用于增压空气冷却器除冰的散热器风扇操作的方法和系统与流程

1.本说明书涉及用于减少增压空气冷却器中冰的形成的方法和系统。


背景技术：

2.涡轮增压发动机利用增压空气冷却器(cac)来冷却来自涡轮增压器的压缩空气，所述压缩空气之后进入发动机。来自车辆外部的环境空气流过cac以冷却通过cac的通道的压缩进气。当环境空气温度降低并且进气冷却到水的冰点以下时，冷凝物可能形成并且在cac中冻结。冷凝物源可以包括环境湿度和通过曲轴箱通风系统再循环到cac上游的进气系统中的燃烧产物两者。然后，冷凝物可能在加速(或踩加速踏板)期间被抽吸到发动机中，从而增加失火的可能性，并且在一些示例中，增加发动机水封的可能性。
3.解决冰的形成的其他尝试包括用于升高到达cac的环境气流的温度的专用硬件和/或软件措施。解决方案的示例包括主动进气格栅或永久性cac阻挡件。然而，在涉及在寒冷环境中长时间怠速的驾驶循环期间，此类干预可能无法充分控制cac冷凝物冻结。


技术实现要素：

4.本文的发明人已经认识到使用发动机冷却剂系统的潜在机会。在一个示例中，上述问题可以通过一种用于车辆的方法来解决，所述方法包括：沿第一方向操作车辆的散热器风扇以冷却车辆的发动机；以及使散热器风扇的旋转方向反向以将加热后的空气吹送到车辆的增压空气冷却器，所述增压空气冷却器布置在车辆的散热器附近。以这种方式，cac的温度可以升高并且cac中形成冰的可能性降低。
5.可以基于驾驶状况和发动机怠速状况来调整散热器风扇操作。在示例中，散热器风扇可以在车辆的变速器的一个或多个挡位的接合期间沿第一方向操作。
6.在示例中，只要环境状况和发动机工况使得需要发动机冷却，就可以维持第一旋转方向。用于维持发动机冷却的示例性状况可以包括高于阈值的发动机温度和高于阈值的环境空气温度。响应于发动机怠速状况存在超过阈值持续时间，散热器风扇的旋转方向可以反向达阈值持续时间。以这种方式，可以基于车辆操作的状况来调整散热器风扇操作以维持发动机冷却或cac暖热，从而增强寒冷环境状况下发动机的性能。
7.应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
8.图1a和图1b分别示出了涡轮增压发动机系统的等距视图和透视图。
9.图2a示出了用于根据第一操作模式操作涡轮增压发动机系统中的散热器风扇的方法。
10.图2b示出了用于根据第二操作模式操作涡轮增压发动机系统中的散热器风扇的方法。
11.图3示出了涡轮增压发动机系统中的散热器风扇的示例性预示性操作的时序图。
具体实施方式
12.以下描述涉及用于操作用于增压空气冷却器(cac)除冰的发动机冷却剂散热器风扇的系统和方法。例如，一种用于减少cac中冰的形成的方法可以依赖于控制逻辑、电气部件和空气护罩的组合以在cac处吹送暖空气。可以调整散热器风扇操作以交替地冷却发动机或对涡轮增压发动机(诸如图1a和图1b的涡轮增压发动机系统)的cac进行加温。发动机控制器可以被配置为执行控制程序，诸如图2a和图2b的程序，以基于发动机温度、环境温度和发动机怠速状况来调整散热器风扇。通过在增压空气冷却器处吹送暖空气，可以使cac中的水分最少化并且可以降低cac中形成冰的发生率，特别是在包括在寒冷环境状况下的长时间怠速的驾驶循环中。cac中冰的形成减少可能导致水污染发动机油的发生率降低，并且水通过从油中蒸发进入进气系统的可能性降低，从而降低发动机失火和水封的可能性。参考图3描述响应于发动机温度、发动机转速和环境温度的示例性散热器风扇操作。
13.图1a和图1b分别示出了发动机系统的实施例的等距视图和前透视图。发动机系统可以用于对cac进行加温以减少冰的形成。例如，当增压空气冷却器内的热交换通道的表面处于低于进入cac的环境空气的冰点的温度时，这可能发生在所述表面上。图1a和图1b大致按比例示出。
14.在图1a和图1b的所示示例中，描绘了发动机系统100。发动机系统100包括发动机102、发动机冷却剂散热器106、布置在散热器附近的cac 104以及捕获在散热器与发动机之间的发动机冷却剂散热器风扇108。在一个实施例中，发动机102是联接到车辆(未示出)的增压空气冷却路径和发动机冷却回路的涡轮增压发动机。在一个示例中，车辆可以具有以汽油或柴油为燃料的常规内燃发动机。在另一个示例中，车辆可以是具有可用于推进的多个扭矩源的混合动力车辆。发动机系统可以至少部分地通过控制器170(示意性地示出)以及通过来自车辆操作者(未示出)的输入来进行控制。图1a和图1b中给出了坐标系162。总体上关于图1a描述了发动机系统，并且图1b中类似地对共同元件进行编号。
15.在图1a的等距视图中，环境空气在进气通道142处被引入发动机系统100，并且在气箱110中被过滤。联接到气箱110的进气软管114将过滤后的空气引导到涡轮增压器系统的压缩机(未示出)。压缩机可以是合适的进气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以联接在双涡流涡轮增压器内。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(vgt)，其中涡轮几何形状根据发动机转速和其他工况而主动地变化。
