Система, устройство для регулирования поглощения конденсата и способ подавления избыточного поглощения конденсата

Предложены система и способ водяного смесителя с предотвращением пропусков зажигания. Система может содержать двигатель с наддувом, содержащий охладитель наддувочного воздуха ниже по потоку от компрессора и воздушный впускной канал с дросселем между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха. Система также может содержать магистраль, соединенную параллельно с воздушным впускным каналом между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха, соединенную с впускным коллектором ниже по потоку от дросселя, содержащую смеситель, установленный под углом в пределах 45 градусов от вертикали. Техническим результатом является предотвращение конденсации воды, а также для предотвращения поглощения воды на скоростях, достаточно высоких, чтобы вызывать пропуски зажигания. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США под № 61/648008, поданной 16 мая 2012 года, полное содержание которой включено в материалы настоящего описания путем ссылки для любых целей.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам и системам для управления скоростью поглощения конденсата охладителя наддувочного воздуха двигателем, а более точно, к способам и системам, в которых конденсат пропускают в контейнер, а затем, перемешивают с всасываемым воздухом, пока он в контейнере для введения конденсата во всасываемый воздух для поглощения ниже заданной скорости.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Многие двигатели внутреннего сгорания содержат турбонагнетатели или нагнетатели, выполненные с возможностью форсирования большей массы воздуха во впускной коллектор и камеру сгорания двигателя посредством сжатия всасываемого воздуха компрессором, приводимым в движение турбиной, расположенной, чтобы забирать энергию из потока выхлопных газов двигателя. Однако сжатие всасываемого воздуха имеет тенденцию нагревать его, что способствует снижению плотности этого наддувочного воздуха. Известно, что следует использовать охладитель наддувочного воздуха для компенсации нагрева, вызванного наддувом. Охладители наддувочного воздуха могут использоваться с бензиновыми двигателями и с дизельными двигателями.

Двигатели с турбонаддувом меньшего рабочего объема могут использоваться на больших транспортных средствах для улучшения экономии топлива. Горячий сжатый воздух из компрессора становится более холодным в охладителе наддувочного воздуха (CAC), чтобы минимизировать запаздывание зажигания. При горячем влажном воздухе, влага может конденсироваться в охладителе наддувочного воздуха, если он охлаждается ниже точки росы. Было измерено, что в душный день, некоторые двигатели могут конденсировать достаточное количество воды, чтобы сформировать лужицу на дне выходного бачка охладителя наддувочного воздуха при движении на крейсерской скорости 70 миль в час в течение 60 минут. Одно из измерений показало скорость накопления лужицы 120 куб.см. за 60 минут. В дополнение, если водитель входит в состояние широко отведенной педали, всего лишь на 1-2 секунды, а затем бросает акселератор, лужица в выходном бачке может формироваться или расти быстро. Двигатель может пропускать зажигание, если большая лужица поглощается за раз во время энергичного ускорения. Например, было показано, что пропуски зажигания должны происходить для скоростей поглощения воды более чем 20 куб.см./сек. Это неприемлемо, так как двигатель не будет обеспечивать требуемую мощность. В дополнение, если топливные форсунки пропускающих зажигание цилиндров продолжают впрыскивать топливо, подложка брикета каталитического нейтрализатора может расплавиться от избыточного тепла.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться для предотвращения конденсации воды, а также для предотвращения поглощения воды на скоростях, достаточно высоких, чтобы вызывать пропуски зажигания.

В одном из вариантов осуществления предложена дренажная трубка в местоположении в выходном бачке охладителя наддувочного воздуха, в котором конденсат может иметь тенденцию собираться, и в котором водяной конденсат может собираться в лужицу. В одном из вариантов осуществления предложено размещать расширительную камеру в магистрали с дренажной трубкой, чтобы собирать воду. Расширительная камера может действовать в качестве водяного смесителя для замедления поглощения лужицы в двигатель через дренажную трубку. В дополнение, клапан может быть расположен на впуске для обеспечения смесительного сопла всасываемого воздуха в воду в камере. Таким образом, клапан может помогать распылению воды в потоке всасываемого воздуха перед тем, как он пропускается через впускной коллектор и в камеру сгорания. Таким образом, конденсат из охладителя наддувочного воздуха будет направлен во впускной коллектор двигателя управляемым и измеренным образом. Таким образом, двигатель, в таком случае, будет с меньшей вероятностью пропускать зажигания, обусловленные поглощением воды.

В одном из вариантов осуществления может быть предложена способ и система водяного смесителя с предотвращением пропусков зажигания.

В одном из вариантов предложена система, содержащая:

двигатель с наддувом, содержащий охладитель наддувочного воздуха ниже по потоку от компрессора и воздушный впускной канал с дросселем между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха; и

магистраль, соединенную параллельно с воздушным впускным каналом между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха, соединенную с впускным коллектором ниже по потоку от дросселя, содержащую смеситель, установленный в пределах 45 градусов от вертикали.

