Способ сбора конденсата от охладителя воздуха наддува двигателя, система двигателя и транспортное средство, содержащее такую систему
Система двигателя содержит охладитель воздуха наддува; канал рециркуляции отработавших газов; резервуар для конденсата, имеющий входное отверстие для получения конденсата от охладителя воздуха наддува; и камеру для сбора конденсата от охладителя воздуха наддува. Резервуар для конденсата выполнен с обеспечением возможности теплового обмена с каналом рециркуляции отработавших газов таким образом, что обеспечен отвод тепловой энергии от канала рециркуляции отработавших газов к резервуару для конденсата с целью выпаривания конденсата, собранного в камере. Контроллер выполнен с возможностью регулирования скорости потока отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов на основе скорости теплоотдачи от отработавших газов в указанном канале к конденсату в указанном резервуаре. Настоящее изобретение позволяет реализовать эффективное регулирование накопления конденсата при снижении температуры отработавших газов. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к резервуару для конденсата охладителя воздуха наддува двигателя, способу сбора конденсата охладителя воздуха наддува двигателя. Данное изобретение может частично, но не исключительно, относиться к резервуару для конденсата, выполненному с возможностью теплового обмена с каналом рециркуляции отработавших газов двигателя.
Область изобретения
Современные автомобили могут быть оснащены турбонагнетателем или наддувом для сжатия воздуха, поступающего в двигатель и, вследствие этого, увеличения выходной мощности двигателя. Однако сжатие воздуха может увеличивать температуру воздуха. В связи с этим, для охлаждения воздуха и увеличения его плотности может быть установлен охладитель воздуха наддува (ОВН). Как результат, может быть также увеличена потенциальная выходная мощность двигателя.
Однако в ОВН может образовываться конденсат, особенно при низкой температуре окружающего воздуха или в условиях сырой или влажной погоды. Рециркуляция отработавших газов (РОГ) также может способствовать конденсации. Конденсат может скапливаться в нижней части ОВН или во внутренних каналах. При увеличении скорости воздушного потока, например, для обеспечения увеличения крутящего момента, ускоренный воздушный поток может переносить конденсат из ОВН, направляя его в двигатель. Также, если транспортное средство наклонено, например, на спуске или на подъеме, конденсат в ОВН может быть приведен в движение и может попасть в двигатель. В результате может быть увеличена вероятность пропуска зажигания двигателя и неустойчивости сгорания.
Соответственно, некоторые системы могут содержать ОВН с водоотводным углом, обеспечивающим возможность отвода конденсата в двигатель, и, вследствие этого, предотвращающим его накопление в ОВН. Однако наличие ОВН с таким водоотводным углом может приводить к конструктивным и компоновочным проблемам, которые увеличат стоимость, ухудшат характеристики двигателя и могут даже нарушить безопасность транспортного средства.
Раскрытие изобретения
В первом аспекте настоящего изобретения предложен резервуар для конденсата охладителя воздуха наддува двигателя, содержащий: один или несколько входных отверстий для приема конденсата от охладителя воздуха наддува; и камеру для сбора конденсата от охладителя воздуха наддува; причем резервуар для конденсата, например, по форме, выполнен с возможностью теплового обмена с каналом рециркуляции отработавших газов двигателя таким образом, чтобы тепловая энергия от канала рециркуляции отработавших газов могла быть передана резервуару для конденсата для выпаривания конденсата, накопленного в камере.
Резервуар для конденсата может быть размещен, например, выполнен вокруг канала рециркуляции отработавших газов. Например, резервуар для конденсата может быть размещен, по меньшей мере частично, вокруг канала рециркуляции отработавших газов. Канал рециркуляции отработавших газов может быть по существу цилиндрическим. Резервуар для конденсата так же может быть цилиндрическим. Канал рециркуляции отработавших газов и резервуар для конденсата могут иметь, а также могут не иметь одинаковое поперечное сечение. В частности, канал рециркуляции отработавших газов и/или резервуар для конденсата могут иметь по существу цилиндрическое поперечное сечение. Следовательно, резервуар для конденсата может быть размещен вдоль окружности канала рециркуляции отработавших газов, и резервуар для конденсата может образовывать вокруг канала рециркуляции отработавших газов форму кольцеобразного резервуара.