16.通过软管154离开压缩机的热压缩空气(例如，增压空气)经由cac进气口150进入cac 104。软管154通过联接器152联接到cac进气口150。在一个示例中，cac可以是空气对空气热交换器，如图1a至图1b所示。cac 104可以包括沿着y轴延伸穿过cac的多个热交换通道156。在一些示例中，热交换通道可以由铝管形成。增压空气流过铝管的方向由箭头176指示。热交换通道156为要由穿过热交换通道156之间的多个间隙158的环境横流来冷却的增压空气提供导管。在示例中，环境空气沿着x轴在间隙158之间垂直于热交换通道流动，这由
箭头178指示。通过铝管的环境空气冷却热交换通道156的表面，从而冷却在铝管内流动的增压空气。在另一个示例中，cac可以是空气对液体热交换器。软管116通过联接器138联接到cac 104。在cac出口140处离开cac 104的冷却的压缩空气经由软管116被引导到发动机进气门(未示出)。cac 104通过第一紧固件147a和第二紧固件147b(例如，螺栓、垫圈)联接到散热器106。
17.发动机系统100还包括冷却系统，所述冷却系统使冷却剂循环通过发动机102以吸收废热并且经由至少包括上部冷却剂管线126、128和下部冷却剂管线129的多个冷却剂管线将加热后的冷却剂分配到散热器106。具体地，图1a示出了定位在散热器风扇108与cac 104之间并联接到散热器风扇108和cac 104的散热器106。散热器风扇108位于散热器106的内部上(例如，面向其后面)。车辆的后部由箭头180指示。cac 104位于散热器106的外部(例如，面向其前面)侧。车辆的前部由箭头180指示。散热器106使发动机冷却剂经由上部冷却剂管线126、128从发动机102循环到散热器106，并且经由下部冷却剂管线129返回到发动机102。在一个示例中，发动机驱动的水泵使冷却剂循环通过发动机缸体、发动机缸盖等中的通道，以吸收发动机热量，所述发动机热量随后经由散热器106传递到环境空气。冷却剂贮存器112可以经由一个或多个冷却剂管线127收集冷却剂并分配冷却剂(例如，到散热器)。冷却剂可以经由冷却剂管线168分配到散热器106。储油器118可以向发动机系统100的部件供应润滑剂。
18.散热器风扇108可以提供气流辅助并增加通过发动机罩下部件的气流。散热器106通过第一紧固件146a和第二紧固件146b(例如，螺栓、垫圈)联接到散热器风扇108。散热器风扇108可在车辆在移动并且发动机102在运行时操作，以在散热器106上提供冷却气流辅助。散热器风扇108可以通过车辆前端处的开口，例如通过格栅(未示出)，来将冷却气流抽吸到发动机罩下舱(图中未示出)中。在另一个示例中，散热器风扇可以在车辆不移动(例如，发动机怠速、发动机关闭)时操作。在一个示例中，散热器风扇108可以基于发动机工况沿第一旋转方向或第二反向旋转方向旋转。在一个示例中，当满足一个或多个条件时，散热器风扇可以沿第一旋转方向(例如，正向)旋转。当满足一个或多个其他条件时，散热器风扇可以沿第二反向旋转方向旋转。因此，散热器风扇108的激活和操作模式(例如，正向或反向旋转方向)可以基于环境状况和工况(例如，环境温度、环境湿度、发动机温度、变速器接合状态、发动机转速)和相关联的阈值。在一个示例中，散热器风扇108可以沿反向旋转方向操作，从而抽吸气流通过散热器106以将加热后的空气吹向cac 104。在一个示例中，散热器风扇108可以在同一车辆操作循环期间在沿正向方向操作之后沿反向旋转方向操作。散热器风扇108的壳体(称为空气护罩109)轴向引导气流(例如，由箭头178指示)以最小化径向气流扩散。以这种方式，由散热器风扇108的操作产生的更多气流被空气护罩109引向预期的发动机部件，诸如cac 104或发动机102。
19.在一个示例中，散热器风扇108可以是电致动的发动机冷却和cac加温风扇。例如，可以经由来自交流发电机132和系统电池130的电输入来控制散热器风扇的激活和操作(例如，旋转方向、转速)。控制器170可以基于各种环境状况和发动机状况来命令散热器风扇108的激活和/或转速(例如，旋转速度)的变化。在一个示例中，控制器170可以经由致动器124控制散热器风扇108。系统电池130可以联接到电池电缆144。系统电池130可以经由导线160向发动机102的部件提供电力。导线160与交流发电机132进行电子通信。电气系统包括
正端子导线134和负端子导线136。
20.散热器风扇108在被激活时可能能够以不同的转速和旋转方向(例如，极性)操作。例如，散热器风扇108可以包括较低转速设置和较高(例如，较快)速度设置中的每一者，使得散热器风扇的所有叶片可以分别以较慢转速或较快转速共同转动或旋转。当不需要过剩的气流时和/或当旋转方向可以改变(例如，正向、反向)时，散热器风扇也可以被停用并且其旋转可以停止。在替代实施例中，散热器风扇108可以以单一转速操作，而不管旋转方向如何。应当理解，尽管图1a和图1b描绘了单个散热器风扇108，但是其他示例性车辆可以包括附加的散热器风扇(例如，联接到散热器的多个冷却风扇)。