В одном из вариантов предложена система, в которой двигатель с наддувом является бензиновым двигателем с наддувом непосредственного впрыска, и при этом, дроссель выполнен с возможностью регулирования для управления выходным крутящим моментом двигателя.

В одном из вариантов предложена система, в которой смеситель является звуковым смесителем.

В одном из вариантов предложена система, в которой смеситель содержит входное сопло, выполненное с возможностью выпускания струей всасываемого воздуха через конденсат, при его присутствии, в смесителе.

В одном из вариантов предложена система, в которой входное сопло является сверхзвуковым соплом.

В одном из вариантов предложена система, в которой смеситель содержит вертикально установленный участок расширения и отверстие, соединенное выше по потоку от участка расширения.

В одном из вариантов предложена система, в которой отверстие имеет внутренний диаметр приблизительно 2 мм.

В одном из вариантов предложена система, в которой отверстие имеет внутренний диаметр приблизительно от 1,5 до 2,5 мм.

В одном из вариантов предложена система, в которой участок расширения имеет внутренний диаметр приблизительно от 1,0 до 1,5 дюймов.

В одном из вариантов предложена система, в которой участок расширения имеет внутренний диаметр приблизительно 1,25 дюймов.

В одном из вариантов предложена система, в которой участок расширения является по существу цилиндрическим.

В одном из вариантов предложена система, в которой по меньшей мере нижний участок расширения является, по существу, конусообразным.

В одном из вариантов предложено устройство для регулирования поглощения конденсата турбонагнетателя для двигателя, содержащее:

камеру, выполненную с возможностью удержания некоторого количества конденсата:

впуск, соединенный по текучей среде с выходным бачком охладителя наддувочного воздуха, чтобы предоставлять конденсату возможность перемещаться из выходного бачка в камеру, при этом впуск расположен ниже верхней поверхности количества конденсата, при присутствии конденсата; и

выпуск, расположенный выше верхней поверхности конденсата, соединенный с впускным коллектором двигателя, чтобы впускной коллектор вызывал отрицательное давление над верхней поверхностью для побуждения всасываемого воздуха проходить из впуска через конденсат, тем самым, перемешивая конденсат.

В одном из вариантов предложено устройство, в котором камера и впуск имеют размеры и пропорции, чтобы перемешивать конденсат для формирования взвеси капелек конденсата во всасываемом воздухе на или ниже предварительно выбранной максимальной концентрации влаги для поглощения двигателем.

В одном из вариантов предложено устройство, в котором камера является по существу трубчатой.

В одном из вариантов предложено устройство, в котором по меньшей мере нижний участок камеры является, по существу, конусообразным.

В одном из вариантов предложено устройство, в котором выпуск выполнен с возможностью соединения с магистралью усилителя тормозов, чтобы обеспечивать отрицательное давление.

В одном из вариантов предложен способ подавления избыточного поглощения конденсата камерой сгорания двигателя с наддувом, включающий в себя этапы, на которых:

перемещают конденсат через перепускной канал из бачка охладителя наддувочного воздуха в источник разрежения камеры сгорания, причем перепускной канал расположен в местоположении в бачке охладителя наддувочного воздуха, где жидкость имеет тенденцию конденсироваться;

собирают конденсат в контейнере, расположенном в перепускном канале; и

осуществляют наддув воздуха через конденсат посредством сопла, расположенного на впуске в контейнер, чтобы перемешивать конденсат и образовывать взвесь капелек конденсата в наддувочном воздухе и пропускать взвешенные капельки в камеру сгорания.

В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление наддува воздуха через конденсат включает в себя этап, на котором побуждают капельки конденсата образовывать взвесь в наддувочном воздухе с заданной скоростью.

В одном из вариантов предложен способ, в котором осуществление наддува воздуха через конденсат включает в себя этап, на котором устанавливают размер внутреннего диаметра сопла, чтобы побуждать наддувочный воздух проходить через сопло на сверхзвуковой скорости.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает примерную компоновку системы транспортного средства, содержащего систему впуска воздуха и компоновку охладителя наддувочного воздуха, и систему управления конденсатом и предотвращения пропусков зажигания в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - вид в разрезе, иллюстрирующий примерный смеситель в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 - вид в разрезе, иллюстрирующий еще один примерный смеситель в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая примерный способ в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая еще один примерный способ в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.6 - чертеж в приблизительном масштабе, показывающий вид слева и спереди и вид слева и сзади системы, иллюстрирующий положение охладителя наддувочного воздуха и смесителя относительно впускного коллектора и дросселя.

Фиг.7 показывает примерную конфигурацию системы, установленной в транспортном средстве.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 - схематичный чертеж, не в масштабе и не в точных пропорциях, показывающий пример системы двигателя, например, системы двигателя, в целом под 10. Система 10 двигателя может быть дизельным двигателем или бензиновым двигателем с искровым зажиганием, или другим типом двигателя, который может использовать различные компоненты в соответствии с настоящим изобретением. Более точно, двигатель 10 внутреннего сгорания содержит множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг.1. Двигатель 10 управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 14 сгорания и стенки 16 цилиндра с поршнем 18, расположенным в них и соединенным с коленчатым валом 20. Камера 14 сгорания сообщается с впускным коллектором 22 и выпускным коллектором 24 через соответствующий впускной клапан 26 и выпускной клапан 28.