Камера резервуара для конденсата может быть образована одной или несколькими стенками резервуара для конденсата и частью внешней стенки канала рециркуляции отработавших газов. Другими словами, резервуар для конденсата может иметь общую стенку с каналом рециркуляции отработавших газов. Несмотря на то, что резервуар для конденсата и канал рециркуляции отработавших газов могут находиться в тепловом обмене, резервуар для конденсата и канал рециркуляции отработавших газов могут быть не связаны по текучей среде, то есть отработавшие газы могут не проходить через резервуар для конденсата. Выпаренный конденсат могут возвращать в охладитель воздуха наддува через один или несколько входных отверстий резервуара для конденсата или через выходное отверстие.
Однако также предусмотрено обеспечение общей стенкой между резервуаром для конденсата и каналом рециркуляции отработавших газов возможности перемещения текучей среды между резервуаром для конденсата и каналом рециркуляции отработавших газов, например, часть такой стенки может быть проницаемой, например газопроницаемой. Таким образом, выпаренный конденсат может быть перемещен в канал рециркуляции отработавших газов. Проницаемая часть может быть выполнена над входным отверстием (отверстиями) таким образом, что конденсат, накопленный в нижней части резервуара, может предотвращать попадание отработавших газам от канала рециркуляции отработавших газов в охладитель воздуха наддува. Проницаемая часть может дополнительно или в качестве альтернативы быть выполнена над максимальным ожидаемым уровнем конденсата, таким образом, жидкий конденсат может не поступать в канал рециркуляции отработавших газов.
Резервуар для конденсата может содержать первый проем в первой стенке резервуара для конденсата. Первый проем может быть выполнен с возможностью размещения канала рециркуляции отработавших газов. Канал рециркуляции отработавших газов может проходить через первый проем. Резервуар для конденсата может содержать второй проем во второй стенке резервуара для конденсатора. Второй проем может быть выполнен с возможностью размещения канала рециркуляции отработавших газов. Канал рециркуляции отработавших газов может проходить через второй проем.
Когда резервуар для конденсата находится в установленном состоянии, один или несколько входных отверстий могут быть расположены в верхней части резервуара для конденсата или около нее. В качестве альтернативы или дополнительно, когда резервуар для конденсата находится в установленном состоянии, один или несколько входных отверстий могут быть расположены в нижней части резервуара для конденсата или около нее.
Резервуар для конденсата может быть определен по размеру объемом камеры, обеспечивающей вместимость для максимального количества конденсата, появление которого предполагается в охладителе воздуха наддува. Например, в жарких и (или) влажных условиях, из воздуха наддува может происходить конденсация большего количества воды в жидком виде, и объем камеры может быть таким, чтобы справляться в наихудшем случае.
Резервуар для конденсата может содержать датчик уровня, выполненный с возможностью отслеживания уровня жидкого конденсата, накопленного в камере. Резервуар для конденсата может содержать датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры жидкого конденсата, накопленного в камере.
Система охладителя воздуха наддува может содержать: вышеупомянутый резервуар для конденсата и охладитель воздуха наддува.
Охладитель воздуха наддува может содержать один или несколько водоотводов для слива конденсата, образующегося в воздуховодах охладителя воздуха наддува. Охладитель воздуха наддува может содержать один или несколько водоотводных каналов, выполненных для направления конденсата от охладителя воздуха наддува к одному или нескольким водоотводам. Охладитель воздуха наддува может дополнительно содержать один или несколько водоотводных каналов между охладителем воздуха наддува и входными отверстиями резервуара для конденсата. Водоотводные каналы могут обеспечивать возможность накопления конденсата в резервуаре для конденсата.
Охладитель воздуха наддува может содержать входную камеру воздуха наддува и выходную камеру воздуха наддува. От входной камеры воздуха наддува и/или от выходной камеры воздуха наддува до входных отверстий резервуара для конденсата могут проходить один или несколько водоотводных каналов.
Система двигателя может содержать: вышеупомянутую систему охладителя воздуха наддува и один или несколько каналов рециркуляции отработавших газов. Могут быть предусмотрены канал рециркуляции отработавших газов высокого давления (ВД), низкого давления (НД) или оба.
