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_3

文档序号:9763742阅读:来源:国知局
动器以基于所接收的信号以及存储在该控制器的存储器上的指令来调节发动机运行。
[0039]如上所述,图1示出了多缸发动机的仅一个汽缸,并且每个汽缸可以类似地包括其自身组的进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。该发动机进一步包括具有压缩机和涡轮机的涡轮增压器。如下文关于图2所描述的,使用压缩机旁路使充气空气的一部分绕行到达压缩机上游,以降低冷凝物形成的可能性。
[0040]现在转向图2,示出了包括通向压缩机204的进气道202的系统200。可以类似于图1的实施例中的进气道42、压缩机162和LP-EGR通路150来使用进气道202、压缩机204和LP-EGR通路206。箭头226可以描绘通过系统200的气流的方向。
[0041]进气空气可以朝向压缩机204被引导通过进气道202。LP-EGR可以经由LP-EGR通路206在压缩机204上游流入进气道202、并且在到达压缩机204之前与进气空气混合。进气空气与LP-EGR的混合物在此可以称为充气空气。该LP-EGR可以由排气、燃料蒸气、水蒸气、空气、C02、N0x以及其他燃烧副产物构成。该充气空气的温度大于进气空气的温度并且低于LP-EGR的温度。
[0042]该充气空气可以流入压缩机204,该压缩机包括压缩机壳体208。压缩机壳体208可以是螺旋形壳体或蜗轮箱壳体,其中压缩机204中充气空气流的转向能够用来将经压缩的充气空气从出口侧沿最短路径传导到入口侧,排气涡轮增压器的涡轮机通常布置在该出口侧上。带有多个叶片212的叶轮210可以将一定体积的充气空气从第一较低压力压缩到第二较高压力。因此,充气空气的密度增大,这可能导致对应发动机的功率输出增大。
[0043]如以上所描述的,压缩机204可以进一步包括压缩机旁路214。虽然未描绘,但是压缩机旁路214可以被容纳在压缩机壳体208内。压缩机旁路214包括与进气道202和压缩机204流体连通的两个接头。第一接头216拦截叶轮210上游的充气空气的第一部分。第二接头218拦截叶轮210下游的气体的第二部分。流经第二接头218的充气空气的压力大于流经第一接头216的气体的压力。该第一部分充气空气可以小于、等于或大于该第二部分充气空气。本领域技术人员将了解的是,压缩机旁路214可以具有三个或更多个接头以使充气空气转向。然而作为替代方案,每个接头还能够具有分开的通路,使得第一接头中的充气空气不与来自第二接头的充气空气混合。此外,每个接头可以具有旁通阀,使得第一接头可以独立于第二接头运行。
[0044]当压缩机旁通阀219打开时,流经第一接头216和第二接头218的气体可以流入环形通路220。该压缩机旁通阀219位于联接至第一接头216和第二接头218 二者的通路中。环形通路220环绕进气道202的管道的圆周。该环形通路220可以是从进气道202的自然几何形状得到的空腔、通道或通路。环形通路220经由位于压缩机204近处且在其上游的环形出口 222而开向进气道202。该环形出口 222位于LP-EGR通路206与压缩机204之间。从第一接头216和第二接头218流出的充气空气可以流经环形通路220并且经由出口 222流入进气道202中。出口 222是横跨进气道202的管道的整个圆周的单一开口,从而允许绕行的充气空气流到进气道202的管道的内壁近处。
[0045]虚线224示出了从出口 222流入进气道202的绕行的充气空气流的方向。角度α示出了来自出口 222的绕行的充气空气流动方向与进气道202的管之间的角度。如图所示,角度α是锐角,并且因此,流自出口 222的绕行的充气空气在进气道202的管道的近处。开向进气道202的出口 222沿着该进气系统的管道(例如,内壁)走向、并且被引导至叶轮210。
