具有排气涡轮增压和排气再循环的内燃发动机的制作方法
【专利说明】具有排气涡轮増压和排气再循环的内燃发动机
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2014年10月15日提交的德国专利申请号102014220905.6的优先权，出于所有目的，将该专利的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本说明书大体涉及用于使进气空气绕行到达压缩机上游的方法和系统。
【背景技术】
[0004]装配有高压排气再循环(HP-EGR)和低压排气再循环(LP-EGR)两者的发动机越来越普遍。HP-EGR使来自涡轮机上游的排气道的排气转向并且将该排气输送至压缩机下游的进气道。替代地，LP-EGR使来自该涡轮机下游的排气道的排气转向并且将该排气输送至该压缩机上游的进气道。LP-EGR超过HP-EGR的优点可以是，LP-EGR在转向至该进气道之前驱动该涡轮机并且因此，保存能量。
[0005]然而，存在与EGR、尤其LP-EGR相关联的许多困难。例如，当LP-EGR与进气系统内的进气空气和/或部件混合时，水可以在该进气空气中冷凝从而形成水滴、或撞击到这些部件的表面上。这是由于LP-EGR的温度较高而进气系统和/或进气空气的温度较低。以此方式，空气和/或进气系统表面的温度可以低于LP-EGR内水蒸气的露点温度。冷凝水滴可能导致噪音增大和/或可能损坏压缩机叶片。此外，当LP-EGR增加时，冷凝物也可以增加。
[0006]解决上述问题的尝试包括位于LP-EGR通路内的冷凝物收集器，如Joergi等人的US 8056338中所示。这些冷凝物收集器可以收集来自LP-EGR的、流入进气道中之前的蒸气。此外，所收集的冷凝物可以朝向压缩机轮被引导以防止腐蚀。
[0007]然而，这里的发明人已经认识到了此类系统的潜在问题。如一个示例，该冷凝物收集器也没有减轻来自进气空气的蒸气冷凝。通过将该收集器放在LP-EGR通路中，进气空气中的蒸气可以冷凝到进气表面上和/或形成冷凝水滴。该冷凝物收集器以及从该收集器通向该压缩机轮的一条通路可能导致包装限制并且因此该冷凝物收集器可能不是对所有车辆通用的。
【发明内容】
[0008]在一个示例中，以上所描述的问题可以通过以下方法解决:该方法使充气空气经由压缩机旁路绕行到达进气系统从而从压缩机叶轮的上游和下游来抽吸充气空气，并且能够经由环形出口与进气道的内壁成锐角地引入该充气空气。以此方式，该绕行的充气空气可以在进气道的内壁与充气空气之间创造壁皇，以减轻冷凝物撞击到该内壁上。
[0009]作为一个示例，当LP-EGR流入该进气道时，该压缩机旁路可以被激活以便降低冷凝物形成的可能性。额外地或替代地，该压缩机旁路可以基于气候条件(例如，湿度、雨、雪等)被激活。通过这样做，该压缩机旁路可以降低冷凝物水滴在该进气道的内壁上形成的可能性、同时还人为地增大被提供至压缩机的充气空气量。
[0010]应了解的是，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在【具体实施方式】中进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附于【具体实施方式】的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文中或本披露的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0011]图1示出了发动机的示意图。
[0012]图2示出了压缩机旁路以及充气空气再引入的角度。
[0013]图3示出了用于操作压缩机旁路的方法。
【具体实施方式】
[0014]以下描述涉及用于使充气空气绕行以减少在进气道的表面上的冷凝物形成的系统和方法。该压缩机旁路可以联接至图1所示的发动机的涡轮增压器的压缩机。该发动机可以包括高压排气再循环(HP-EGR)和低压排气再循环(LP-EGR)两者。该压缩机旁路被定位在增压空气冷却器的上游并且将充气空气相对于如图2所示的进气表面以锐角转向。该旁路可以由控制阀控制，使得充气空气在所希望的条件期间被再引入并且以便增大扭矩并且降低冷凝物形成的可能性二者。图3示出了一种用于操作该控制阀以调节被再引入的充气空气的量的方法。
[0015]现在参见图1，示出了多缸发动机10的一个汽缸的示意图，该发动机可以被包含在汽车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包含控制器12的控制系统以及由经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，汽缸)30可以包括燃烧室壁32，其中活塞36被定位在燃烧室壁中。在一些实施例中，汽缸30内的活塞36的面可以具有凹窝(bowl)。活塞36可以联接至曲轴40，使得该活塞的往复运动被转换为曲轴40的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统联接到车辆的至少一个驱动轮上。另外，起动器马达可以经由飞轮联接至曲轴40以便使得发动机10能够起动操作。
[0016]燃烧室30可以经由进气道42接收来自进气歧管44的进气空气、并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30相连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。
[0017]在这个示例中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动被控制。凸轮致动系统51和53可以各自包括一个或多个凸轮并且可以利用以下可以由控制器12操作以改变气门操作的系统中的一项或多项: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。进气门52和排气门54的位置可以由位置传感器55和57确定。在替代性实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动来控制。例如，汽缸30可以替代地包括通过电动气门致动控制的进气门以及通过包含CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
[0018]燃料喷射器66被示为直接联接至燃烧室30以便经由电子驱动器68以与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接将燃料喷射到该汽缸中。以此方式，燃料喷射器66提供了到燃烧室30中的所谓的直接燃料喷射。该燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或例如燃烧室的顶部。燃料可以由燃料系统(未示出)输送至该燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱、燃料栗和燃料轨。
[0019]在选定的运行模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88能够经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。虽然示出了火花点火部件，但是在一些实施例中，发动机10的燃烧室30或一个或多个其他燃烧室可以以压缩点火模式在具有点火火花或没有点火火花的情况下运行。在一些实施例中，该点火系统可以包括双火花系统，该双火花系统包括每个汽缸的两个火花塞(未示出)。
[0020]进气道42可以包括分别具有节流板64和65的节气门62和63。在这个特定的示例中，可以由控制器12通过被提供给被包括在节气门62和63中的电动马达或致动器的信号来改变节流板64和65的位置，这是通常被称为电子节流控制(ETC)的构造。以此方式，在其他发动机汽缸中，节气门62和63可以被操作以改变被提供给燃烧室30的进气空气。通过节气门位置信号TP可以将节流板64和65的位置提供给控制器12。进气道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，以用于将相应的信号MAF和MAP提供至控制器12。进一步地，进气歧管44可以包括充气运动控制阀45，以用于控制燃烧室30中发生的充气运动的强度。
[0021]另外，在所披露的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以将来自排气道48的排气的期望部分经由高压EGR(HP-EGR)通路140和/或低压EGR(LP-EGR)通路150传送至进气道44。被提供给进气道44的EGR的量可以由控制器12通过HP-EGR阀142或LP-EGR阀152来改变。在一些实施例中，节气门可以被包含在排气装置中以有助于驱动EGR。另外，EG