Впускной коллектор 22 сообщается с корпусом 30 дросселя через дроссельную заслонку 32. В одном из вариантов осуществления, может использоваться дроссель с электронным управлением. В одном из вариантов осуществления, дроссель управляется электронным образом, чтобы периодически или непрерывно поддерживать заданный уровень разрежения во впускном коллекторе 22. Несмотря на то, что корпус 30 дросселя изображен в качестве находящегося выше по потоку от компрессорного устройства 90b, следует принимать во внимание, что корпус дросселя может быть расположен выше по потоку или ниже по потоку от компрессора. Выбор может отчасти зависеть от специфичной системы и/или систем рециркуляции выхлопных газов (EGR), которые используются. В качестве альтернативы или дополнительно, корпус дросселя может быть расположен в выпускной магистрали для повышения давления выхлопных газов. Это может быть действенным для помощи в приведении в движение EGR, но может не быть эффективным в снижении общего массового расхода воздуха через двигатель. Хотя и не показаны на фиг.1, цилиндр может содержать разъем свечи для обеспечения сгорания от искрового зажигания, при этом установка момента зажигания может быть управляемой на основании условий эксплуатаций.

Камера 14 сгорания также показана имеющей топливную форсунку 34, соединенную с ней для доставки топлива пропорционально длительности импульса сигнала длительности импульса топлива (fpw) из контроллера 12. Топливо подается на топливную форсунку 34 традиционной топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показаны). В случае двигателей с непосредственным впрыском, как показано на фиг.1, может использоваться топливная система высокого давления, содержащая насос низкого давления и высокого давления.

В изображенном примере, контроллер 12 является микрокомпьютером и содержит микропроцессорный блок 40, порты 42 ввода/вывода, электронную память 44, которая может быть электронным образом программируемой памятью в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 46 и традиционную шину данных.

Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью приема различных сигналов с датчиков, соединенных с двигателем 10, которые могут содержать, но не в качестве ограничения: измерения вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 50 массового расхода воздуха, который может быть соединен с впускным воздушным фильтром A; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 52 температуры, соединенного с охлаждающей рубашкой 54; измерение давления во впускном коллекторе (MAP) с датчика 56 давления в коллекторе, соединенного с впускным коллектором 22; измерение положения дросселя (TP) с датчика 58 положения дросселя, соединенного с дроссельной заслонкой 32; и сигнал считывания профиля зажигания (PIP) с датчика 60 на эффекте Холла, соединенного с коленчатым валом 20, указывающий скорость вращения двигателя.

Двигатель 10 может содержать систему EGR для помощи снижать NOx и другие выбросы. Например, двигатель 10 может содержать систему EGR высокого давления, в которой выхлопные газы подаются во впускной коллектор 22 посредством трубки 70 EGR высокого давления, сообщающейся с выпускным коллектором 24 в местоположении выше по потоку от выхлопной турбины 90a компрессионного устройства 90, и сообщающейся с впускным коллектором 22 в местоположении ниже по потоку от впускного компрессора 90b компрессионного устройства 90. Клапанный узел 72 EGR высокого давления может быть расположен в трубке 70 EGR высокого давления. Выхлопные газы, в таком случае, могут перемещаться из выпускного коллектора 24 сначала через клапанный узел 72 EGR высокого давления, а затем, во впускной коллектор 22. Охладитель EGR (показанный под Y на фиг.1) расположен в трубке 70 EGR высокого давления для охлаждения подвергнутых рециркуляции выхлопных газов перед входом во впускной коллектор. Охлаждение может выполняться с использованием жидкости двигателя, но также может использоваться теплообменник из воздуха в воздух.

Двигатель 10 может содержать систему EGR низкого давления. Изображенная система EGR низкого давления может содержать трубку 170 EGR низкого давления в сообщении с выпускным коллектором 24 в местоположении ниже по потоку от выхлопной турбины 90a и в сообщении с впускным коллектором 22 в местоположении выше по потоку от впускного компрессора 90b. Клапанный узел 172 EGR низкого давления может быть расположен в трубке 170 EGR низкого давления. Выхлопные газы в контуре EGR низкого давления затем могут перемещаться из турбины 90a через каталитическое устройство 82 (например, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор) и второй каталитический нейтрализатор 80 до вхождения в трубку 170 EGR низкого давления. Охладитель Ya EGR низкого давления может быть расположен вдоль трубки 170 EGR низкого давления.

В некоторых альтернативных вариантах осуществления, каталитическое устройство 82 может быть расположено ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 80. В этом случае, EGR высокого давления может быть извлеченной до или после каталитического устройства 82. Кроме того в других альтернативных вариантах осуществления, каталитическое устройство 82 и устройство 80 могут быть объединены в единый компонент.

