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用于发动机的两级增压系统的制作方法

2023-07-05 12:02:35 来源:中国专利 TAG:


1.本说明书总体上涉及用于经由双涡轮增压器提供增压压力的方法和系统,其中涡轮并联操作并且压缩机串联操作。


背景技术:

2.内燃发动机,特别是柴油发动机和汽油发动机经常被配备有涡轮增压器。涡轮增压器通过将进气气流压缩到发动机中来操作以便实现更多功率。具体地,可以由具有较小排量并且因此具有较小尺寸和较轻重量的涡轮增压发动机产生预定功率,由此实现增加的比功率和减少的燃料消耗。通常,涡轮增压器由内燃发动机的排气流驱动。为此,涡轮增压器包括布置在内燃发动机的排气流中的涡轮,所述涡轮经由连接驱动轴驱动压缩机以压缩发动机的进气气流。
3.被配备有涡轮增压器的内燃发动机可以使用米勒循环以更高热效率运行。米勒循环可以操作二冲程发动机循环或四冲程发动机循环,并且可以包括经由涡轮增压器将压缩空气喷射到发动机的气缸中,同时采用修改的进气门正时,以便在发动机循环期间提供较小压缩容积的空气。通过使用米勒循环,可以减小气缸的有效压缩比(进气门关闭时气缸中的气体容积与气缸中在压缩冲程的tdc处的气体容积的比率),同时维持气缸的膨胀比(气缸中在bdc处的气体容积与气缸中在tdc处的容积的比率),由此提高发动机的热效率。
4.然而,由于在压缩冲程和燃烧冲程期间气缸内捕集的气体容积较小,因此米勒循环可能具有降低的功率密度。为了在进气门打开的短持续时间内增加功率密度,需要高增压压力。典型的单级压缩机不能有效地增压超过约3的压力比,其中压力比被定义为增压空气的总压力与大气压力的比率。为了克服上述问题,可以使用两级涡轮增压器来实现更高的总压力比,例如压力比高达6。为了在两级涡轮增压器中实现更高的压力比,通常涡轮增压器的数量是单级涡轮增压器的两倍,并且包括涡轮增压器的热端上的复杂的阀以在各种发动机转速和负荷下有效地产生增压。例如,在v6发动机中,典型的两级涡轮增压器可以包括两个涡轮增压器或可能包括四个涡轮增压器,其中第一(高压)涡轮增压器由所有六个气缸馈送,其中第一涡轮增压器的输出被馈送到第二涡轮增压器中。这种封装对于v6发动机可能提供额外的复杂性,其中排气从气缸盖上的相对向外端口离开。另外,从6个气缸馈送到单个涡轮增压器中的脉动可能导致非期望的背压脉冲,所述背压脉冲对气缸中的残余气体产生负面影响。这可以使用双涡管或双蜗壳涡轮来抵消,但是这些配置都不能与可变几何涡轮(vgt)兼容,所述兼容对于提高效率是理想的。
5.为了克服上述一些问题,一种方法可以是使用双涡轮增压器,所述双涡轮增压器被配置为在第一组工况下以并联配置操作,并且在第二组工况下以串联配置操作。sun等人在us 7,165,403 b2中示出了一种这样的示例性方法。其中,sun等人教导了:具有两个涡轮增压器的双涡轮增压器系统的第一实施例,其中可变几何涡轮和压缩机各自可基于工况在并联配置与串联配置之间切换;以及包括处于固定并联配置的涡轮的双涡轮增压器系统的第二实施例,其中压缩机可基于工况在并联配置与串联配置之间切换。通过这种方式,与并
联配置的双涡轮增压器系统的操作相比,双涡轮增压器可能能够经由串联配置产生更多增压,并且可能能够经由并联或串联配置在不同的发动机负荷下有效地操作。


技术实现要素:

6.然而,本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例,在两个实施例中,当涡轮可以被配置为以并联配置操作时,其中第一涡轮经由排气歧管的第一部分流体地联接到第一气缸组,并且第二涡轮经由排气歧管的第二部分联接到第二气缸组,在排气歧管的第一部分与排气歧管的第二部分之间可以存在流体联接,从而允许来自每个气缸组的排气进入涡轮中的每一者。由于排气歧管的第一部分与排气歧管的第二部分之间的流体联接,在每个涡轮增压器内操作之前的这种排气混合可能导致排气系统中产生非期望背压。在us7,165,403b2中提供的实施例还包括用于在并联配置与串联配置之间切换的复杂的阀系统和排气歧管几何形状,从而在制造期间增加了更多的复杂性、成本和封装问题。
7.在一个示例中,上述问题可以通过一种用于发动机的系统来解决,所述系统包括:第一涡轮增压器,所述第一涡轮增压器包括第一涡轮和第一压缩机;以及第二涡轮增压器,所述第二涡轮增压器包括第二涡轮和第二压缩机,所述第一压缩机和所述第二压缩机的尺寸不同并且串联联接。通过这种方式,可以通过简化的排气系统管道来增加增压压力,从而允许在一定范围的发动机转速和负荷内简单且有效地操作米勒循环。
8.作为一个示例,一种发动机系统可以包括双涡轮增压器系统,其中第一气缸组可以经由排气歧管的第一部分馈送到第一涡轮增压器的第一涡轮中,并且第二气缸组可以经由排气歧管的第二部分馈送到第二涡轮中。两个涡轮都可以是可变几何涡轮(vgt),并且可以具有相同的尺寸。第一涡轮增压器还可以包括第一压缩机,并且第二涡轮增压器可以包括第二压缩机,第一压缩机大于第二压缩机。第一压缩机和第二压缩机中的每一者可以包括跨相应压缩机联接的压缩机再循环阀。第一涡轮和第二涡轮中的每一者是并联的,而第一压缩机和第二压缩机中的每一者可以串联操作,其中第一压缩机的输出被输入到第二压缩机。所述双涡轮增压系统还可以包括:第一增压空气冷却器,所述第一增压空气冷却器联接到所述第一压缩机与所述第二压缩机之间的进气通道;以及第二空气冷却器,所述第二空气冷却器在所述第二压缩机下游联接到所述进气通道。每个气缸组中的气缸可以以均匀间隔点火,使得来自每个气缸组的点火正时在发动机循环内均匀地分布在每个气缸之间。第一涡轮增压器的第一涡轮和第二涡轮增压器的第二涡轮中的每一者可以并联操作,排气歧管的第一部分和排气歧管的第二部分流体地分离。第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的压缩机串联操作,使得环境进气被抽吸到第一压缩机中。然后,所述输出可以通过第一增压空气冷却器,之后它可以被馈送到第二压缩机中,所述第二压缩机可以输出进一步的增压空气,所述增压空气可以在被引入进气歧管之前进入第二增压空气冷却器。
9.通过这种方式,通过利用具有类似尺寸的并联vgt和不同尺寸的串联压缩机的双涡轮增压器系统,可以在简单的排气歧管配置中实现更高的增压压力。包括两个不同尺寸的串联压缩机的技术效果是增压可以在两级进行,其中来自第一(较大)压缩机的第一压缩级提供较低水平的增压作为到第二(较小)压缩机的输入。第一压缩机的较大直径可以允许第二(较小)压缩机进行更有效的操作。然后可以基于发动机操作期间的发动机负荷经由每个涡轮增压器的vgt来调整所需的增压量。另外,通过在发动机循环期间调整每个气缸组内
的气缸点火正时,可以实现在没有脉冲干扰的情况下进行并联涡轮的两级增压,由此减小气缸上的背压。
10.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,主题的范围由具体实施方式之后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
11.图1示出了包括涡轮增压器的发动机系统的示意性示例。
12.图2示出了根据本公开的用于i6发动机的双涡轮增压器系统的示意性示例,所述双涡轮增压器系统包括并联操作的涡轮和串联操作的压缩机。
13.图3示出了根据本公开的用于v6发动机的双涡轮增压器系统的示意性示例,所述双涡轮增压器系统包括并联操作的涡轮和串联操作的压缩机。
14.图4示出了根据本公开的用于操作图2、图3的双涡轮增压器系统的示例性方法的流程图。
15.图5示出了根据图4的示例性方法响应于目标增压压力而操作废气门(wg)和对应的可变几何涡轮(vgt)的示例性时间线。
具体实施方式
16.以下描述涉及用于操作双涡轮增压器的系统和方法,所述双涡轮增压器包括类似尺寸的并联可变几何涡轮(vgt)和不同尺寸的串联压缩机,以便在发动机操作期间实现米勒循环的更高压力比。涡轮增压器可以包括在发动机系统中,如图1所示。图2描绘了i6发动机的双涡轮增压器系统的示例,其包括涡轮增压器的涡轮的并联操作和压缩机的串联操作。类似地,图3描绘了v6发动机的双涡轮增压器系统的示例,其包括涡轮增压器的涡轮的并联操作和压缩机的串联操作。控制器可以被配置为执行控制程序,诸如图4的示例性程序,以基于发动机工况操作图2至图3的涡轮增压器。图5提供了双涡轮增压器系统的示例性操作时间线。
17.图1示出了可以包括在车辆100的推进系统中的多缸发动机10的一个气缸的示意图。发动机10可以是六缸发动机,例如v6发动机或i6发动机。然而,也可以利用其他多缸发动机。发动机10可至少部分地通过包括控制器12的控制系统并且通过由车辆操作员132经由输入装置130进行的输入来控制。在该示例中,输入装置130包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信号pp的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30(也称为气缸30)可包括燃烧室壁32,活塞36定位在所述燃烧室壁中。活塞36可联接到曲轴40,以使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由变速器154联接到车辆的至少一个驱动轮。此外,起动机马达可经由飞轮(未示出)联接到曲轴40以实现发动机10的起动操作。
18.气缸30可经由一系列进气通道42、44和46接收进气。除气缸30之外,进气通道46还可与发动机10的其他气缸连通。进气歧管46和排气通道48可以分别经由进气门52和排气门54而选择性地与气缸30连通。在一些实施例中,气缸30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。图1示出了被配置有在图2中示意性地描绘并更详细地示出的多级涡