Во втором аспекте данного изобретения предложен способ сбора конденсата от охладителя воздуха наддува двигателя, содержащий:
получение конденсата от охладителя воздуха наддува в резервуар для конденсата через один или несколько входных отверстий резервуара для конденсата;
сбор конденсата от охладителя воздуха наддува в камере резервуара для конденсата;
отвод тепловой энергии от канала рециркуляции отработавших газов двигателя к резервуару для конденсата для испарения конденсата, накопленного в камере.
Упомянутый способ может дополнительно содержать возвращение выпаренного конденсата в охладитель воздуха наддува. Выпаренный конденсат может перемещаться от охладителя воздуха наддува к двигателю, то есть к впускному коллектору двигателя.
Упомянутый способ может дополнительно содержать определение количества конденсата, собранного в резервуаре для конденсата. Упомянутый способ может дополнительно содержать оценку скорости накопления конденсата на основе рабочих параметров.
Упомянутый способ может дополнительно содержать определение температуры конденсата, находящегося в резервуаре для конденсата.
Упомянутый способ может дополнительно содержать определение скорости испарения конденсата в резервуаре для конденсата, например на основе температуры отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов, например, выше по потоку от резервуара для конденсата. Упомянутый способ может дополнительно содержать определение скорости теплоотдачи отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов к конденсату в резервуаре для конденсата.
Упомянутый способ может дополнительно содержать регулирование скорости потока отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов, например, на основе скорости теплоотдачи от отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов к конденсату в резервуаре для конденсата.
Один или несколько контроллеров, например контроллеров двигателя, могут быть выполнены, например, запрограммированы с возможностью реализации вышеупомянутых способов. Блок управления двигателем может содержать, по меньшей мере частично, вышеупомянутые контроллеры.
Реализацию любых из вышеупомянутых способов может обеспечивать вычислительная машина, при выполнении на вычислительной машине программного обеспечения. Для реализации любых из вышеупомянутых способов в одном или нескольких контроллерах двигателя могут быть предусмотрены машиночитаемые инструкции на энергонезависимой памяти.
Транспортное средство или двигатель могут содержать вышеупомянутый резервуар для конденсата, вышеупомянутую систему охладителя воздуха наддува и (или) вышеупомянутую систему двигателя.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания данного изобретения и для более наглядной иллюстрации возможного осуществления ниже представлены чертежи, данные в качестве примера, в которых:
на фиг. 1а и 1b представлены схематичные виды путей прохождения воздуха и отработавших газов в двигателе с резервуаром для конденсата и системой охладителя воздуха наддува согласно примерам настоящего изобретения;
на фиг. 2а, 2b, 2с представлены боковые разрезы резервуара для конденсата согласно примерам данного изобретения;
на фиг. 3а и 3b представлены боковые разрезы охладителя воздуха наддува согласно примерам данного изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1а, 1b показан типичный путь потока воздуха в двигателе 10 внутреннего сгорания транспортного средства. Воздух может поступать через входное отверстие 12 и далее проходить через фильтр 13. Воздух может проходить через компрессор 14а турбонагнетателя 14. Турбонагнетатель 14 может увеличивать выходную мощность двигателя и уменьшать выбросы. Обычно турбонагнетатель 14 выполнен с турбиной 14b, приводящейся в движение отработавшими газами, приводящей в движение компрессор 14а, установленный на том же валу. Ниже по потоку от компрессора 14а турбонагнетателя установлен охладитель 16 воздуха наддува. Охладитель 16 воздуха наддува может дополнительно увеличивать плотность воздуха, поступающего в двигатель 10 внутреннего сгорания, тем самым улучшая его характеристики. Воздух может поступать в двигатель 10 внутреннего сгорания через клапан 18, выполненный с возможностью регулирования потока воздуха в двигателе внутреннего сгорания.
В конкретном примере настоящего изобретения двигатель 10 внутреннего сгорания является дизельным двигателем, однако предусматривается, что с равным успехом двигатель 10 может быть двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Как изображено на Фиг. 1а, 1b, двигатель 10 внутреннего сгорания может содержать некоторое число цилиндров 10а-d, и воздух может быть подан в каждый из этих цилиндров в определенное время цикла двигателя, задаваемое одним или несколькими клапанами (не показаны).