[0046]如上所述,第二接头218从叶轮210下游接收充气空气。因此,流经出口 222的绕行的充气空气的压力和温度大于流经压缩机旁路214上游的进气道202的充气空气的压力和温度。以此方式,充气空气可以不从进气道202流出并流入出口 222。该绕行的气体在该管道与进气道202的充气空气之间流动从而形成环形壁皇,这可以降低冷凝物形成的可能性。该绕行的充气空气还可以提高该管道的温度,进一步降低了冷凝物形成的可能性。随着冷凝物形成的可能性的降低,由于冷凝水滴造成的噪音排放也被减少。损坏该至少一个压缩机叶轮210的叶片212的风险降低。压缩机204的效率可以提高、或保持不被LP-EGR影响。
[0047]图2描绘了带有阀的压缩机旁路,该阀用于启用和停用该压缩机旁路。图3描绘了用于操作该阀的方法。
[0048]现在转向图3,描绘了用于控制压缩机旁通阀的方法300。用于实施方法300的指令可以由控制器(例如,图1的控制器12)基于该控制器的存储器上所存储的指令以及从该发动机系统的多个传感器(例如,以上参照图1所描述的这些传感器)接收到的信号来执行。根据下文描述的这些方法,该控制器可以采用该发动机系统的发动机致动器来调节发动机运行。确切而言,方法300可以涉及发动机10、LP-EGR通路150、压缩机204、压缩机旁路214、第一接头216、第二接头218、压缩机旁通阀219、以及环形通路220。
[0049]方法300在302处开始,该方法300包括确定、估算和/或测量当前发动机运行参数。这些发动机运行参数可以包括以下各项中的一项或多项:发动机负载、发动机转速、歧管真空、EGR流率、发动机温度、进气空气温度、进气空气湿度、以及空燃比。方法300可以进一步确定当前气候条件(例如,雨、雪、湿度等等)。
[0050]在303处,方法300包括确定当前扭矩需求是否小于最大扭矩需求。扭矩需求可以基于踏板位置和/或节气门位置。压下更多的踏板位置(例如,更接近车辆地板)可以对应于较高的扭矩需求。开度较大的节气门位置可以对应于较高的扭矩需求。
[0051]如果方法300确定扭矩需求不小于最大扭矩需求,则该方法可以前进至304来维持当前发动机运行参数并且关闭压缩机旁通阀,以便允许所有充气空气流经压缩机并且进入发动机的一个或多个汽缸而不流经该压缩机旁路。在此,流经压缩机旁路的充气空气可以被称为绕行的充气空气。在一些实施例中,可以从方法300中省略确定扭矩需求的值。
[0052]如果方法300确定扭矩需求小于最大扭矩需求,则该方法可以前进至306。在306处,方法300包括确定冷凝风险是否大于阈值。该冷凝风险可以基于LP-EGR流率、发动机温度、冷起动、以及当前气候条件。例如,当LP-EGR流率增大时,冷凝风险也增大。当发动机温度降低时,冷凝风险增大。例如,如果发动机在冷起动条件下运行,则冷凝风险增大。增大的进气空气湿度可能增大冷凝风险。此外,气候条件(例如,雨、湿度和雪)可能增大冷凝风险,而其他气候条件(例如,高温、低湿度、以及风)可以降低冷凝风险。
[0053]如果冷凝风险不大于阈值,则方法300前进至304来维持当前发动机运行并且调节压缩机旁通阀至关闭位置,如以上描述的。
[0054]如果冷凝风险大于阈值,则方法300前进至308来打开该压缩机旁通阀以便使来自压缩机的充气空气经由第一和第二接头转向到该环形通路。该绕行的充气空气相对于进气道的内部表面以锐角流出该环形通路。该绕行的充气空气在管道的内部表面与进气道中的充气空气之间产生壁皇,以便减轻这些内部表面上的冷凝物形成。该绕行的充气空气还提高了这些内部表面的温度,进一步降低了冷凝物形成。
[0055]在310处,方法300包括确定冷凝风险是否仍大于阈值。如果冷凝风险不大于阈值,则方法300可以前进至311以关闭压缩机旁通阀并且停止使充气空气绕行。如果LP-EGR减小或停止,如果发动机温度升高,如果进气空气温度下降和/或气候条件变得更干和/或更热,则冷凝风险可以下降到低于阈值。当压缩机旁通阀处于关闭位置时,没有充气空气绕行。
[0056]如果冷凝风险仍大于阈值,则方法300前进至312以将压缩机旁通阀维持在打开位置并且继续监测冷凝风险。该压缩机旁通阀保持打开,直到冷凝风险不再大于阈值或者直到需要最大扭矩。
[0057]在一个实施例中,该压缩机旁通阀可
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