轮增压器装置2的发动机10。多级涡轮增压器装置2包括第一涡轮增压器和第二涡轮增压器,所述第一涡轮增压器和第二涡轮增压器包括布置在进气系统13的进气通道42与44之间的压缩机174以及沿着排气系统128中的排气通道48布置的排气涡轮176。在增压装置被配置为涡轮增压器的情况下,压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴180提供动力。
19.本公开的涡轮增压器系统包括具有可变几何涡轮(vgt)的两个涡轮增压器,其中每个涡轮增压器的涡轮并联布置,而每个涡轮增压器的压缩机串联布置。第一涡轮增压器包括驱动第一压缩机的第一可变几何涡轮。第二涡轮增压器包括驱动第二压缩机的第二可变几何涡轮,所述第二压缩机与第一压缩机流体地串联联接。另外,第一可变几何涡轮和第二可变几何涡轮的尺寸可以类似,而第一压缩机可以具有比第二压缩机更大的直径。下文参考图2更详细地示出了涡轮增压器装置2。
20.在图1中描绘的示例中,进气门52和排气门54可经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可各自包括一个或多个凸轮并且可利用凸轮廓线变换(cps)系统、可变凸轮正时(vct)系统、可变气门正时(vvt)系统和/或可变气门升程(vvl)系统中的一者或多者,其可由控制器12操作以改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可分别由位置传感器55和57确定。在替代实施例中,进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动来控制。例如,气缸30可以替代地包括经由电动气门致动进行控制的进气门和经由包括cps系统和/或vct系统的凸轮致动进行控制的排气门。在其他实施例中,进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统控制。可以(通过将vct系统提前或延迟)调整凸轮正时以与egr流量协调地调整发动机稀释,由此减少egr瞬变并改善发动机性能。
21.气缸30可以具有几何压缩比,所述几何压缩比是当活塞36处于bdc与处于tdc时的容积比。常规地,压缩比在9:1至10:1的范围中。然而,在使用不同燃料的一些示例中,可以增大压缩比。例如,当使用较高辛烷值的燃料或具有较高汽化潜焓的燃料时,可能发生这种情况。如果使用直接喷射,则由于直接喷射对发动机爆震的影响,压缩比也可能会增大。气缸30还可以具有有效压缩比,所述有效压缩比被定义为当进气门52接近tdc时气缸30中的气体充气的容积比。由于气缸30中的充气的压缩水平,有效压缩比可能与几何压缩比不同。例如,如果在活塞从bdc向上移动时进气门在压缩冲程的某个部分内保持打开,则一些空气将经由进气门离开气缸。当进气门关闭时,气缸的容积将小于bdc处的容积。该较小容积的空气在压缩冲程的其余部分期间被压缩,从而导致有效压缩比小于几何压缩比。
22.在一些实施例中,发动机10的每个气缸都可以被配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例,气缸30被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示为联接到气缸30,以用于与经由电子驱动器69从控制器12接收的信号的脉冲宽度fpw成比例地将燃料直接喷射到其中。通过这种方式,燃料喷射器66提供所谓的燃料到气缸30中的直接喷射。还应当理解,气缸30可在燃烧循环期间从多次喷射接收燃料。在其他示例中,燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧部中或燃烧室的顶部中。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。
23.在一个示例中,发动机10可以是通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其他非限制性实施例中,发动机10可以通过压缩点火和/或火花点火来燃烧包括汽油、生物柴油或含醇燃料混合物(例如,汽油和乙醇或汽油和甲醇)的不同燃料。因此,本文
描述的实施例可以用于任何合适的发动机,包括但不限于柴油和汽油压缩点火发动机、火花点火发动机、直接或进气道喷射发动机等。
24.进气通道44和46还包括节气门62,所述节气门包括节流板64,所述节流板可以沿着进气通道设置,以改变提供发动机气缸的进气的流率和/或压力。例如,节气门62可设置在压缩机174的下游,如图1所示,或者替代地,可设置在压缩机174的上游。在该特定示例中,可由控制器12经由提供与节气门62一起包括的电动马达或致动器的信号来改变节流板64的位置,此配置通常被称为电子节气门控制(etc)。通过这种方式,可操作节气门62以改变提供到气缸30以及其他发动机气缸的进气。节流板64的位置可通过节气门位置信号tp提供到控制器12。进气通道42可以包括用于向控制器12提供相应的信号质量空气流量(maf)和进气空气压力(map)的maf传感器120和map传感器122。
25.此外,在所公开的实施例中,排气再循环(egr)系统可经由egr通道140将排气的期望部分从排气通道48引导到进气通道46。如图1所示,egr通道140在节气门62的下游在进气通道46处流体地联接到进气系统13;替代地,egr通道140可以联接在沿着进气系统13的其他点处,诸如沿着进气通道44、在节气门62的上游和压缩机174的下游。在其他实施例中,egr通道可以在所谓的低压egr回路中连接在涡轮176下游的排气通道与压缩机174上游的进气通道42之间。可通过控制器12经由egr阀142来改变提供的egr量。通过将排气引入发动机10,减少了用于燃烧的可用氧气量,由此降低了燃烧火焰温度并减少了例如no
x
的形成。如所描绘,egr系统还包括可布置在egr通道140内部,并且可提供排气的压力、温度和浓度中的一者或多者的指示的egr传感器144。在一些状况下,egr系统可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度,因此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。此外,在一些状况期间,通过控制排气门正时(诸如通过控制可变气门正时机构),可将燃烧气体的一部分保留或捕集在燃烧室中。
26.排气通道48可以从发动机10的除了气缸30之外的其他气缸接收排气。排气传感器126被示出为在排放控制装置178的上游联接到排气通道48。传感器126可从适用于提供排气空燃比指示的各种传感器(诸如例如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧传感器)、双态排气氧传感器或ego(如所描绘的)、hego(加热型ego)、nox、hc或co传感器)中选择。排放控制装置178可以是三元催化器(twc)、nox捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。可以由位于排气通道48中的温度传感器158来测量排气温度。替代地,排气温度可基于发动机工况(诸如转速、负荷、空燃比(afr)、火花延迟等)来推断。此外,排气温度可由排气传感器126来计算。应当理解,可以替代地通过本文列出的温度估计方法的任何组合来估计排气温度。
27.在一个示例中,排放控制装置178可以是起燃催化器。通常,排放控制装置178被配置为催化处理排气流,由此减少排气流中的一种或多种物质的量。例如,排放控制装置178可以被配置为当排气流稀化时从排气流中捕集no
x
,并且当排气流富化时减少捕集的no
x
。在其他示例中,排放控制装置178可以被配置为使no
x
不按比例分配或者借助还原剂来选择性地还原no
x
。在其他示例中,排放控制装置178可被配置为氧化排气流中的残余碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何这种功能性的不同排气后处理催化器可以单独或一起布置在涂层中或排气后处理阶段的其他地方。在一些实施例中,排气后处理阶段可以包括可再生烟粒过滤器,所述可再生烟粒过滤器被配置为捕集和氧化排气流中的烟粒微粒。通过这种方
式,排气后处理装置178x捕集器、nox催化器、选择性催化还原(scr)系统、各种其他排放控制装置或它们的组合。排放控制装置178也可以被称为排气催化器,并且还可以包括可用于确定排气催化器的温度的温度传感器177。
28.控制器12在图1中被示出为微计算机,所述微计算机包括:微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此特定示例中,被示出为只读存储器芯片106)、随机
29.存取存储器108、保活存储器110和数据总线。除了先前讨论的那些5信号之外,控制器12还可以与联接到发动机10的传感器进行通信并且因此从所述传感器接收各种信号,包括来自质量空气流量(maf)传感器120的maf的测量值;来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ect);来自联接到曲轴40的霍尔效应传感
30.器118(或其他类型)的表面点火感测信号(pip);来自节气门位置传感0器的节气门位置(tp);来自map传感器122的绝对歧管压力信号map;以及来自排气传感器126的排气成分浓度。发动机转速信号(rpm)可以由控制器12根据信号pip来生成。应当注意,可以使用上述传感器的各种组合,诸如使用maf传感器而不使用map传感