21.控制器170可以通信地耦合到发动机系统100的各种部件，以执行本文描述的控制程序和动作。例如，如图1a所示，控制器170可以是微型计算机，其包括处理器172和例如用于可执行程序和校准值的存储器174、一个或多个输入/输出端口以及数据总线。控制器170可以从多个传感器接收输入，所述多个传感器可以包括用户输入和/或传感器(诸如变速器挡位、油门踏板输入、排气歧管温度、空燃比、车辆速度、发动机转速、流过发动机的质量空气流量、增压压力、环境温度、环境湿度、进气温度等)、冷却系统传感器(诸如冷却剂温度、散热器风扇转速、乘客舱温度、环境湿度等)、增压空气冷却器传感器、冷却剂泵转速等。控制器还可以向各种发动机致动器(例如，用于控制散热器风扇108的致动器124)发送多个控制信号，以便基于从传感器接收的信号来调整发动机操作。例如，散热器风扇旋转速度和/或方向可以由控制器170响应于一个或多个发动机工况和/或来自一个或多个传感器(诸如环境温度传感器121、发动机温度传感器122和发动机转速传感器123)的输入控制。散热器风扇的转速和/或方向(例如，操作模式)也可以基于超过一个或多个阈值的条件，如下面参考图2a、图2b和图3所述。
22.图1b示出了发动机系统100的透视图。图1b示出了cac 104在紧固件147a、147b处联接到散热器106的面向外部的侧，从而将cac定位在发动机系统的前端上。在一个示例中，cac 104在竖直方向上小于散热器106。在另一个示例中，cac与散热器间隔开，其中在cac 104与散热器106之间在纵向上具有空间并将cac 104与散热器106完全分开。散热器106在紧固件146a、146b处联接到散热器风扇108的面向外部的(或面向车辆前端的)侧，从而将散热器定位在cac与散热器风扇之间。在一个示例中，散热器风扇108纵向地位于散热器106的正后方。发动机102在散热器风扇108的后面。新鲜的冷却剂经由冷却剂管线168被引导到散热器106的第一散热器管164中。第二散热器管166收集用过的冷却剂。用过的冷却剂经由下部冷却剂管线129(在图1a中)被引导远离散热器106。电气系统的部件被示出为包括系统电池130、正端子导线134、负端子导线136和电池电缆144。
23.在一个示例中，环境空气可以在进气通道142处进入并被引导到涡轮增压器压缩机中以进行压缩。热压缩空气从压缩机流出，在cac进气口150处进入cac 104。热压缩空气经由多个热交换通道156沿着y轴从左到右流过cac 104，如箭头176所指示，经由cac出口140作为冷却的压缩空气离开cac 104。冷却的压缩空气经由软管116被引导到发动机102的进气歧管(未示出)。
24.当环境空气温度降低时，冷凝物可以形成并且在cac中积聚，并且当冷凝物冷却到水的冰点以下时，其可以冻结。冷凝物可以收集在cac中，然后在加速(或踩加速踏板)期间立即被抽吸到发动机中，从而增加发动机失火的可能性并降低发动机的性能。因此，如本文
参考图2a、图2b和图3所详述的，在某些条件下，可以通过调整散热器风扇的操作来升高cac处的温度，使得减少冻结的冷凝物的形成和发动机失火事件。
25.现在转向图2a，示出了用于基于发动机温度、环境温度和选定的发动机怠速条件来调整散热器风扇的操作的示例性方法200。散热器风扇可以包括在发动机系统(诸如图1a至图1b的发动机系统100)中。在一个示例中，基于确定在cac中形成冰的可能性增加，可以将散热器风扇从第一方向(例如，正常模式)调整到第二反向方向(例如，冷模式)。在图2b中，示出了用于在确定将散热器风扇操作从第一方向调整到第二方向之后调整风扇的示例性方法250。可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1a描述的传感器)接收的信号来执行用于执行方法200和本文包括的其余方法的指令。所述控制器可根据在下文描述的方法来采用发动机系统的发动机致动器以调整发动机操作。
26.在202处，方法200包括估计和/或测量发动机工况。这些工况包括例如发动机转速和负荷、变速器接合状态、扭矩需求、增压、歧管压力(map)、歧管空气充气温度(mct)、空燃比(λ)、燃料醇含量、大气压力、环境状况(例如，环境空气温度、压力、湿度等)、发动机预点火历史等。
27.在204处，方法200包括确定散热器风扇的状态，例如，开启或关闭。这可以包括控制器直接检索散热器风扇的状态，例如散热器风扇的电力供应。在一个示例中，控制器可以在车辆的变速器的一个或多个挡位的接合期间操作散热器风扇。在另一个示例中，如果需要冷却发动机，则控制器可以操作散热器风扇。在示例中，通电的散热器风扇可以以作为默认设置的正常模式操作。在示例中，以正常模式操作的散热器风扇可以包括风扇叶片以一定取向旋转以将气流引向发动机。在示例中，以正常模式操作的散热器风扇将环境空气抽吸通过散热器以使冷却的空气沿发动机的方向流动。在一个示例中，正常的散热器风扇操作可以包括预设和/或校准的散热器风扇转速(例如，每分钟转数(rpm))。在另一个示例中，正常的散热器风扇操作可以包括基于发动机温度的一定范围的转速。
28.如果确定散热器风扇未开启，则方法200可以继续进行到206。在206处，方法200包括维持标称设置。在一个示例中，在标称状况下操作包括在低转速负荷和低发动机温度下操作发动机，例如，发动机暖机。
