用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)(200)，可包括配置為增加在發(fā)動機進氣口(225)處的空氣的壓力的壓縮機(212)、和配置為降低發(fā)動機進氣溫度的至少一個后冷卻機。系統(tǒng)(200)還可包括配置為提供指示環(huán)境空氣溫度的信號的溫度傳感器(260)、和配置為提供指示環(huán)境空氣壓力的信號的壓力傳感器(250)。系統(tǒng)(200)可以包括配置為接收指示環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力的信號并基于指示環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力的信號確定期望的發(fā)動機進氣溫度的控制器(270)。控制器(270)可配置為基于期望的發(fā)動機進氣溫度控制至少一個后冷卻機的操作。
【專利說明】用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)和方法，并且更具體地，涉及一種用于控制在包括壓縮機的發(fā)動機中的發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)和方法。

【背景技術】
[0002]重型卡車和柴油-電力機車通常包括具有渦輪增壓器和后冷卻機的發(fā)動機，以提高燃料效率并且減少單氮氧化物(“NOx”)的排放量。渦輪增壓器的壓縮機提高了發(fā)動機進氣壓力和密度，這增加了可燃燒的燃料的量。然而，壓縮機還升高了發(fā)動機進氣溫度，這降低了空氣密度。為了抵消這種溫度升高，后冷卻機可用于降低離開壓縮機的空氣的溫度。通過降低溫度，后冷卻機能夠降低發(fā)動機制動燃料消耗率(“BSFC”)以及發(fā)動機NOx排放量(制動NOx排放，或“BSNOx”)。因此，期望盡實際可能最大程度地冷卻發(fā)動機的空氣。對于大多數實際應用，可使用環(huán)境空氣來冷卻發(fā)動機進氣的后冷卻機可以最好地被期望將發(fā)動機空氣溫度降低到高于環(huán)境空氣溫度的20-30° Fo
[0003]然而，當這些車輛在低環(huán)境空氣溫度條件下運行時，后冷卻機可能過度降低發(fā)動機進氣溫度，從而導致在后冷卻機出口冷凝或結霜，這可導致諸如汽缸套、進氣歧管以及閥門或端口的發(fā)動機部件過早劣化。當發(fā)動機進氣變得過涼，可在空氣-空氣后冷卻機的出口中或在此處發(fā)生水冷凝或甚至結霜。然而，如果在不引起冷凝或結霜的情況下不使發(fā)動機進氣盡可能冷卻，則可能無法實現(xiàn)BSFC和/或BSNOx的可能的改進。
[0004]對于內燃機冷凝控制的一個解決方案在美國專利N0.6，681，171 ( “’ 171專利”)中進行說明。所述’ 171專利涉及一種用于減少或消除排氣再循環(huán)(“EGR”)冷凝物的形成的方法，該方法監(jiān)測當前的環(huán)境和操作條件以確定條件是否有利于EGR氣體的冷凝，并相應地控制發(fā)動機，以通過升高進氣歧管的溫度來避免冷凝。進氣歧管溫度可通過重新導向EGR流的一些或全部以避開EGR冷卻機而升高。增壓空氣的一些或全部可被重新導向以繞過增壓空氣冷卻機和/或從渦輪增壓器壓縮機的出口重新導向到入口，從而導致進氣歧管溫度的相應升高。
[0005]盡管在所述’ 171專利中公開的系統(tǒng)和方法可減少或消除EGR氣體的冷凝，所公開的系統(tǒng)和方法仍可能存在許多可能的缺點。例如，由所述’ 171專利提供的解決方案受限于并入EGR的發(fā)動機。另外，所述’ 171專利的系統(tǒng)和方法不會將發(fā)動機進氣溫度保持在接近露點溫度，以最大化通過后冷卻機實現(xiàn)的可能的BSFC和/或BSNOx的改進。此外，在所述’ 171專利中提出的解決方案不存在調節(jié)后冷卻機的操作以減少冷凝或結霜的方法。
