具有进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的发动机系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的发动机系统。提供一种用于发动机的操作的方法。所述方法包括：在第一工况期间，允许进气气流通过定位在汽缸上游的进气空气供应涡轮机以驱动发电机，所述发电机耦接至能量存储装置，以及抑制进气气流通过布置于具有所述进气空气供应涡轮机的平行流布置中的马达驱动的压缩机，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，该马达耦接至所述能量存储装置。所述方法还包括：在第二工况期间，允许进气气流通过所述马达驱动的压缩机同时所述马达驱动的压缩机接收来自所述马达的转动输入，以及抑制进气气流通过所述进气空气供应涡轮机。
【专利说明】具有进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的发动机系统
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2015年4月28日提交的德国专利申请N0.102015207791.8的优先权，其全部内容在此通过引用被并入本文。
【背景技术】
[0003]涡轮增压器被并入内燃发动机中以改进燃烧操作。由涡轮增压器提供的升压允许发动机产生更大的功率输出或能够使发动机缩小尺寸同时提供相当于较大自然吸气发动机的功率输出。DE 102013203042 Al公开了用于内燃发动机的涡轮增压器，其具有油润滑轴承、用于油的供应管路和用于油的通流限制器。在DE 102013203042 Al中公开的涡轮增压器能够在所增加的发动机功率不是所期望时产生过量的升压，从而增加发动机的低效率。排气驱动涡轮增压器也能够经历由惯性、摩擦和涡轮增压器中压缩机负荷引起的滞后。涡轮增压器滞后消极地影响了车辆节流响应，这能够降低车辆消费者的吸引力。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题中至少一些问题，提供了一种用于发动机操作的方法。该方法包括在第一工况期间，允许进气气流通过定位于汽缸上游的进气空气供应涡轮机(intakeair-supply turbine)以驱动发电机，该发电机親接至能量存储装置，以及抑制进气气流通过布置于具有进气空气供应祸轮机的平行流布置(parallel flow arrangement)中的马达驱动的压缩机(motor-driven compressor)，所述马达驱动的压缩机親接至马达，所述马达耦接至能量存储装置。该方法还包括在第二工况期间，允许进气气流通过马达驱动的压缩机同时马达驱动的压缩机接收来自马达的转动输入，以及抑制进气气流通过进气空气供应涡轮机。
[0005]当单独或结合附图时，本说明书的上述优点和其它优点以及特征将从以下【具体实施方式】中更容易地明白。
[0006]应该理解，提供上述
【发明内容】
是为了以简化形式引入在【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附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述或本公开任何部分中的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0007]图1示出在示例性实施例中具有进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的机动车辆；
[0008]图2示出用于包括进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的内燃发动机的系统的操作的方法；以及
[0009]图3示出用于包括进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的内燃发动机的系统的操作的更详细方法。
【具体实施方式】
[00?0]本说明书涉及机动车辆，其具有内燃发动机、供气道(air-supply tract)、排气道(exhaust gas tract)以及布置于供气道中的压缩机。机动车辆可包括提供改进的发动机升压和效率以及其它优点的供气道。
[0011]在一个示例中，机动车辆可包括内燃发动机、供气道、排气道以及布置于供气道中的压缩机。机动车辆可额外地具有发电机和布置于压缩机下游供气道中的进气空气供应涡轮机。因此，进气空气供应涡轮机具有在操作期间流经其间的进气空气并因此定位于汽缸的上游，所述汽缸与具有流经其间的排气的定位于汽缸下游的排气涡轮机相对。
[0012]继续前面的示例，进气空气供应涡轮机可以连接至发电机以便将扭矩传递至发电机。压缩机可以包括在排气涡轮增压器中并且在该情况下连接至布置于排气道中的排气涡轮机。排气涡轮机可以定位于汽缸的下游并且被配置为将扭矩传递至压缩机。