29.返回到204，如果确定散热器风扇开启，则方法200可以继续进行到208。在208处，方法200包括确定发动机温度是否高于第一阈值。在一个示例中，第一阈值可以为预设的非零温度阈值。控制器可以通过从传感器(诸如图1a的发动机温度传感器122)接收的信号来确定发动机温度，并且将所述温度与第一阈值进行比较。作为一个示例，第一阈值可以是在由发动机测试确定的最佳操作温度的5％内的温度。如果发动机温度高于第一阈值，则所述方法继续进行到210。
30.在210处，方法200包括维持正常模式散热器风扇操作。在示例中，维持正常模式散热器风扇操作可以包括不从散热器风扇操作的正常模式设置(例如，用于冷却车辆的发动机的旋转方向)进行调整。在另一个示例中，维持正常的散热器风扇操作可以包括维持正常模式旋转方向，同时允许调整该模式的操作设置，诸如基于发动机工况(诸如温度)来调整散热器风扇转速。
31.返回到208，如果发动机温度不高于阈值温度，则方法200继续进行到212。在212
处，所述方法包括确定环境温度是否高于第二阈值。在一个示例中，第二阈值可以为预设的非零温度阈值，其不同于第一阈值。在一个示例中，第二阈值被设置为足够暖以缓解cac中冰的形成的环境温度。控制器可以通过传感器(诸如图1a的环境温度传感器121)确定环境温度，并且将所述温度与第二阈值(例如环境温度阈值)进行比较。在一个示例中，环境温度阈值可以包括高于水的冰点的空气温度，例如大于0℃。在其他示例中，所述方法中可以包括附加的或替代的环境状况，诸如环境湿度和/或其他天气状况。如果环境温度高于第二阈值，则所述方法继续进行到210，其中如上所述维持正常的风扇操作。如果环境温度不高于第二阈值，则所述方法继续进行到214。
32.在214处，所述方法包括确定发动机怠速状况是否存在超过第三阈值。第三阈值可以是预设的非零怠速持续时间。在一个示例中，长时间的怠速可以通过减少来自涡轮增压器的热压缩空气的流动来增加cac中冰的形成。在一个示例中，发动机怠速状况包括通过调整发动机输出扭矩(诸如通过空气和/或燃料和/或火花控制)来将怠速转速控制到设置的发动机怠速转速的反馈。在示例中，发动机可以基于各种因素(诸如踏板位置、制动、车辆速度和发动机转速)来转入或转出怠速。在示例中，当发动机转速降低到怠速阈值转速(例如，如图1a的传感器122所测量的)以下时，控制器可以将车辆控制为怠速模式。在另一个示例中，控制器可以基于驾驶员需求扭矩退出发动机怠速状况。在一个示例中，可以将发动机怠速状况的持续时间与预设的非零发动机怠速持续时间阈值进行比较。在一个示例中，可以基于环境温度和相关联的怠速持续时间的查找表来设置第三阈值。作为示例，在-5℃的环境温度下，怠速阈值(例如，第三阈值)可以被设置为60秒。在另一个示例中，在-25℃的环境温度下，第三阈值可以被设置为20秒。如果确定车辆处于发动机怠速状况持续小于第三阈值，则所述方法继续进行到210以维持正常模式风扇操作。如果确定车辆处于发动机怠速状况超过第三阈值，则所述方法继续进行到216。
33.在216处，所述方法包括散热器风扇以冷模式操作。在一个示例中，以冷模式操作散热器风扇可以包括使气流的正常方向反向以使由发动机冷却剂散热器加温的环境空气流向cac(例如，图1a至图1b的cac 104)。在一个示例中，散热器风扇可以在同一车辆操作循环期间在沿正向方向操作之后沿反向旋转方向操作。当操作时，散热器风扇可以沿一个取向(例如，正向、反向)引导气流。在一个示例中，散热器风扇可以使空气流向发动机(例如，正向)或流向cac(例如，反向)。因此，在一个示例中，可以通过依序排除其中发动机太暖而无法使气流反向的第一状况、其中环境温度足够暖使得不需要使气流反向的第二状况、或者其中车辆仅短暂怠速的第三状况来做出散热器风扇以冷模式操作的决定。在一个示例中，第一状况、第二状况和第三状况是方法200的步骤208、212和214中描述的状况。在示例中，附加状况可以包括响应于cac中的湿度增加而使散热器风扇沿反向方向操作。以这种方式，可以基于发动机系统是否可以支持与正常风扇操作的偏离以及形成冰的可能性是否增加来做出以冷模式操作散热器风扇的决定。图2b中描述了将风扇调整到冷模式操作。
34.转到图2b，描述了用于控制散热器风扇模式之间的转变的方法250。所述方法开始于252，其中描述了到冷模式的转变。可以理解，从第一方向到第二方向的突然改变对于冷却系统部件来说可能是不期望的。因此，在252处，方法250包括将风扇从以正常模式操作转变为以冷模式操作的四个过渡性步骤。首先，在252a处，可以通过将风扇转速逐渐降低到零来将散热器风扇转速降低到停止。在一个示例中，散热器风扇转速降低的速率可以是预设
速率和/或被校准以使风扇从已知转速降低到零rpm的速率。在一个示例中，散热器风扇转速可以以预设速率降低达预设持续时间。接下来，在252b处，可以将散热器风扇方向设置为冷模式。冷模式风扇取向使散热器风扇的正常气流反向。在一个示例中，冷模式将风扇取向成使空气沿朝向cac的方向流动。处于冷模式的散热器风扇将环境空气抽吸通过散热器以沿cac的方向引导暖空气。然后，所述方法包括在252c处设置新速度。在一个示例中，冷模式速度可以是散热器风扇旋转的速率。在一个示例中，冷模式速度可以小于正常模式速度，例如，正常模式速度的50％，并且在另一个示例中，冷模式速度可以与正常模式速度相同。在一个示例中，可以基于环境状况来确定冷模式速度(例如，在较冷的环境空气温度下，转速更快)。然后，方法250包括在252d处将散热器风扇的转速增加到新的设置转速。在一个示例中，风扇转速可以以预设速率斜升。