Отработавшие газы, выходящие из двигателя 10 внутреннего сгорания, могут проходить через турбину 14b турбонагнетателя. Один или несколько модулей 20 очистки отработавших газов могут быть установлены ниже по потоку от турбины 14b, например, для снижения выбросов из системы выпуска двигателя. Модули 20 очистки отработавших газов могут содержать один или несколько катализаторов окисления, например катализатор окисления для дизельного двигателя и фильтр для улавливания твердых частиц, например, дизельный фильтр твердых частиц. Дополнительный модуль 21 очистки отработавших газов может быть установлен, например, ниже по потоку от модуля 20 очистки отработавших газов.
Также может быть предусмотрен первый контур 22 рециркуляции отработавших газов, предназначенный для выборочной рециркуляции отработавших газов из двигателя 10 внутреннего сгорания обратно в двигатель внутреннего сгорания. Первый контур 22 рециркуляции отработавших газов может быть расположен около турбонагнетателя 14 таким образом, что отработавшие газы, выходящие из турбины 14b, могут рециркулировать во входное отверстие компрессора 14а. Первый контур 22 рециркуляции отработавших газов может быть ответвлением основного потока отработавших газов, например, выше или ниже по потоку от модуля 20 очистки отработавших газов. Первый контур 22 рециркуляции отработавших газов может содержать первый клапан 24 рециркуляции, который может обеспечивать регулирование уровня рециркуляции в первом контуре 22 рециркуляции отработавших газов. Кроме того, в первом контуре рециркуляции отработавших газов может быть предусмотрен охладитель 26 отработавших газов. Охладитель 26 отработавших газов может охлаждаться текучей средой, например, водой, проходящей через канал 27 хладагента, который может быть частью контура охлаждения (не показано) двигателя 10.
Дополнительно может быть предусмотрен второй контур 32 рециркуляции отработавших газов, выполненный с возможностью возврата части отработавших газов от двигателя 10 внутреннего сгорания обратно в двигатель внутреннего сгорания. Вокруг двигателя 10 может быть предусмотрен второй контур 32 рециркуляции отработавших газов с отработавшими газами, отходящими от двигателя 10 и рециркулирующими к воздухозаборнику двигателя 10. Второй контур 32 рециркуляции отработавших газов может быть ответвлен от основного потока отработавших газов, например, в точке между двигателем 10 и турбиной 14b турбонагнетателя. Следовательно, отработавшие газы во втором контуре 32 рециркуляции отработавших газов могут иметь более высокое давление, чем отработавшие газы в первом контуре 22 рециркуляции отработавших газов. Второй контур 32 рециркуляции отработавших газов может содержать второй клапан 34 рециркуляции, который обеспечивает регулирования уровня рециркуляции во втором контуре 32 рециркуляции отработавших газов. Дополнительно, вокруг части второго контура 32 рециркуляции отработавших газов может быть предусмотрен резервуар 40 для конденсата, который более подробно описан ниже. Охладитель 16 воздуха наддува может охлаждаться текучей средой, например, водой, проходящей через канал 27 хладагента, который может являться частью контура охлаждения (не показано) двигателя 10.
Как показано на фиг. 1а, резервуар охладителя может быть установлен выше по потоку от второго клапана 34 рециркуляции во втором контуре 32 рециркуляции отработавших газов. Однако, как указано на фиг. 1b, резервуар 40 охладителя может быть расположен ниже по потоку от второго клапана 34 рециркуляции по во втором контуре 32 рециркуляции отработавших газов.
Как показано на фиг. 1а и 1b, канал 42 может быть предусмотрен между охладителем 16 воздуха наддува и резервуаром 40 для конденсата. Канал 42 может быть выполнен для обеспечения возможности протекания конденсата, накопленного в охладителе 16 воздуха наддува, в резервуар для конденсата. В воздухе, поступающем во входное отверстие 12, могут находиться водяные пары и/или вода в жидком состоянии и, по мере прохождения вдоль внешних стенок через внешние стенки канала 17 хладагента в охладителе 16 воздуха наддува, может происходить конденсация воды, присутствующей в воздухе. Конденсат, образовавшийся в охладителе 16 воздуха наддува, может быть собран и перемещен в резервуар 40 для конденсата через канал 42. Таким образом, может быть предотвращено попадание воды в жидком состоянии в двигатель внутреннего сгорания, где она, в противном случае, препятствовала бы эффективной работе вышеупомянутого двигателя.
