202, концы клапана 228 расположены прилегающими к и контактируют с двумя выступами. Более точно, первый конец клапана 228 контактирует с первым выступом 230, а второй конец клапана 228 контактирует со вторым выступом 232, когда клапан 228 находится в закрытом положении. Концы клапана 228 могут быть расположены напротив соответствующего выступа, чтобы никакой воздух, или незначительный расход воздуха, не мог проходить с расположенной выше по потоку стороны на расположенную ниже по потоку сторону клапана 228. Первый выступ 230 присоединен к стенке САС 80, а второй выступ 232 присоединен к внутренней стенке САС 80 между смежными охлаждающими трубками.
Когда клапан 228 находится в закрытом положении (показанном на 202), наддувочный воздух может протекать через первый набор охлаждающих трубок, и не через второй набор охлаждающих трубок. Как показано на фиг. 2-3, первый набор охлаждающих трубок включает в себя первую охлаждающую трубку 212, вторую охлаждающую трубку 214 и третью охлаждающую трубку 216. Второй набор охлаждающих трубок включает в себя четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222. Клапан 228, первый выступ 230 и второй выступ 232 расположены во впускном бачке 224 на уровне, относительно вертикальной оси 234, между первым набором охлаждающих трубок и вторым набором охлаждающих трубок. По существу, наддувочный воздух может поступать только в первый набор охлаждающих трубок, на первом конце охлаждающих трубок, когда клапан 228 находится в закрытом положении. Закрытый клапан 228 блокирует наддувочный воздух от поступления в первый конец второго набора охлаждающих трубок. Как результат, расход (например, скорость) воздуха наддувочного воздуха, протекающего через первый набор охлаждающих трубок, может быть большим, когда клапан 228 закрыт, чем если бы он был открыт в некоторых условиях массового расхода воздуха.
В альтернативных вариантах осуществления, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок могут включать в себя больше или меньше, чем три охлаждающих трубки. Кроме того, количество охлаждающих трубок в первом наборе охлаждающих трубок может не быть равным количеству охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. Например, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя две охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя пять охлаждающих трубок. В еще одном варианте осуществления, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя четыре охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя две охлаждающих трубки.
В открытом положении, как показано на 204, концы клапана 228 перемещены от двух выступов 230 и 232. Концы клапана 228 больше не контактируют с выступами, тем самым, предоставляя воздуху возможность протекать за клапан в первые концы второго набора охлаждающих трубок. Таким образом, в этом открытом положении, наддувочный воздух может протекать через оба, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок. Клапан 228 может перемещаться из закрытого положения в открытое положение и/или из открытого положения в закрытое положение посредством поворачивания вокруг точки 238 поворота клапана или вала. В одном из примеров, клапан 228 может активно регулироваться посредством исполнительного механизма (не показан), присоединенного к клапану 228. Кроме того, контроллер (такой как контроллер 12 на фиг. 1) может побуждать исполнительный механизм открывать или закрывать клапан 228, как показано. Контроллер может побуждать клапан 228 открываться и/или закрываться в ответ на различные условия работы двигателя, в том числе, массовый расход воздуха и температуру наддувочного воздуха, выходящего из САС 80. По существу, контроллер может регулировать положение клапана 228, чтобы поддерживать минимальную скорость потока воздуха через охлаждающие трубки САС 80 и управлять эффективностью САС 80. Способы регулировки регулирующего поток воздуха элемента 206 на основании условий работы двигателя дополнительно обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 13.
Фиг. 4-6 показывают схему 300 второго варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента 206 в САС 80. Фиг. 4-6 - поперечный разрез САС 80 и содержит в себе аналогичные части, как описанные выше со ссылкой на фиг. 2-3. Кроме того, фиг. 4-6 включают в себя систему координат, показывающую вертикальную ось 234 и горизонтальную ось 236. Как показано на фиг. 4-6, регулирующий поток воздуха элемент 206 включает в себя барабанный клапан 308. Барабанный клапан 308 может быть расположен внутри впускного бачка 224 САС 80 и ближайшим ко второму набору охлаждающих трубок. Барабанный клапан 308 может быть цилиндром с круглым поперечным сечением. По существу, барабанный клапан 308 имеет наружный диаметр, направлении горизонтальной оси 236, который перекрывает впускной бачок 224 от стенки САС 80 до первого конца охлаждающих трубок. Кроме того, барабанный клапан 308 имеет высоту в направлении вертикальной оси 234. Высота барабанного клапана 308 закрывает и продолжается по высоте второго набора охлаждающих трубок, на первом конце второго набора охлаждающих трубок. По существу, низ или основание 318 барабанного клапана 308 расположено вертикально между первым набором охлаждающих трубок и вторым набором охлаждающих трубок. Основание 318 также может указываться ссылкой как впуск в барабанный клапан 308. По существу, наддувочный воздух, поступающий во впускной бачок 224, может поступать в барабанный клапан 308 на основании 318. Как показано на фиг. 4-6, первый набор охлаждающих трубок включает в себя первую охлаждающую трубку 212 и вторую охлаждающую трубку 214. Второй набор охлаждающих трубок включает в себя третью охлаждающую трубку 216, четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222.
В альтернативных вариантах осуществления, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок могут включать в себя больше или меньше, чем две и четыре охлаждающих трубки, соответственно. Кроме того, барабанный клапан 308 может закрывать, или перекрывать, больше или меньше, чем четыре охлаждающих трубки. Например, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя три охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя пять охлаждающих трубок. В еще одном варианте осуществления, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя три охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя три охлаждающих трубки.
Фиг. 14-15 показывают один из примеров барабанного клапана 308. Как показано на фиг. 14-15, барабанный клапан 308 является полым цилиндром, включающим в себя множество щелей 802 разных длин в наружной стенке 804 и вдоль высоты 806 барабанного клапана 308. Наддувочный воздух, поступающий в САС, может поступать в барабанный клапан 308 через верх 808 и/или основание 810 (например, низ) барабанного клапана 308. Например, в первом варианте осуществления, показанном на фиг. 4-6, наддувочный воздух может поступать в барабанный клапан 308 только через основание барабанного клапана 308. В еще одном варианте осуществления, наддувочный воздух может поступать в барабанный клапан 308 как через верх 808, так и через основание 810 барабанного клапана. В еще одном другом варианте осуществления, наддувочный воздух, поступающий в САС, может поступать в барабанный клапан 308 только через верх 808 барабанного клапана 308. Местоположение, в котором наддувочный воздух поступает в барабанный клапан 308, может быть основано на типе и компоновке САС.
Когда щели 802 выравниваются с первым концом, или впускными проемами, охлаждающих трубок (например, охлаждающих трубок 212-222), наддувочный воздух внутри барабанного клапана 308 может поступать в соответствующую охлаждающую трубку. Однако когда щели 802 не выровнены с охлаждающими трубками, наружная стенка закрывает первый конец охлаждающих трубок, тем самым, блокируя наддувочный воздух от поступления и прохождения через блокированные охлаждающие трубки. Каждая щель может выравниваться вертикально с охлаждающей трубкой. Говоря иначе, соответствующие щель и охлаждающая трубка могут быть расположены на одном и том же уровне относительно вертикальной оси 234 в САС. Таким образом, одна щель может соответствовать одной охлаждающей трубке. Каждая щель может быть разной длины, чтобы разные дискретные комбинации охлаждающих трубок могли закрываться или раскрываться для разных положений барабанного клапана 308.