[0013]可以有利的是，对于能量恢复，特别是当压缩机由吸收来自排气流的能量并由此驱动压缩机的排气涡轮机驱动时，借助进气空气供应涡轮机以使用增压压力是可能的，所述增压压力由上游压缩机产生并且其对于当前驱动情形不是所期望的。当进气空气供应涡轮机经由涡轮机轴将扭矩输入提供至发电机时，发电机产生能量。由发电机产生的能量能够用于驱动其它部件，诸如马达驱动器压缩机。
[0014]供应空气的通流量还会受到进气空气供应涡轮机的影响。也就是说，供应至汽缸的空气量可受到进气空气供应涡轮机的影响。因此，阀门可以定位在供气道中的管道的一个或多个中。能够操作阀门以调节流动至下游汽缸的进气空气量。
[0015]此外，由于涡轮机的性能，在涡轮机操作期间行进通过进气空气供应涡轮机的供应空气扩展并变得更冷。冷却的进气空气能够有利于减少发动机中的燃烧爆震。减少燃烧爆震能够相应地增加发动机燃烧效率。
[0016]在另一个示例中，供气道可包括彼此平行延伸的多个管道。也就是说，管道具有平行流布置，在所述平行流布置中管道的入口彼此连接(例如，直接连接)并且管道的出口彼此连接(例如，直接连接)。继续该示例，进气空气供应涡轮机可以布置于包括在供气道的多个管道中的进气空气供应涡轮机管道中。因此，引导所期望的空气供应流通过进气空气供应涡轮机是可能的，例如，在部分负荷操作期间以及在其它操作期间，引导空气在进气空气供应涡轮机周围，使得空气绕过进气空气供应涡轮机。
[0017]在机动车辆的另一个示例中，进气空气供应涡轮机可具有可调节的导向叶片。也就是说，可以调节导向叶片的几何结构以改变流经进气空气供应涡轮机的进气空气量。结果，能够以更多通用的方式使用进气空气供应涡轮机并且能够更有效地操作。例如，可以调节进气空气供应涡轮机中的导向叶片以增加/减少从进气空气供应涡轮机供应至汽缸的空气。以这种方式，可变几何结构进气空气供应涡轮机能够作为发动机节流机构以向汽缸提供期望的气流量。
[0018]在另一个示例中，发电机可以以能够改变用于驱动发电机所需要的扭矩的方式而构造。也就是说，进气空气供应涡轮机能够将不同量值的转动输入提供至发电机。此外，发电机可以是电气发电机。在此示例中，发电机因此可以用作进气空气供应涡轮机上的可变负荷。进气空气供应涡轮机上发电机的可变负荷因此能够用于节流流经涡轮机的空气供应。例如，当增加的进气空气节流是期望的时，可以调节发电机以将增加的负荷施加于进气空气供应涡轮机上，从而减缓涡轮机速度。在另一方面，当降低的进气空气节流是期望的时，可以调节发电机以将降低的负荷量施加于进气空气供应涡轮机上，从而增加涡轮机速度。
[0019]在机动车辆的另一个示例中，发电机可以操作地连接至能量存储装置(例如，电池、电容器等等)。因此，由发电机提供的能量能够被存储并且如果需要可用于其它应用中。以这种方式，能量可以被保存于机动车辆中，从而增加车辆效率并提高燃料经济性。在此示例中，马达可以操作地连接至能量存储装置。在该示例中，当需要时，马达能够因此用存储在能量存储装置中的能量操作。应该清楚的是，存储在能量存储装置中的能量可以先前由发电机产生。以这种方式，能量能够被保存于发动机中以增加发动机效率。例如，进气系统中的过量能量能够在某些工况(例如，低负荷、减速等等)期间通过供应空气涡轮机的操作和发电机被转移至能量存储装置。随后，在其它工况(例如，高负荷、加速等等)期间，存储在能量装置中的过量能量能够用于驱动马达驱动的压缩机以增加发动机输出。结果，能够增加发动机效率。
[0020]在机动车辆的另一个示例中，额外压缩机可以布置在供气道中的压缩机的下游。额外压缩机可以由马达(例如，电动马达)驱动并因此可称为马达驱动的压缩机。因此，经由两个压缩机提供所期望的增压压力是可能的。马达驱动的压缩机相对于涡轮增压器压缩机的优点在于:如果需要，能够独立于排气流的当前状态而操作。因此，在一些示例中，马达驱动的压缩机可以被操作以减少发动机中的涡轮滞后。例如，当需要时，马达驱动的压缩机可以在发动机功率转换期间操作以减少节流改变和发动机功率输出的对应改变之间的延迟。在另一些示例中，马达驱动的压缩机和上游压缩机两者可以一起操作以增加提供至汽缸的升压从而增加发动机输出。
[0021 ]在机动车辆的另一个示例中，供气道可包括绕过进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的旁通管道。因此，旁通管道可以布置在具有管道的平行流配置中，在所述管道中布置了进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机。结果，当涡轮机或压缩机的操作不是期望的时，能够将空气供应流引导在马达驱动的压缩机和进气空气供应涡轮机周围。