[0006]目前所公開的系統(tǒng)和方法可減輕或克服一個或多個上述缺點和/或本領域中的其他問題。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明涉及一種用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括配置為增加在發(fā)動機進氣口處的空氣的壓力的壓縮機、和配置為降低發(fā)動機進氣溫度的至少一個后冷卻機。該系統(tǒng)還可包括配置為提供指示環(huán)境空氣溫度的信號的溫度傳感器、和配置為提供指示環(huán)境空氣壓力的信號的壓力傳感器。該系統(tǒng)可包括配置為接收指示環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力的信號并且基于指示環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力的信號確定期望的發(fā)動機進氣溫度的控制器。該控制器可配置為基于期望的發(fā)動機進氣溫度控制至少一個后冷卻機的操作。
[0008]根據另一方面，本發(fā)明涉及一種用于控制發(fā)動機進氣溫度的方法。該方法可包括從傳感器接收指示環(huán)境空氣壓力和環(huán)境溫度中的至少一個的信號并且基于從傳感器接收到的該信號確定期望的發(fā)動機進氣溫度。該方法還可以包括基于期望的發(fā)動機進氣溫度控制發(fā)動機進氣溫度。
[0009]在又一方面，本發(fā)明涉及一種機車。該機車可包括多個車輪和配置為將電力供應多個車輪的至少一個牽引馬達。該機車還可包括配置為將電力供應至少一個牽引馬達的發(fā)動機。該機車還可包括用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括配置為增加在發(fā)動機進氣口的空氣的壓力的壓縮機、和配置為降低發(fā)動機進氣溫度的至少一個后冷卻機。該系統(tǒng)還可以包括配置為提供指示環(huán)境空氣溫度的信號的溫度傳感器、和配置為提供指示環(huán)境空氣壓力的信號的壓力傳感器。該系統(tǒng)可以包括配置為接收指示環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力的信號并且基于指示環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力的信號確定期望的發(fā)動機進氣溫度的控制器。該控制器可配置為基于期望的發(fā)動機進氣溫度控制至少一個后冷卻機的操作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出機車的示例性實施例的透視圖。
[0011]圖2是用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)的框圖。
[0012]圖3是描繪用于控制發(fā)動機進氣溫度的方法的示例性實施例的流程圖。

【具體實施方式】
[0013]圖1示出的示例性車輛100，例如，機車，其中用于發(fā)動機進氣溫度控制的系統(tǒng)和方法可符合所公開的示例性實施例而實現(xiàn)。車輛100可以是具有發(fā)動機110的任何車輛，諸如，舉例而言，火花點火發(fā)動機、壓縮點火發(fā)動機或它們的組合。例如，車輛100可以是任何采用用于推進的DC牽引馬達的電力驅動的軌道車輛。根據圖1所示的示例性實施例，車輛100可包括多對車輪120，每對車輪120連接到可旋轉地聯(lián)接到牽引馬達140的軸130。在示例性車輛100的驅動期間，牽引馬達140可以操作以推進車輛100。發(fā)動機110可運行，以為包括牽引馬達140的車輛100提供動力。車輛100可以包括為燃燒所用的用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)200。