Как показано на фиг. 1а и 1b, резервуар 40 для конденсата расположен вокруг второго канала 32 рециркуляции отработавших газов. Накопленный жидкий конденсат, который находится в камере 44, образованной в резервуаре для конденсата, находится в тепловом обмене с отработавшими газами во втором контуре 32 рециркуляции отработавших газов. Следовательно, тепло может быть отведено от отработавших газов во втором контуре 32 рециркуляции отработавших газов к жидкому конденсату в резервуаре для конденсата таким образом, что происходит испарение конденсата в газообразную форму. Выпаренный конденсат может быть возвращен в охладитель 16 воздуха наддува, например, через канал 42, после чего выпаренный конденсат может поступать в двигатель 10 внутреннего сгорания.
Несмотря на то, что выше описан резервуар для конденсата, выполненный вокруг второго контура 32 рециркуляции отработавших газов, также предусмотрена возможность расположения резервуара для конденсата вокруг первого контура 22 рециркуляции отработавших газов.
На фиг. 2а, 2b и 2с показаны примеры резервуара 40 для конденсата. (Стрелки, заполненные точками, обозначают поток конденсата, тогда как пустые стрелки обозначают поток пара или газа). Как видно, резервуар 40 для конденсата может содержать первый проем 46а в первой стенке 48а резервуара для конденсата. Канал 33, образующий второй контур 32 рециркуляции отработавших газов, может проходить через первый проем 46а. (Канал может представлять собой гибкий шланг). Резервуар 40 для конденсата может дополнительно содержать второй проем 46b во второй стенке 48b резервуара для конденсата. Канал 33, образующий второй контур 32 рециркуляции отработавших газов, может проходить через второй проем 46b. Первый и второй проемы 46а и 46b и первая и вторая стенки 48а и 48b могут располагаться напротив друг друга, и второй контур 32 рециркуляции отработавших газов может проходить через резервуар 40 для конденсата через проемы 46а, 46b. В проемах 46а и 46b между первой стенкой 48а и каналом 33 отработавших газов и между второй стенкой 48b и каналом 33 отработавших газов могут быть предусмотрены уплотнители таким образом, чтобы не происходило утечек текучей среды, находящейся в резервуаре для конденсата.
Резервуар 40 для конденсата может дополнительно содержать одну или несколько боковых стенок 48с, которые могут, например, проходить между первой и второй стенками 48а и 48b. Боковые стенки 48с могут проходить, например, вдоль окружности канала 33 рециркуляции отработавших газов. Боковые стенки 48с могут также быть расположены на удалении от второго канала 33 рециркуляции отработавших газов, например, в радиальном направлении. В таком случае, первая и вторая стенки 48а и 48b и боковая стенка 48с, вместе с внешней стенкой 48d канала 33, могут образовывать камеру 44, в которой может осуществляться сбор конденсата.
Резервуар 40 для конденсата и контур 32 рециркуляции отработавших газов находятся в тепловом обмене благодаря прохождению канала второго контура рециркуляции отработавших газов через резервуар 40 для конденсата. В частности, тепло может быть отведено от канала 33 в камеру 44, в которой накоплен текучий конденсат. Передача тепла может приводить к выпариванию жидкого конденсата с образованием в камере 44 водяного пара. Передача тепла может также способствовать уменьшению температуры отработавших газов, текущих во втором контуре 32 рециркуляции отработавших газов, что может способствовать улучшению характеристик двигателя 10 внутреннего сгорания.
В примере, показанном на фиг. 2а, водяной пар, образованный в резервуаре 40 для конденсата, может поступать во второй контур 32 рециркуляции отработавших газов через проницаемую часть 49 в стенке 48d канала 33. Водяной пар вместе с рециркулирующими отработавшими газами может затем поступать в двигатель 10 внутреннего сгорания. Проницаемая часть 49 может содержать одно или несколько отверстий, например просверленных отверстий, сетчатую часть или любую другую проницаемую мембрану.
Проницаемая часть 49 может быть расположена в такой точке вдоль длины канала 33, которая находится внутри камеры 44 и выше максимального предполагаемого уровня жидкого конденсата в камере 44, когда резервуар для конденсата находится в установленном состоянии. Таким образом, вода в жидком состоянии, накопленная в камере 44, не может проходить через проницаемую часть 49 и попадать в канал 32 рециркуляции отработавших газов. Дополнительно или в качестве альтернативы, проницаемая часть 49 может быть исключительно газопроницаемой, то есть проницаемая часть может пропускать в канал 32 рециркуляции отработавших газов поток газа или пара, но не пропускать в канал рециркуляции отработавших газов поток жидкости.