[0022]图1示意性地示出示例性实施例中的机动车辆10。机动车辆10包括将原动力提供至机动车辆10的内燃发动机11。机动车辆10还具有供气道12，其被配置为将空气32供应至内燃发动机11用于该内燃发动机的操作。机动车辆10具有排气道13以便排放在内燃发动机11操作期间产生的排气33。内燃发动机11包括至少一个汽缸60，所述汽缸60被配置为在汽缸中实施燃烧操作。进气门62和排气门64可以耦接至汽缸60。所述进气门和排气门可以被配置为在所选择时间间隔内分别使进气空气流入汽缸中和使排气流出汽缸。例如，四冲程燃烧循环(即，进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程)可以通过进气门62和排气门64的操作在汽缸60中实施。燃料传递系统70也可以被配置为将燃料供应至汽缸60。进气道喷射系统和/或直接喷射系统可以用于完成发动机中的计量燃料传递。
[0023]机动车辆10可包括布置于供气道12中的压缩机16。压缩机16可以被包括在排气涡轮增压器14中，并且在此示例中压缩机16连接至布置于排气道13中的排气涡轮机15。压缩机16被配置为产生升压并且排气涡轮机15被配置为将排气能量转换成转动能量。因此，在排气涡轮增压器14的操作期间，扭矩在排气涡轮机15和压缩机16之间转移。具体地，压缩机16的压缩机轴可以连接至排气涡轮机15的涡轮机轴以便传递扭矩，具体在所描绘示例中，压缩机轴和涡轮机轴由单个涡轮增压器轴131形成。然而，已经预期用于排气涡轮机15和压缩机16之间扭矩传递的其它合适机构。
[0024]在图1描绘的示例性实施例中，机动车辆10具有布置在压缩机16下游的供气道12中的第一增压空气冷却器17和布置在第一增压空气冷却器17下游和内燃发动机11上游的第二增压空气冷却器30。第一增压空气冷却气17和第二增压空气冷却气30各自被配置为移除来自流经其间的进气空气的热量，从而冷却进气空气。以这种方式冷却进气空气能够使燃烧效率增加并且使得发动机排放减少。
[0025]供气道12包括彼此平行布置的多个管道20、管道22和管道25。也就是说，管道20、管道22和管道25布置在平行流配置中，其中每个管道的入口和出口连接至共同上游/下游进气通道。此外，彼此平行布置的管道20、管道22和管道25具有相同的通流方向；在该情况中不必提供具有几何平行。图1中，管道20、管道22和管道25可以称为马达驱动的压缩机管道20、旁通管道22以及进气空气供应涡轮机管道25。因此，供气道12从第一增压空气冷却器
17的下游分支成三个管道20、22、25。内燃发动机11的上游，具体是第二增压空气冷却器30的上游，三个管道20、22、25在管道汇合50处接合在一起。进一步地，在一个示例中，在供气道12中可以布置至少一个阀门，所述阀门经构造以阻挡不同管道20、22、25中的一个或释放它们至少至给定程度。例如，阀门可被配置为调节通过马达驱动的压缩机、进气空气供应涡轮机或旁通管道的气流。阀门可以是例如方向控制阀。具体地，在描绘的示例中，阀门26被提供在进气空气供应涡轮机管道25中，阀门21被提供在马达驱动的压缩机管道20中，以及阀门23被提供在旁通管道22中。以这种方式，如果需要，流经每个管道的进气空气量能够被独立地调节。然而，可以预期其它阀门布置。
[0026]机动车辆1也可包括发动机系统18(例如，升压系统)，所述发动机系统18包括进气空气供应涡轮机24 ο进气空气供应涡轮机24布置在供气道12中。具体地，进气空气供应涡轮机24布置在供气道12的进气空气供应涡轮机管道25中。进气空气供应涡轮机阀门26能够连接在进气空气供应涡轮机24的上游并且经构造以阻挡进气空气供应涡轮机管道25或释放其至少至给定程度。进气空气供应涡轮机24以此种方式从供应空气32中吸收能量34，所述方式为:相比于进气空气供应涡轮机24的上游，进气空气供应涡轮机24的下游的供应空气32具有较小压力。供应空气32在进气空气供应涡轮机24上方扩展。结果，当需要时，发动机系统18能够作为节气门。在一个实例中，在本文中描述的机动车辆10可不具有供气道中的节流阀。进气空气供应涡轮机24能够包括可调节导向叶片51并因此具有可变涡轮机几何结构。结果，提供至发动机11的供应空气32的量能够通过调节进气空气供应涡轮机24的几何结构而被调节。
[0027]发动机系统18也可包括马达驱动的压缩机19。马达驱动的压缩机19布置在供气道12中，具体布置在马达驱动的压缩机管道20中。如先前讨论的，阀门21 (例如，马达驱动的压缩机阀门)能够布置在马达驱动的压缩机19的上游并且经构造以阻挡马达驱动的压缩机管道20或释放其至少至给定程度。马达驱动的压缩机19被配置为增加进气空气的增压压力。
[0028]为了能够引导穿过马达驱动的压缩机19和/或进气空气供应涡轮机24的供应空气32，供气道12具有旁通管道22。旁通阀23能够布置在旁通管道22中并且经构造以阻挡旁通管道22或释放其至少至给定程度。
[0029]发动机系统18还包括能够由进气空气供应涡轮机24驱动的发电机28。发电机28连接至进气空气供应涡轮机24以便经由输出轴42传递扭矩。在一个示例中，发电机28可以是电气发电机28，其将进气空气供应涡轮机24的涡轮机轴的转动运动转换成电能34。发电机28具体以这样的方式构造，所述方式为:能够改变用于驱动发电机28所需要的扭矩。发电机28因此为用于进气空气供应涡轮机24的可变负荷。通过进气空气供应涡轮机24的供应空气32的影响程度也从而是可调节的。发电机28电耦接至能量存储装置27。