Вакуумные регуляторы 74 и 174 могут быть соединены с клапанным узлом 72 EGR высокого давления и клапанным узлом 172 EGR низкого давления, соответственно. Вакуумные регуляторы 74 и 174 могут принимать сигналы приведения в действие от контроллера 12 для управления положениями клапанов клапанного узла 72 EGR. В одном из вариантов осуществления, клапанный узел 72 EGR высокого давления и клапанный узел 172 EGR низкого давления являются клапанами с вакуумным приводом. Однако может использоваться любой тип клапанов или клапана-регулятора потока, например, клапан с электромагнитным приводом или клапан с приводом от шагового двигателя.

Кроме того, педаль 94 водителя показана наряду со ступней 95 водителя. Датчик 96 положения педали (pps) измеряет угловое положение приводимой в действие водителем педали. Кроме того, двигатель 10 также может содержать датчики 178 и 178’ кислорода выхлопных газов для обеспечения показания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов. Датчики 178 и 178’ кислорода выхлопных газов показаны соединенными с каталитическими устройствами 82 и 80. В некоторых примерах, датчики 178 и/или 178’ могут быть расположены в выпускном коллекторе 24 или ниже по потоку от устройства 90. Датчики кислорода могут быть или линейным датчиком кислорода, или UEGO (универсальным широкодиапазонным датчиком кислорода выхлопных газов), двухрежимным датчиком кислорода, или EGO, HEGO (подогреваемым EGO), датчиком NOx, HC или CO.

Компрессионное устройство 90 может быть турбонагнетателем или любым другим подобным устройством. Изображенное компрессионное устройство 90 может содержать турбину 90a, соединенную в выпускном коллекторе 24, и компрессор 90b, соединенный с впускным коллектором 22 через промежуточный охладитель 200, который может быть теплообменником из воздуха в воздух, но мог бы быть с водяным охлаждением. Турбина 90a типично соединена с компрессором 90b через приводной вал 92. (Это также могла бы быть последовательная компоновка турбонагнетателя, одиночный турбонагнетатель с изменяемой геометрией (VGT), двойной VGT, или любая другая компоновка турбонагнетателя, которая могла бы использоваться, и могла бы содержать охладители внутри системы компрессионного устройства, такие как между 2 каскадами сжатия).

Как упомянуто, впускной канал 190 может содержать охладитель 200 наддувочного воздуха (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. Поток хладагента, показанный входящим потоком 202 и выходящим потоком 204, показан стрелками; например, охладитель 200 наддувочного воздуха может содержать впуск 202 хладагента, выполненный с возможностью приема хладагента, и выпуск 204 хладагента, выполненный с возможностью выбрасывания хладагента. Источник входящего потока 202 и пункт назначения выходящего потока 204 не показаны на фигуре, но могут содержать хладагент двигателя, который протекает через блок цилиндров двигателя, до или после протекания через охладитель наддувочного воздуха и/или радиатор (см. фиг.7). Охлаждающая текучая среда, которая протекает в качестве входящего потока 202 и выходящего потока 204, может быть воздухом или другой текучей средой, такой как вода, или надлежащим химическим хладагентом или их смесью. В одном случае, охладитель 200 наддувочного воздуха может указываться ссылкой как с водяным охлаждением, в другом, он может указываться ссылкой как с воздушным охлаждением. Хладагент в охладителе 200 наддувочного воздуха может подвергаться циркуляции в канале 206 хладагента. Следует принимать во внимание, что канал 206 хладагента может иметь геометрические признаки, выполненные с возможностью способствования в обмене теплом между впускным каналом 190 и каналом 206 хладагента. Таким образом, тепло может отводиться из впускного канала 190 посредством охладителя 200 наддувочного воздуха. Таким образом, температура всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 14 сгорания, может снижаться, повышая давление воздуха и увеличивая эффективность сгорания.

Компоновка 220 охладителя наддувочного воздуха также может содержать множество охлаждающих трубок 230, расположенных в охладителе 200 наддувочного воздуха. Входной бачок 232 может быть расположен между впускным каналом 190 и охладителем 200 наддувочного воздуха, обеспечивая доступ по текучей среде всасываемого воздуха во множество охлаждающих трубок 230. Различные варианты осуществления могут содержать охладитель 200 наддувочного воздуха с различным количеством охлаждающих трубок. В одном из примеров, по существу все из множества охлаждающих трубок могут насчитывать 21 трубку.