Напротив, в других примерах, описанных на фиг. 2b и 2с, канал 33 может не содержать проницаемую часть, и движение газа между камерой 44 и вторым каналом 32 рециркуляции отработавших газов может не осуществляться. В примере, показанном на фиг. 2b, водяной пар, образованный в камере 44, может возвращаться в охладитель 16 воздуха наддува через канал 42. В качестве альтернативы, в примере, описанном на фиг. 2с, может быть установлен дополнительный канал 43, способствующий возвращению паров воды к охладителю 16 воздуха наддува, перемещению их к двигателю 10 внутреннего сгорания 10 или удалению в окружающую среду. Канал 43 может проходить со стороны верхней части камеры 44 или около нее, когда камера находится в установленном состоянии, где накапливаются водяные пары, то есть в точке, недоступной для жидкости.
Канал 42 от охладителя 16 воздуха наддува проходит в одну из стенок 48а, 48b, 48с резервуара 40 для конденсата. Таким образом, жидкий конденсат, собранный в охладителе 16 воздуха наддува, может быть перемещен от охладителя 16 воздуха наддува в камеру 44. В конкретных примерах, показанных на фиг. 2а, 2b и 2с, канал 42 может проходить в боковую стенку 48с. В примерах, показанных на фиг. 2а и 2с, канал 42 может проходить в камеру 44 в нижней части камеры 44 или около нее, когда резервуар 40 для конденсата находится в установленном состоянии. Напротив, в примере, показанном на фиг. 2b, канал 42 может проходить в камеру 44 со стороны верхней части камеры 44 или около нее, когда резервуар для конденсата находится в установленном состоянии.
Охладитель 16 воздуха наддува описан более детально со ссылкой на фиг. 3а и 3b. Охладитель 16 воздуха наддува имеет входное отверстие 50 и выходное отверстие 52, расположенные на противоположных концах охладителя воздуха наддува. Поступающий воздух может поступать через входное отверстие 50, проходить через охладитель 16 воздуха наддува и выходить через выходное отверстие 50. Охладитель 16 воздуха наддува оснащен каналом 17 хладагента, через который может проходить хладагент от контура охлаждения двигателя. Хладагент в канале 17 хладагента и воздух в охладителе 16 воздуха наддува могут находиться в тепловом обмене таким образом, что тепло может отводиться от воздуха к хладагенту. В данном случае охладитель воздуха наддува работает как теплообменник. Однако канал 17 хладагента и путь воздушного потока в охладителе 16 воздуха наддува могут быть не связаны по текучей среде. На фиг. 3а и 3b только частично показан канал 17 хладагента, и должно быть ясно, что канал 17 хладагента может иметь вид спирали и может быть выполнен с возможностью оптимизации площади поверхности, открытой для воздушного потока, проходящего через охладитель 16 воздуха наддува. Хладагент может поступать через входное отверстие 17а хладагента и отводиться через выходное отверстие 17b хладагента.
Как показано на фиг. 3a, ориентация охладителя 16 воздуха наддува может быть такова, что поток воздуха через охладитель воздуха наддува направлен в сторону последующего компонента. Напротив, как показано на фиг. 3b, ориентация охладителя 16 воздуха наддува может быть такова, что поток воздуху через охладитель воздуха наддува направлен в сторону предшествующего компонента. В качестве альтернативы, охладитель 16 воздуха наддува может быть расположен горизонтально так, что воздух проходит охладитель воздуха наддува, по существу, в горизонтальном направлении. Должно быть ясно, что во время прохождения воздуха через охладитель воздуха наддува может происходить конденсация влаги на стенках охлаждения канала 17 хладагента. Также должно быть ясно, что этот конденсат может накапливаться со стороны нижних поверхностей охладителя 16 воздуха наддува. Например, в примере, описанном на фиг. 3а, хладагент будет стремиться накапливаться со стороны входного отверстия охладителя 16 воздуха наддува. Напротив, в случае, описанном на фиг. 3b, конденсат может стремиться накапливаться со стороны выпускного канала охладителя 16 воздуха наддува. Следовательно, первый водоотвод 54 может быть установлен в нижней точке охладителя 16 воздуха наддува или около нее. Например, в конструкции, показанной на фиг. 3a, первый водоотвод 54 может быть предусмотрен со стороны входного отверстия охладителя воздуха наддува, а в конструкции, показанной на фиг. 3b, первый водоотвод 54 может быть установлен со стороны выходного отверстия охладителя 16 воздуха наддува.