[0030]发动机系统18也可包括经构造以选择性地驱动马达驱动的压缩机19的马达29。马达29可以连接至马达驱动的压缩机19以便经由轴40传递扭矩。在所描绘实施例中，马达29为电动马达。然而，已经预期其它类型的马达。马达29也电耦接至能量存储装置27。
[0031]发动机系统18也能够包括连接至发电机28和马达29的能量存储装置27。发电机28以这样的方式连接至能量存储装置27，所述方式为:由发电机28产生的能量34能够被引导至能量存储装置27。马达29以这样的方式连接至能量存储装置27，所述方式为:存储在能量存储装置27中的能量34能够被引导至马达29。发动机系统18以这样的方式构造，所述方式为:由发电机28产生的能量34能够被存储在能量存储装置27中并且能够用于操作马达29以及随后用于驱动马达驱动的压缩机19。能量存储装置27可以是例如蓄电池、电池或电容器(例如，超级电容器)。发动机系统18的能量存储装置27可以任选地连接至使用电能的其它机动车辆系统，诸如启动器马达、娱乐系统、光、动力车窗、雨刮器等等。
[0032]额外地，在一个示例中，供气道12、进气门62、压缩机16、马达驱动的压缩机19、进气空气供应涡轮机24、阀门21、阀门23和阀门26、第一增压空气冷却器17和/或第二增压空气冷却器30可以被包括在进气系统80中。供气道12也可以称为发动机进气口。
[0033]控制器100在图1中被示为常规微计算机，包括:微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(1/0)104、只读存储器(RAM)106、随机存取存储器(ROM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器100被示出从耦接至发动机10的传感器接收各种信号，除了那些先前讨论的信号之外，还包括:来自耦接至例如冷却套管的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);耦接至加速器踏板130的用于感测脚132施加的力的位置传感器134;来自耦接至供气道12的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量;来自感测曲轴位置的霍尔效应传感器(未示出)的发动机位置传感器;来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量，以及发动机转速传感器121。也可以感测(传感器未示出)大气压力，用于由控制器100处理。控制器100也可从定位于排放系统中的传感器中接收信号，所述传感器诸如排气成分传感器140、温度传感器142和/或气流传感器146。控制器100也可被配置为命令发动机10中一个或多个致动器的调节。例如，控制器100可被配置为调节发电机28、马达29、进气空气供应涡轮机24(例如，可变几何结构涡轮机)、马达驱动的压缩机19、阀门21、阀门23以及阀门26、能量存储装置27、燃料传递系统70和/或发动机系统18中的其它部件。额外地，在一个示例中，控制器100、致动器以及传感器可以被包括在控制系统170中。在某个示例中，控制系统170可以是诸如发动机系统18的较大系统的部分并且因此可称为控制系统。此外，控制系统170可被配置为实施关于图2至图3所描述的方法，经由控制器连同传感器和致动器实施本文中所描述的各种动作和操作的控制系统，其包括以上描述的传感器和与致动器耦接的各种发动机部件。
[0034]继续参考图1，控制系统170可被配置为基于发动机工况调节通过进气空气供应涡轮机阀门和马达驱动的压缩机阀门的进气空气的流动。例如，控制系统可被配置为在第一工况期间经由致动器(例如，诸如电动机械致动器或电动液压致动器)打开进气空气供应涡轮机阀门26和关闭马达驱动的压缩机阀门21。控制系统170也可经设计以在第一工况期间命令发电机将来自发电机的能量转移至能量存储装置。第一工况可包括这样的状况，即压缩机16正产生过量升压、机动车辆10正减速和/或发动机处于阈值速度之下。继续此示例，控制系统170也可被配置为在第二工况期间打开马达驱动的压缩机阀门21并命令马达28驱动马达驱动的压缩机19并关闭进气空气供应涡轮机阀门26。在一个示例中，控制系统170可被配置为当马达28被命令驱动马达驱动的压缩机19时，将来自能量存储装置27的能量转移至马达28。第二工况可以是当要求增加的发动机输出时，当发动机处于增加的负荷下时和/或当压缩机16不向发动机提供期望的升压量时。额外地，控制系统170可被配置为在第一工况和第二工况期间调节旁通阀23从而调制流至进气空气供应涡轮机或马达驱动的压缩机的进气空气。因此，旁通阀在不同工况期间可作为废气门或节流阀。此外，应该清楚的是，控制系统170可被配置为实施本文中描述的方法。