35.在散热器风扇以冷模式操作的情况下，方法250继续进行到254。在一个示例中，方法250包括维持反向旋转方向的操作达阈值持续时间。因此，在254处，方法250包括确定散热器风扇以冷模式操作是否已经维持超过阈值持续时间。在一个示例中，阈值持续时间可以是预设的非零持续时间。在一个示例中，阈值持续时间可以是固定的可校准的持续时间。在一个示例中，阈值持续时间可以是可变的并且在操作期间基于从环境温度传感器(诸如图1a的环境温度传感器121)接收的信号来确定。在一个示例中，可以访问基于发动机测试的环境温度和相关联的阻止冰的形成的持续时间的查找表来确定阈值持续时间。在一个示例中，在较冷的环境状况期间，阈值持续时间可以更长。如果确定散热器风扇以冷模式操作已经维持超过阈值持续时间，则所述方法继续进行到260，其中可以恢复正常的风扇操作。
36.在一个示例中，正常的风扇操作可以包括风扇叶片以使得空气沿发动机的方向流动的方式旋转，从而将环境空气抽吸到发动机舱中，经过散热器，到达发动机缸体。在正常模式下，可以通过穿过散热器来冷却环境空气。如上所述，来自散热器的气流方向的突然改变对于冷却系统部件来说可能是不期望的。因此，所述方法继续进行到262，其中包括从冷模式到正常模式的转变。
37.在262处，方法250包括将风扇从以冷模式操作转变为以正常模式操作的四个过渡性步骤。在262a处，散热器风扇的旋转速度可以减慢到停止，例如逐渐减小到零rpm。在一个示例中，散热器风扇转速降低的速率可以是预设速率和/或校准速率。在一个示例中，散热器风扇转速可以以预设速率降低达预设持续时间。在262b处，可以将散热器风扇方向设置为正常模式，从而恢复散热器风扇抽吸环境空气通过散热器并将冷却气流引向发动机的正常(例如，默认)取向。在262c处，方法250包括设置正常模式转速。在一个示例中，正常模式转速可以是散热器风扇旋转的速率。在一个示例中，正常模式转速可以是预设和/或校准转速。在一个示例中，可以存在单个正常模式风扇转速。在另一个示例中，可以基于环境状况来确定正常模式转速(例如，在较冷的环境空气温度下，转速更快)。在另一个示例中，可以基于发动机工况(例如，发动机冷却剂温度)来确定正常模式风扇转速。在262d处，方法250包括将散热器风扇的转速增加到设置的转速。在一个示例中，风扇转速可以以预设速率斜升。
38.方法250可以从262返回到图2a的方法200，其中控制器可以继续评估关于散热器风扇操作的发动机系统和环境状况。
39.返回到254，如果确定散热器风扇以冷模式操作已经维持小于阈值持续时间，则所
述方法继续进行到256。在一个示例中，方法250包括响应于超驰条件而终止维持散热器风扇以冷模式操作。因此，在256处，所述方法包括检查超驰条件。在示例中，可能存在不利于使空气沿cac的方向并远离发动机流动的条件。作为示例，超驰条件可以是针对指示发动机过热的传感器设置的阈值，例如温度阈值。超驰条件可以包括发动机温度、发动机冷却剂温度和/或环境温度升高到相应阈值温度以上。
40.在258处，所述方法包括确定是否满足一个或多个超驰条件。确定是否满足一个或多个超驰条件可以包括从一个或多个传感器(例如，发动机冷却剂传感器、发动机温度传感器、排气温度传感器)接收信号，并且将所接收的信号与对应的阈值进行比较。如果不满足超驰条件，则所述方法可以返回到254。如果满足一个或多个超驰条件，则所述方法继续进行到260，其中维持的冷模式操作终止并且恢复正常模式风扇操作。
41.在所述方法的示例中，散热器风扇以冷模式操作可以维持预设持续时间，如上所述。在另一个示例中，可以基于从发动机系统的一个或多个传感器接收的信号来将散热器风扇以冷模式操作维持一段持续时间。例如，cac进气温度传感器(例如，定位在图1a至图1b的cac进气口150附近)可以检测进入cac的空气的温度。cac进气温度传感器可以向控制器发信号以维持冷模式风扇操作，直到cac进气温度升高到阈值温度以上。在所述方法的另一个示例中，cac湿度传感器(例如，定位在图1a至图1b的cac出口140附近)可以检测离开cac进气通道的空气的湿度。cac湿度传感器可以向控制器发信号以维持冷模式风扇操作，直到湿度增加到高于指示cac中形成冰的可能性降低的阈值湿度为止。
42.图3示出了根据图2a的方法200和图2b的方法250的涡轮增压系统中的散热器风扇的示例性预示性操作的时序图300。时序图300示出了基于发动机温度状况、环境温度状况和发动机怠速状况而调整散热器风扇的操作以减少寒冷环境天气状况期间cac中冻结的冷凝物的积聚。水平线(x轴)表示时间，并且竖直标记t0至t7标示图2a和图2b的散热器风扇操作的方法中的相关时间。如时序图300中详述的，在曲线图302处指示发动机温度。在示例中，基于从发动机温度传感器(诸如图1a的发动机温度传感器122)接收的信号来确定发动机温度。在曲线图304处指示发动机转速。在示例中，控制器可以使用来自发动机转速传感器(诸如图1a的发动机转速传感器123)的反馈来在驾驶状况与发动机怠速状况之间转变和/或维持所述驾驶状况和所述发动机状况。在曲线图306处，环境温度由环境温度传感器(诸如图1a的环境温度传感器121)指示。在曲线图308处指示如由cac温度传感器测量的cac进气温度。在曲线图310处指示如由cac湿度传感器测量的cac湿度。在曲线图312处指示散热器风扇模式，例如正向、关闭、反向。散热器风扇模式通过散热器风扇致动器的接合或脱离来确定，基于发动机工况来确定并由控制器调整。当散热器风扇处于正常模式时，散热器风扇致动器沿正向方向接合。当散热器风扇处于冷模式时，散热器风扇沿反向方向接合。当散热器风扇断电时，散热器风扇脱离。曲线图314指示基于发动机工况确定并由控制器调整的散热器风扇叶片旋转速度。曲线图302、304、306、308、310和314示出了沿着y轴向上增加。