Длина каждой щели 802 может возрастать от первого конца барабанного клапана 308 ко второму концу барабанного клапана 308. Что касается варианта осуществления барабанного клапана, описанного со ссылкой на фиг. 4-6, длина каждой щели 802 возрастает от верха 808 (например, первого конца) к основанию 810 (например, второму концу) барабанного клапана. По существу, щель, ближайшая к верху 808 барабанного клапана 308, может быть самой короткой из всех щелей 802, а щель, ближайшая к основанию 810 барабанного клапана 310, может быть самой длинной из всех щелей 802. В альтернативном варианте осуществления, щели барабанного клапана 308 могут быть перевернуты, так что длина каждой щели 802 возрастает от основания 810 (например, первого конца) к верху 808 (например, второму концу) барабанного клапана. В этом варианте осуществления, щель, ближайшая к верху 808 барабанного клапана 308, может быть самой длинной из всех щелей 802, а щель, ближайшая к основанию 810 барабанного клапана 310, может быть самой короткой из всех щелей 802.
Возвращаясь на фиг. 4-6, щели барабанного клапана 308 могут предоставлять возможность потока воздуха (белые участки, показанные на 314), а участки (например, сплошные участки) наружной стенки 804 без щелей могут блокировать поток воздуха (темные участки, показанные на 316). Когда наружная стенка 804 расположена перед первым концом охлаждающих трубок, поток воздуха может не поступать в заблокированные охлаждающие трубки. Однако когда щели выровнены с первым концом охлаждающих трубок, наддувочный воздух может поступать в разблокированные охлаждающие трубки. Щели могут быть расположены уступами и быть разной длины, чтобы длины щелей были разными долями окружности барабанного клапана 308.
Барабанный клапан 308 может быть многопозиционным клапаном. Более точно, барабанный клапан 308 может блокировать и останавливать поток воздуха от поступления куда угодно между нулем и всеми охлаждающими трубками во втором наборе охлаждающих трубок. Например, в полностью открытом положении (не показанном на фиг. 4-6), барабанный клапан 308 может не блокировать ни одну из охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. Таким образом, наддувочный воздух, поступающий в САС 80, может поступать в первый конец всех охлаждающих трубок (например, охлаждающих трубок 212-222). В полностью закрытом положении, как показанное на 302, барабанный клапан 308 может закрывать и блокировать все охлаждающие трубки во втором наборе охлаждающих трубок (например, блокировать с третей охлаждающей трубки 216 по шестую охлаждающую трубку 222). В этом положении, ни одна из щелей не выровнена с впускными проемами охлаждающих трубок. По существу, поток воздуха может не поступать в и не проходить через второй набор охлаждающих трубок. Однако, поток воздуха может проходить через и охлаждаться первым набором охлаждающих трубок. В еще одном примере, как показано на 304, барабанный клапан 308 может блокировать все кроме одной охлаждающие трубки во втором наборе охлаждающих трубок. В этом примере, щель, соответствующая третьей охлаждающей трубке 216, выровнена с выпускным проемом третьей охлаждающей трубки 216. Как результат, наддувочный воздух может поступать в первый конец третьей охлаждающей трубки 216 (например, первую охлаждающую трубку во втором наборе охлаждающих трубок). Однако, барабанный клапан 308 блокирует наддувочный воздух от поступления в четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222 (например, последние три охлаждающих трубки во втором наборе охлаждающих трубок). В еще одном другом примере, как показано на 306, барабанный клапан 308 может блокировать только одну охлаждающую трубку во втором наборе охлаждающих трубок. В этом примере, единственной заблокированной охлаждающей трубкой является последняя охлаждающая трубка, или шестая охлаждающая трубка 222, во втором наборе охлаждающих трубок. Щели, соответствующие третьей охлаждающей трубке 216, четвертой охлаждающей трубке 212 и пятой охлаждающей трубке 220, выровнены с впускными проемами в соответствующие охлаждающие трубки. По существу, поток воздуха может поступать первый конец и проходить через первый набор охлаждающих трубок, и все охлаждающие трубки за исключением шестой охлаждающей трубки 222 во втором наборе охлаждающих трубок. Таким образом, барабанный клапан 308 может быть регулируемым в множество положений между полностью открытым и полностью закрытым.
Барабанный клапан 308 выполнен с возможностью поворота вокруг оси 312 вращения (например, оси поворота). Ось 312 вращения может находиться в направлении вертикальной оси 234 и перпендикулярно охлаждающим трубкам. Более точно, ось 312 вращения перпендикулярна направлению центрального потока охлаждающих трубок CAC (например, каналов для хладагента). Кроме того, ось 312 вращения может находиться в направлении потока воздуха через впускной бачок 224. В одном из примеров, барабанный клапан 308 может поворачиваться вокруг оси 312 вращения вращательным исполнительным механизмом 310. Вращательный исполнительный механизм 310 может управляться контроллером, таким как контроллер 12, показанный на фиг. 1. По существу, контроллер может регулировать положение барабанного клапана 308, чтобы переменным образом закрывать и раскрывать разные охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха в разных дискретных комбинациях охлаждающих трубок. Поворачивание барабанного клапана 308 регулирует барабанный клапан 308 в разные положения, описанные выше. Каждое положение барабанного клапана 308 раскрывает разное количество охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок, чтобы предоставлять возможность потока воздуха через раскрытые трубки. Кроме того, поворачивание барабанного клапана 308 может постепенно раскрывать или разблокировать охлаждающие трубки во втором наборе охлаждающих трубок. Например, начиная с полностью открытого положения (например, не заблокирована ни одна из охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок), контроллер может побуждать вращательный исполнительный механизма 310 поворачивать барабанный клапан 308 в первом направлении, чтобы постепенно закрывать или блокировать охлаждающие трубки во втором наборе охлаждающих трубок. По мере того, как барабанный клапан 308 поворачивается дальше в первом направлении, блокируется большее количество охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок, тем самым, уменьшая количество действующих охлаждающих трубок. Подобным образом, из полностью закрытого положения, как показано на 302, все охлаждающие трубки во втором наборе охлаждающих трубок заблокированы, тем самым, не предоставляя возможность потока воздуха через заблокированные охлаждающие трубки. Контроллер может побуждать вращательный исполнительный механизм 310 поворачивать барабанный клапан 308 во втором направлении, противоположном первому направлению, чтобы раскрывать первую охлаждающую трубку (например, третью охлаждающую трубку 216) из второго набора охлаждающих трубок, как показано на 304. По мере того, как барабанный клапан 308 продолжает поворачиваться дальше во втором направлении, большее количество охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок постепенно раскрывается (например, сначала раскрываются 0, затем 1, затем 2, затем 3, затем все охлаждающие трубки во втором наборе охлаждающих трубок).
Контроллер может побуждать барабанный клапан 308 закрывать разное количество охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок в ответ на различные условия работы двигателя, в том числе, массовый расход воздуха и температуру наддувочного воздуха, выходящего из САС 80. По существу, контроллер может регулировать положение барабанного клапана 308, чтобы поддерживать минимальную скорость потока воздуха через охлаждающие трубки САС 80 и управлять эффективностью САС 80. Способы регулировки регулирующего поток воздуха элемента 206 на основании условий работы двигателя дополнительно обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 13.