31.器,反之亦然。在化学计量操作期间,该传感器可给出发动机扭矩的5指示。此外,此传感器与发动机转速一起可以提供被吸入到气缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中,霍尔效应传感器118(其也用作发动机转速传感器)在曲轴的每转中产生预定数量的等距脉冲。
32.除了上述传感器之外,燃烧传感器(未示出)可以在每个气缸的基
33.础上联接到单独的气缸。燃烧传感器可以是本领域已知的适当传感器,0例如爆震传感器、振动传感器、温度传感器、压力传感器等或其任何
34.组合。例如,燃烧传感器可以感测燃烧相关参数,诸如峰值压力值、峰值压力的位置、峰值压力的正时或其任何组合。
35.通过利用米勒循环,发动机10可以以更高热效率运行。米勒循
36.环是可以操作包括压缩冲程和燃烧冲程的二冲程发动机循环或包括5进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程的四冲程发动机循环的发
37.动机循环。米勒循环可以包括经由多级涡轮增压器装置2将压缩空气喷射到发动机10的气缸30中,同时采用修改的进气门正时,以便在发动机循环期间提供较小压缩容积的空气。例如,在作为四冲程发动机循环的一部分的米勒循环期间,压缩冲程可以以修改的进气门正时进行操作,由此进气门52可以从进气冲程延迟关闭,使得它在压缩冲程的开始部分期间打开,并且多级涡轮增压器装置2可以在压缩冲程的该开始部分期间将压缩空气发送到气缸30中。进气门52的延迟关闭可以允许气缸30中的空气容积较小,由此减少活塞36上的负荷。另外,通过多级涡轮增压器装置2将压缩空气喷射到气缸30中向气缸提供比用自然进气式发动机吸入的空气和燃料质量更大的空气和燃料。涡轮增压器系统的外部压缩允许在空气充气被压缩之后但在空气充气进入气缸之前使用增压空气冷却器(未示出)从空气充气中去除热量。当进气门52和排气门54都关闭时,在压缩冲程的后期部分期间由活塞36提供剩余压缩。通过在压缩冲程期间向气缸30提供压缩空气同时减小活塞36上的负荷,有效压缩比(气缸中在压缩冲程(或在早期进气门关闭(eivc)情况下为进气冲程)的进气门关闭时的气体容积与气缸中在压缩冲程的tdc处的气体容积的比率)减小,而有效膨胀
比(气缸中在燃烧冲程的tdc处的气体容积与气缸中在燃烧冲程的bdc处的气体容积的比率)保持不变。通过使用米勒循环,可以减小气缸30的有效压缩比,同时维持气缸的膨胀比,由此提高发动机10的热效率,同时降低在高有效压缩比下可能发生的爆震的倾向。在米勒循环期间,多级涡轮增压器装置2的一个涡轮增压器可以从以均匀的240
°
曲柄转角间隔点火的一组三个气缸馈送排气,而多级涡轮增压器装置2的另一涡轮增压器可以馈送来自也以均匀的240
°
曲柄转角间隔点火的另一组三个气缸的排气。多级涡轮增压器装置2的涡轮增压器中的每一者以均匀的间隔进行并行点火的操作可以减少排气脉冲干扰,从而减少气缸上的背压脉冲。
38.存储介质只读存储器芯片106可用非暂时性计算机可读数据进行编程,所述非暂时性计算机可读数据表示可由微处理器单元102执行以用于执行下面描述的例程以及预期但未具体列出的其他变型的指令。本文参考图4描述了用于操作多级涡轮增压器装置2的示例性程序。
39.在一些示例中,车辆100可以是具有对一个或多个车轮155可用的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中,车辆100是仅具有发动机的常规车辆。在所示的示例中,车辆100包括发动机10和电机152。电机152可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器156接合时,发动机10的曲轴40和电机152经由变速器154连接到车轮155。在所描绘的示例中,第一离合器156设置在曲轴40与电机152之间,而第二离合器156设置在电机152与变速器154之间。控制器12可向每个离合器156的致动器发送信号以接合或脱离离合器,以便将曲轴40与电机152和与该电机连接的部件连接或断开,和/或将电机152与变速器154和与该变速器连接的部件连接或断开。变速器154可为齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以各种方式配置,包括被配置为并联、串联或混联式混合动力车辆。
40.电机152从牵引电池160接收电力以向车轮155提供扭矩。电机152还可以作为发电机操作,以提供电力来对电池160充电,例如在制动操作期间。
41.图2描绘了包括用于i6发动机的双涡轮增压器系统201的发动机系统200的示意性示例。图2的发动机系统200可以与图1的发动机10相同或显著类似。类似地,双涡轮增压系统201可以与图1的涡轮增压器装置2相同或显著类似。发动机系统200描绘了包括第一组气缸204和第二组气缸206的气缸组202。第一组气缸204可以流体地联接到排气歧管(诸如图1的排气歧管148)的第一部分208,并且第二组气缸206可以流体地联接到排气歧管的第二部分210,其中排气歧管的第一部分208和第二部分210彼此流体地分离。排气歧管的第一部分208和排气歧管的第二部分210中的每一者将气缸组202联接到双涡轮增压系统201。
42.具体地,排气歧管的第一部分208可以经由第一涡轮入口214流体地联接到第一涡轮增压器205的第一涡轮218(在本文中也称为第一vgt)。第一涡轮增压器205可以包括经由第一驱动轴220机械地联接在一起的第一涡轮218和第一压缩机222,第一压缩机222由涡轮218的旋转驱动。在一个示例中,第一涡轮增压器205的第一涡轮218可以是可变几何涡轮(vgt),其中包括在第一涡轮218中的叶片
43.可以具有可调整角度,从而允许基于发动机工况(例如,发动机转速、5发动机负荷、温度等)主动地或被动地调整叶片的有效纵横比。在另一
44.个示例中,第一涡轮218可以是vgt,其中对第一涡轮218的输入可以由可变尺寸的孔口调节,所述孔口的尺寸可基于发动机工况而主动地或被动地调整。第一涡轮218可以流
体地联接到输出通道224,
45.输出通道224设置在第一涡轮218的下游。第一egr通道(未示出)0可以流体地联接到第一涡轮218下游的输出通道224,第一egr通
46.道被配置为将低压egr从第一涡轮218的下游引导到进气通道(诸如图1的进气通道44)中的第一压缩机222的上游。
47.第一废气门(wg)250可以将第一涡轮入口214和输出通道224流体地联接,并且可以被配置为将空气从第一涡轮入口214引导到输5出通道224,由此绕过第一涡轮218。第一wg 250可以由电动阀或
48.真空阀供应系统(未示出)主动地操作,从而用作致动器(阀)。第一wg
49.250的完全或部分打开可以通过减少来自第一涡轮入口214的排气对第一涡轮218的驱动来减小增压压力。第一wg 250可以与第一涡轮
50.218的可变几何形状结合使用以便控制增压压力。第一涡轮可以包括0可变几何机构或废气门,或其两者。可以经由控制器(诸如图1的控
51.制器12)来实现对双涡轮增压器系统201内的阀的主动控制。
52.第一压缩机222可以流体地联接到第一压缩机上游的环境空气进气管线212,并且还可以流体地联接到第一压缩机222下游的输出
53.通道226。第一压缩机再循环阀(crv)216可以流体地联接环境空气5进气管线212和输出通道226中的每一者,并且可以被配置为引导第
54.一压缩机222的输出空气充气在第一压缩机222的上游反馈到第一压缩机222,以便减小第一压缩机222的输出处的压力以防止压缩机喘振。第一crv 216还可以由电动阀或真空阀供应系统(未示出)主动地控制,从而用作第一涡轮增压器205的致动器(阀)。输出通道226可以流体地联接到输出通道226下游的第一增压空气冷却器(cac)230。另外,第一压缩机222可以包括联接到第一压缩机的输入和输出的一个或多个传感器,以便确定工况。作为一个示例,第一压缩机222可以包括入口压力传感器(未示出)、输出压力传感器(未示出)和输出质量空气流量(maf)传感器(未示出),以便确定第一压缩机的工况以用于例如检测压缩机喘振状况。传感器中的每一者可以通信地联接到控制器(诸如图1的控制器12),因为它们可以向控制器发送估计的压力和maf值的信号。
55.类似地,排气歧管的第二部分210可以流体地联接到第二涡轮增压器207的第二涡轮238(在本文中也被称为第二vgt)。具体地,排气歧管的第二部分210可以经由第二涡轮入口228流体地联接到第二涡轮增压器207的第二涡轮238。第二涡轮增压器207可以包括经由第二驱动轴242机械地联接在一起的第二涡轮238和第二压缩机236,第二压缩机236由第二涡轮238的旋转驱动。在一个示例中,第二涡轮增压器207的第二涡轮238可以是可变几何涡轮(vgt),其中包括在第二涡轮238中的叶片可以具有可调整角度,从而允许基于发动机工况(例如,发动机转速、发动机负荷、温度等)主动地或被动地调整叶片的有效纵横比。在另一个示例中,第二涡轮238可以是vgt,其中对第二涡轮238的输入可以由可变尺寸的孔口调节,所述孔口的尺寸可基于发动机工况而主动地或被动地调整。第二egr通道(未示出)可以被配置为将低压egr从第二涡轮238的下游引导到进气通道(诸如图1的进气通道44)中的第一压缩机222的上游。
56.第二废气门(wg)252可以将第二涡轮入口228和输出通道240中的每一者流体地联
接,并且可以被配置为将空气从第二涡轮入口228引导到输出通道240,由此绕过第二涡轮238。第二wg 252可以由电动阀或真空阀供应系统(未示出)主动地操作,从而用作致动器(阀)。第二wg 252的完全或部分打开可以通过减少来自第二涡轮入口228的排气对第二涡轮238的驱动来减小增压压力。第二wg 252可以与第二涡轮238的可变几何形状结合使用以便控制增压压力。第二涡轮可以包括可变几何机构或废气门,或其两者。可以经由控制器(诸如图1的控制器12)来实现对双涡轮增压器系统201内的阀的主动控制。