Фиг.1 также иллюстрирует примерную систему 300 в соответствии с настоящим изобретением, которая может использоваться для подавления возможных пропусков зажигания двигателя, которые могут вызываться чрезмерным поглощением воды камерой сгорания 14. Как описано, конденсат, такой как вода, может конденсироваться в трубках 230 охладителя 200 наддувочного воздуха. Конденсат может иметь тенденцию собираться в выходном бачке 234. Система 300 может включать в себя или быть частью двигателя 10 с наддувом. Двигатель 10 с наддувом может содержать охладитель 200 наддувочного воздуха ниже по потоку от компрессора 90b и может содержать воздушный впускной канал 190 с дросселем 30 между впускным коллектором 22 и охладителем 200 наддувочного воздуха. Система 300 также может содержать магистраль 302, соединенную параллельно с воздушным впускным каналом 190 между впускным коллектором 22 и охладителем 200 наддувочного воздуха. Магистраль 302 может быть соединена с впускным коллектором 22 ниже по потоку от дросселя 30. Магистраль 302 может содержать смеситель 304.

Смеситель 304 может быть установлен под углом в пределах 0-45 или 0-50, или 0-10 градусов от вертикали, к примеру, под углом 10-25 градусов в одном из примеров. Таким образом, конденсат 306 может скапливаться в смесителе 304 некоторым образом, чтобы по существу покрывать входное отверстие 308 на дне 310 смесителя 304, так что всасываемый воздух будет проходить через накопленный конденсат 306 в смесителе 304, а не дуть взамен по другому пути, чтобы избегать сильного перемешивания конденсата 306.

Смеситель 304 может содержать выпуск 305, расположенный около верхней поверхности 307 конденсата 306. Выпуск 305 может быть выполнен с возможностью соединения с впускным коллектором 22 через магистраль 309 усилителя тормозов или другой подходящий канал.

В примерной показанной системе 300, двигатель 10 с наддувом может быть бензиновым двигателем с наддувом непосредственного впрыска. Дроссель 30 может быть выполнен с возможностью регулирования для управления выходным крутящим моментом двигателя 10.

Смеситель 304 может быть звуковым смесителем. Смеситель 304 может содержать входное сопло 312, выполненное с возможностью выпускания струей всасываемый воздух, показанный многочисленными короткими кривыми линиями 314, через конденсат 306, при его присутствии, в смесителе 304. Входное сопло 312 может быть сверхзвуковым соплом.

В некоторых примерных системах 300, смеситель 304 может содержать вертикально установленный участок 316 расширения и входное отверстие 308 или отверстие 308, соединенное выше по потоку от участка 316 расширения. В некоторых примерах, отверстие 308 может иметь внутренний диаметр приблизительно от 1,5 до 2,5 мм. В некоторых примерах, отверстие 308 может иметь внутренний диаметр приблизительно 2 мм.

В некоторых примерных системах 300, участок 316 расширения может иметь внутренний диаметр приблизительно от 1,0 и 1,5 дюймов. В некоторых примерных системах 300, участок 316 расширения может иметь внутренний диаметр приблизительно 1,25 дюймов.

В некоторых примерных системах 300, внутренняя камера 320 смесителя 304, которая может содержать участок 316 расширения, может иметь длину приблизительно от 125 мм до 175 мм. В некоторых примерах, длина камеры может быть приблизительно 150 дюймов.

В некоторых случаях, общая длина смесителя 304 может быть порядка 300 мм и может включать в себя различные соединительные части и проходы, и/или отверстия. В некоторых случаях, соединительные части могут быть торцевыми крышками, имеющими проемы через них для проходов или отверстий для пропускания и для обеспечения герметизирующего зацепления с соответствующими находящимися выше по потоку и ниже по потоку элементами системы 300. Соединительные части, например, могут быть сделаны из пластмассы. Различные соединительные части, например, могут быть сделаны из латуни.

Выбор параметров смесителя 304 может оказывать влияние на скорость, с которой влага пропускается в камеру 14 сгорания. Например, размер внутреннего диаметра смесителя 304 может оказывать влияние на скорость смешивания, а потому, скорость, с которой конденсат повторно вводится во всасываемый воздух. В качестве еще одного примера, относительная длина смесителя 304 может оказывать влияние на то, сколько времени может занимать осушение смесителя 304.

Фиг.2 - вид в разрезе, иллюстрирующий примерный смеситель 304 в соответствии с настоящим изобретением. Смеситель 304 содержит выпуск 305, который может быть соединен с впускным коллектором 22 (не показанным на этой фигуре) через шланг 322. Шланг может иметь внутренний диаметр, например, 5/16”. Возможны другие размеры. В одном из примеров, объем конденсата 306 может перемешиваться и может становиться распыленным в потоке всасываемого воздуха, например, со скоростью 90 мл за приблизительно 10 минут.

Фиг.2 иллюстрирует примерное отверстие 312, имеющее примерный внутренний диаметр 2 мм. Диаметр может отличаться от этого, например, 2 мм ± 1 мм. Однако, по-прежнему, также могут использоваться другие размеры. Отверстие 312, например, может быть сделано из просверленной латунной заготовки. Примерное отверстие 312 может создавать сверхзвуковой поток при относительно высоком перепаде давлений между соответствующими расположенными выше по потоку и ниже по потоку местоположениями относительно отверстия.