[0035]图2示出用于诸如图1中的发动机系统18或另一个合适发动机系统的内燃发动机的系统的操作的方法200。在202处，方法包括确定发动机工况。工况可包括歧管空气压力、发动机扭矩要求、发动机转速、可变几何结构涡轮机位置、发动机温度、排气压力等等。
[0036]接下来，在204处，方法包括确定发动机系统是否正在第一工况或第二工况下操作。例如，第一工况可以是当发动机正产生过量升压时，并且第二工况可以是当增加的发动机升压是所需要的时。一些因素能够指示过量升压的产生，诸如发动机节流的增加和发动机/车辆减速。因素(诸如发动机转速、发动机输出请求、歧管空气压力等等)可以用于确定何时增加的升压是所需要的。
[0037]若发动机系统正在第一工况下操作，则方法前进至206。在206处，方法包括允许进气气流通过定位在汽缸上游的进气空气供应涡轮机以驱动转动耦接至进气空气供应涡轮机的发电机。发电机耦接至能量存储装置诸如电池、电容器等等。额外地，在一个示例中，允许进气气流通过进气空气供应涡轮机可包括打开进气空气供应涡轮机阀门。接下来，在208处，方法包括将来自发电机的能量转移至能量存储装置。电管道可使能量在发电机和能量存储装置之间转移。以这种方式将能量转移至能量存储装置使得进气系统中的过量能量能够被捕获并存储用于随后使用，从而增加了发动机效率。
[0038]在209处，方法包括抑制进气气流通过布置在具有进气空气供应涡轮机的平行流布置中的马达驱动的压缩机。马达驱动的压缩机耦接至马达，所述马达被配置为在操作期间接收往返于能量存储装置的能量。额外地，抑制进气气流通过马达驱动的压缩机可包括关闭马达驱动的压缩机阀门。
[0039]接下来，在210处，方法可包括调节旁通阀以改变通过进气空气供应涡轮机行进的气流。旁通阀定位于旁通管道中，所述旁通管道定位于具有进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的平行流布置中。旁通阀能够以此方式被调节以控制流经进气空气供应涡轮机的进气空气量。例如，旁通阀可以被打开以降低通过进气空气供应涡轮机的进气气流量从而增加歧管空气压力。
[0040]进一步地，在一个示例中，进气空气供应涡轮机可以是可变几何结构涡轮机。因此，在此示例中，可变几何结构涡轮机可以基于发动机输出请求在第一工况期间调节以改变到发动机的进气空气的流率。因此，可变几何结构涡轮机能够以此方式操作以起发动机节流阀的作用。可变几何结构涡轮机因此能够在发动机中提供双重功能。在此示例中，可变几何结构涡轮机可以与节流阀相一致地调节或在一些示例中可以替代节流阀来使用。
[0041]在其它方面，如果发动机系统正在第二工况下操作，则方法前进至211。在211处，方法包括抑制进气气流通过进气空气供应涡轮机。步骤211可以通过关闭进气空气供应涡轮机阀门以使进气气流被引导至马达驱动的压缩机来完成。接下来，在212处，方法包括将来自能量存储装置的能量转移至马达。以这种方式，通过进气空气供应涡轮机的操作和相关联发电机先前产生的能量能够用于在稍后时间对其它发动机功能供能。
[0042]接下来，在214处，方法包括允许进气气流通过马达驱动的压缩机同时马达驱动的压缩机接收来自马达的转动输入。以这种方式，当增加的发动机功率输出是所期望的时，能够操作马达驱动的压缩机以在所选择时间间隔期间向发动机提供补充升压。应该清楚的是，存储在能量存储装置中的用于对马达供能的能量可由耦接至进气空气供应涡轮机的发电机先前广生。
[0043]进一步地，在一个示例中，方法可额外地包括，在第一工况和/或第二工况期间，调节在定位于具有马达驱动的压缩机和进气空气供应涡轮机的平行流布置中的旁通管道中的旁通阀，以改变穿过旁通管道的气流量。以这种方式，能够调制向进气空气供应涡轮机的马达驱动的压缩机的输出或输入以实现期望发动机升压或捕获并存储进气气流中的过量會bi。
[0044]接下来，在216处，方法可包括调节旁通阀以改变通过马达驱动的压缩机行进的气流。能够以此方式调节旁通阀以控制由马达驱动的压缩机产生的升压量。因此，旁通阀能够在该上下文中起废气门的作用。
[0045]图3示出用于内燃发动机的系统的操作的更详细方法300。可以通过以上讨论的关于图1的发动机系统18或另一个合适的发动机系统来实施方法300。
[0046]在302处，方法包括在发动机中实施燃烧操作。例如，循环四冲程燃烧循环可以在发动机中执行。接下来，在304处，方法包括通过排气涡轮增压器的操作产生升压。通过排气涡轮增压器的操作产生升压能够包括驱动定位于具有排气的排气管道中的排气涡轮机，并将来自排气涡轮机的转动能量转移至定位于进气道中的压缩机。
[0047]接下来，在306处，方法包括确定排气涡轮增压器是否正产生过量升压。一些指标可以用于确定发动机中过量升压的产生，诸如发动机转速、发动机减速、车辆减速、发动机节流、排气驱动涡轮增压器速度等等。例如，如果发动机转速在阈值以下和/或如果发动机节流超过预定值，则可以确定过量升压在发动机中产生。歧管空气压力也可以用于确定发动机中产生的升压是否大于可期望值。