[0014]圖2是用于控制進氣溫度的系統(tǒng)200的示例性實施例的框圖。系統(tǒng)200可以包括具有壓縮機212和為壓縮機212提供動力的渦輪機214的渦輪增壓器210。渦輪增壓器210可通過壓縮和增加供應到發(fā)動機110的用于燃燒的空氣的量來增加發(fā)動機110的功率密度。例如，渦輪增壓器210可從大氣中吸入環(huán)境空氣，這些空氣可在到達渦輪增壓器210之前由過濾器220過濾。渦輪增壓器210可使用壓縮機212壓縮過濾的空氣，以增加在發(fā)動機進氣口 225處輸送到發(fā)動機110的空氣的量。增加到發(fā)動機110的空氣的量可增加發(fā)動機I1可燃燒的燃料的量。
[0015]在渦輪增壓器210的壓縮機212增加了在發(fā)動機進氣口 225處的發(fā)動機空氣壓力的同時，它還可增加在發(fā)動機進氣口 225處的進氣溫度。進氣溫度的增加可降低在發(fā)動機進氣口 225處的空氣密度，這可對發(fā)動機效率具有負面影響。因此，包括渦輪增壓器210的發(fā)動機110可包括一個或多個后冷卻機以冷卻已由渦輪增壓器210壓縮的發(fā)動機空氣的至少一部分至選定的溫度。由于后冷卻可降低BSFC和發(fā)動機NOx排放量，期望盡實際可能最大程度地降低在發(fā)動機進氣口 225處的空氣溫度。
[0016]在圖2中所示的示例性實施例中，系統(tǒng)200包括空氣-水后冷卻機232，空氣-水后冷卻機232使用諸如水的冷卻劑，以降低在發(fā)動機進氣口 225處的空氣溫度。來自進氣的熱量可被轉移到在空氣-水后冷卻機232處的冷卻劑。水回路控制器233可控制冷卻劑至空氣-水后冷卻機232的供應。例如，冷卻劑可從與發(fā)動機110相關聯(lián)的水回路231供應，并且水回路控制器233可控制冷卻劑從水回路至空氣-水后冷卻機232的供應。根據一些實施例，水回路231可包括調節(jié)至空氣-水后冷卻機232的冷卻劑供應的附加裝置。例如，水回路231可包括水回路控制器233可控制的閥229和/或水泵230。
[0017]在圖2中所示的示例性系統(tǒng)200還包括空氣-空氣后冷卻機234。例如，離開空氣-水后冷卻機232的空氣可流經空氣-空氣后冷卻機234，在空氣-空氣后冷卻機處由環(huán)境空氣進一步冷卻。例如，環(huán)境空氣可由一個或多個風扇236推動穿過節(jié)流門(風門，shutter) 238ο在正常操作期間風扇236的速度可與發(fā)動機速度有關，和/或被風扇速度致動器240控制，諸如，例如，一個或多個風扇馬達。風扇速度致動器240可以配置為控制空氣至空氣-空氣后冷卻機234的流速。根據一些實施例，系統(tǒng)200可以包括配置為控制環(huán)境空氣至空氣-空氣后冷卻機234的流動的節(jié)流門控制器242。例如，節(jié)流門控制器242可配置為控制節(jié)流門238的開閉，以基于例如發(fā)動機操作條件和/或環(huán)境空氣溫度調節(jié)熱傳遞(例如，以減少在低環(huán)境溫度下的不期望的熱損失)?？諝庠陔x開空氣-空氣后冷卻機234之后，可流動到發(fā)動機進氣口 225用于在燃燒中使用。在發(fā)動機進氣口 225供應的空氣可以被稱為發(fā)動機進氣。