Возвращаясь на фиг. 14-15, показан второй вариант осуществления барабанного клапана 308. Более точно, схема 800 показывает первый вид в изометрии барабанного клапана 308. Схема 900 показывает второй вид в изометрии барабанного клапана 308 с низа или основания барабанного клапана 308. Как показано на фиг. 14, САС может включать в себя шесть охлаждающих трубок, в том числе, первый набор охлаждающих трубок 812 и второй набор охлаждающих трубок 814. Как на фиг. 4-6, первый набор охлаждающих трубок 812 может включать в себя первую охлаждающую трубку 212 и вторую охлаждающую трубку 214. Второй набор охлаждающих трубок может включать в себя третью охлаждающую трубку 216, четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222. В альтернативных примерах, САС может включать в себя больше или меньше, чем шесть охлаждающих трубок. Дополнительно, в альтернативных примерах, первый набор охлаждающих трубок 812 может включать в себя больше или меньше, чем две охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок 814 может включать в себя больше или меньше, чем четыре охлаждающих трубки.
Как показано на фиг. 14-15, высота 806 барабанного клапана 308 продолжается вдоль первой высоты первого набора охлаждающих трубок 812 и второй высоты второго набора охлаждающих трубок 814. По существу, верх 806 барабанного клапана 308 расположен ближе к и закрывает первый набор охлаждающих трубок 812 и второй набор охлаждающих трубок 814 на первом конце охлаждающих трубок.
Первая щель 912, соответствующая первой охлаждающей трубке 212 из первого набора охлаждающих трубок 812, и вторая щель, соответствующая второй охлаждающей трубке 214 из первого набора охлаждающих трубок 812, имеют первую длину. Кроме того, первая щель 912 и вторая щель 914 могут быть расположены уступом от всех щелей, соответствующих охлаждающим трубкам во втором наборе охлаждающих трубок 814. Более точно, щели, соответствующие первому набору охлаждающих трубок 812, не выровнены ни с одной из щелей второго набора охлаждающих трубок 814. По существу, когда барабанный клапан 308 поворачивается вокруг своей оси вращения (например, оси 312 вращения, показанной на фиг. 4-6) в положение, такое чтобы первая щель 912 и вторая щель 914 были выровнены со своими соответствующими охлаждающими трубками, щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок 814, не выровнены со своими соответствующими охлаждающими трубками. В этом положении, наддувочный воздух может протекать только через первый набор охлаждающих трубок 812 наряду с тем, что поток воздуха через второй набор охлаждающих трубок 814 заблокирован наружной стенкой 804 барабанного клапана 308.
В этом варианте осуществления, первый набор охлаждающих трубок 812 (например, нижние охлаждающие трубки) является трубками без охлаждения. Например, первый набор охлаждающих трубок 812 может быть изолирован, чтобы не происходило никакого охлаждения наддувочного воздуха в этих трубках. В еще одном примере, второй набор охлаждающих трубок 812 может не включать в себя охлаждающие ребра или другое средство охлаждения, чтобы наддувочный воздух, текущий через трубки без охлаждения, не охлаждался.
Щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок 814, каждая имеет длину, отличную друг от друга. Например, щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок, могут постепенно увеличиваться по длине с первой длины на первой щели на первом конце барабанного клапана до второй длины на второй щели ближе ко второму концу барабанного клапана. Как показано на фиг. 14-15, щель, ближайшая к верху 808 (например, первому концу) барабанного клапана 308 и соответствующая шестой охлаждающей трубке 222, также может иметь первую длину. Щель, ближняя к основанию 810 (например, второму концу) барабанного клапана 308 и соответствующая третье охлаждающей трубке 216, может иметь вторую длину, вторая длина длиннее первой длины. По существу, щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок, постепенно увеличиваются по длине от первой длины на щели у верха 808 барабанного клапана 308 до второй длины на щели, ближней к основанию 810 барабанного клапана 308. В альтернативном варианте осуществления, длины щелей могут быть перевернуты, так что щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок, постепенно увеличиваются по длине от первой длины на щели у основания 810 барабанного клапана 308 до второй длины на щели, ближней к верху 808 барабанного клапана 308.
Кроме того, щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок 814, могут выравниваться одни с другими на первом конце щелей. По существу, когда самая верхняя щель выровнена с шестой охлаждающей трубкой 222, все щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок 814, выровнены со своими соответствующими охлаждающими трубками. Однако, в этом примере, первая щель 912 и вторая щель 914 не выровнены со своими соответствующими охлаждающими трубками. Таким образом, наддувочный воздух может протекать только через второй набор охлаждающих трубок 814, а не через первый набор охлаждающих трубок 812. Контроллер может поворачивать барабанный клапан 308 в множество положений, которые предоставляют любому количеству между нулем и четырьмя (например, всеми) охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок возможность выравниваться со своими соответствующими щелями, тем самым, осуществляя поток наддувочного воздуха через незакрытые трубки. Охлаждающие трубки из второго набора охлаждающих трубок обеспечивают охлаждение для наддувочного воздуха, проходящего через незакрытые трубки.
Дополнительно, первая щель 912 и вторая щель 914 ориентированы относительно щелей, чтобы, когда сколько-нибудь или все из охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок 814 осуществляют поток наддувочного воздуха (например, щели выровнены с соответствующими трубками), первый набор охлаждающих трубок был заблокирован и не осуществлял поток наддувочного воздуха. Первая щель 912 и вторая щель 914 могут быть выровнены с первым набором охлаждающих трубок 812, только когда все из охлаждающих трубок второго набора охлаждающих трубок 814 заблокированы стенкой барабанного клапана 308. В одном из примеров, контроллер может переводить барабанный клапан 308 в это положение, когда требуется меньшее охлаждение наддувочного воздуха.
Таким образом, система регулирования потока воздуха для охладителя наддувочного воздуха может содержать регулирующий поток воздуха элемент, расположенный в бачке охладителя наддувочного воздуха, регулирующий поток воздуха элемент включает в себя цилиндрический барабанный клапан, поворачиваемый вокруг оси вращения, чтобы регулировать поток воздуха через охлаждающие трубки внутри охладителя наддувочного воздуха. Бачок может быть впускным бачком, при этом барабанный клапан имеет наружный диаметр, который перекрывает впускной бачок от стенки охладителя наддувочного воздуха до первого конца множества охлаждающих трубок, при этом охлаждающие трубки включают в себя первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок. Кроме того, барабанный клапан может быть полым цилиндром, включающим в себя множество щелей разных длин, в наружной стенке и по длине барабанного клапана, при этом каждая щель из множества щелей выравнивается с одной из охлаждающих трубок.
В первом примере, высота барабанного клапана продолжается по высоте второго набора охлаждающих трубок, и барабанный клапан закрывает второй набор охлаждающих трубок на первом конце охлаждающих трубок. Основание барабанного клапана может быть расположено между первым набором охлаждающих трубок и вторым набором охлаждающих трубок. Дополнительно, длина каждой щели увеличивается от верха барабанного клапана к основанию.
Во втором примере, высота барабанного клапана продолжается по первой высоте первого набора охлаждающих трубок и второй высоте второго набора охлаждающих трубок, и барабанный клапан закрывает первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок на первом конце охлаждающих трубок. Щели, соответствующие первому набору охлаждающих трубок, имеют первую длину, а щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок, постепенно увеличиваются по длине с первой длины на первой щели у верха барабанного клапана до второй длины на второй щели ближе к основанию барабанного клапана. Кроме того, щели, соответствующие первому набору охлаждающих трубок, не выравниваются ни с какой из щелей, соответствующих второму набору охлаждающих трубок, при этом первый набор охлаждающих трубок является изолированными трубками без охлаждения.