[0048]如果确定涡轮增压器正产生过量升压，则方法前进至308 ο在308处，方法包括操作定位在汽缸上游的进气空气供应涡轮机以驱动转动耦接至进气空气供应涡轮机的发电机。额外地，进气空气供应涡轮机定位在排气涡轮增压器中的压缩机的下游。操作进气空气供应涡轮机以驱动发电机可包括在310处打开进气空气供应涡轮机阀门和在312处将来自进气空气供应涡轮机的转动能量转移至发电机。接下来，在314处，方法包括将来自发电机的能量转移至能量存储装置。以这种方式，进气系统中的过量能量能够被捕获并存储用于稍后使用，从而增加了发动机效率。
[0049]在316处，方法包括抑制进气气流通过布置于具有进气空气供应涡轮机的平行流布置中的马达驱动的压缩机。抑制进气气流通过马达驱动的压缩机可包括在318处关闭马达驱动的压缩机阀门。在320处，方法包括确定增加到汽缸的进气气流是否是需要的。例如，车辆操作者可经由加速器踏板或其它合适致动器请求增加发动机转速。如果确定增加进气气流不是需要的(在320处“否”)，则方法结束。然而，如果确定增加进气气流是需要的(在320处“是”)，则方法继续进行至322。在322处，方法包括调节旁通阀以增加进气气流，所述旁通阀定位于具有进气空气供应涡轮机的平行流布置中的旁通管道中。
[0050]然而，如果确定涡轮增压器不产生过量升压(在306处“否”)，则方法前进至324。在324处，方法包括确定补充升压是否从马达驱动的压缩机提供至发动机。可以确定，当增加的发动机功率输出是所需要的时，补充升压应该被提供至发动机。此外，补充升压可以由马达驱动的压缩机产生以降低涡轮增压器滞后。因此，可以确定补充升压在过渡时期(例如，涡轮增压器卷绕)期间是需要的。
[0051]如果确定不应该将补充升压提供至发动机(在324处“否”)，则方法结束。然而，如果确定补充升压应该被提供至发动机(在324处“是”)，则方法继续进行至326。在326处，方法包括操作马达驱动的压缩机以向发动机提供升压。操作马达驱动的压缩机以向发动机提供升压可包括在328处打开马达驱动的压缩机阀门，在330处关闭进气空气供应涡轮机阀门，以及在332处将来自能量存储装置的能量供应至马达以驱动马达驱动的压缩机。
[0052]接下来，在334处，方法包括确定减少进气气流是否是需要的。例如，车辆操作者可经由致动踏板或其它合适输入装置、释放加速器踏板或其它输入装置等等要求降低发动机转速。
[0053]如果减少发动机进气气流不是需要的(在334处“否”)，则方法结束。然而，如果减少发动机进气气流是需要的(在334处“是”)，则方法前进至336。在336处，方法包括调节旁通阀以降低由马达驱动的压缩机提供的升压，调节旁通阀从而降低发动机进气气流。如先前讨论的，旁通阀定位于具有马达驱动的压缩机的平行流布置中。因此，当马达驱动的压缩机在操作下时旁通阀能够作为废气门。
[0054]图1示出具有各种部件相对定位的示例配置。如果所示出的直接彼此接触或直接耦接，则此类元件至少在一个示例中可相应地被称为直接接触或直接耦接。类似地，示出邻近或相邻于彼此的元件至少在一个示例中可以是相应地与彼此邻近或相邻。作为示例，彼此共面接触铺设的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，彼此间隔开定位的元件(其间具有空间并且没有其它部件)在至少一个示例中可以称为此类。作为又一个示例，示出在彼此以上/以下、在彼此相对侧或彼此左/右边的元件可以相对于彼此称为此类。进一步地，如附图所示，最顶部元件或元件的点可以被称为部件的“顶部”并且最底部元件或元件的点在至少一个实施例中可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上/下、以上/以下可以是相对于附图的竖直轴线并用于描述相对于彼此附图元件的定位。由此，示出在其它元件以上的元件在一个示例中被竖直定位在其它元件以上。作为又一示例，附图内所描绘的元件形状可以被称为具有这些形状(例如，诸如环形、直的、平面、弯曲、圆形、倒棱、成角的等等)。进一步地，示出彼此交叉的元件在至少一个示例中可以称为交叉元件或彼此交叉。又进一步地，示出在另一个元件内或示出在另一个元件外部的元件在一个示例中可以称为此类。
[0055]本公开的主题进一步在以下段落中描述。根据一个方面，提供了一种机动车辆。该机动车辆包括内燃发动机、将进气空气提供至内燃发动机的进气道、接收来自内燃发动机的排气的排气道、布置于供气道中的压缩机、布置于压缩机下游的供气道的进气空气供应涡轮机管道中并被配置为将扭矩传递至耦接至能量存储装置的发电机的进气空气供应涡轮机，以及定位于具有供气道中的第一进气管道的平行流布置中的马达驱动的压缩机管道中的马达驱动的压缩机，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，该马达被配置为耦接至能量存储装置。