[0018]示例性系統(tǒng)200可以可選地包括排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)243。EGR系統(tǒng)243可將來自發(fā)動機I1的排氣歧管244的排氣的一部分再循環(huán)，并且將該部分氣體與來自空氣-水后冷卻機232和/或空氣-空氣后冷卻機234的空氣混合。該混合物可隨后被輸送到發(fā)動機進氣口 225。
[0019]根據一些實施例，排氣的僅一部分被再循環(huán)并且與供應到發(fā)動機進氣口 225的空氣混合，以選擇性地減少包括NOx的污染物排放量，同時實現(xiàn)了期望燃料效率。另外，將再循環(huán)的排氣的百分比可取決于期望用于為渦輪增壓器210的壓縮機212提供動力的排氣流的量。例如，期望有足夠的排氣被供應到渦輪增壓器210的渦輪機214，使得最佳量的空氣被供應到發(fā)動機110的發(fā)動機進氣口 225，用于燃燒目的。例如，對于機車柴油機應用，由EGR系統(tǒng)243輸送到發(fā)動機110的發(fā)動機進氣口 225的排氣的百分比可比約35%小。該百分比可使污染物排放量降低而不降低期望的燃料效率。為了控制供應到發(fā)動機進氣的排氣的量，示例性EGR系統(tǒng)243包括配置為控制供應到發(fā)動機進氣的排氣的量的EGR閥247。
[0020]根據一些實施例，EGR系統(tǒng)243可包括配置為在再循環(huán)排氣與發(fā)動機進氣混合之前降低再循環(huán)排氣的溫度的EGR冷卻機245，從而提供了到發(fā)動機110的更密集的進氣。優(yōu)選地，由于易于輸送并且與下游EGR系統(tǒng)和發(fā)動機部件兼容，在EGR系統(tǒng)243中在該點具有冷卻的排氣而不是較熱的排氣。根據一些實施例，EGR系統(tǒng)243可包括正流裝置246。例如，如圖2中所示，來自EGR冷卻機246的再循環(huán)的排氣可以流動到正流裝置246，這增加了排氣的壓力，以克服EGR系統(tǒng)243本身內的壓力損失。正流裝置246可以是羅茨鼓風機、文丘里管、離心式壓縮機、推進器或者配置為增加排氣的壓力的任何其他裝置的形式。根據一些實施例，正流裝置246可內部密封，使得油不污染再循環(huán)的排氣。
[0021]在示出的示例性實施例中，系統(tǒng)200可包括用來監(jiān)測在系統(tǒng)200內的各個點的空氣條件的傳感器。例如，系統(tǒng)200可包括配置為提供指示在壓縮機212的上游在某一點處的空氣壓力的信號的壓力傳感器250。在一些實施例中，壓力傳感器250可發(fā)送指示在過濾器220的入口和/或壓縮機212的入口處的環(huán)境空氣壓力的信號。系統(tǒng)200還可包括配置為提供指示在壓縮機212的上游某一點處的空氣溫度的信號的溫度傳感器260。在一些實施例中，溫度傳感器260可發(fā)送指示在過濾器220的入口和/或壓縮機212的入口處的環(huán)境空氣溫度的信號。附加地或另選地，系統(tǒng)200可以包括配置為發(fā)送指示在過濾器220的入口處的空氣溫度和空氣壓力中的至少一個的信號到控制器270的傳感器265。
[0022]系統(tǒng)200可包括配置為接收來自壓力傳感器250和溫度傳感器260的指示環(huán)境空氣壓力和環(huán)境空氣溫度的信號的控制器270。基于這些信號，控制器270可配置為控制在發(fā)動機進氣口 225處的發(fā)動機進氣的溫度。例如，控制器270可控制發(fā)動機進氣的溫度，以通過防止發(fā)動機進氣的溫度低于在發(fā)動機進氣壓力之下的露點溫度而防止冷凝或結霜。