Фиг.3 - вид в разрезе, иллюстрирующий еще один примерный смеситель 304 в соответствии с настоящим изобретением. В этом примере, также как показано на фиг.2, внутренняя камера 320 смесителя 304 может быть по существу трубчатой. Однако, в этом примере, по меньшей мере нижний участок 324 камеры может быть по существу конусообразным.

Различные варианты осуществления могут предлагать устройство 304 для регулирования поглощения конденсата турбонагнетателя для двигателя. Устройство 304 может содержать камеру 320, выполненную с возможностью удержания некоторого количества конденсата 306. Впуск 308 может быть соединен по текучей среде с выходным бачком охладителя наддувочного воздуха (не показан), чтобы предоставлять конденсату возможность перемещаться из выходного бачка в камеру 320. В некоторых случаях, впуск 308 и по меньшей мере часть устройства 304 могут быть расположены ниже выходного бачка, и конденсат 306 может перемещаться в камеру 320 посредством силы тяжести. Впуск 308 может быть расположен ниже верхней поверхности количества конденсата, при присутствии конденсат 306 в камере 320. Устройство 304 также может содержать выпуск 305, расположенный выше верхней поверхности 307 конденсата 306, соединенный с впускным коллектором 22 двигателя 10, чтобы впускной коллектор 22 вызывал отрицательное давление над верхней поверхностью 307 для побуждения всасываемого воздуха проходить из впуска 308 через конденсат, тем самым, перемешивая конденсат 306. Выпуск 305 может быть выполнен с возможностью соединения с магистралью усилителя тормозов (не показана) для обеспечения отрицательного давления.

Камера 320 и впуск 308 могут иметь размеры и пропорции, чтобы перемешивать конденсат для формирования взвеси капелек 326 конденсата 306 во всасываемом воздухе на или ниже предварительно выбранной максимальной концентрации влаги для поглощения двигателем 10.

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая примерный способ 400 подавления чрезмерного поглощения конденсата камерой сгорания двигателя с наддувом. Способ 400 может включать в себя этап 410, на котором перемещают конденсат через перепускной канал из бачка охладителя наддувочного воздуха в источник разрежения камеры сгорания, причем перепускной канал расположен в местоположении в бачке охладителя наддувочного воздуха, где жидкость имеет тенденцию конденсироваться. Способ 400 может включать в себя этап 420, на котором собирают конденсат в контейнере, расположенном в перепускном канале. Способ 400 также может включать в себя этап 430, на котором осуществляют наддув воздуха через конденсат посредством сопла, которое содержится на впуске в контейнер, чтобы перемешивать конденсат и образовывать взвесь капелек конденсата в наддувочном воздухе и пропускать взвешенные капельки в камеру сгорания.

Осуществление наддува воздуха через конденсат может включать в себя этап, на котором побуждают капельки конденсата образовывать взвесь в наддувочном воздухе с заданной скоростью. Побуждение капелек конденсата образовывать взвесь в наддувочном воздухе с заданной скоростью может включать в себя этапы, на которых выбирают длину камеры и/или выбирают площадь поперечного сечения камеры вместе с длиной камеры некоторым образом, чтобы настраивать скорость образования взвеси на предварительно выбранную скорость потока поступающего воздуха или другие выбранные рабочие параметрами.

Например, осуществление наддува воздуха через конденсат может включать в себя этап, на котором устанавливают размер внутреннего диаметра сопла, чтобы побуждать наддувочный воздух проходить через сопло на сверхзвуковой скорости. Осуществление наддува воздуха через конденсат посредством сопла может включать в себя этап, на котором пропускают наддувочный воздух из охладителя наддувочного воздуха в камеру сгорания. В других случаях, следует понимать, что конденсат может быть подвергнут образованию взвеси во всасываемом воздухе из источника, который не проходит через охладитель наддувочного воздуха.

Фиг.5 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая примерный способ 500 уменьшения потенциально возможных пропусков зажигания двигателя с наддувом. Способ 500 может включать в себя этап 510, на котором обеспечивают тракт текучей среды из охладителя наддувочного воздуха во впускной коллектор камеры сгорания. Способ 500 также может включать в себя этап 520, на котором собирают конденсат из охладителя наддувочного воздуха посредством камеры, расположенной в тракте текучей среды. Способ 500 также может включать в себя этап 530, на котором смешивают конденсат посредством передачи наддувочного воздуха через камеру и образования взвеси капелек конденсата в наддувочном воздухе.

Способ 500 также может включать в себя этап, на котором располагают смесительное сопло на стороне впуска сборной камеры, чтобы форсировать наддувочный воздух через конденсат, перемешивая конденсат и образуя взвесь капелек конденсата в наддувочном воздухе.

Способ 500 также может включать в себя этап, на котором устанавливают размер и пропорции сборной камеры и смесительного сопла, чтобы поддерживать скорость образования взвеси капелек в наддувочном воздухе на или ниже предварительно выбранного максимального значения.