Дополнительно, ось вращения барабанного клапана перпендикулярна охлаждающим трубкам, барабанный клапан поворачивается вокруг оси вращения вращательным исполнительным механизмом, и вращательный исполнительный механизм присоединен к контроллеру, выполненному с возможностью регулировать положение барабанного клапана на основании одного или более из массового расхода воздуха и температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха.
Фиг. 7-8 показывают схему 400 третьего варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента 206 в САС 80. Фиг. 7-8 - поперечный разрез САС 80 и содержит в себе аналогичные части, как описанные выше со ссылкой на фиг. 2-3. Кроме того, фиг. 7-8 включают в себя систему координат, показывающую вертикальную ось 234 и горизонтальную ось 236. Как показано на фиг. 7-8, регулирующий поток воздуха элемент 206 включает в себя скользящий элемент 408, поворачиваемый вокруг катушки 406. Скользящий элемент 408 и катушка 406 расположены во впускном бачке 224 САС 80. По существу, скользящий элемент 408 может закрывать некоторое количество между нулем и всеми из охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. Более точно, скользящий элемент 408 может закрывать второй набор охлаждающих трубок на первом конце, или впуске, охлаждающих трубок. Таким образом, когда скользящий элемент 408 закрывает одну или более охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок, никакой поток воздуха может не поступать в и не проходить через покрытые охлаждающие трубки. В альтернативном варианте осуществления, скользящий элемент 408 и катушка 406 могут быть расположены в выпускном бачке 226 САС 80. В этом варианте осуществления, скользящий элемент 408 может закрывать второй конец, или выпуск, одной или более охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. По существу, поток воздуха может не выходить из одной или более покрытых охлаждающих трубок и выходить из САС 80.
Как обсуждено выше, наддувочный воздух, поступающий в САС 80, может всегда протекать через первый набор охлаждающих трубок. Как показано на фиг. 2-3, первый набор охлаждающих трубок включает в себя первую охлаждающую трубку 212 и вторую охлаждающую трубку 214. Второй набор охлаждающих трубок включает в себя третью охлаждающую трубку 216, четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222. В альтернативных вариантах осуществления, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок могут включать в себя больше или меньше, чем две и четыре охлаждающих трубки, соответственно. Кроме того, скользящий элемент 408 может закрывать, или перекрывать, больше или меньше, чем четыре охлаждающих трубки. Например, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя одну охлаждающую трубку, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя пять охлаждающих трубок. В еще одном варианте осуществления, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя три охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя три охлаждающих трубки.
Скользящий элемент 408 может быть намотан вокруг катушки 406. Поворачивание катушки может перемещать и/или сдвигать скользящий элемент 408 в вертикальном направлении относительно вертикальной оси 234. В одном из примеров, поворачивание катушки 406 в первом направлении может сдвигать скользящий элемент 408 вверх, в вертикальном направлении и к катушке 406. Поворачивание катушки во втором направлении, противоположном первому направлению, затем может сдвигать скользящий элемент 408 вниз, в вертикальном направлении и от катушки 406. В одном из примеров, как показано по стрелке 410, первое направление может быть против часовой стрелки.
Фиг. 16-17 показывают альтернативный вариант осуществления, в котором первое направление может быть по часовой стрелке. Как показано на фиг. 16-17, скользящий элемент 408 дополнительно включает в себя петлевой конец 1002. В этом варианте осуществления, скользящий элемент 208 скользит по поверхности, или участку внутри впускного бачка 224, противоположной первому концу охлаждающих трубок. На первом конце, или впускном проеме, охлаждающих трубок, скользящий элемент 408 может откидываться, чтобы раскрывать охлаждающие трубки или накладываться, чтобы закрывать охлаждающие трубки. Например, по мере того, как катушка 406 поворачивается в направлении по часовой стрелке, как показано по стрелке 1004, скользящий элемент 408 наматывается вокруг катушки и постепенно откидывается от первого конца трубок, чтобы раскрывать большее количество охлаждающих трубок из второго набора охлаждающих трубок. Этот вариант осуществления может уменьшать износ и/или утечку воздуха охлаждающих трубок.
В первом положении, как показано на 402 и 1006, скользящий элемент может закрывать все охлаждающие трубки во втором наборе охлаждающих трубок. Как показано на фиг. 7-8 и фиг. 16-17, скользящий элемент закрывает четыре охлаждающих трубки во втором наборе охлаждающих трубок. В этом положении, поток воздуха может не поступать в первый конец охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. Таким образом, весь наддувочный воздух, поступающий в САС 80 во впускном бачке 224, может проходить через первый набор охлаждающих трубок. Во втором положении, как показано на 404 и 1008, скользящий элемент может не закрывать ни одну из охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. По существу, поток воздуха может поступать в и проходить через все охлаждающие трубки в первом наборе охлаждающих трубок и втором наборе охлаждающих трубок.
Начиная с первого положения, поворачивание катушки 406 в первом направлении, показанном стрелкой 410 на фиг. 7-8 и стрелкой 1004 на фиг. 16-17, может постепенно раскрывать увеличивающееся количество охлаждающих трубок второго набора охлаждающих трубок, тем самым, предоставляя возможность потока воздуха через незакрытые трубки. Начиная с второго положения, поворачивание катушки 406 во втором направлении может постепенно закрывать увеличивающееся количество охлаждающих трубок второго набора охлаждающих трубок, тем самым, блокируя поток воздуха через покрытые трубки.
В одном из примеров, контроллер (такой как контроллер 12 на фиг. 1) может побуждать катушку 406 поворачиваться в одном из первого направления или второго направления, чтобы раскрывать или закрывать (например, блокировать), соответственно, большее количество охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. В одном из примеров, контроллер может побуждать катушку 406 поворачиваться, чтобы скользящий элемент 408 закрывал только одну охлаждающую трубку во втором наборе охлаждающих трубок, тем самым, предоставляя возможность потока воздуха через третью охлаждающую трубку 216, четвертую охлаждающую трубку 218 и пятую охлаждающую трубку 220. В еще одном примере, контроллер может побуждать катушку 406 поворачиваться, чтобы скользящий элемент 408 закрывал три охлаждающих трубки (например, четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222) наряду с предоставлением возможности потока воздуха через одну охлаждающую трубку (например, третью охлаждающую трубку 216) второго набора охлаждающих трубок. Контроллер может побуждать катушку 406 поворачиваться и перемещать скользящий элемент 408 в разные положения в ответ на различные условия работы двигателя, в том числе, массовый расход воздуха и температуру наддувочного воздуха, выпускающего из САС 80. По существу, контроллер может регулировать положение скользящего элемента 408, чтобы поддерживать минимальную скорость потока воздуха через охлаждающие трубки САС 80 и управлять эффективностью САС 80. Способы регулировки регулирующего поток воздуха элемента 206 на основании условий работы двигателя дополнительно обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 13.