[0023]在一些實施例中，控制器270可基于從壓力傳感器250和溫度傳感器260接收的分別指示在過濾器220處和/或壓縮機212的上游的環(huán)境空氣壓力和環(huán)境溫度的信號或者從傳感器265接收的信號，確定用于發(fā)動機進氣的露點溫度。從這些值中，控制器270可計算發(fā)動機進氣的露點溫度。例如，在進入過濾器220和/或壓縮機212的上游的空氣中的水蒸氣和干燥的空氣的量可與在空氣-空氣后冷卻機234的出口處的水蒸氣和干燥的空氣的量相同。因此，例如在空氣-空氣后冷卻機234的出口處的發(fā)動機進氣的露點溫度可根據已知方法基于在過濾器220和/或壓縮機21處的空氣的壓力和溫度以及在空氣-空氣后冷卻機234的下游(例如，在發(fā)動機進氣口 225處)的空氣的壓力和/或溫度確定。根據一些實施例，系統(tǒng)200可包括用于在空氣-空氣后冷卻機234和發(fā)動機進氣口 225之間測量發(fā)動機進氣的濕度和/或發(fā)動機進氣的壓力和溫度的濕度傳感器295。
[0024]根據一些實施例，控制器270可考慮發(fā)動機110的附加特性，以確定在發(fā)動機進氣口 225處的露點。例如，控制器270可考慮在發(fā)動機進氣口 225處的空氣特性。系統(tǒng)200可包括用于發(fā)送指示在發(fā)動機進氣口 225處的空氣的壓力的信號的第二壓力傳感器280。系統(tǒng)200可包括用于發(fā)送指示在發(fā)動機進氣口 225處的空氣溫度的信號的第二溫度傳感器290。根據一些實施例，控制器270可通過考慮在過濾器220處的空氣溫度和壓力確定在發(fā)動機進氣口 225處的空氣的濕度。附加地或可選地，控制器270可基于來自濕度傳感器295的信號確定濕度。基于在發(fā)動機進氣口 225處的溫度和壓力以及在發(fā)動機進氣口 225處的濕度，控制器270可使用已知的工程方法，用于基于溫度、壓力和/或濕度確定露點溫度。
[0025]根據一些實施例，控制器270可配置為基于從壓力傳感器250和溫度傳感器260接收的信號計算期望的發(fā)動機進氣溫度。例如，期望的發(fā)動機進氣溫度可等于或稍高于空氣-空氣后冷卻機234和發(fā)動機進氣口 225之間的露點溫度。在一些實施例中，期望的發(fā)動機進氣溫度可基于與發(fā)動機110的操作相關聯(lián)的參數。例如，發(fā)動機參數可包括發(fā)動機速度和/或凹口位置。凹口位置可指示發(fā)動機110正被供應的功率值。例如，除了空轉，發(fā)動機I1可在節(jié)氣門上具有八個獨立凹口。在一些實施例中，發(fā)動機參數可包括壓縮機212和/或空氣-水后冷卻機232和空氣-空氣后冷卻機234中的一個或多個的特性。發(fā)動機參數可包括發(fā)動機110或其部件的其他特性。
[0026]在一些實施例中，控制器270可使用計算機發(fā)動機模型，以確定期望的發(fā)動機進氣溫度。發(fā)動機模型可以是用于發(fā)動機110的幾何、操作和/或邊界信息的集合，使得當環(huán)境空氣條件(例如，環(huán)境溫度和/或環(huán)境壓力)可用時，發(fā)動機模型可確定發(fā)動機參數的值，諸如功率輸出、BSFC、BSNOx、發(fā)動機110的渦輪增壓器速度、和/或與相關部件的操作相關聯(lián)的參數。當發(fā)動機110操作時，控制器270可連續(xù)地或周期性地使用發(fā)動機模型，因為期望的發(fā)動機進氣溫度可隨著變化的環(huán)境和/或操作變量的結果改變。例如，發(fā)動機模型可考慮環(huán)境空氣溫度、壓力和/或濕度；發(fā)動機凹口位置、速度和/或燃料率；和/或進氣流速。對于能夠EGR的發(fā)動機110的實施例，發(fā)動機模型也可考慮EGR氣體壓力、溫度、濕度和/或流速，例如，在到發(fā)動機進氣口 225的連接點的上游測量的。