В примере, показанном на фиг. 3а, может иметь место тенденция скопления конденсата со стороны выходного отверстия охладителя 16 воздуха наддува, находящегося выше, так как поток воздуха через охладитель воздуха наддува может быть причиной передвижения жидкого конденсата в охладителе воздуха наддува в направлении воздушного потока. Соответственно, жидкий конденсат может скапливаться со стороны выходного отверстия, особенно, если в нижней части данной области есть локальные углубления. Таким образом, в примере фиг. 3а, на выходном отверстии или около выходного отверстия охладителя воздуха наддува может быть предусмотрен второй водоотвод 56.
Первый водоотвод 54 может быть связан по текучей среде с каналом 42 конденсата таким образом, что конденсат, накопленный в водоотводе 54, может быть перемещен в резервуар 40 для конденсата. Аналогично, второй водоотвод 56 может так же быть связан по текучей среде с каналом 42 конденсата таким образом, что конденсат, накопленный во втором водоотводе 56, может быть перемещен в резервуар 40 для конденсата.
Во время эксплуатации может происходить накопление конденсата в охладителе воздуха наддува и затем его отведение через первый и/или второй водоотводы 54, 56. В результате жидкий конденсат может быть удален из воздушного потока и, поэтому, не может поступать в двигатель 10 внутреннего сгорания. Жидкий конденсат, собранный в водоотводах 54, 56, может быть перемещен в резервуар 40 для конденсата, который, как описано выше, расположен вокруг второго контура 32 рециркуляции отработавших газов. Тепло от отработавших газов может вызвать выпаривание текучего конденсата, накопленного в резервуаре 40 для конденсата, и такой пар может быть возвращен в воздушный поток перед поступлением в двигатель 10 внутреннего сгорания без ущерба, связанного с попаданием воды в жидком состоянии в двигатель.
Может быть предусмотрен датчик уровня (не указан) для определения количества конденсата, накопленного в резервуаре для конденсата. Дополнительно или в качестве альтернативы, может быть установлен датчик температуры для определения температуры конденсата, находящегося в резервуаре для конденсата. Также может быть предусмотрен датчик температуры для определения температуры отработавших газов в контурах 22 и 32 рециркуляции. Также посредством датчика может осуществляться измерение температуры хладагента в канале 17 хладагента. Контроллер двигателя (не показан) может осуществлять отслеживание данных от этих датчиков.
Упомянутый контроллер может оценивать скорость накопления конденсата на основе рабочих параметров, таких как температура поступающего воздуха, влажность и температура хладагента. Упомянутый контроллер может дополнительно определять скорость испарения конденсата в резервуаре для конденсата, например, на основе температуры отработавших газов в контуре рециркуляции отработавших газов после прохождения резервуара для конденсата. Контроллер может сравнивать скорость накопления конденсата и скорость испарения конденсата. Результатом сравнения может быть регулирование скорости потока отработавших газов в контуре рециркуляции отработавших газов, например, посредством изменения положения клапана 34. Например, скорость потока отработавших газов в контуре рециркуляции отработавших газов может быть увеличена, если скорость накопления конденсата выше, чем скорость испарения конденсата, и наоборот, скорость потока отработавших газов в контуре рециркуляции отработавших газов может быть уменьшена, если скорость накопления конденсата меньше скорости испарения конденсата. Дополнительно или в качестве альтернативы, скорость потока может быть отрегулирована в зависимости от уровня конденсата в резервуаре, например, скорость испарения конденсата может быть увеличена, если уровень высокий, или уменьшена, если уровень низкий.
Контроллер может также регулировать скорость потока отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов для увеличения или уменьшения скорости теплоотдачи от отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов, с целью улучшения параметров двигателя.