57.第二压缩机236可以流体地联接到第一压缩机222和第一增压空气冷却器(cac)230中的每一者下游的第二压缩机入口232,并且还可以流体地联接到第二压缩机236下游的输出通道244。与并联操作并且具有相同尺寸的第一涡轮218和第二涡轮238相比,第一压缩机222和第二压缩机236串联联接,其中第一压缩机的直径大于第二压缩机,使得第一压缩机可以是低压压缩机,而第二压缩机可以是高压压缩机。通过使第一压缩机222具有比第二压缩机236更大的直径(例如,产生更低压力),双涡轮增压系统201可能能够补偿环境进气管线212处的较低密度,由此允许更有效地操作双涡轮增压器系统201。另外,由于vgt膨胀比(例如,涡轮入口压力与环境压力的比率)在很大程度上独立于涡轮转速,因此即使第一涡轮218和第二涡轮238可以以不同转速运行,也可以维持等效p3压力(例如,涡轮入口与涡轮的输出通道之间的压力)。第二压缩机再循环阀(crv)234可以流体地联接第二压缩机入口232和输出通道244中的每一者,并且可以被配置为引导第二压缩机236的输出空气充气在第二压缩机236的上游反馈到第二压缩机236,以便减小第二压缩机236的输出处的压力以防止压缩机喘振。然而,在其他实施例中,第一crv 216和第二crv 234可以被移除并且由从输出通道244或进气通道248连接到环境进气管线212的单个crv替换。第二压缩机再循环阀263还可以由电动阀或真空阀供应系统(未示出)主动地控制,从而用作第二涡轮增压器207的致动器(阀)。输出通道244可以流体地联接到输出通道244下游的第二cac 246,第二cac 246流体地联接到通向进气系统的进气通道248,所述进气通道在第二cac的下游。另外,第二压缩机236可以包括联接到第一压缩机的输入和输出的一个或多个传感器,以便确定工况。作为一个示例,第二压缩机236可以包括入口压力传感器(未示出)、输出压力传感器(未示出)和输出质量空气流量(maf)传感器(未示出),以便确定第一压缩机的工况以用于例如检测压缩机喘振状况。传感器中的每一者可以通信地联接到控制器,因为它们可以向控制器发送估计的压力和maf值的信号。
58.双涡轮增压器系统201可以如下操作。离开发动机系统200的气缸组202的排气可以驱动涡轮218、238中的每一者,其中排气从排气歧管的第一部分208和排气歧管的第二部分210中的每一者分别流入第一涡轮入口214和第二涡轮入口228。然后,第一涡轮218和第二涡轮238中的每一者可以分别经由第一驱动轴220和第二驱动轴242驱动第一压缩机222和第二压缩机236。然后,第一涡轮218和第二涡轮238中的每一者的输出可以流体地连接到诸如图1的后处理系统178,并且任选地流体地连接到要在发动机系统200中再循环的一个或多个egr通道。通过这种方式,第一涡轮218和第二涡轮238中的每一者可以并联操作。
59.为了控制在发动机操作期间提供的增压量,在一个示例中,可以分别由第一wg 250和第二wg 252主动地控制流向第一涡轮218和第二涡轮238中的每一者的排气流的量。wg的完全或部分打开可以通过减少由排气歧管提供的排气对相应涡轮的驱动来减小增压压力。wg可以取决于发动机工况独立地操作。例如,第一wg 250可以部分或完全打开,而第
二wg 252可以保持关闭,反之亦然。作为另一个示例,在高发动机负荷状况期间,两个wg都可以保持关闭以便提供大的增压量。wg可以任选地用于结合由第一涡轮218和第二涡轮238的可变几何形状提供的主动(或被动)控制来对增压进行主动控制,以便在发动机工况范围内提供对增压的进一步控制。除了第一涡轮218和第二涡轮238的操作之外,还关于图4提供了第一wg 250和第二wg 252的操作细节。
60.相比之下,第一压缩机222和第二压缩机236可以串联操作。具体地,环境空气可以经由环境空气进气管线212进入双涡轮增压器系统201,并且可以流入第一压缩机222,从而产生压缩空气充气输出。然后,第一压缩机222的空气充气输出可以经由输出通道226流过第一cac 230,由此空气充气输出被冷却。第一cac 230在第二级之前从空气充气中提取热量,这可以允许第二压缩机236更有效地工作,同时还避免在第二压缩机之后的空气温度过高。在第一cac 230处对压缩空气充气进行热量提取之后,压缩空气充气然后可以经由第二压缩机入口232流入第二压缩机236中,从而产生进一步的压缩空气充气输出。然后,第二压缩机236的空气充气输出可以经由输出通道244流过第二cac 246,其中空气充气输出被进一步冷却。在第二cac 246处冷却之后,经过两次压缩的增压空气然后可以经由进气通道248循环到进气歧管以提供发动机系统200的增压操作。
61.为了防止发动机操作期间的压缩机喘振,第一压缩机222和第二压缩机236中的每一者的输出处的压力可以分别由第一crv 216和第二crv 234控制。当第一压缩机的压力比(例如,输出压力与入口压力的比率,也称为第一压缩机比)相对于通过第一压缩机的空气流量太大时,可能发生压缩机喘振。具体地,压缩机喘振的特征可能在于:在增压期间通过压缩机的轴向气流周期性地减少或反转,并且可能是由于压缩机下游缺乏足够的气流而引起的。在一个示例中,当在经由双涡轮增压器系统201增压期间关闭节气门(诸如图1的节气门62)时,可能发生压缩机喘振,从而产生压缩空气从压缩机上游流回到压缩机的回流。在另一个示例中,当节气门打开但在增压状况期间没有足够的空气流量时,可能会发生压缩机喘振。压缩空气回流到压缩机可能导致压缩机失速,并且可能损坏压缩机。为了抵消增压期间双涡轮增压系统201内的压缩机喘振,第一crv 216和第二crv 234可以分别包括在第一压缩机222和第二压缩机236处。crv中的每一者可以将压缩空气从相应压缩机的输出通道再循环到相应压缩机的输入通道,从而允许减小相应压缩机输出通道处的压力,由此减少空气在压缩机下游回流到压缩机中,从而减少压缩机喘振。crv可以取决于发动机工况而彼此独立地操作。例如,第一crv 216可以部分或完全打开,而第二crv 234可以保持关闭,反之亦然。关于图4进一步提供了第一crv 216和第二crv 234的操作细节。
62.图3示出了包括用于v6发动机302的双涡轮增压器系统301的发动机系统300的示意性示例。与气缸封装在单个直列气缸组中的i6发动机相比,v6发动机包含由限定纵向轴线的单个曲轴驱动的两个3气缸气缸组,这两个气缸组在方位角上沿着曲轴的纵向轴线彼此偏移。图3的发动机系统300可以与图1的发动机10相同或显著类似。类似地,双涡轮增压系统301可以与图1的涡轮增压器装置2相同或显著类似。发动机系统300包括v6发动机302,其包括具有第一组气缸308的第一气缸组304和具有第二组气缸310的第二气缸组306,第一气缸组304和第二气缸组306中的每一者中的气缸的数量是相同的。第一组气缸308可以流体地联接到排气歧管(诸如图1的排气歧管148)的第一部分312,并且第二组气缸310可以流体地联接到排气歧管的第二部分314,其中排气歧管的第一部分312和第二部分314在第一
气缸组202与涡轮320、344之间彼此流体地分离。排气歧管的第一部分312和排气歧管的第二部分314中的每一者将气缸组304、306流体地联接到双涡轮增压系统301。
63.具体地,排气歧管的第一部分312可以经由第一涡轮入口316流体地联接到第一涡轮增压器305的第一涡轮320(在本文中也称为第一vgt)。第一涡轮增压器305可以包括经由第一驱动轴322机械地联接在一起的第一涡轮320和第一压缩机324,第一压缩机324由涡轮320的旋转驱动。在一个示例中,第一涡轮增压器305的涡轮320可以是可变几何涡轮(vgt),其中包括在第一涡轮320中的叶片可以具有可调整角度,从而允许基于发动机工况(例如,发动机转速、发动机负荷、温度等)主动地或被动地调整叶片的有效纵横比。在另一个示例中,第一涡轮320可以是vgt,其中对第一涡轮320的输入可以由可变尺寸的孔口调节,所述孔口的尺寸可基于发动机工况而主动地或被动地调整。第一涡轮320可以流体地联接到输出通道328,输出通道328设置在第一涡轮320的下游。第一egr通道(未示出)可以流体地联接到第一涡轮320下游的输出通道328,第一egr通道被配置为将低压egr从第一涡轮320的下游引导到进气通道(诸如图1的进气通道44)中的第一压缩机324的上游。
64.第一废气门(wg)354可以将第一涡轮入口316和输出通道328中的每一者流体地联接,并且可以被配置为将空气从第一涡轮入口316引导到输出通道328,由此绕过第一涡轮320。第一wg 354由电动阀或真空阀供应系统(未示出)主动地操作,从而用作致动器(阀)。第一wg 354的完全或部分打开可以通过减少来自第一涡轮入口316的排气对第一涡轮320的驱动来减小增压压力。第一wg 354可以与第一涡轮320的可变几何形状结合使用以便控制增压压力。经由控制器(诸如图1的控制器12)来实现对双涡轮增压器系统301内的阀的主动控制。
65.第一压缩机324可以流体地联接到第一压缩机上游的环境空气进气管线330,并且还可以流体地联接到第一压缩机324下游的输出通道332。第一压缩机再循环阀(crv)326可以流体地联接环境空气进气管线330和输出通道332中的每一者,并且可以被配置为引导第一压缩机324的输出空气充气在第一压缩机324的上游反馈到第一压缩机324,以便减小第一压缩机324的输出处的压力以防止压缩机喘振。第一压缩机再循环阀326还可以由电动阀或真空阀供应系统(未示出)主动地控制,从而用作第一涡轮增压器305的致动器(阀)。输出通道332可以流体地联接到输出通道332下游的第一增压空气冷却器(cac)334。另外,第一压缩机324可以包括联接到第一压缩机的输入和输出的一个或多个传感器,以便确定工况。作为一个示例,第一压缩机324可以包括入口压力传感器(未示出)、输出压力传感器(未示出)和输出质量空气流量(maf)传感器(未示出),以便确定第一压缩机的工况以用于例如检测压缩机喘振状况。传感器中的每一者可以通信地联接到控制器,因为它们可以向控制器发送估计的压力和maf值的信号。
66.类似地,排气歧管的第二部分314可以流体地联接到第二涡轮增压器307的第二涡轮344(在本文中也被称为第二vgt)。具体地,排气歧管的第二部分314可以经由第二涡轮入口318流体地联接到第二涡轮增压器307的第二涡轮344。第二涡轮增压器307可以包括经由第二驱动轴342机械地联接在一起的第二涡轮344和第二压缩机346,第二压缩机346由第二涡轮344的旋转驱动。在一个示例中,第二涡轮增压器307的第二涡轮344可以是可变几何涡轮(vgt),其中包括在第二涡轮344中的叶片可以具有可调整角度,从而允许基于发动机工况(例如,发动机转速、发动机负荷、温度等)主动地或被动地调整叶片的有效纵横比。在另
一个示例中,第二涡轮344可以是vgt,其中对第二涡轮344的输入可以由可变尺寸的孔口调节,所述孔口的尺寸可基于发动机工况而主动地或被动地调整。第二egr通道(未示出)可以流体地联接到第二涡轮344下游的输出通道338,第二egr通道被配置为将低压egr从第二涡轮344的下游引导到进气通道(诸如图1的进气通道44)中的第一压缩机324的上游。
67.第二废气门(wg)356可以将第二涡轮入口318和输出通道338中的每一者流体地联接,并且可以被配置为将空气从第二涡轮入口318引导到输出通道338,由此绕过第二涡轮344。第二wg 356由电动阀或真空阀供应系统(未示出)主动地操作,从而用作致动器(阀)。第二wg 356的完全或部分打开可以通过减少来自第二涡轮入口318的排气对第二涡轮344的驱动来减小增压压力。第二wg 356可以与第二涡轮344的可变几何形状结合使用以便控制增压压力。经由控制器(诸如图1的控制器12)来实现对双涡轮增压器系统301内的阀的主动控制。
68.第二压缩机346可以流体地联接到第一压缩机324和第一cac334中的每一者下游的第二压缩机入口336,并且还可以流体地联接到第二压缩机346下游的输出通道348。与并联操作并且具有相同尺寸的第一涡轮320和第二涡轮344相比,第一压缩机324和第二压缩机346串联联接,其中第一压缩机的直径大于第二压缩机,使得第一压缩机可以是低压压缩机,而第二压缩机可以是高压压缩机。通过使第一压缩机324具有比第二压缩机346更大的直径(例如,产生更低压力),双涡轮增压系统301可能能够补偿环境进气管线330处的较低密度,由此允许更有效地操作双涡轮增压器系统301。另外,由于vgt膨胀比(例如,涡轮入口压力与出口压力的比率)在很大程度上独立于涡轮转速,因此即使第一涡轮320和第二涡轮344可以以不同转速运行,也可以维持等效p3。第二压缩机再循环阀(crv)340可以流体地联接第二压缩机入口336和输出通道348中的每一者,并且可以被配置为引导第二压缩机346的输出空气充气在第二压缩机的上游反馈到第二压缩机,以便减小第二压缩机的输出处的压力以防止压缩机喘振。然而,在其他实施例中,第一crv 326和第二crv 340可以被移除并且由从输出通道348或进气通道352连接到环境进气管线330的单个crv替换。第二压缩机再循环阀340也可以由电动阀或真空阀供应系统(未示出)主动地控制,从而用作第二涡轮增压器307的致动器(阀)。输出通道348可以流体地联接到输出通道348下游的第二cac 350,第二cac 350流体地联接到通向进气系统的进气通道352,所述进气通道在第二cac的下游。另外,第二压缩机346可以包括联接到第一压缩机的输入和输出的一个或多个传感器,以便确定工况。作为一个示例,第二压缩机346可以包括入口压力传感器(未示出)、输出压力传感器(未示出)和输出质量空气流量(maf)传感器(未示出),以便确定第二压缩机的工况以用于例如检测压缩机喘振状况。传感器中的每一者可以通信地联接到控制器,因为它们可以向控制器发送估计的压力和maf值的信号。
69.通过这种方式,发动机系统300的双涡轮增压器系统301可以包括第一涡轮增压器305,所述第一涡轮增压器包括被配置为从第一气缸组304接收排气的第一涡轮320以及第一较大压缩机324;以及第二涡轮增压器307,所述第二涡轮增压器包括被配置为从第二气缸组306接收排气的第二涡轮344以及第二较小压缩机346,第一涡轮320与第二涡轮344并联,而第一较大压缩机324与第二较小压缩机346串联。
70.双涡轮增压器系统301可以如下操作。离开v6发动机系统302的第一组气缸308和第二组气缸310的排气可以分别驱动第一涡轮320和第二涡轮344中的每一者,其中排气分
别从排气歧管的第一部分312和排气歧管的第二部分314中的每一者流入第一涡轮入口316和第二涡轮入口318。然后,第一涡轮320和第二涡轮344中的每一者可以分别经由第一驱动轴322和第二驱动轴342驱动第一压缩机324和第二压缩机346。然后,第一涡轮320和第二涡轮344中的每一者的输出的一部分可以经由输出通道328、338(例如分别经由第一egr通道和第二egr通道)在发动机系统300中再循环,其中排气的其余部分流入后处理系统(诸如图1的排放控制装置178),之后可以将经处理的排气排放到大气中。通过这种方式,第一涡轮320和第二涡轮344中的每一者可以并联操作。
71.为了控制在发动机操作期间提供的增压量,在一个示例中,可以分别由第一wg 354和第二wg 356主动地控制流向第一涡轮320和第二涡轮344中的每一者的排气流的量。第一wg 354和第二wg356的完全或部分打开可以通过减少由排气歧管提供的排气对相应的第一涡轮320和第二涡轮344的驱动来减小增压压力。第一wg 354和第二wg 356可以取决于发动机工况独立地操作。例如,第一wg354可以部分或完全打开,而第二wg 356可以保持关闭,反之亦然。作为另一个示例,在高发动机负荷状况期间,第一wg 354和第二wg 356都可以保持关闭以便提供大的增压量。第一wg 354和第二wg 356可以任选地用于结合由第一涡轮320和第二涡轮344的可变几何形状提供的主动(或被动)控制来对增压进行主动控制,以便在发动机工况范围内提供对增压的进一步控制。除了第一涡轮320和第二涡轮344的操作之外,还关于图4提供了第一wg 354和第二wg356的操作细节。
72.相比之下,第一压缩机324和第二压缩机346可以串联操作。具体地,环境空气可以经由环境空气进气管线330进入双涡轮增压器系统301,并且可以流入第一压缩机324,从而产生压缩空气充气输出。然后,第一压缩机324的空气充气输出可以经由输出通道332流过第一cac 334,其中空气充气输出被冷却。第一cac 334在第二级之前从空气充气中提取热量,这可以允许第二压缩机346更有效地工作,同时还避免在第二压缩机之后的空气温度过高。在第一cac 334处对压缩空气充气进行热量提取之后,压缩空气充气然后可以经由第二压缩机入口336流入第二压缩机346中,从而产生进一步的压缩空气充气输出。然后,第二压缩机346的空气充气输出可以经由输出通道348流过第二cac 350,其中空气充气输出被进一步冷却。在第二cac 350处冷却之后,经过两次压缩的增压空气然后可以经由进气通道352循环到进气歧管以提供发动机系统300的增压操作。
73.为了防止发动机操作期间的压缩机喘振,第一压缩机324和第二压缩机346中的每一者的输出处的压力可以分别由第一crv 326和第二crv 340控制。第一crv 326和第二crv 340中的每一者可以将压缩空气从相应压缩机的输出通道再循环到相应压缩机的输入通道,从而允许减小相应压缩机输出通道处的压力,由此减少空气在压缩机下游回流到压缩机中,从而减少压缩机喘振。第一crv 326和第二crv 340可以取决于发动机工况独立地操作。例如,第一crv 326可以部分或完全打开,而第二crv 340可以保持关闭,反之亦然。关于图4进一步提供了crv 326、340的操作细节。
74.图4示出了用于操作发动机(诸如图1的发动机10)的双涡轮增压器系统(诸如图2、图3的双涡轮增压器系统201和301以及图1的多级涡轮增压器装置2)的方法400。方法400和本文描述的所有其他方法将参考本文并关于图1至图3中描述的系统进行描述,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,类似方法可以适用于其他系统。方法400和本文描述的所有其他方法可以由控制系统(例如,图1的控制器12)执行,并且可以在控制器处存储在
非暂时性存储器中。用于执行方法400和本文描述的所有其他方法的指令可以由控制器结合从车辆的发动机系统的传感器(诸如上文参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据下文描述的方法,控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整车辆的发动机的操作。
75.在402处,方法400包括估计发动机工况。估计发动机工况可以涉及估计发动机负荷和发动机转速。如关于图1所解释的,可以使用来自联接到曲轴(诸如图1的曲轴40)的传感器(诸如图1的霍尔效应传感器118)的表面点火感测信号(pip)来确定发动机的发动机转速或rpm。可以通过经由maf传感器(诸如图1的maf传感器120)进行的空气流量测量来确定发动机负荷。另外,可以经由map传感器(诸如图1的map传感器122)估计歧管空气压力以便确定例如增压压力。发动机操作温度可以经由温度传感器(诸如图1的温度传感器112)来确定。排放控制装置(诸如图1的排放控制系统178)上游的排气的性质(诸如排气空燃比)可以经由排气传感器(诸如图1的排气传感器126)来确定。还可以估计排放控制装置处的性质,诸如经由温度传感器(诸如图1的温度传感器177)来估计排放控制装置的温度。另外,egr传感器144可以确定egr的性质,诸如排气的温度、压力和浓度中的一者或多者。此外,还可以估计环境状况诸如环境温度和湿度。
76.在404处,方法400可以包括确定排放控制装置的温度(在本文中也称为催化剂温度)是否高于阈值温度,并且确定目标增压水平是否大于阈值增压压力。阈值温度可以是排放控制装置在其以下可以高效率地减少从排气产生的排放的温度。在一个示例中,阈值温度可以是排放控制装置的起燃温度,使得如果排放控制装置的温度高于起燃温度,则排放控制装置内的催化转化率大于50%。具有冷却的排气后处理部件的发动机的操作可能由于排放控制装置的低效率而允许大量排放;例如,当发动机从冷起动状况操作时,可能发生这种情况。因此,除了允许经由双涡轮增压器系统的涡轮增压器进行更大程度地控制增压之外,还可能期望将排气温度升高到超过阈值温度以便允许排放控制装置的有效操作。可以经由包括在排放控制装置上的温度传感器来确定排放控制装置温度,如关于402所描述的,或者在其他实施例中,可以利用模型来估计排放控制装置温度。
77.另外,可以确定目标增压水平是否大于阈值增压压力。阈值增压压力可以是针对工况设定的预校准阈值,在所述工况下,不可能在绕过涡轮以用于加热排放控制装置的同时满足驾驶员对性能的需求。为
78.了使米勒循环有效地操作,气缸(诸如图1的气缸30)可以利用更多的5压缩空气以便补偿活塞(诸如图1的活塞36)上的减小的负荷,如关于
79.图1所述。在一个示例中,阈值增压压力可以是由控制器计算的基于排气和/或发动机操作温度的数学函数。在另一个示例中,阈值增压压力可以是存储在控制器存储器中的查找表,其中估计的排气和/或发
80.动机操作温度可以用作输入以生成阈值增压压力作为输出。目标增压0水平可以是在发动机操作期间并且另外响应于扭矩需求(例如,如用
81.于生成比例踏板位置信号pp的踏板位置传感器(诸如图1的踏板位置传感器134)的位置指示)生成的动态的期望增压水平,例如由米勒循环的参数(诸如期望压力比)设定。然后可以使用目标增压水平来确定
82.增压压力是否处于期望水平,其中增压压力经由map传感器通过歧5管压力测量来
确定,如402中所述。
83.如果确定催化剂温度低于阈值温度并且目标增压水平小于阈值增压压力,则在406处,方法400可以包括除了关闭第一涡轮增压器(诸如分别为图2、图3的第一涡轮增压器205、305)的第一可变几何
84.涡轮(vgt)(诸如分别为图2、图3的第一涡轮218、320)和第二涡轮0增压器(诸如分别为图2、图3的第二涡轮增压器207、307)的第二vgt(诸如分别为图2、图3的第一涡轮238、344)中的每一者之外,还打开第一废气门(wg)(诸如分别为图2、图3的第一wg 250、354或其他涡轮旁通装置)和第二wg(诸如分别为图2、图3的第二wg
85.252、356或其他涡轮旁通装置)中的每一者。打开第一wg和第二wg5中的每一者同时关闭第一vgt和第二vgt中的每一者可以允许将
86.来自排气的最大水平的热量输送到排放控制装置,以便诸如在发动机的冷起动时加热排放控制装置以进行有效催化转化。在打开第一wg、第二wg中的每一者并且关闭第一vgt和第二vgt中的每一者之后,方法400然后可以结束。
87.如果确定催化剂温度高于或等于阈值温度,或者目标增压水平大于或等于阈值增压压力或这两者,则在408处,方法400可以继续确定增压压力是否小于目标增压水平。增压压力可以通过在402中经由map传感器进行的歧管压力测量来确定。
88.如果增压压力小于目标增压水平,则在410处,方法400可以继续关闭第一wg和第二wg中的每一者,并且调整(减小)第一vgt和第二vgt中的每一者。调整vgt可以包括调整相应vgt的叶片,由此改变相应vgt的纵横比。减小vgt可以包括减小vgt的纵横比。通过减小vgt的纵横比,可以增加气流的速度,从而更快地建立压力和涡轮转速,由此引起在涡轮增压器的压缩机(诸如分别为图2、图3的第一压缩机222、324和第二压缩机236、346)处生成较高压力。因此,通过减小第一vgt和第二vgt中的每一者的纵横比,可以升高增压压力。另外,可以相同地调整第一vgt和第二vgt中的每一者,其中“相同地”是指第一vgt和第二vgt中的每一者的纵横比的调整,所述调整在第一vgt和第二vgt中的每一者的调整的整个时间间隔中(诸如在1%的偏差内)是基本上类似的,以便在每个vgt处维持相同的纵横比,并且因此维持相同的涡轮入口压力和涡轮压力比。对第一vgt和第二vgt中的每一者的调整可以包括前馈开环控制和/或反馈闭环控制。在一个示例中,前馈控制可以基于从包括在第一涡轮增压器的第一vgt和第二涡轮增压器的第二vgt中的每一者内的涡轮位置传感器(未示出)接收的信号。在另一个示例中,反馈控制可以基于在402中经由map传感器进行的歧管压力测量。方法400然后可以前进到416。
89.如果确定增压水平不小于目标增压压力,则在412处,方法400可以继续确定增压压力是否大于目标增压水平。增压压力可以通过在402中经由map传感器进行的歧管压力测量来确定。
90.如果增压压力大于目标增压水平,则在414处,方法400可以继续关闭第一wg和第二wg中的每一者,并且调整(增大)第一vgt和第二vgt中的每一者。调整vgt可以包括调整相应vgt的叶片,由此改变相应vgt的纵横比。增大vgt可以包括增大vgt的纵横比。通过增大vgt的纵横比,可以减小气流的速度,从而减小压力和涡轮转速,由此引起在涡轮增压器的压缩机处生成较低压力。因此,通过增大第一vgt和第二vgt中的每一者的纵横比,可以降低增压压力。另外,可以相同地调整第一vgt和第二vgt中的每一者,其中“相同地”是指第一
vgt和第二vgt中的每一者的纵横比的调整,所述调整在第一vgt和第二vgt中的每一者的调整的整个时间间隔中(诸如在1%的偏差内)是基本上类似的,以便在每个vgt处维持相同的纵横比,并且因此维持相同的涡轮入口压力和涡轮压力比。对第一vgt和第二vgt中的每一者的调整可以包括前馈开环控制和/或反馈闭环控制。在一个示例中,前馈控制可以基于从包括在第一涡轮增压器的第一vgt和第二涡轮增压器的第二vgt中的每一者内的涡轮位置传感器(未示出)接收的信号。在另一个示例中,反馈控制可以基于在402中经由map传感器进行的歧管压力测量。方法400然后可以前进到416。
91.如果确定增压压力不大于目标增压水平,则可以推断出增压压力可以基本上等于目标增压水平,其中基本上相等可以被定义为在由map传感器获得的压力测量值的某个阈值准确度内(例如,在1%内)相等,并且不再需要进一步调整vgt(可以维持vgt中的每一者的位置)。在416处,方法400可以包括确定第一涡轮增压器是否超速,并且另外确定第一涡轮增压器的第一vgt是否完全打开。第一涡轮增压器超速可以包括第一涡轮增压器的转速高于第一阈值转速。第一阈值转速可以是预校准阈值,并且可以是第一涡轮增压器(诸如第一vgt的叶片和轴)在其以上可能发生机械损坏的转速。确定第一涡轮增压器是否超速包括经由包括在第一驱动轴(诸如分别为图2、图3的第一驱动轴220、322)上的涡轮转速传感器(未示出)对第一涡轮增压器的转速进行建模或测量,以及确定第一涡轮增压器的转速是否大于第一转速阈值。另外,确定第一vgt是否完全打开可以包括经由包括在第一涡轮增压器的第一vgt内的涡轮位置传感器(未示出)感测第一vgt的叶片是否处于完全打开位置。
92.如果确定第一涡轮增压器超速并且第一vgt处于完全打开位置,则在418处,方法400可以包括打开第一wg。第一wg打开可以允许排气绕过第一涡轮增压器的第一vgt,由此减小第一vgt处的压力,从而允许第一涡轮增压器降低其转速以防止超速。方法400可以前进到420。
93.如果确定第一涡轮增压器未超速,或者第一vgt未处于完全打开位置或这两者,则在420处,方法400可以包括确定第二涡轮增压器是否超速,以及第二涡轮增压器的第二vgt是否完全打开。第二涡轮增压器超速可以包括第二涡轮增压器的转速高于第二阈值转速。第二阈值转速可以是预校准阈值,并且可以是第二涡轮增压器(诸如第二vgt的叶片和轴)在其以上可能发生机械损坏的转速。确定第二涡轮增压器是否超速包括经由包括在第二驱动轴(诸如分别为图2、图3的第二驱动轴242、342)上的涡轮转速传感器(未示出)对第二涡轮增压器的转速进行建模或测量。另外,确定第二vgt是否完全打开可以包括经由包括在第二涡轮增压器的第二vgt内的涡轮位置传感器(未示出)感测第二vgt的叶片是否处于完全打开位置。
94.如果确定第二涡轮增压器超速并且第二vgt处于完全打开位置,则在422处,方法400可以包括打开第二wg。第二wg打开可以允许排气绕过第二涡轮增压器的第二vgt,由此减小第二vgt处的压力,从而允许第二vgt降低其速度以防止超速。方法400可以前进到424。
95.在424处,方法400可以包括确定第一压缩机处是否存在喘振。当第一压缩机的压力比(例如,输出压力与入口压力的比率,也称为第一压缩机比)相对于通过第一压缩机的空气流太大时,可能发生压缩机喘振。压缩机喘振可以包括通过第一压缩机的空气充气的轴向流的减少或完全损失,并且可能导致在第一压缩机内产生湍流。例如,压缩机喘振可以包括通过第一压缩机的轴向气流的周期性变化,可能包括通过压缩机的负轴向气流或周期