[0027]根據一些實施例，基于由傳感器測量的性能和期望的發(fā)動機進氣溫度，控制器270可確定期望的風扇速度，并發(fā)送指令信號到風扇236和/或風扇速度致動器240，以實現(xiàn)期望的風扇速度。風扇236和/或風扇速度致動器240可配置為響應于來自控制器270的信號改變風扇速度。根據一些實施例，期望的風扇速度可被選擇，以調節(jié)發(fā)動機進氣溫度至期望的發(fā)動機進氣溫度的預定范圍內。例如，預定范圍可說明與傳感器250和260和/或控制器270相關聯(lián)的誤差幅度。
[0028]根據系統(tǒng)200的一些實施例，控制器270可控制EGR閥247，以調節(jié)通過系統(tǒng)200再循環(huán)的排氣的量。例如，這種控制可基于由傳感器測量的性能和期望的發(fā)動機進氣溫度。控制器可發(fā)送命令信號到EGR閥247，以實現(xiàn)期望百分比的再循環(huán)排氣，從而與來自空氣-空氣后冷卻機234的下游的空氣混合。根據一些實施例，再循環(huán)排氣的百分比可被選擇，以調節(jié)發(fā)動機進氣溫度至期望的發(fā)動機進氣溫度的預定范圍內。例如，預定范圍可以說明與EGR閥247的精度相關聯(lián)的誤差幅度，以控制排氣流。
[0029]根據一些實施例，基于期望的發(fā)動機進氣溫度和/或所感測的發(fā)動機進氣的溫度和壓力，控制器270可控制風扇236和/或節(jié)流門238，以將發(fā)動機進氣溫度保持高于期望的發(fā)動機進氣溫度。附加地或可選地，控制器270可控制EGR系統(tǒng)243和/或水回路控制器233的操作。根據一些實施例，系統(tǒng)200可包括監(jiān)測發(fā)動機進氣的附加傳感器。第二壓力傳感器280配置為測量發(fā)動機進氣壓力，并發(fā)送指示發(fā)動機進氣壓力的信號到控制器270。第二溫度傳感器290可將指示發(fā)動機進氣溫度的信號發(fā)送到控制器270?？刂破?70可基于從第二壓力傳感器280和/或第二溫度傳感器290接收到的一個或多個信號調節(jié)風扇236的速度。例如，如果由第二溫度傳感器290測得的溫度低于露點溫度或低于期望的發(fā)動機進氣溫度，則控制器270可降低風扇236的速度，以降低空氣-空氣后冷卻機234對發(fā)動機進氣的冷卻效果。相反，如果發(fā)動機進氣溫度高于期望的發(fā)動機進氣溫度，則控制器270可增加風扇236的速度，以增加空氣-空氣后冷卻機234的冷卻能力，這對發(fā)動機110的效率具有積極的效果。
[0030]圖3是控制發(fā)動機進氣溫度的方法的示例性實施例的流程圖。在步驟310處，控制器270可從一個或多個傳感器接收指示在例如過濾器220處的環(huán)境空氣進入系統(tǒng)200的壓力和/或溫度值的信號。在一些實施例中，控制器270可從壓力傳感器250和溫度傳感器260接收這些信號。
[0031]在步驟315處，控制器270可接收指示發(fā)動機進氣壓力和發(fā)動機進氣溫度的信號。如上所解釋的，控制器270可使用這些信號，以基于指示環(huán)境空氣壓力和溫度的信號使用已知方法確定在發(fā)動機進氣口 225處的露點溫度。在步驟320處，控制器270可基于從一個或多個傳感器250和260接收的信號確定期望的發(fā)動機進氣溫度。步驟320可包括確定與發(fā)動機進氣相關聯(lián)的露點溫度。根據一些實施例，步驟320包括基于與發(fā)動機110的操作相關聯(lián)的參數計算期望的發(fā)動機進氣溫度。例如，期望的發(fā)動機進氣溫度可基于發(fā)動機速度和凹口位置中的至少一個。
[0032]在步驟330處，控制器270可控制供應到發(fā)動機進氣口 225的發(fā)動機進氣的溫度。例如，控制器270可基于期望的發(fā)動機進氣溫度確定風扇速度。根據一些實施例，控制器270確定風扇速度，這將提供發(fā)動機進氣溫度至期望的發(fā)動機進氣溫度的預定范圍內。例如，基于步驟330，控制器270可發(fā)送調節(jié)風扇的命令，以實現(xiàn)期望的風扇速度。