Фиг. 9-10 показывает схему 500 четвертого варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента 206 в САС 80. Фиг. 9-10 - поперечный разрез САС 80 и содержит в себе аналогичные части, как описанные выше со ссылкой на фиг. 2-3. Кроме того, фиг. 9-10 включают в себя систему координат, показывающую вертикальную ось 234 и горизонтальную ось 236. Как показано на фиг. 9-10, регулирующий поток воздуха элемент 206 включает в себя створчатый клапан 506, расположенный горизонтально относительно горизонтальной оси 236 внутри впускного бачка 224 САС 80. Створчатый клапан 506 может быть пассивным клапаном, включающим в себя пружину для удерживания створчатого клапана 506 в закрытом положении, когда давление потока воздуха во впускном бачке 224 находится ниже порогового значения. Дополнительно, створчатый клапан 506 может быть инерционно сбалансированным вокруг своей оси вращения, чтобы силы ускорения, которые могут возникать в движущемся транспортном средстве не побуждали клапан открываться и/или закрываться.
В закрытом положении, как показано на 502, концы створчатого клапана 506 расположены прилегающими к и контактируют с двумя выступами. Более точно, первый конец створчатого клапана 506 контактирует с нижней стороной первого выступа 508, а второй конец створчатого клапана 506 контактирует с верхней стороной второго выступа 510, когда створчатый клапан 506 находится в закрытом положении. Концы створчатого клапана 506 могут располагаться перед соответствующими выступами, чтобы воздух не мог проходить с расположенной выше по потоку стороны на расположенную ниже по потоку сторону створчатого клапана 506. Первый выступ 508 присоединен к стенке САС 80, а второй выступ 510 присоединен к внутренней стенке САС 80 между смежными охлаждающими трубками.
Когда створчатый клапан 506 находится в закрытом положении (показанном на 502), наддувочный воздух может протекать через первый набор охлаждающих трубок, и не через второй набор охлаждающих трубок. Как показано на фиг. 9-10, первый набор охлаждающих трубок включает в себя первую охлаждающую трубку 212, вторую охлаждающую трубку 214 и третью охлаждающую трубку 216. Второй набор охлаждающих трубок включает в себя четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222. Створчатый клапан 506, первый выступ 508 и второй выступ 510 расположены во впускном бачке 224 на уровне, относительно вертикальной оси 234, между первым набором охлаждающих трубок и вторым набором охлаждающих трубок. По существу, наддувочный воздух может поступать только в первый набор охлаждающих трубок, на первом конце охлаждающих трубок, когда створчатый клапан 506 находится в закрытом положении. Закрытый створчатый клапан 506 блокирует наддувочный воздух от поступления в первый конец второго набора охлаждающих трубок. Как результат, расход (например, скорость) воздуха наддувочного воздуха, протекающего через первый набор охлаждающих трубок, может быть большим, когда створчатый клапан 506 закрыт, чем если бы он был открыт в некоторых условиях массового расхода воздуха.
В альтернативных вариантах осуществления, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок могут включать в себя больше или меньше, чем три охлаждающих трубки. Кроме того, количество охлаждающих трубок в первом наборе охлаждающих трубок может не быть равным количеству охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. Например, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя две охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя шесть охлаждающих трубок. В еще одном варианте осуществления, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя четыре охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя три охлаждающих трубки.
Когда давление потока воздуха во впускном бачке 224 возрастает выше порогового значения, створчатый клапан 506 может открываться. Пороговое значение может быть основано на жесткости или динамической жесткости, наряду с предварительным нагружением пружины, у пружины в створчатом клапане 506. По существу, по мере того, как жесткость или предварительное нагружение пружины возрастает, пороговое значение, при котором открывается створчатый клапан 506, может возрастать. Створчатый клапан 506 открывается и закрывается в ответ на давление потока воздуха. Таким образом, давление потока воздуха выше порогового значения нажимает на расположенную выше по потоку сторону створчатого клапана 506, тем самым, открывая створчатый клапан 506.
Более точно, в открытом положении, как показано на 504, концы створчатого клапана 506 отдаляются от двух выступов. Повышенное давление потока воздуха нажимает на расположенную выше по потоку сторону створчатого клапана 506 и перемещает второй конец вверх и от второго выступа. В открытом положении, концы створчатого клапана 506 больше не контактируют с выступами, тем самым, предоставляя воздуху возможность протекать за клапан в первые концы второго набора охлаждающих трубок. Таким образом, в этом открытом положении, наддувочный воздух может протекать через оба, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок. Створчатый клапан 506 может перемещаться из закрытого положения в открытое положение и/или из открытого положения в закрытое положение посредством поворачивания вокруг точки 512 поворота клапана.
Фиг. 11-12 показывает схему 600 пятого варианта осуществления регулирующего поток воздуха элемента 206 в САС 80. Фиг. 11-12 - поперечный разрез САС 80 и содержит в себе аналогичные части, как описанные выше со ссылкой на фиг. 2-3. Кроме того, фиг. 11-12 включают в себя систему координат, показывающую вертикальную ось 234 и горизонтальную ось 236. Как показано на фиг. 11-12, регулирующий поток воздуха элемент 206 включает в себя створчатый клапан 606, расположенный вертикально относительно вертикальной оси 234 внутри выпускного бачка 226 САС 80. Створчатый клапан 606 может быть пассивным клапаном, включающим в себя пружину для удерживания створчатого клапана 606 в закрытом положении, когда давление потока воздуха во втором наборе охлаждающих трубок находится ниже порогового значения. В закрытом положении, как показано на 602, плечо 612 створчатого клапана 606 закрывает второй конец (например, выпускной конец) второго набора охлаждающих трубок. Более точно, плечо 612 створчатого клапана 606 расположено перед вторым концом второго набора охлаждающих трубок, так что воздух может не проходить изнутри второго набора охлаждающих трубок в выпускной бачок 226.
Когда створчатый клапан 606 находится в закрытом положении (показанном на 602), наддувочный воздух может протекать через первый набор охлаждающих трубок. Наддувочный воздух может поступать во второй набор охлаждающих трубок; однако, наддувочный воздух может не выходить из второго набора охлаждающих трубок и не поступать в выпускной бачок 226. По существу, наддувочный воздух может не проходить через и за второй конец второго набора охлаждающих трубок, когда створчатый клапан 606 закрыт. Как показано на фиг. 11-12, первый набор охлаждающих трубок включает в себя первую охлаждающую трубку 212, вторую охлаждающую трубку 214 и третью охлаждающую трубку 216. Второй набор охлаждающих трубок включает в себя четвертую охлаждающую трубку 218, пятую охлаждающую трубку 220 и шестую охлаждающую трубку 222. Створчатый клапан 606 расположен в выпускном бачке 226 вертикально вдоль первого набора охлаждающих трубок. Точка 608 поворота створчатого клапана и противовес 610 расположены вертикально выше, относительно вертикальной оси 234, второго набора охлаждающих трубок. В некоторых примерах, как показано на фиг. 11-12, точка 608 поворота и противовес 610 расположены в верхней полости выпускного бачка 226. Верхняя полость может быть достаточно большой, чтобы содержать в себе противовес 610 как в отрытом, так и закрытом положении створчатого клапана 606.
Таким образом, наддувочный воздух может выходить только из первого набора охлаждающих трубок, на втором конце охлаждающих трубок, когда створчатый клапан 606 находится в закрытом положении. Закрытый створчатый клапан 606 блокирует наддувочный воздух от выпуска из второго конца второго набора охлаждающих трубок. Как результат, расход (например, скорость) воздуха наддувочного воздуха, протекающего через первый набор охлаждающих трубок, может быть большим, когда створчатый клапан 606 закрыт, чем если бы он был открыт в некоторых условиях массового расхода воздуха.