43.在t0之前，发动机的关闭。在t0处，发动机开启。从时间段t0到t1，发动机系统变暖并且驾驶员通过踩下加速踏板来请求增加扭矩。发动机系统在寒冷的环境状况下操作，使得在示例性时序图300的持续时间内，环境温度保持在温度阈值320以下。例如，温度阈值320被校准到水冻结的温度(例如，0℃)。曲线图302示出了在t0与t1之间发动机温度朝向发动机温度阈值316升高。例如，发动机温度阈值是针对发动机系统校准的期望的发动机操作
温度范围的下限(例如，90℃)。曲线图304示出了当车辆在驾驶状况下操作时发动机转速增加。随着发动机系统变暖，cac进气温度升高到高于环境温度(例如，cac温度阈值322)并且cac湿度降低到环境湿度324以下。在t0与t1之间，散热器风扇模式关闭(例如，散热器风扇致动器脱离，风扇叶片旋转速度为零)，因为发动机温度尚未超过发动机温度阈值316。
44.在t1处，响应于发动机温度升高到发动机温度阈值316以上(曲线图302)，散热器风扇以正向(正常)模式操作(曲线图312)。风扇叶片旋转速度(曲线图314)斜升至高，例如1200rpm。响应于风扇以正常模式操作，cac湿度在t1之后下降并从t1至t2稳定。同样从t1至t2，由于发动机的加温效应，cac进气温度(曲线图308)从t1至t2保持相对稳定。由于散热器风扇以正常模式操作的冷却效果，发动机温度(曲线图302)从t1至t2保持相对稳定。从t2至t3，发动机转速响应于扭矩需求的降低而降低并接近发动机怠速状况阈值318。例如，发动机怠速状况阈值是600rpm。随着发动机转速降低，发动机温度(曲线图302)状况保持相对稳定，并且散热器风扇操作维持在正向模式(曲线图312)。随着涡轮转速斜降，cac进气温度(曲线图308)下降并且cac湿度(曲线图310)增加，从而减少对cac进气口的压缩空气的加热。
45.在t3处，发动机转速下降到怠速状况阈值318以下，从而指示将车辆控制在发动机怠速状况下。发动机怠速状况阈值持续时间在t3至t4之间延伸。在t3至t4之间，响应于发动机怠速，发动机温度(曲线图302)降低到发动机温度阈值(例如，190℃)以下。响应于从压缩机流出进入cac的压缩空气的减少，cac进气温度降低到阈值322以下并且cac湿度增加到高于环境湿度324。当时间线接近t4时，环境状况和发动机工况有利于冰的形成。
46.在t4处，车辆已经怠速超过阈值持续时间。响应于车辆已经处于发动机怠速状况(例如，低于怠速状况阈值318)超过阈值持续时间，控制器将散热器风扇操作调整为冷模式。从t4到t5，根据方法250进行散热器风扇的调整。散热器转速(曲线图314)降低到零。在散热器转速为零的情况下，散热器风扇模式(曲线图312)首先脱离为关闭，然后接合到反向。散热器风扇旋转速度斜升到冷模式风扇转速。在该示例中，0℃的环境温度将冷模式风扇转速设定为600rpm，或正常模式转速的大约一半。
47.在t5处，散热器风扇以冷模式操作，从而抽吸环境空气通过散热器。从t5至t6，空气在通过散热器时变暖，从而升高cac的温度(曲线图308)并减少冰的形成。cac的湿度(曲线图310)随着cac的变暖而降低。在该示例中，散热器风扇以冷模式操作达预设阈值持续时间(t5至t6)。当散热器风扇以冷模式操作时，控制器可以检查超驰条件。例如，在来自散热器风扇的气流被引导远离发动机的情况下，发动机温度(曲线图302)升高，但在t5至t6的持续时间内保持在发动机温度阈值316以下。
48.在t6处，散热器风扇已经以冷模式操作达阈值持续时间。作为响应，控制器将散热器风扇操作调整为正常模式。从t6到t7，根据图2b的方法250进行散热器风扇的调整。散热器风扇转速(曲线图314)降低到零。在散热器风扇转速为零的情况下，散热器风扇模式(曲线图312)首先脱离为关闭，然后沿正向接合。散热器风扇转速斜升到正常模式设置转速，在该示例中为高(例如，1200rpm)。
49.在t7处，散热器风扇以正常模式操作。同样在t7处，驾驶员增加车辆速度，从而导致发动机转速上升到高于怠速状况阈值318，从而指示车辆在驾驶状况下操作。在驾驶状况下，随着涡轮增压器旋转并将暖热的压缩空气进给到cac，cac进气温度升高并且cac湿度降
低。
50.以这种方式，可以响应于发动机工况和环境状况来控制散热器风扇操作。通过基于变速器的一个或多个挡位的接合、发动机温度、环境温度和车辆怠速来调整散热器风扇操作，发动机冷却系统可以对车辆系统的部件进行冷却和加温。以这种方式调整散热器风扇的操作允许在驾驶操作期间充分冷却发动机，同时减少在发动机怠速期间cac中冷凝冰的形成。例如，冷凝物减少，因为在长时间怠速的驾驶循环期间，cac可以在不使用或使用主动进气格栅或永久cac阻挡件的附加稳健性的情况下保持足够暖热以防止冷凝物形成。减少cac中冷凝冰的形成的技术效果是可以在寒冷的环境状况下增强发动机性能。