[0056]根据另一个方面，一种用于发动机系统的操作的方法。该方法包括在第一工况期间，允许进气气流通过定位在汽缸上游的进气空气供应涡轮机以驱动转动耦接至进气空气供应涡轮机的发电机，所述发电机耦接至能量存储装置，以及抑制进气气流通过布置于具有进气空气供应涡轮机的平行流布置中的马达驱动的压缩机，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，所述马达耦接至能量存储装置，并且在第二工况期间，允许进气气流通过马达驱动的压缩机同时马达驱动的压缩机接收来自马达的转动输入，并抑制进气气流通过进气空气供应涡轮机。
[0057]根据另一个方面，提供了一种发动机系统。发动机系统包括发动机进气装置中的压缩机、布置于压缩机下游的发动机进气装置中的进气空气供应涡轮机、耦接至电耦接至能量存储装置的发电机的进气空气供应涡轮机的输出轴，以及在具有进气空气供应涡轮机的平行流布置中的发动机进气装置中的马达驱动的压缩机，并且该马达驱动的压缩机具有耦接至马达的轴，该马达电耦接至能量存储装置。
[0058]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，机动车辆可还包括:进气空气供应涡轮机阀门，其定位于进气空气供应涡轮机管道中；马达驱动的压缩机阀门，其定位于马达驱动的压缩机管道中；以及控制系统，其被配置为基于发动机工况，调节通过进气空气供应涡轮机阀门和马达驱动的压缩机阀门的进气空气的流动。
[0059]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，控制系统可被配置为，在第一工况期间，打开进气空气供应涡轮机阀门并关闭马达驱动的压缩机阀门。
[0060]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，控制系统可被配置为，在第二工况期间，打开马达驱动的压缩机阀门并命令马达驱动马达驱动的压缩机以及关闭进气空气供应涡轮机阀门。
[0061]在本文中描述的任何发面或方面的组合中，第一工况可包括压缩机正产生过量升压的状况。
[0062]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，进气空气供应涡轮机可具有可调节导向叶片。
[0063]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，发电机可被配置为接收来自进气空气供应涡轮机的可变扭矩输入。
[0064]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，供气道可包括定位于具有马达驱动的压缩机管道和进气空气供应涡轮机管道的平行流布置中的旁通管道。
[0065]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，机动车辆还可包括定位于旁通管道中的旁通阀。
[0066]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，压缩机可以连接至布置于排气道中的排气涡轮机，所述排气涡轮机被配置为将扭矩传递至压缩机。
[0067]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，方法也可包括在第一工况或第二工况期间，调节定位于具有马达驱动的压缩机和进气空气供应涡轮机的平行流布置中的旁通管道中的旁通阀以改变穿过旁通管道的气流量。
[0068]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，涡轮机可以是可变几何结构涡轮机，其被配置为调节通过进气空气供应涡轮机的进气气流的流率，并且其中在第一工况期间，方法还包括基于发动机输出请求调节进气空气供应涡轮机的几何结构。
[0069]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，方法还可包括在第一工况期间，将来自发电机的能量转移至能量存储装置，并且在第二工况期间，将来自能量存储装置的能量转移至马达。
[0070]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，第一工况可以是定位在进气空气供应涡轮机上游的压缩机正产生过量升压的状况。
[0071]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，发动机系统也可包括:空气供应涡轮机阀门，其定位于发动机进气装置中的进气空气供应涡轮机管道中；和马达驱动的压缩机阀门，其定位于发动机进气装置中的马达驱动的压缩机管道中。
[0072]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，发动机系统也可包括控制子系统，该子控制系统被配置为:在第一工况期间，打开进气空气供应涡轮机阀门并关闭马达驱动的压缩机阀门，并且在第二工况期间，关闭进气空气供应涡轮机阀门，打开马达驱动的压缩机阀门以及命令马达驱动马达驱动的压缩机。