В альтернативных вариантах осуществления, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок могут включать в себя больше или меньше, чем три охлаждающих трубки. Кроме того, количество охлаждающих трубок в первом наборе охлаждающих трубок может не быть равным количеству охлаждающих трубок во втором наборе охлаждающих трубок. Например, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя одну охлаждающую трубку, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя пять охлаждающих трубок. В еще одном варианте осуществления, первый набор охлаждающих трубок может включать в себя четыре охлаждающих трубки, а второй набор охлаждающих трубок может включать в себя две охлаждающих трубки.
Когда давление потока воздуха, проходящего через второй набора охлаждающих трубок, возрастает выше порогового значения, створчатый клапан 606 может открываться. Пороговое значение может быть основано на жесткости или динамической жесткости, наряду с предварительным нагружением, пружины в створчатом клапане 606. По существу, по мере того, как жесткость или предварительное нагружение пружины возрастает, пороговое значение, при котором открывается створчатый клапан 606, может возрастать. Створчатый клапан 606 открывается и закрывается в ответ на давление потока воздуха. Таким образом, давление потока воздуха выше порогового значения нажимает на расположенную выше по потоку сторону плеча 612 створчатого клапана 606, тем самым, открывая створчатый клапан 606.
Более точно, в открытом положении, как показано на 604, плечо 612 перемещается от второго конца второго набора охлаждающих трубок. Повышенное давление потока воздуха во втором наборе охлаждающих трубок нажимает на расположенную выше по потоку сторону плеча 612 и перемещает плечо 612 от второго набора охлаждающих трубок. В открытом положении, плечо 612 створчатого клапана этапе 606 больше не контактирует с вторым концом второго набора охлаждающих трубок, тем самым, предоставляя воздуху возможность вытекать из второго набора охлаждающих трубок за клапан и в выпускной бачок 226. Таким образом, в этом открытом положении, наддувочный воздух может протекать через оба, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок. Как обсуждено выше, створчатый клапан 606 может перемещаться из закрытого положения в открытое положение и/или из открытого положения в закрытое положение посредством поворачивания вокруг точки 608 поворота на основании давления потока воздуха.
Таким образом, система регулирования потока воздуха для охладителя наддувочного воздуха содержит регулирующий поток воздуха элемент, расположенный в бачке охладителя наддувочного воздуха, регулирующий поток воздуха элемент является регулируемым для регулирования потока воздуха через множество охлаждающих трубок в охладителе наддувочного воздуха. Конкретнее, регулирующий поток воздуха элемент является регулируемым для изменения количества охлаждающих трубок в охладителе наддувочного воздуха, через которые протекает воздух. Охлаждающие трубки могут включать в себя первый набор охлаждающих трубок, при этом поток воздуха через первый набора охлаждающих трубок протекает всегда, и второй набор охлаждающих трубок, при этом поток воздуха через второй набор охлаждающих трубок регулируется регулирующим поток воздуха элементом. Положение регулирующего потока воздуха элемента может регулироваться на основании одного или более из массового расхода воздуха и температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха.
В одном из примеров, регулирующий поток воздуха элемент включает в себя клапан, регулируемый между открытым положением и закрытым положением, открытое положение обеспечивает протекание воздуха через первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок, а закрытое положение обеспечивает протекание воздуха только через первый набор охлаждающих трубок. Кроме того, клапан может быть расположен во впускном бачке охладителя наддувочного воздуха, при этом клапан регулируется исполнительным механизмом. В одном из примеров, клапан является створчатым клапаном, расположенным внутри впускного бачка охладителя наддувочного воздуха. В этом примере, створчатый клапан может пассивно регулироваться из закрытого положения в открытое положение, когда давление потока воздуха во впускном бачке больше, чем пороговое значение. В еще одном примере, клапан является створчатым клапаном, расположенным внутри выпускного бачка охладителя наддувочного воздуха. В этом примере, створчатый клапан может пассивно регулироваться из закрытого положения в открытое положение, когда давление потока воздуха во втором наборе охлаждающих трубок больше, чем пороговое значение.
В еще одном примере, регулирующий поток воздуха элемент включает в себя барабанный клапан, расположенный во впускном бачке охладителя наддувочного воздуха. Барабанный клапан может закрывать второй набор охлаждающих трубок. Кроме того, барабанный клапан выполнен с возможностью поворота вокруг оси вращения, чтобы постепенно раскрывать охлаждающие трубки во втором наборе охлаждающих трубок, чтобы предоставлять возможность потока воздуха через незакрытые трубки. В еще одном другом примере, регулирующий поток воздуха элемент включает в себя скользящий элемент, поворачиваемый вокруг катушки, скользящий элемент является регулируемым посредством поворачивания в первом направлении вокруг катушки, чтобы постепенно раскрывать увеличивающееся количество охлаждающих трубок из второго набора охлаждающих трубок, чтобы предоставлять возможность потока воздуха через незакрытые охлаждающие трубки.
В некоторых вариантах осуществления, площадь наружной поверхности или плотность ребер CAC может регулироваться на основании ориентации первого набора охлаждающих трубок и второго набора охлаждающих трубок внутри CAC. Например, площадь наружной поверхности или количество наружных охлаждающих ребер может быть меньшим или сконцентрированным в меньшей степени, на участке CAC, который всегда осуществляет поток наддувочного воздуха (например, участке с первым набором охлаждающих трубок), по сравнению с участком CAC, который только иногда осуществляет поток наддувочного воздуха, на основании положения регулирующего поток воздуха элемент (например, участком с вторым набором охлаждающих трубок).
Далее, с обращением к фиг. 13, показан способ 700 для регулировки потока воздуха через САС. Как описано выше, САС может включать в себя регулирующий поток воздуха элемент для регулировки потока воздуха через охлаждающие трубки в САС. В одном из примеров, способ 700 является выполняемым посредством контроллера 12, показанного на фиг. 1. По существу, контроллер может регулировать положение регулирующего поток воздуха элемент для увеличения или уменьшения количества действующих (например, открытых и не блокированных) охлаждающих трубок на основании условий работы двигателя. Таким образом, регулировка положения регулирующего поток воздуха элемента может регулировать расход воздуха (например, скорость) через САС.
Способ начинается на этапе 702 оценкой и/или измерением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, давление наддува, положение педали, массовый расход воздуха, MAP, поток EGR, температуру двигателя, требование крутящего момента, условия в охладителе наддувочного воздуха (температуру на впуске, температуру на выпуске, давление на впуске, давление на выпуске, расход через САС, и т.д.) и т.д. На этапе 704, способ включает в себя определение, является ли массовый расход воздуха меньшим, чем первые пороговые расход или скорость. Массовый расход воздуха может быть непосредственно зависящим от скорости, или расхода воздуха, наддувочного воздуха, поступающего в САС. В одном из примеров, первая пороговая скорость может быть минимальным пороговым значением. Когда массовый расход воздуха меньше, чем минимальное пороговое значение, конденсат может накапливаться внутри охлаждающих трубок САС. По существу, первая пороговая скорость может быть минимальным пороговым значением, ниже которого конденсат может накапливаться в охлаждающих трубках САС. Дополнительно, способ на этапе 704 включает в себя определение, является ли температура на выпуске САС (например, температура наддувочного воздуха, выпускающего из САС) меньшей, чем первая пороговая температура. В одном из примеров, первая пороговая температура может быть минимальной пороговой температурой. По существу, температура на выпуске САС, меньшая, чем первая пороговая температура, может давать в результате повышенное формирование конденсата в САС. В альтернативных примерах, регулировка регулирующего поток воздуха элемента дополнительно может быть основана на эффективности САС и/или количестве конденсата, сформированном в САС. По существу, регулирующий поток воздуха элемент может регулироваться для уменьшения эффективности САС и формирования конденсата.