[0033]控制器270可調節(jié)系統(tǒng)200的其他元件，以實現(xiàn)期望的發(fā)動機進氣溫度。例如，在步驟340中，控制器270可通過例如發(fā)送打開和/或關閉節(jié)流門238的命令信號到節(jié)流門控制器242來調節(jié)節(jié)流門238的位置，以控制環(huán)境空氣至空氣-空氣后冷卻機234的流動。附加地或可選地，調節(jié)供應到空氣-水后冷卻機232的來自水回路的冷卻劑的流動也可影響發(fā)動機進氣溫度。在步驟340中，控制器270可發(fā)送調節(jié)供應到空氣-水后冷卻機232的冷卻劑的量的命令信號到水回路控制器233，以獲得期望的發(fā)動機進氣溫度。附加地或可選地，控制器270可控制EGR閥247，以調節(jié)通過系統(tǒng)200再循環(huán)的排氣的量，以實現(xiàn)發(fā)動機進氣溫度。
[0034]根據一些實施例，該方法可進一步包括接收指示發(fā)動機進氣溫度和/或壓力的第二信號。例如，第二溫度傳感器290可將信號發(fā)送到控制器270?？蛇x地或附加地，該方法可包括接收指示發(fā)動機進氣壓力的信號。例如，第二壓力傳感器280可將信號發(fā)送到控制器270。控制器270可基于從第二溫度傳感器290和/或第二壓力傳感器280接收的信號控制發(fā)動機進氣溫度。例如，如果來自第二信號溫度傳感器290的信號指示發(fā)動機進氣溫度低于期望的發(fā)動機進氣溫度，則控制器270可減小風扇速度。同樣地，如果發(fā)動機進氣溫度高于期望的發(fā)動機進氣溫度，則控制器270可增加風扇速度，以將發(fā)動機進氣溫度降低為接近期望的發(fā)動機進氣溫度而無需降至低于該溫度。
[0035]工業(yè)適用性
[0036]所公開的系統(tǒng)和方法可提供用于降低存在于發(fā)動機進氣的水蒸氣的冷凝或結霜的可靠的解決方案。例如，所公開的系統(tǒng)和方法可提高發(fā)動機的燃料效率(例如，用于機車)，同時減少發(fā)動機進氣的過度冷卻引起的冷凝或結霜。
[0037]目前公開的系統(tǒng)和方法可提供若干優(yōu)點。例如，可增加結合所公開的系統(tǒng)和/或方法的發(fā)動機的燃料效率。對于BSFC和BSNOx兩者的降低，發(fā)動機應當盡實際可能最大程度地冷卻發(fā)動機進氣而不引起在發(fā)動機進氣口處的冷凝或結霜。例如，所公開的系統(tǒng)和方法可通過允許發(fā)動機進氣盡可能多的冷卻而不使發(fā)動機進氣溫度降至低于期望的發(fā)動機進氣溫度極限來使防止當發(fā)動機進氣降至或低于露點溫度時發(fā)生的過度冷凝和/或結霜的期望與減少發(fā)動機進氣溫度的期望平衡。此外，目前公開的系統(tǒng)和方法可被并入發(fā)動機系統(tǒng)，不論發(fā)動機冷卻系統(tǒng)是否使用EGR。
[0038]對于本領域技術人員將明顯的是，可對用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)及其相關聯(lián)的操作方法進行各種修改和變型。本發(fā)明的其他實施例對于考慮本發(fā)明的說明書和實踐的本領域技術人員將是顯而易見的。其旨在被視為僅是示例性的，本發(fā)明的真實范圍由隨附的權利要求書及其等同物指出。
【權利要求】