Настоящее изобретение может особенно полезным во влажных и/или мокрых условиях, когда содержание влаги в поступающем воздухе высоко. Размер резервуара 40 для конденсата может быть выбран так, чтобы обеспечить возможность размещения максимально возможного количества конденсата, которое может быть собрано из поступающего воздуха. Настоящее изобретение может быть, в предпочтительном варианте, выполнено специально под существующий двигатель, например, второй канал 33 рециркуляции отработавших газов может проходить через проемы 46а, 46b резервуара 40 для конденсата. В качестве альтернативы, резервуар 40 для конденсата может быть выполнен в виде одной или нескольких частей, например, половин, которые могут быть собраны вместе вокруг канала 33.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что, хотя изобретение раскрыто в виде примеров со ссылками на один или несколько примеров, оно не ограничено раскрытыми примерами, и могут быть созданы альтернативные варианты, не выходящие из объема изобретения, как он определен в прилагаемой формуле.
1. Система двигателя, содержащая:
охладитель воздуха наддува;
канал рециркуляции отработавших газов;
резервуар для конденсата, имеющий по меньшей мере одно входное отверстие для получения конденсата от охладителя воздуха наддува; и камеру для сбора конденсата от охладителя воздуха наддува, причем резервуар для конденсата выполнен с обеспечением возможности теплового обмена с каналом рециркуляции отработавших газов таким образом, что обеспечен отвод тепловой энергии от канала рециркуляции отработавших газов к резервуару для конденсата с целью выпаривания конденсата, собранного в камере; и
контроллер, выполненный с возможностью регулирования скорости потока отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов на основе скорости теплоотдачи от отработавших газов в указанном канале к конденсату в указанном резервуаре.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что резервуар для конденсата расположен вокруг канала рециркуляции отработавших газов.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что камера резервуара для конденсата образована одной или несколькими стенками резервуара для конденсата и частью внешней стенки канала рециркуляции отработавших газов.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит первый проем в первой стенке резервуара для конденсата и второй проем во второй стенке резервуара для конденсата, причем первый и второй проемы выполнены с возможностью размещения канала рециркуляции отработавших газов таким образом, что канал рециркуляции отработавших газов проходит через первый и второй проемы.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что одно или несколько входных отверстий расположены в верхней части резервуара для конденсата или около нее, когда резервуар для конденсата находится в установленном состоянии.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что одно или несколько входных отверстий расположены в нижней части резервуара для конденсата или около нее, когда резервуар для конденсата находится в установленном состоянии.
7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что охладитель воздуха наддува содержит один или несколько водоотводов для слива конденсата, образованного в воздуховоде охладителя воздуха наддува.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что охладитель воздуха наддува содержит один или несколько водоотводных трактов, выполненных с возможностью направления конденсата внутри охладителя воздуха наддува к одному или нескольким водоотводам.
9. Система по любому из пп. 7, 8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит один или несколько водоотводных каналов, расположенных между охладителем воздуха наддува и входными отверстиями резервуара для конденсата так, чтобы обеспечить возможность накопления конденсата в резервуаре для конденсата.
10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что охладитель воздуха наддува содержит входную камеру воздуха наддува, выходную камеру воздуха наддува, и в которой один или несколько водоотводных каналов проходят от входной камеры воздуха наддува и/или от выходной камеры воздуха наддува к входным отверстиям резервуара для конденсата.
11. Способ сбора конденсата от охладителя воздуха наддува двигателя, содержащий:
сбор конденсата от охладителя воздуха наддува в камеру резервуара для конденсата;
отведение тепловой энергии от канала рециркуляции отработавших газов двигателя к резервуару для конденсата с целью испарения конденсата, собранного в камере;
определение скорости испарения конденсата в резервуаре для конденсата;
определение скорости теплоотдачи от отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов к конденсату в резервуаре для конденсата; и регулирование скорости потока отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов на основе скорости теплоотдачи от отработавших газов в канале рециркуляции отработавших газов к конденсату в резервуаре для конденсата.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
возвращение испаренного конденсата к охладителю воздуха наддува и, затем, к двигателю.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
определение количества конденсата, собранного в резервуаре для конденсата.
14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что также содержит:
оценку скорости сбора конденсата на основании рабочих параметров.
15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
определение температуры конденсата, находящегося в резервуаре для конденсата.
16. Транспортное средство, содержащее систему двигателя согласно любому из пп. 1-10.
17. Двигатель, содержащий систему двигателя согласно любому из пп. 1-10.