Возвращаясь на этап 704, если удовлетворены одно или более условий, способ переходит на этап 706, чтобы регулировать регулирующий поток воздуха элемент для повышения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки САС. Регулировка регулирующего потока воздуха элемента для повышения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки САС может включать в себя уменьшение количества охлаждающих трубок в САС, осуществляющих поток наддувочного воздуха. Например, если регулирующий поток воздуха элемент является двухпозиционным клапаном, как показано на фиг. 2-3, контроллер может закрывать клапан 228, чтобы отсекать поток воздуха через второй набор охлаждающих трубок. По существу, наддувочный воздух может протекать только через первый набор охлаждающих трубок. В дополнение к повышению расхода воздуха через охлаждающие трубки САС, закрывание клапана также может повышать температуру наддувочного воздуха, выходящего из САС, тем самым, уменьшая формирование конденсата. В еще одном примере, если регулирующий поток воздуха элемент является многопозиционным элементом, таким как барабанный клапан 308, показанный на фиг. 4-6, контроллер может поворачивать барабанный клапан 308 в первом направлении, чтобы блокировать большее количество охлаждающих трубок из второго набора охлаждающих трубок. Более точно, контроллер может побуждать вращательный исполнительный механизм поворачивать барабанный клапан 308 в первом направлении, тем самым, уменьшая количество охлаждающих трубок в САС, осуществляющих поток наддувочного воздуха. Количество охлаждающих трубок, которые барабанный клапан или другой многопозиционный элемент (такой как скользящий элемент, показанный на фиг. 7-8) закрывает или блокирует, может быть основано на массовом расходе воздуха или скорости наддувочного воздуха, поступающего в САС, температуре на выпуске САС и/или количестве конденсата, накопленного в САС. Более точно, контроллер может регулировать регулирующий поток воздуха элемент, чтобы блокировать или выводить из работы большее количество охлаждающих трубок по мере того, как снижается скорость наддувочного воздуха, поступающего в САС, снижается массовый расход воздуха, снижается температура на выпуске САС, и/или увеличивается количество конденсата, накопленного в САС.
В еще одном другом примере, если барабанный клапан 308 является клапаном, как показано на фиг. 14-15, который закрывает как первый набор охлаждающих трубок, так и второй набор охлаждающих трубок, контроллер может регулировать положение барабанного клапана, чтобы блокировать второй набор охлаждающих трубок и предоставлять возможность потока воздуха только через первый набор охлаждающих трубок. В этом примере, первый набор охлаждающих трубок может быть изолированными трубками без охлаждения, тем самым, ослабляя охлаждение наддувочного воздуха, протекающего через эти трубки. Как результат, температура на выпуске САС может повышаться.
В качестве альтернативы, если скорость наддувочного воздуха, поступающего в САС, не меньше, чем первая пороговая скорость, а температура на выпуске САС не меньше, чем первая пороговая температура, способ переходит на этап 708. На этапе 708, способ включает в себя определение, является ли массовый расход воздуха большим, чем вторая пороговая скорость, и/или является ли температура на выпуске САС большей, чем вторая пороговая температура. Вторая пороговая скорость и вторая пороговая температура являются большими, чем первая пороговая скорость и вторая пороговая температура, соответственно. Кроме того, вторая пороговая скорость и вторая пороговая температура могут быть верхними или максимальными пороговыми значениями. Например, вторая пороговая скорость может быть основана на расходе воздуха, который может заставлять давление падать на САС сверх порогового значения, если бы второй набор охлаждающих трубок был недействующим. В еще одном примере, вторая пороговая температура может быть основана на температуре наддувочного воздуха, выше которой может возникать детонация в двигателе.
Возвращаясь на этап 708, если удовлетворены одно или более условий, способ переходит на этап 710, чтобы регулировать регулирующий поток воздуха элемент для понижения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки САС. Регулировка регулирующего потока воздуха элемента для понижения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки САС может включать в себя увеличение количества охлаждающих трубок в САС, осуществляющих поток наддувочного воздуха. Например, если регулирующий поток воздуха элемент является двухпозиционным клапаном, как показано на фиг. 2-3, контроллер может открывать клапан 228, чтобы предоставлять возможность потока воздуха через второй набор охлаждающих трубок. По существу, наддувочный воздух может протекать через оба, первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок. В дополнение к понижению расхода воздуха через охлаждающие трубки САС, открывание клапана также может понижать температуру наддувочного воздуха, выходящего из САС, тем самым, уменьшая риск для детонации в двигателе. В еще одном примере, если регулирующий поток воздуха элемент является многопозиционным элементом, таким как барабанный клапан 308, показанный на фиг. 4-6, контроллер может поворачивать барабанный клапан 308 во втором направлении, второе направление является противоположным первому направлению, чтобы раскрывать большее количество охлаждающих трубок из второго набора охлаждающих трубок. Более точно, контроллер может побуждать вращательный исполнительный механизм поворачивать барабанный клапан 308 во втором направлении, тем самым, увеличивая количество охлаждающих трубок в САС, осуществляющих поток наддувочного воздуха. Количество охлаждающих трубок, которые закрывает барабанный клапан или другой многопозиционный элемент (такой как скользящий элемент, показанный на фиг. 7-8), может быть основано на массовом расходе воздуха или скорости наддувочного воздуха, поступающего в САС, температуре на выпуске САС и/или количестве конденсата, накопленного в САС. Более точно, контроллер может регулировать регулирующий поток воздуха элемент, чтобы вводить в действие (например, раскрывать) большее количество охлаждающих трубок по мере того, как возрастает скорость наддувочного воздуха, поступающего в САС, повышается массовый расход воздуха, и/или повышается температура на выпуске САС.
Возвращаясь на этап 708, если не удовлетворены ни одно из условий на этапе 708, способ переходит на этап 712, чтобы поддерживать положение регулирующего поток воздуха элемента, тем самым, поддерживая скорость потока воздуха через охлаждающие трубки САС. Как показано в способе 700, контроллер может регулировать положение регулирующего поток воздуха элемента, чтобы поддерживать скорость потока воздуха через охлаждающие трубки САС в пределах целевого диапазона потока воздуха. В одном из примеров, целевой диапазон потока воздуха может находиться между первой пороговой скоростью и второй пороговой скоростью. Кроме того, контроллер может регулировать положение регулирующего поток воздуха элемента, чтобы поддерживать температуру на выпуске САС в пределах целевого диапазона температур. Например, целевой диапазон температур может находиться между первой пороговой температурой и второй пороговой температурой.