У способа 500, в некоторых случаях, установление размера и пропорций сборной камеры и смесительного сопла может включать в себя этапы, на которых устанавливают размер сборной камеры, чтобы имела внутренний диаметр приблизительно от 1,0 до 1,5 дюймов, а длину приблизительно от 125 мм до 175 мм, и обеспечивают отверстие для сопла приблизительно от 1,5 мм до 2.5 мм. В некоторых случаях, сборная камера может иметь внутренний диаметр приблизительно 1,25 дюйма, а длину приблизительно 150 мм. Отверстие для сопла может быть приблизительно 2 мм.

Фиг.6 показывает вид спереди и слева, и вид сзади и слева системы, иллюстрирующие положение охладителя наддувочного воздуха и смесителя 630 относительно впускного коллектора и дросселя. Несмотря на то, что только смеситель и связанные компоненты показаны на виде сзади и слева, он не показан на виде спереди и слева, для того чтобы лучше проиллюстрировать компоненты, которые показаны. Фиг.6 показана с вертикалью (относительно земли, на которой расположено транспортное средство, содержащее двигатель и системы по фиг.1-5), расположенной в направлении верха фигур. Таким образом, охладитель наддувочного воздуха (606 и 626, на виде спереди и слева, и виде сзади и слева, соответственно) установлен под углом, как показано. Подобным образом, смеситель 630 установлен под углом в пределах 0-50 градусов от вертикали. Охладитель 606 наддувочного воздуха расположен выше по потоку от дросселя 604 и впускного коллектора 602. В отсутствие смесителя, лужица воды накапливается в переднем углу 608. Смеситель 630 установлен между выходным бачком 628 охладителя наддувочного воздуха и впускным коллектором 622.

Фиг.7 показывает пример системы смесителя, установленной в транспортном средстве 700. Смеситель 706 может быть расположен перед радиатором. В некоторых примерах, смеситель 706 может быть расположен прямо за радиатором. Когда расположен за радиатором, смеситель 706 может поддерживаться теплым посредством радиатора. Впускной коллектор 702 и отверстие 712 в 2 мм ниже смесителя 706 скрыты от обзора. Смеситель 706 может быть соединен с впускным коллектором 702 выходным шлангом 704 и может быть в сообщении с выходным бачком 710 охладителя наддувочного воздуха охладителя 708 наддувочного воздуха. Следует отметить, что фиг.7 показывает расстановку компонентов относительно различных других компонентов транспортного средства, таких как фары, проем решетки радиатора, защелка капота, и т.д.

Следует понимать, что изображенный двигатель 10 показан только в целях примера, и что системы и способы, описанные в материалах настоящего описания, могут быть реализованы в или применены к любому другому пригодному двигателю, имеющему любые подходящие компоненты и/или компоновку компонентов.

Кроме того, следует понимать, что системы и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти конкретные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее изобретение включает в себя новейшие и неочевидные комбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.

1. Система, содержащая:

двигатель с наддувом, содержащий охладитель наддувочного воздуха ниже по потоку от компрессора и воздушный впускной канал с дросселем между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха; и

магистраль, соединенную параллельно с воздушным впускным каналом между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха и соединенную с впускным коллектором ниже по потоку от дросселя, причем магистраль содержит смеситель, установленный в пределах 45 градусов от вертикали.

2. Система по п.1, в которой двигатель с наддувом является бензиновым двигателем с наддувом непосредственного впрыска, при этом дроссель выполнен с возможностью регулирования для управления выходным крутящим моментом двигателя.

3. Система по п.1, в которой смеситель является звуковым смесителем.

4. Система по п.1, в которой смеситель содержит входное сопло, выполненное с возможностью выпускания струи всасываемого воздуха через конденсат, при его присутствии, в смесителе.

5. Система по п.4, в которой входное сопло является сверхзвуковым соплом.

6. Система по п.1, в которой смеситель содержит вертикально установленный участок расширения и отверстие, соединенное выше по потоку от участка расширения.

7. Система по п.6, в которой отверстие имеет внутренний диаметр приблизительно 2 мм.

8. Система по п.6, в которой отверстие имеет внутренний диаметр приблизительно от 1,5 до 2,5 мм.

9. Система по п.6, в которой участок расширения имеет внутренний диаметр приблизительно от 1,0 до 1,5 дюймов.

10. Система по п.6, в которой участок расширения имеет внутренний диаметр приблизительно 1,25 дюймов.

11. Система по п.6, в которой участок расширения является, по существу, цилиндрическим.

12. Система по п.6, в которой по меньшей мере нижний участок расширения является, по существу, конусообразным.

13. Устройство для регулирования поглощения конденсата турбонагнетателя для двигателя, содержащее:

камеру, выполненную с возможностью удержания некоторого количества конденсата,

впуск, соединенный по текучей среде с выходным бачком охладителя наддувочного воздуха, чтобы позволять конденсату перемещаться из выходного бачка в камеру, при этом впуск расположен ниже верхней поверхности количества конденсата, при присутствии конденсата; и

выпуск, расположенный выше верхней поверхности конденсата, соединенный с впускным коллектором двигателя так, чтобы впускной коллектор создавал отрицательное давление над верхней поверхностью для обеспечения прохождения всасываемого воздуха из впуска через конденсат, тем самым перемешивая конденсат.