1.一種用于控制發(fā)動機進氣溫度的系統(tǒng)(200)，所述系統(tǒng)(200)包括: 壓縮機(212)，其配置為增加在發(fā)動機進氣口(225)處的空氣的壓力； 至少一個后冷卻機，其配置為降低所述發(fā)動機進氣溫度； 溫度傳感器(260)，其配置為提供指示環(huán)境空氣溫度的信號； 壓力傳感器(250)，其配置為提供指示環(huán)境空氣壓力的信號；以及 控制器(270)，其配置為: 接收指示所述環(huán)境空氣溫度和所述環(huán)境空氣壓力的信號； 基于指示所述環(huán)境空氣溫度和所述環(huán)境空氣壓力的所述信號確定期望的發(fā)動機進氣溫度；并且 基于所述期望的發(fā)動機進氣溫度控制所述至少一個后冷卻機的操作。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)(200)，進一步包括: 第二溫度傳感器(290)，其配置為提供指示在所述發(fā)動機進氣口(225)處的溫度的信號；以及 第二壓力傳感器(280)，其配置為提供指示在所述發(fā)動機進氣口(225)處的壓力的信號，其中所述控制器(270)進一步配置成:基于在所述發(fā)動機進氣口(225)處的空氣的基于指示環(huán)境空氣溫度和壓力的所述信號以及指示在所述發(fā)動機進氣口(225)處的溫度和壓力的所述信號的露點溫度確定所述期望的發(fā)動機進氣溫度；并且 基于由所述第二溫度傳感器(290)和所述第二壓力傳感器(280)提供的所述信號進一步控制所述至少一個后冷卻機的操作。
3.根據權利要求1所述的系統(tǒng)(200)，其中，所述控制器(270)配置為控制所述至少一個后冷卻機的操作，使得所述發(fā)動機進氣溫度在所述期望的發(fā)動機進氣溫度的預定范圍內。
4.根據權利要求1所述的系統(tǒng)(200)，其中，所述至少一個后冷卻機包括空氣-水后冷卻機(232)，并且其中所述控制器(270)配置為基于所述期望的發(fā)動機進氣溫度控制冷卻劑向空氣-水后冷卻機(232)的流動。
5.根據權利要求1所述的系統(tǒng)(200)，進一步包括排氣再循環(huán)系統(tǒng)(243)，所述排氣再循環(huán)系統(tǒng)(243)配置為將排氣供應到所述發(fā)動機進氣口(225)，其中所述控制器(270)配置為基于所述期望的發(fā)動機進氣溫度控制排氣向所述發(fā)動機進氣口(225)的流動。
6.一種用于控制發(fā)動機進氣溫度的方法，所述方法包括: 從傳感器接收指示環(huán)境空氣壓力和環(huán)境溫度中的至少一個的信號； 基于從所述傳感器接收到的所述信號確定期望的發(fā)動機進氣溫度；以及 基于所述期望的發(fā)動機進氣溫度控制所述發(fā)動機進氣溫度。
7.根據權利要求6所述的方法，進一步包括: 從至少第二傳感器接收指示在發(fā)動機入口處的溫度和壓力的信號； 基于指示環(huán)境空氣壓力、環(huán)境溫度、在所述發(fā)動機入口處的溫度和在所述發(fā)動機入口處的壓力的信號中的至少一個信號確定在發(fā)動機進氣口(225)處的空氣的露點溫度；以及基于在所述發(fā)動機進氣口(225)處的空氣的所述露點溫度確定所述期望的發(fā)動機進氣溫度。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，控制所述發(fā)動機進氣溫度包括基于所述期望的發(fā)動機進氣溫度控制環(huán)境空氣向空氣-空氣后冷卻機(234)的流動。
9.根據權利要求6所述的方法，其中，控制所述發(fā)動機進氣溫度包括基于所述期望的發(fā)動機進氣溫度控制冷卻劑向空氣-水后冷卻機(232)的流動。
【文檔編號】F02M31/20GK104520572SQ201380041412
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權日:2012年8月8日
【發(fā)明者】T·伍茲坎, T·G·加拉格爾 申請人:易安迪機車公司