Таким образом, положение регулирующего поток воздуха элемента внутри охладителя наддувочного воздуха может регулироваться на основании массового расхода воздуха или скорости наддувочного воздуха, поступающего в охладитель наддувочного воздуха. Дополнительно, регулировка может быть основана на температуре наддувочного воздуха, выходящего из охладителя наддувочного воздуха. В одном из примеров, регулировка положения регулирующего поток воздуха элемента включает в себя регулировку регулирующего поток воздуха элемента для повышения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха в ответ на одно или более из массового расхода воздуха, являющегося меньшим, чем первая пороговая скорость, и температуры наддувочного воздуха, выходящего из охладителя наддувочного воздуха, являющейся меньшей, чем первая пороговая температура. Регулировка регулирующего потока воздуха элемента для повышения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха может включать в себя уменьшение количества охлаждающих трубок в охладителе наддувочного воздуха, осуществляющих поток наддувочного воздуха. В еще одном примере, регулировка положения регулирующего поток воздуха элемента включает в себя регулировку регулирующего поток воздуха элемента для понижения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха в ответ на одно или более из массового расхода воздуха, являющегося большим, чем вторая пороговая скорость, вторая пороговая скорость больше, чем первая пороговая скорость, и температуры наддувочного воздуха, выходящего из охладителя наддувочного воздуха, являющейся большей, чем вторая пороговая температура, вторая пороговая температура больше, чем первая пороговая температура. Регулировка регулирующего потока воздуха элемента для понижения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха включает в себя увеличение количества охлаждающих трубок в охладителе наддувочного воздуха, осуществляющих поток наддувочного воздуха.
В одном из вариантов осуществления, регулирующий поток воздуха элемент может включать в себя барабанный клапан, показанный на фиг. 4-6. Более точно, барабанный клапан может быть расположен во впускном бачке охладителя наддувочного воздуха ниже по потоку от первого набора охлаждающих трубок, через которые поток воздуха всегда возможен, и прилегающим ко второму набору охлаждающих трубок, через которые поток воздуха возможен не всегда. В этом варианте осуществления, контроллер может регулировать положение цилиндрического барабанного клапана, расположенного внутри охладителя наддувочного воздуха, чтобы регулировать скорость потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха, на основании массового расхода воздуха или скорости наддувочного воздуха, поступающего в охладитель наддувочного воздуха. Как обсуждено выше, скорость наддувочного воздуха, поступающего в охладитель наддувочного воздуха, основана на массовом расходе воздуха. Кроме того, регулировка также может быть основана на температуре наддувочного воздуха, выходящего из охладителя надувочного воздуха. Регулировка положения барабанного клапана включает в себя поворачивание барабанного клапана вокруг оси вращения вращательным исполнительным механизмом, присоединенным к барабанному клапану. В одном из примеров, контроллер может поворачивать барабанный клапан в первом направлении для повышения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха в ответ на одно или более из массового расхода воздуха, являющегося меньшим, чем первая пороговая скорость, и температуры наддувочного воздуха, выходящего из охладителя наддувочного воздуха, являющейся меньшей, чем первая пороговая температура. В этом примере, повышение скорости потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха включает в себя уменьшение количества охлаждающих трубок в охладителе наддувочного воздуха, осуществляющих поток наддувочного воздуха. В еще одном примере, контроллер может поворачивать барабанный клапан во втором направлении, противоположном первому направлению, для понижения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха в ответ на одно или более из массового расхода воздуха, являющегося большим, чем вторая пороговая скорость, вторая пороговая скорость больше, чем первая пороговая скорость, и температуры наддувочного воздуха, выходящего из охладителя наддувочного воздуха, являющейся большей, чем вторая пороговая температура, вторая пороговая температура больше, чем первая пороговая температура. В этом примере, понижение скорости потока воздуха через охлаждающие трубки охладителя наддувочного воздуха включает в себя увеличение количества охлаждающих трубок в охладителе наддувочного воздуха, осуществляющих поток наддувочного воздуха.
Как обсуждено выше, посредством повышения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки CAC, конденсат, который формируется на стенках, может отбираться и вовлекаться в поток воздуха вместо накопления в CAC. В одном из примеров, регулирующий поток воздуха элемент может регулироваться для повышения или понижения скорости потока воздуха через охлаждающие трубки CAC. Положение регулирующего поток воздуха элемента может быть основано на массовом расходе воздуха, скорости наддувочного воздуха, поступающего в CAC, и/или температуре наддувочного воздуха, выходящего из CAC. Регулирующий поток воздуха элемент может повышать или понижать скорость потока воздуха через охлаждающие трубки CAC посредством соответствующего уменьшения или увеличения количества охлаждающих трубок CAC, имеющихся в распоряжении для потока воздуха. Таким образом, с поддержанием скорости потока воздуха через охлаждающие трубки CAC в пределах целевого диапазона, накопление конденсата может уменьшаться, тем самым, понижая вероятность для пропусков зажигания в двигателе.
В качестве одного из вариантов осуществления, охладитель наддувочного воздуха для использования с двигателем содержит множество охлаждающих трубок, конфигурируемых для приема наддувочного воздуха с первого конца множества охлаждающих трубок и вывода охлажденного наддувочного воздуха с второго конца множества охлаждающих трубок, множество охлаждающих трубок включает в себя первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок. Охладитель наддувочного воздуха дополнительно содержит регулирующий поток воздуха элемент, включающий в себя цилиндрический барабанный клапан, расположенный во впускном бачке охладителя наддувочного воздуха, барабанный клапан выполнен с возможностью поворота вокруг оси вращения, чтобы постепенно регулировать поток наддувочного воздуха через второй набор охлаждающих трубок. Барабанный клапан имеет наружный диаметр, который перекрывает впускной бачок от стенки охладителя наддувочного воздуха до первого конца множества охлаждающих трубок. Кроме того, барабанный клапан является полым цилиндром, включающим в себя множество щелей разной круговой длины в наружной стенке и по высоте барабанного клапана, каждая щель из множества щелей выравнивается с одной охлаждающей трубкой из множества охлаждающих трубок.
В одном из примеров, высота барабанного клапана продолжается по высоте второго набора охлаждающих трубок, и барабанный клапан закрывает второй набор охлаждающих трубок на первом конце охлаждающих трубок. Основание барабанного клапана расположено между первым набором охлаждающих трубок и вторым набором охлаждающих трубок, а длина каждой щели увеличивается от первого конца барабанного клапана ко второму концу барабанного клапана.
В еще одном примере, высота барабанного клапана продолжается по первой высоте первого набора охлаждающих трубок и второй высоте второго набора охлаждающих трубок, и барабанный клапан закрывает первый набор охлаждающих трубок и второй набор охлаждающих трубок на первом конце охлаждающих трубок. Щели, соответствующие первому набору охлаждающих трубок, имеют первую длину, а щели, соответствующие второму набору охлаждающих трубок, постепенно увеличиваются по длине с первой длины на первой щели на первом конце барабанного клапана до второй длины на второй щели ближе ко второму концу барабанного клапана. Кроме того, щели, соответствующие первому набору охлаждающих трубок, не выравниваются ни с какой из щелей, соответствующих второму набору охлаждающих трубок, и первый набор охлаждающих трубок является изолированными трубками без охлаждения.
Дополнительно, ось вращения перпендикулярна охлаждающим трубкам, и барабанный клапан поворачивается вокруг оси вращения вращательным исполнительным механизмом. Вращательный исполнительный механизм присоединен к контроллеру, выполненному с возможностью регулировать положение барабанного клапана на основании одного или более из массового расхода воздуха и температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха.
Необходимо отметить, что примерные процедуры управления, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Кроме того, одна или более различных конфигураций системы могут использоваться в комбинации с одной или более описанных диагностических процедур. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.