14. Устройство по п.13, в котором камера и впуск имеют такие размеры и пропорции, чтобы перемешивать конденсат для формирования взвеси капелек конденсата во всасываемом воздухе на или ниже предварительно выбранной максимальной концентрации влаги для поглощения двигателем.

15. Устройство по п.13, в котором камера является, по существу, трубчатой.

16. Устройство по п.13, в котором по меньшей мере нижний участок камеры является, по существу, конусообразным.

17. Устройство по п.13, в котором выпуск выполнен с возможностью соединения с магистралью усилителя тормозов, чтобы обеспечивать отрицательное давление.

18. Способ подавления избыточного поглощения конденсата камерой сгорания двигателя с наддувом, включающий в себя этапы, на которых:

перемещают конденсат через перепускной канал из бачка охладителя наддувочного воздуха в источник разрежения камеры сгорания, причем перепускной канал расположен в местоположении в бачке охладителя наддувочного воздуха, где жидкость имеет тенденцию конденсироваться;

собирают конденсат в контейнере, расположенном в перепускном канале, и

осуществляют наддув воздуха через конденсат посредством сопла, расположенного на впуске в контейнер, чтобы перемешивать конденсат и образовывать взвесь капелек конденсата в наддувочном воздухе и пропускать взвешенные капельки в камеру сгорания.

19. Способ по п.18, в котором осуществление наддува воздуха через конденсат включает в себя этап, на котором обеспечивают образование взвеси капельками конденсата в наддувочном воздухе с заданной скоростью.

20. Способ по п.18, в котором осуществление наддува воздуха через конденсат включает в себя этап, на котором устанавливают размер внутреннего диаметра сопла, чтобы обеспечивать прохождение наддувочного воздуха через сопло на сверхзвуковой скорости.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится теплообменнику с оребренными трубами, содержащему трубы, через внутреннее пространство которых течет теплоноситель и которые располагаются параллельно на одинаковом расстоянии между ними, так что продукт сгорания может проходить через пространство между трубами; и теплопередающие ребра, которые разнесены относительно друг друга и присоединены к наружной поверхности труб вдоль их продольного направления таким образом, чтобы располагаться параллельно потоку продукта сгорания.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих устройствах, например в ядерных энергетических установках. В способе теплосъема с поверхности тепловыделяющих элементов, заключающемся в том, что теплоноситель подают на теплоотдающую поверхность теплопередающего устройства и закручивают его, теплоноситель дополнительно закручивают относительно оси, лежащей под углом к продольной оси основного закрученного потока.

Изобретение относится к трубчатой печи для крекинга, предназначенной, в частности, для получения этилена, включающей конвекционную секцию и (или) двойную радиационную (радиантную) секцию(и), по меньшей мере, с однопроходной радиационной (радиантной) трубой, выполненной, по меньшей мере, с одним элементом, интенсифицирующим передачу тепла.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в реакторах. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к конструктивным элементам теплообменного оборудования различного назначения, и может быть использовано для интенсификации теплообмена, например, в кожухотрубных теплообменных аппаратах при одно- и многофазных течениях.

Изобретение относится к смесительному устройству теплообменника и может быть использовано для химического синтеза, для получения агрохимических веществ и биохимических веществ, в пищевой промышленности.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в которых могут одновременно осуществляться и массообменные процессы, например абсорбция, конденсация, и может быть использовано в энергетике, химической и других отраслях промышленности, например в производстве карбамида.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к конструкции турбулизирующих устройств, и может применяться в различных теплообменных трубах промышленных теплообменников.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам всасывания или подачи увлажняющего газа в двигатель внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить мощность. .

Изобретение относится к устройствам для подачи воды в двигатель внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области двигателестроения. .

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к системам рециркуляции отработавших газов для двигателей внутреннего сгорания. Расходомер (70) Вентури для размещения в охлаждаемой системе рециркуляции отработавших газов (РОГ), которая включает трубопровод рециркуляции отработавших газов.

Предложены система и способ водяного смесителя с предотвращением пропусков зажигания. Система может содержать двигатель с наддувом, содержащий охладитель наддувочного воздуха ниже по потоку от компрессора и воздушный впускной канал с дросселем между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха. Система также может содержать магистраль, соединенную параллельно с воздушным впускным каналом между впускным коллектором и охладителем наддувочного воздуха, соединенную с впускным коллектором ниже по потоку от дросселя, содержащую смеситель, установленный под углом в пределах 45 градусов от вертикали. Техническим результатом является предотвращение конденсации воды, а также для предотвращения поглощения воды на скоростях, достаточно высоких, чтобы вызывать пропуски зажигания. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх