进气涡流装置的控制方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年1月21日提交的美国临时专利申请号no.62/105,880的优先权。

本发明主要涉及的领域包括带涡轮增压器的发动机系统。

背景技术：

发动机可包括涡轮增压器。

技术实现要素：

各种变型可包括一种方法，该方法包括：在车辆中的发动机的燃料消耗最少的操作模式期间或者在加速事件之前，选择性地致动进气涡流装置以使压缩机以较高的速度进行风车式旋转。

各种变型可包括用于车辆中的发动机中进气涡流装置的控制方法，该控制方法包括：确定是否在第一模式、第二模式或第三模式的至少一种中操作车辆；在第一模式中，基于至少一个发动机控制操作来致动进气涡流装置中的多个叶片以移动至少一个第一角度；在第二模式中，致动进气涡流装置中的多个叶片以移动至少一个第二角度，从而引起离开该进气涡流装置的流体流的高水平涡流；以及在第三模式中，致动进气涡流装置中的多个叶片以移动至少一个第三角度，从而引起离开该进气涡流装置的流体流的高水平涡流。

各种变型可包括进气涡流装置的控制方法，该控制方法包括：提供进气涡流装置，该进气涡流装置具有致动器和可操作地连接于该致动器的多个叶片；将进气涡流装置附接至压缩机上游的内燃机；以及在第一模式中，利用电子控制单元来控制多个叶片与进气涡流装置中的致动器的角度，以使得多个叶片的角度基于至少一个发动机操作模式；在第二模式中，利用电子控制单元来控制多个叶片与进气涡流装置中的致动器的角度，以使得多个叶片的角度引起离开进气涡流装置流体流的涡流运动；以及在第三模式中，利用电子控制单元来控制多个叶片与进气涡流装置中的致动器的角度，以使得多个叶片的角度引起离开进气涡流装置流体流的涡流运动。

从之后提供的详细描述中，本发明范围内的其它说明性变型将变得显而易见。应理解的是，详细描述和特定示例虽然公开了本发明范围内的变型，但仅仅旨在说明的目的并且并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

本发明范围内的变型的选择示例将从以下描述和附图中变得更易于理解，其中：

图1说明根据各种变型的内燃机的示意图。

图2说明根据各种变型的进气涡流装置的立体图。

图3说明根据各种变型的用于进气涡流装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

变型的以下描述在本质上仅仅是说明性的并且并不以任何方式旨在限制本发明的范围、其应用或用途。

图1说明可包括内燃机系统20的各种变型。在各种变型中，内燃机22可燃烧燃料并且可将呈废气形式的流体排放至发动机换气系统24。发动机换气系统24可管理供给至内燃机22以及从该内燃机排出的流体流。发动机换气系统24可具有各种布置和各种发动机换气系统的部件。

在各种变型中，发动机换气系统24可包括排气歧管26，该排气歧管可装配在内燃机22的排气侧上，以将从内燃机22呼出的诸如废气的流体流引导至发动机换气系统24。进气歧管28可装配在内燃机22的进气侧上，以将空气和/或空气燃料混合物引导并且供给至内燃机22。

在各种变型中，发动机换气系统24还可包括涡轮增压器30。涡轮增压器30可包括涡轮机32，该涡轮机能经由轴36可操作地附接至压缩机34。涡轮机32可由废气流体流驱动，该废气流体流可致使轴36旋转，这然后可驱动压缩机34。压缩机34然后可对可进入内燃机22的空气加压。

在各种变型中，进气涡流装置38可位于压缩机34之前或上游，并且可操作地与压缩机34相关联。可使用任何数量的进气涡流装置38，包括但不限于这样的进气涡流装置38，其可包括可操作以通过引起涡流运动来选择性地影响流动的元件或多个元件。涡流装置38也可操作以限制流动和/或基本上防止通过进气涡流装置38的流动。在任何数量的变型中，涡流装置38中的元件可移动至各种位置，包括但不限于旋转、扭转、变换或延展这些元件。在一种变型中，这些元件可呈多个叶片40的形式，这些叶片可由致动器42移动至在大约0至90度之间的任何数量的角度，这一变型在图2中进行说明。此种类型和配置的进气涡流装置38在美国专利申请14/508,151中说明并且在此其全文通过引用的方式纳入本文。

在各种变型中，进气涡流装置38的致动器42能可操作地连接于电子控制单元(ecu)，该电子控制单元可用于控制进气涡流装置38的角度。在各种变型中，ecu可包括主控制器和/或控制子系统，其可包括与进气涡流装置38相通信的一个或多个控制器(并未单独地说明)，用以接收和处理传感器输入以及发送输出信号。控制器可包括一个或多个合适的处理器和存储装置(并未单独地说明)。存储器可配置成提供数据和指令的存储，这些数据和指令提供发动机系统的至少一些功能性并且可由处理器执行。该方法的至少各部分可由一个或多个计算机程序和各种发动机系统数据或指令、作为查询表、公式、算法、图表、模型而存储在进气涡流装置38的操作条件数据等等启用。控制子系统可通过接收来自传感器的输入信号、根据传感器输入信号来执行指令或算法以及将合适的输出信号发送至致动器42来控制进气涡流装置38的参数。如这里所使用的，术语“模型”可包括任何代表使用变量的某种的构造，例如查询表、图表、公式、算法和/或之类。模型对于任何给定的发动机系统或系统的精确设计和性能规范而言是专用和具体的。

在各种变型中，车辆可在内燃机22的燃料消耗可能增大或者最大的情形下的第一模式中，包括但不限于当车辆可能加速或者维持在恒定速度时操作。当车辆在第一模式中操作时，多个叶片40的角度和所产生的通过进气涡流装置38的流体流可通过任何数量的发动机控制操作算法、包括但不限于获得最佳燃料经济性和/或最佳发动机输出的算法来确定。进气涡流装置38中多个叶片40的角度可在车辆于第一模式中的操作期间、基于发动机操作范围而改变，以实现最佳发动机效率。在一种说明中，进气涡流装置38中的多个叶片40可在发动机以第一数量的每分钟转数(rpm)下操作的同时设定为第一角度，并且可在发动机以第二数量的rpm下操作的同时设定为第二角度。应注意的是，发动机可在车辆于第一模式中操作期间以任何数量的rpm操作，且因此，进气涡流装置38中多个叶片40的角度也可与rpm上的变化相关联地改变。

在各种变型中，车辆可在内燃机22的燃料消耗可能最低或者是零的情形下的第二模式中，包括但不限于车辆的减速、车辆的滑行和/或车辆的制动中操作。在这些模式中，内燃机可能比在车辆可能加速或维持恒定速度时所需的燃料消耗需要较少的燃料消耗。在第二操作模式中，多个叶片40可由致动器42移动至一个或多个角度以引起离开进气涡流装置38的流体流的涡流运动，这会致使比起压缩机34在没有来自进气涡流装置38的涡流运动情形下旋转，压缩机34以较高的速度进行“风车式旋转”。在另一变型中，多个叶片40可在第二模式中设定为固定角度。多个叶片40的角度可通过压缩机34的速度极值来确定。当加速器可被压下时，压缩机34可由于离开进气涡流装置38的流体的涡流运动而在高度下进行“风车式旋转”，以使得压缩机可升至有效地加速车辆所需的速度。这可减小或消除加速器的压下与涡轮增压器30增速所需时间之间的滞后，以使得可更快速地达到所需的扭矩输出，这可通过所存储的惯性能量来回收制动和/或滑行能量。当进气涡流装置38可设定为致使压缩机34能在比压缩机34在没有来自进气涡流装置38的涡流运动的情形下旋转的速度更高的速度下进行“风车式旋转”，这还可通过产生阻力来减小由标准车辆行车制动器所需的制动量。

在各种变型中，当操作者可执行手动档位切换并且在预期即将进行的车辆加速事件时接合/按压离合器时，车辆可在第三模式中操作。在第三模式中，进气涡流装置38中的多个叶片40移动至各种角度以产生离开进气涡流装置38的流体流的涡流运动，这会致使比起压缩机34在没有来自进气涡流装置38的涡流运动情形下旋转，压缩机34以较高的速度进行“风车式旋转”。在另一变型中，多个叶片40可在第三模式中设定为固定角度。多个叶片40的角度可通过压缩机34的速度极值来确定。当离合器可释放时，可由于来自离开进气涡流装置38的流体的涡流运动而在高速下进行“风车式旋转”的压缩机34可升至有效地加速车辆所需的速度，这可减小或消除档位切换以及当涡轮增压器30可升至所需的速度之间的滞后，以使得可更快速地达到所需的扭矩输出。

图3说明用于进气涡流装置38的控制方法的变型。在各种变型中，在第一步骤56中，ecu可确定车辆可执行的何种操作模式44、46、48。如果ecu检测到车辆处于驾驶模式44中，ecu就可将信号发送至进气涡流装置致动器42，以使得多个叶片40基于一个或多个发动机操作算法50而移动至一个或多个角度，这些发动机操作算法包括但不限于最佳燃料经济性和/或发动机输出。这可允许内燃机22能在最大效率下执行。如果ecu检测到车辆已进入制动/滑行模式46，ecu可将信号发送至进气涡流装置致动器42，以使得多个叶片40移动至一个或多个角度，从而引起高水平的涡流运动52，这会致使压缩机34能在比压缩机34在没有来自进气涡流装置38的涡流运动情形下可旋转的速度更高的速度进行风车式旋转。如果ecu检测到车辆已进入换档模式48，ecu可将信号发送至进气涡流装置致动器42，以使得多个叶片40移动至一个或多个角度，从而引起高水平的涡流运动54，这会致使压缩机34能在比压缩机34在没有来自进气涡流装置38的涡流运动情形下可旋转的速度更高的速度进行风车式旋转。

以下对变型的描述仅仅是对被认为落在本发明范围内的部件、元件、动作、产品以及方法的说明，并且并不以任何方式旨在通过具体公开或未明确阐述的内容来限制这种范围。这里描述的部件、元件、动作、产品以及方法可除了这里明确描述的以外相组合并重新布置，并且仍被认为落在本发明的范围内。

变型1可包括一种方法，该方法包括：在车辆中的发动机的燃料消耗最少的操作模式期间或者在加速事件之前，选择性地致动进气涡流装置以使压缩机以较高的速度进行风车式旋转。

变型2可包括根据变型1中所阐述的方法，其中，操作模式是制动模式、减速模式或滑行模式中的至少一种。

变型3可包括根据变型1-2中任一项所阐述的方法，其中，操作模式是档位切换。

变型4可包括用于车辆中的发动机中进气涡流装置的控制方法，该控制方法包括：确定是否在第一模式、第二模式或第三模式的至少一种中操作车辆；在第一模式中，基于至少一个发动机控制操作来致动进气涡流装置中的多个叶片以移动至少一个第一角度；在第二模式中，致动进气涡流装置中的多个叶片以移动至少一个第二角度，从而引起离开该进气涡流装置的流体流的高水平涡流；以及在第三模式中，致动进气涡流装置中的多个叶片以移动至少一个第三角度，从而引起离开该进气涡流装置的流体流的高水平涡流。

变型5可包括根据变型4中所阐述的控制方法，其中，在第一模式中，发动机的燃料消耗高，并且其中在第二模式中，发动机的燃料消耗最少。

变型6可包括根据变型4-5中任一项所阐述的控制方法，其中，在第三模式中，预期车辆的加速事件。

变型7可包括根据变型4-6中任一项所阐述的控制方法，其中，至少一个第一角度实现发动机的最大效率，而至少一个第二角度和至少一个第三角度致使发动机中的压缩机以高速进行风车式旋转。

变型8可包括根据变型4-7中任一项所阐述的控制方法，其中，在第一模式中，车辆正加速。

变型9可包括根据变型4-8中任一项所阐述的控制方法，其中，在第二模式中，车辆是制动、滑行或减速的至少一种。

变型10可包括根据变型4-9中任一项所阐述的控制方法，其中，在第三模式中，车辆进行换档。

变型11可包括用于进气涡流装置的控制方法，该控制方法包括：提供进气涡流装置，该进气涡流装置具有致动器和可操作地连接于该致动器的多个叶片；将进气涡流装置附接至压缩机上游的内燃机；以及在第一模式中，利用电子控制单元来控制多个叶片与进气涡流装置中的致动器的角度，以使得多个叶片的角度基于至少一个发动机操作模式；在第二模式中，利用电子控制单元来控制多个叶片与进气涡流装置中的致动器的角度，以使得多个叶片的角度引起离开进气涡流装置的流体流的涡流运动；以及在第三模式中，利用电子控制单元来控制多个叶片与进气涡流装置中的致动器的角度，以使得多个叶片的角度引起离开进气涡流装置的流体流的涡流运动。

变型12可包括根据变型11所阐述的控制方法，其中，离开进气涡流装置的流体流的涡流运动致使在进气涡流装置上游的压缩机以高速进行风车式旋转。

变型13可包括根据变型11-12中任一项所阐述的控制方法，其中，在第一模式中，多个叶片的角度与一个或多个发动机操作范围相关联地改变以获得最佳发动机效率。

变型14可包括根据变型11-13中任一项所阐述的控制方法，其中，在第一模式中，内燃机的燃料消耗较高，而在第二模式中，内燃机的燃料消耗最少。

变型15可包括根据变型11-14中任一项所阐述的控制方法，其中，内燃机可操作地连接于车辆。

变型16可包括根据变型15所阐述的控制方法，其中，当压缩机在高速下进行风车式旋转时，减小车辆中的加速器压下和车辆中的涡轮增压器增速所需时间之间的滞后。

变型17可包括根据变型15-16中任一项所阐述的控制方法，其中，当压缩机在高速下进行风车式旋转时，减小车辆中的多个档位的切换和车辆中的涡轮增压器增速所需时间之间的滞后。

变型18可包括根据变型15-17中任一项所阐述的控制方法，其中，在第三模式中，预期车辆的加速事件。

变型19可包括根据变型15-18中任一项所阐述的控制方法，其中，在第一模式中，车辆加速，而在第二模式中，车辆是制动、减速或滑行的至少一种。

变型20可包括根据变型15-19中任一项所阐述的控制方法，其中，在第三模式中，车辆手动地换档。

本发明范围内的选择性变型的上文描述在本质上仅仅是说明性的，因此本发明的变型或变化并不被认为偏离本发明的精神和范围。