51.图1a和图1b示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示出为彼此直接接触或直接联接，则此类元件可分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。作为示例，彼此共面接触放置的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，仅在其间具有空间并且没有其他部件的彼此相隔定位的元件可以被称作如此。作为又一个示例，被示为在彼此的上方/下方的、在彼此相对的两侧或在彼此的左侧/右侧的元件可以被称为相对于彼此如此。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于图的竖直轴线而言，并用于描述图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件位于其他元件的正上方。作为另一个示例，附图内描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如为圆形的、直线的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。此外，在至少一个示例中，被示出为相互交叉的元件可被称为交叉元件或彼此交叉。此外，在一个示例中，被示出为在另一元件内或被示出为在另一元件外部的元件可以被称作如此。
52.本公开还提供了对一种用于车辆的方法的支持，所述方法包括：沿第一方向操作车辆的散热器风扇以冷却车辆的发动机；以及使散热器风扇的旋转方向反向以将加热后的空气吹送到车辆的增压空气冷却器，所述增压空气冷却器布置在车辆的散热器附近。在所述方法的第一示例中，散热器风扇沿第一方向的操作是在车辆的变速器的一个或多个挡位的接合期间进行。在所述方法的第二示例(其任选地包括第一示例)中，所述方法还包括维持反向旋转方向的操作达阈值持续时间。在所述方法的第三示例(其任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中，所述阈值持续时间是一段持续时间。在所述方法的第四示例(其任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者)中，使所述方向反向是响应于发动机怠速状况存在超过非零怠速持续时间。在所述方法的第五示例(其任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者)中，使所述方向反向是响应于发动机温度低于发动机温度阈值。在所述方法的第六示例(其任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者或每一者)中，使所述方向反向是响应于环境温度低于环境温度阈值。在所述方法的第七示例(其任选地包括第一示例至第六示例中的一者或多者或每一者)中，使所述方向反向是响应于散热器风扇沿第一方向操作。在所述方法的第八示例(其任选地包括第一示例至第七示例中的一者或多者或每一者)中，所述方法还包括响应于超驰条件而终止维持操作。在所述方法的第九示例(其任选地包括第一示例至第八示例中的一者或多者或每一者)中，使所述方向反向是响应于湿度增加。
53.本公开还提供了对一种用于操作车辆的方法的支持，所述方法包括：沿第一方向操作车辆的散热器风扇以冷却车辆的发动机，所述散热器定位在发动机与增压空气冷却器之间；以及响应于确定形成冰的可能性增加的怠速状况，而沿第二反向方向操作车辆的散热器风扇以将加热后的空气吹送到车辆的增压空气冷却器。在所述方法的第一示例中，确定形成冰的可能性增加是基于发动机温度、环境空气温度和发动机怠速状况。在所述方法的第二示例(其任选地包括第一示例)中，所述方法还包括：在沿第一方向和第二方向操作车辆的散热器风扇之间转变，所述转变包括将散热器风扇的转速降低到零，设置散热器风扇的旋转方向，设置散热器风扇的新转速，以及将散热器风扇的转速增加到新的设置转速。
54.本公开还提供了对一种用于车辆的系统的支持，所述系统包括：涡轮增压器；冷却系统，所述冷却系统具有温度传感器；增压空气冷却器，所述增压空气冷却器定位在车辆的前端处，所述增压空气冷却器联接到涡轮增压器；散热器风扇；以及定位在增压空气冷却器与散热器风扇之间的散热器；控制器，所述控制器具有存储在其中的指令，所述指令在被执行时使控制器响应于温度传感器而沿第一方向操作散热器风扇以冷却车辆的发动机，并且响应于选定的发动机怠速状况而使散热器风扇的旋转方向反向到第二方向以将加热后的空气吹送到车辆的增压空气冷却器。在所述系统的第一示例中，控制器还包括用于维持第二旋转方向的操作达阈值持续时间的指令。在所述系统的第二示例(其任选地包括第一示例)中，选定的发动机怠速状况包括在环境温度低于环境温度阈值期间的发动机怠速。在所述系统的第三示例(其任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中，控制器还包括用于响应于超驰条件而终止维持的操作的指令。在所述系统的第四示例(其任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者)中，增压空气冷却器在竖直方向上小于散热器。在所述系统的第五示例(其任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者)中，增压空气冷却器与散热器间隔开，其中在增压空气冷却器与散热器之间在纵向上具有空间并且将增压空气冷却器与散热器完全分开。在所述系统的第六示例(其任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者或每一者)中，散热器风扇在纵向上在散热器的正后方。
55.应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因此，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。可以根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
56.应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被视为具有限制意义，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可应用于v型6缸、直列4缸、直列6缸、v型12缸、对置4缸和其他发动机类型。此外，除非明确地相反指出，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等不意图表示任何顺序、位置、数量或重要性，而是仅用作标记以区
分一个元件与另一个元件。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的
±
5％。
57.所附权利要求特别地指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原始权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。

技术特征：
1.一种用于车辆的方法，其包括：沿第一方向操作所述车辆的散热器风扇以冷却所述车辆的发动机；以及使所述散热器风扇的旋转方向反向以将加热后的空气吹送到所述车辆的增压空气冷却器，所述增压空气冷却器布置在所述车辆的散热器附近。2.如权利要求1所述的方法，其中所述散热器风扇沿所述第一方向的所述操作是在所述车辆的变速器的一个或多个挡位的接合期间进行。3.如权利要求1所述的方法，其还包括维持所述反向旋转方向的操作达阈值持续时间。4.如权利要求3所述的方法，其中所述阈值持续时间是一段持续时间。5.如权利要求2所述的方法，其中使所述方向反向是响应于发动机怠速状况存在超过非零怠速持续时间。6.如权利要求2所述的方法，其中使所述方向反向是响应于发动机温度低于发动机温度阈值。7.如权利要求2所述的方法，其中使所述方向反向是响应于环境温度低于环境温度阈值。8.如权利要求2所述的方法，其中使所述方向反向是响应于所述散热器风扇沿所述第一方向操作。9.如权利要求3所述的方法，其还包括响应于超驰条件而终止所述维持操作。10.如权利要求2所述的方法，其中使所述方向反向是响应于湿度增加。11.一种用于车辆的系统，其包括：涡轮增压器；冷却系统，所述冷却系统具有温度传感器；定位在所述车辆的前端处的增压空气冷却器，所述增压空气冷却器联接到所述涡轮增压器；散热器风扇；以及定位在所述增压空气冷却器与所述散热器风扇之间的散热器；控制器，所述控制器具有存储在其中的指令，所述指令在被执行时使所述控制器响应于所述温度传感器而沿第一方向操作所述散热器风扇以冷却所述车辆的发动机，并且响应于选定的发动机怠速状况而使所述散热器风扇的旋转方向反向为第二方向以将加热后的空气吹送到所述车辆的所述增压空气冷却器。12.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器还包括用于维持所述第二旋转方向的操作达阈值持续时间的指令。13.如权利要求12所述的系统，其中所述选定的发动机怠速状况包括在环境温度低于环境温度阈值期间的发动机怠速。14.如权利要求12所述的系统，其中所述控制器还包括用于响应于超驰条件而终止所维持的操作的指令。15.如权利要求12所述的系统，其中所述增压空气冷却器在竖直方向上小于所述散热器。

技术总结
本公开提供了“用于增压空气冷却器除冰的散热器风扇操作的方法和系统”。提供了用于减少增压空气冷却器中冰的形成的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括：沿第一方向操作车辆的散热器风扇以冷却车辆的发动机；以及使散热器风扇的旋转方向反向以将加热后的空气吹向增压空气冷却器，所述增压空气冷却器布置在车辆的散热器附近。沿第一方向操作散热器风扇可以基于车辆的变速器的一个或多个挡位的接合，而沿反向方向操作散热器风扇可以基于发动机温度状况、一个或多个环境天气状况以及发动机怠速状况。机怠速状况。机怠速状况。


技术研发人员：肖恩
受保护的技术使用者：福特全球技术公司
技术研发日：2022.11.04
技术公布日：2023/5/18