性负轴向气流。可以经由通过第一压缩机(m)的质量空气流量(maf)与第一涡轮增压器的第一压力比(p)的联合测量来检测压缩机喘振。例如,除了第一压缩机上游的maf传感器(未示出)之外,第一压缩机还可以包括入口压力传感器(未示出)和输出压力传感器(未示出),从而允许测量第一压力比和通过第一压缩机的maf。基于从第一压缩机的入口压力传感器、输出压力传感器和输出maf传感器中的每一者接收的测量值,控制器可以确定第一压缩机是否处于指示压缩机喘振的操作点(m,p),例如,第一压缩机的操作点(m,p)超过第一喘振极限。在一个示例中,超出第一喘振极限的操作点轨迹可以是预编程到控制器的非暂时性存储器中的一组预校准值。在另一个示例中,操作点轨迹可以通过将m和p作为输入的数学函数来定义。如果在424处确定第一压缩机正操作超过第一喘振极限,则方法400可以前进到426,其中第一压缩机再循环阀(crv)(诸如分别为图2、图3的第一crv 216、326)可以被致动到打开位置,以便将空气从第一压缩机的下游再循环到第一压缩机的上游,由此减小跨第一压缩机的压力比。然后,方法400可以前进到428。如果在424处确定第一压缩机处没有喘振,则方法400也可以前进到428。
96.在428处,方法400包括确定第二压缩机处是否存在喘振。如关于424所解释的,可以经由通过第二压缩机(m)的质量空气流量(maf)与第二压缩机(p)的压力比(也称为第二压力比)的联合测量来检测压缩机喘振。例如,除了第二压缩机上游的maf传感器(未示出)之外,第二压缩机还可以包括入口压力传感器(未示出)和输出压力传感器(未示出),从而允许测量第二压力比和通过第二压缩机的maf。基于从第二压缩机的入口压力传感器、输出压力传感器和输出maf传感器中的每一者接收的测量值,控制器可以确定第二压缩机是否处于指示压缩机喘振的操作点(m,p),例如,第二压缩机的操作点(m,p)超过第二喘振极限。在一个示例中,指示第二压缩机超出第二喘振极限的操作的操作点轨迹可以是预编程到控制器的非暂时性存储器中的一组预校准值。在另一个示例中,操作点轨迹可以通过将m和p作为输入的数学函数来定义。由于第一压缩机和第二压缩机的不同直径,用于检测第一压缩机处的压缩机喘振的操作点轨迹可以不同于用于检测第二压缩机处的压缩机喘振的操作点轨迹。如果在428处确定第二压缩机正操作超过第二喘振极限,则方法400可以前进到430,其中维持第一crv,而第二压缩机再循环阀(crv)(诸如分别为图2、图3的第二crv 234、340)可以被致动到打开位置,将空气从第二压缩机的下游再循环到第二压缩机的上游,由此减小跨第二压缩机的压力比。在430之后,然后方法400可以结束。如果确定在第二压缩机处没有喘振,则方法400可以前进到432以维持当前发动机工况,并且方法400可以结束。
97.通过这种方式,排气可以流过第一涡轮和第二涡轮中的每一者,第一涡轮和第二涡轮并联连接,并且加压进气可以流过第一涡轮增压器的第一压缩机和第二涡轮增压器的第二压缩机中的每一者处的进气通道,第一压缩机和第二压缩机串联连接。可以基于催化剂温度和目标增压水平使排气流过双涡轮增压器系统。具体地,当催化剂温度高于阈值温度和/或目标增压水平高于阈值增压压力时,第一wg和第二wg中的每一者可以关闭,并且第一vgt和第二vgt中的每一者可以分别取决于增压压力是小于目标增压水平还是大于或等于目标增压水平而被调整以具有流过其中的降低或增加的排气流速。经由调整通过第一涡轮和第二涡轮中的每一者的排气流速,可以调整增压压力以便匹配米勒循环期间所需的目标增压水平。另外,可以调整涡轮增压器中的每一者的crv以防止压缩机喘振。具体地,响应于第一压缩机超过第一喘振阈值,可以打开第一压缩机再循环阀,和/或响应于第二压缩机
超过第二喘振阈值,可以打开第二压缩机再循环阀。通过响应于目标增压水平而调整vgt的几何形状和废气门的状态并且响应于压缩机喘振而调整压缩机再循环阀的状态,双涡轮增压器系统可以提供足够的增压水平以实现发动机工况范围内的高增压操作,例如米勒循环。
98.现在转向图5,示例性时间线500描绘了根据图4的方法400在发动机(诸如分别为图1的发动机10和图2、图3的发动机系统200、300)的操作期间双涡轮增压器系统(诸如分别为图2、图3的双涡轮增压器系统201、301)的操作的预示性示例。水平线(x轴)表示时间,并且竖直标记t0至t5表示双涡轮增压系统的操作期间的重要点。
99.示例性时间线500示出了在发动机操作期间(例如,在米勒发动机循环的发动机操作期间)双涡轮增压器系统的操作。在发动机操作期间,发动机增压压力响应于相应涡轮增压器(例如,第一涡轮增压器205、305和第二涡轮增压器207、307)的vgt(例如,第一涡轮218、320和第二涡轮238、344)的位置变化而改变,以便根据目标增压水平在第一涡轮增压器的第一压缩机(例如,第一压缩机222、324)和第二涡轮增压器的第二压缩机(例如,第一压缩机236、346)中的每一者处生成足够的增压水平。目标增压水平响应于诸如米勒循环期间的增压要求以及发动机操作期间诸如由包括在输入装置(例如,图1的输入装置130)上的踏板位置传感器(例如,图1的踏板位置传感器134)确定的发动机的扭矩要求而改变,并且可以与阈值增压压力进行比较。目标增压水平由虚线502示出,由双涡轮增压器系统产生的增压压力在曲线图504中示出,并且阈值增压压力在曲线图506中示出。为了调整双涡轮增压器系统的增压压力,根据目标增压水平来调整第一涡轮增压器的第一vgt和第二涡轮增压器的第二vgt。第一vgt的位置在曲线图508中示出(被指示为vgt1),而第二vgt的位置在曲线图510中示出(被指示为vgt2)。曲线图508、510中的vgt的完全打开位置由1指示,而曲线图508、510中的vgt的完全关闭位置由0指示。
100.除了涡轮包括可变几何形状以便优化排气流之外,每个vgt还包括跨相应vgt联接的废气门(wg)以便改变流向相应vgt的涡轮的排气量。第一涡轮增压器的第一wg(例如,第一wg 250、354)的位置在曲线图512中示出(被指示为wg1),而第二涡轮增压器的第二wg(例如,第二wg 252、356)的位置在曲线图514中示出(被指示为wg2)。曲线图512、514中的wg的完全打开位置由1指示,而曲线图512、514中的wg的完全关闭位置由0指示。wg允许来自vgt的涡轮的排气分流以便减少或停止vgt的驱动。因此,由涡轮增压器的压缩机生成的增压量与相应wg的开度相关。因此,除了控制第一vgt的位置和第二vgt的位置之外,还通过控制第一wg和第二wg中的每一者的打开和关闭,可以根据目标增压水平主动地控制由第一压缩机和第二压缩机中的每一者生成的增压的量。另外,当排放控制装置(例如,图1的排放控制装置178)的温度高于阈值温度时,发生经由双涡轮增压器系统发起增压。阈值温度由虚线516示出,而排放控制装置的温度由曲线图518指示。在示例性时间线500中,除了相应涡轮增压器的压缩机中的每一者处的压缩机喘振之外,不会发生相应涡轮增压器的vgt的超速状况。然而,其他示例性时间线可以包括超速或压缩机喘振或这两者,并且因此图5的示例性时间线500不应被视为限制性示例。
101.在t0处,发动机在冷起动状况下起动。因此,在t0处,排放控制装置的温度低于阈值温度。第一vgt和第二vgt中的每一者处于完全打开位置,并且第一wg和第二wg中的每一者处于完全关闭位置。由于排放控制装置的温度低于阈值温度和低扭矩需求,因此目标增
压水平保持接近0,并且增压压力保持接近0,其中各自具有响应于扭矩需求的细微变化而引起的细微变化。
102.在t1处,经由包括在排放控制装置上的温度传感器(例如,温度传感器177)确定温度低于阈值温度。响应于排放控制装置的温度低于阈值温度,将热量引向排放控制装置以便使排放控制装置的温度高于阈值温度。因此,响应于排放控制装置的温度低于阈值温度,将第一wg和第二wg中的每一者从完全关闭位置致动到完全打开位置以便允许来自排气的热量完全分流到排放控制装置。同样在t1处,将第一vgt和第二vgt从完全打开位置调整到完全关闭位置,以便引导大部分排气通过第一wg和第二wg。从t1到t2,响应于第一wg和第二wg中的每一者的打开,由于来自排气的热量被完全分流到排放控制装置,因此排放控制装置的温度升高。
103.在t2处,排放控制装置的温度达到阈值温度。另外,在t2处,增压压力小于目标增压水平。响应于排放控制装置的温度达到阈值温度,将第一wg和第二wg中的每一者从完全打开位置致动到完全关闭位置。另外,响应于排放控制装置的温度升高到阈值温度并且增压压力小于目标增压水平,发动机发起增压,诸如持续米勒循环,并且第一vgt和第二vgt中的每一者从完全关闭位置调整到接近关闭(但不完全关闭)位置,使得在相应vgt中的每一者处生成更高的压力和涡轮转速。将第一vgt和第二vgt中的每一者的位置调整相同的量,以便在对应气缸(例如,第一组气缸204、308和第二组气缸206、310)处维持类似的p3压力。
104.从t2到t3,来自发动机的扭矩需求增加。响应于发动机的扭矩需求增加,增加目标增压水平。另外,增压压力继续小于增加的目标增压水平。响应于增加的目标增压水平,从t2到t3,第一vgt和第二vgt中的每一者的位置继续维持在接近关闭位置,以便将增压压力朝向目标增压压力增加。因此,从t2到t3,增压压力增加;然而,增压压力的值不会增加到高于目标增压水平。另外,从t2到t3,目标增压水平增加超过阈值增压压力。
105.在t3处,增压压力已经增加以达到目标增压压力,并且调整(增大)第一vgt和第二vgt中的每一者的位置以便将增压压力维持在目标增压水平。将第一vgt和第二vgt中的每一者的位置调整相同的量,以便在对应气缸处维持类似的p3压力。因此,从t3至t4,增压压力保持相对恒定(例如,在t3处获得的值的5%内),但根据基于发动机操作的扭矩需求,增压压力有微小变化。然而,由于发动机扭矩需求降低,从t3到t4,目标增压降低。
106.在t4处,响应于来自发动机操作的扭矩需求降低,目标增压减小到增压压力。响应于目标增压水平减小到增压压力,调整第一vgt和第二vgt中的每一者的位置,从而增加相应vgt的开度水平以便减小增压压力。从t4到t5,第一vgt和第二vgt的开度位置连续增加。相应地,响应于第一vgt和第二vgt中的每一者的开度增大,增压压力减小,并且响应于来自发动机的扭矩需求降低,目标增压水平减小;然而,增压压力的值不会减小到低于目标增压水平。
107.在t5处,根据目标增压水平,第一vgt和第二vgt中的每一者的位置保持在固定位置。相应地,从t5开始,维持第一vgt和第二vgt中的每一者的位置,并且维持增压压力接近目标增压水平,所述目标增压水平响应于发动机的扭矩需求而略微变化。
108.以这种方式,通过包括具有类似尺寸的两个并联可变几何涡轮和两个不同尺寸的串联压缩机的双涡轮增压器系统,可以在发动机工况范围内、特别是发动机在具有高增压需求的米勒循环中操作的情况下提供最佳增压水平。与并联定位的压缩机相比,每个压缩
机占用进气的一半,串联布置第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的每个压缩机可以允许在每个增压级内包括全部空气量。结合不同尺寸的两个压缩机还可以允许在发动机转速和负荷范围内进行最佳增压操作。此外,通过包括并联的第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的每个可变几何涡轮(vgt),每个vgt可以维持类似的p3压力。包括并联操作类似尺寸的vgt和串联操作不同尺寸的压缩机的技术效果是可以实现高增压压力(例如,压力比为6),同时可以减少脉冲干扰。另外,通过包括两个串联压缩机和两个并联vgt,相对于其他v6双涡轮增压器配置,可以实现v6发动机的简化封装。
109.本公开提供了对一种用于发动机的系统的支持,所述系统包括:第一涡轮增压器,所述第一涡轮增压器包括第一涡轮和第一压缩机;以及第二涡轮增压器,所述第二涡轮增压器包括第二涡轮和第二压缩机,所述第一压缩机和所述第二压缩机的尺寸不同并且串联联接。在所述系统的第一示例中,所述发动机包括第一气缸组和第二气缸组,所述第一气缸组和所述第二气缸组中的每一者包括相等数量的气缸。在所述系统的第二示例(任选地包括第一示例)中,所述第一涡轮容纳在联接到所述第一气缸组的第一排气通道中,并且其中所述第二涡轮容纳在联接到所述第二气缸组的第二排气通道中,所述第一涡轮与所述第二涡轮并联。在所述系统的第三示例(任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中,所述第一涡轮和所述第二涡轮中的每一者是相同尺寸的可变几何涡轮(vgt)。在所述系统的第四示例(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,所述第一压缩机相对于所述第二压缩机直径更大。在所述系统的第五示例(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,所述系统还包括:第一增压空气冷却器,所述第一增压空气冷却器联接到所述第一压缩机与所述第二压缩机之间的进气通道;以及第二空气冷却器,所述第二空气冷却器在所述第二压缩机下游联接到所述进气通道。在所述系统的第六示例(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,所述系统还包括:跨所述第一压缩机联接的第一压缩机再循环阀和跨所述第二压缩机联接的第二压缩机再循环阀。
110.本公开还提供了对一种用于发动机的方法的支持,所述方法包括:使排气流过第一涡轮增压器的第一涡轮和第二涡轮增压器的第二涡轮中的每一者,所述第一涡轮和所述第二涡轮并联连接;以及在所述第一涡轮增压器的第一压缩机和所述第二涡轮增压器的第二压缩机中的每一者处对流过进气通道的进气进行加压,所述第一压缩机和所述第二压缩机串联连接。在所述方法的第一示例中,所述第一涡轮联接到第一气缸组,而所述第二涡轮联接到第二气缸组,所述第一气缸组和所述第二气缸组包括相等数量的气缸。在所述方法的第二示例(任选地包括第一示例)中,所述第一涡轮的尺寸与所述第二涡轮相等,并且其中所述第一压缩机大于所述第二压缩机。在所述方法的第三示例(任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中,所述方法还包括:在排放控制装置的温度低于阈值温度并且目标增压水平低于阈值增压期间,打开跨所述第一涡轮联接的第一废气门和跨所述第二涡轮联接的第二废气门中的每一者;将所述第一涡轮和所述第二涡轮中的每一者的几何形状调整到关闭位置;以及使排气从排气歧管流到所述排放控制装置。在所述方法的第四示例(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,所述方法还包括:响应于所述排放控制装置的所述温度高于所述阈值温度和所述目标增压水平大于所述阈值增压而增压压力低于所述目标增压水平中的至少一者,关闭所述第一废气门和所述第二废气门
中的每一者;调整所述第一涡轮和所述第二涡轮的几何形状以减小所述第一涡轮和所述第二涡轮中的每一者的开度;以及在所述第一压缩机和所述第二压缩机中的每一者处对所述进气加压。在所述方法的第五示例(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,所述方法还包括:响应于所述排放控制装置的所述温度高于所述阈值温度和所述目标增压水平大于所述阈值增压而增压压力高于目标增压中的至少一者,关闭所述第一废气门和所述第二废气门中的每一者;调整几何形状以增大所述第一涡轮和所述第二涡轮中的每一者的开度;以及在所述第一压缩机和所述第二压缩机中的每一者处对所述进气加压。在所述方法的第六示例(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,所述方法还包括:响应于所述排放控制装置的所述温度高于所述阈值温度和所述目标增压水平大于所述阈值增压中的一者,相同地调整所述第一涡轮和所述第二涡轮中的每一者的所述几何形状以在所述第一涡轮的第一入口和所述第二涡轮的第二入口中处维持相等的涡轮入口排气歧管气压。在所述方法的第七示例(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,所述方法还包括:在定位于所述第一压缩机与所述第二压缩机之间的第一增压空气冷却器处冷却离开所述第一压缩机的所述加压空气,然后在定位于所述第二压缩机下游的第二增压空气冷却器处进一步冷却离开所述第二压缩机的所述加压空气。在所述方法的第八示例(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:响应于第一压缩机比增大到第一喘振极限,打开跨所述第一压缩机联接的第一压缩机再循环阀,和/或响应于第二压缩机比增大到第二喘振极限,打开跨所述第二压缩机联接的第二压缩机再循环阀。在所述方法的第九示例(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,所述发动机包括i6或v6配置,其中所述第一组包括以240
°
曲柄转角的间隔点火的三个气缸,并且所述第二组包括以240
°
曲柄转角的间隔点火的三个气缸。
111.本公开还提供了对一种用于车辆中的发动机的系统的支持,所述系统包括:第一涡轮增压器,所述第一涡轮增压器包括被配置为从第一发动机气缸组接收排气的第一涡轮以及第一较大压缩机;以及第二涡轮增压器,所述第二涡轮增压器包括被配置为从第二发动机气缸组接收排气的第二涡轮以及第二较小压缩机,所述第一涡轮与所述第二涡轮并联,而所述第一较大压缩机与所述第二较小压缩机串联。在所述系统的第一示例中,所述第一涡轮和所述第二涡轮是尺寸相等的可变几何涡轮,所述第一涡轮和所述第二涡轮可调整到相同的开度位置。在所述系统的第二示例(任选地包括第一示例)中,所述系统还包括:控制器,所述控制器将指令存储在非暂时性存储器中,所述指令在被执行时使所述控制器:使进入进气歧管的整个进气容积流过所述第一较大压缩机;第一增压空气冷却器,所述第一增压空气冷却器定位在所述第一较大压缩机与所述第二较小压缩机之间;以及第二增压空气冷却器,所述第二增压空气冷却器在进入将进气供应给所述第一气缸组和所述第二气缸组中的每个发动机气缸的进气歧管之前定位在所述第二较小压缩机的下游。
112.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。因而,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。
113.应当理解,本文公开的配置和程序本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义,因为许多变型是可能的。例如,上述技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-8、v-12、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要素与另一个要素。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。
114.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%。
115.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。这些权利要求应当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。
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