[0073]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，该控制子系统可被配置为:在第一工况期间，命令发电机将能量转移至能量存储装置，并且在第二工况期间，命令能量存储装置将能量转移至马达。
[0074]在本文中描述的任何方面或方面的组合中，发动机系统也可包括:旁通管道，其定位于具有马达驱动的压缩机管道和进气空气供应涡轮机管道的平行流布置中；旁通阀，其定位于旁通管道中；控制系统，其被配置为在第一工况和第二工况期间调节旁通阀。
[0075]注意，本文中所包括的示例控制例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所描述的具体例程可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。因而，所示的各种动作、操作或功能可以以所示的顺序执行、并列执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不一定是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需，但提供用于便于图示和描述。所示的动作或功能中的一个或多个可以根据所使用的特定策略而重复地执行。另外，所描述的动作可图形化地表示被编程到在发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码。
[0076]应该理解，本文所公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应以限制性的意义来考虑，因为许多变型是可以的。例如，上述技术能够用于V-6、1-4、1-
6、V-12、对置4缸，以及其它发动机类型。此外，各种系统配置中的一个或多个可以与所描述的诊断例程中的一个或多个结合使用。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新型和非显而易见的组合和子组合。
【主权项】
1.一种机动车辆，其包括: 内燃发动机； 将进气空气提供至所述内燃发动机的供气道； 接收来自所述内燃发动机的排气的排气道； 布置于所述供气道中的压缩机； 进气空气供应涡轮机，其布置于所述压缩机下游的所述供气道的进气空气供应涡轮机管道中并且被配置为将扭矩传递至耦接至能量存储装置的发电机;以及 马达驱动的压缩机，其定位于具有在所述供气道中的第一进气管道的平行流布置中的马达驱动的压缩机管道中，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，所述马达被配置为耦接至所述能量存储装置。2.根据权利要求1所述的机动车辆，还包括:定位于所述进气空气供应涡轮机管道中的进气空气供应涡轮机阀门，定位于所述马达驱动的压缩机管道中的马达驱动的压缩机阀门，以及控制系统，所述控制系统被配置为基于发动机工况调节通过所述进气空气供应涡轮机阀门和所述马达驱动的压缩机阀门的进气空气的流动。3.根据权利要求2所述的机动车辆，其中所述控制系统被配置为，在第一工况期间，打开所述进气空气供应涡轮机阀门以及关闭所述马达驱动的压缩机阀门。4.根据权利要求3所述的机动车辆，其中所述控制系统被配置为，在第二工况期间，打开所述马达驱动的压缩机阀门以及命令所述马达驱动所述马达驱动的压缩机并且关闭所述进气空气供应涡轮机阀门。5.根据权利要求3所述的机动车辆，其中所述第一工况包括所述压缩机正产生过量升压的状况。6.根据权利要求1所述的机动车辆，其中所述进气空气供应涡轮机具有可调节导向叶片。7.根据权利要求1所述的机动车辆，其中所述发电机被配置为接收来自所述进气空气供应涡轮机的可变扭矩输入。8.根据权利要求1所述的机动车辆，其中所述供气道包括定位于具有所述马达驱动的压缩机管道和所述进气空气供应涡轮机管道的平行流布置中的旁通管道。9.根据权利要求8所述的机动车辆，还包括定位于所述旁通管道中的旁通阀。10.根据权利要求1所述的机动车辆，其中所述压缩机连接至布置于所述排气道中的排气涡轮机，所述排气涡轮机被配置为将扭矩传递至所述压缩机。11.一种用于发动机系统的操作的方法，其包括: 在第一工况期间， 允许进气气流通过定位于汽缸上游的进气空气供应涡轮机以驱动旋转耦接至所述进气空气供应涡轮机的发电机，所述发电机耦接至能量存储装置;以及 抑制进气气流通过布置于具有所述进气空气供应涡轮机的平行流布置中的马达驱动的压缩机，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，所述马达耦接至所述能量存储装置;并且在第二工况期间， 允许进气气流通过所述马达驱动的压缩机，同时所述马达驱动的压缩机接收来自所述马达的旋转输入；以及 抑制进气气流通过所述进气空气供应涡轮机。12.根据权利要求11所述的方法，还包括:在所述第一工况或所述第二工况期间，调节在定位于具有所述马达驱动的压缩机和所述进气空气供应涡轮机的平行流布置中的旁通管道中的旁通阀以改变穿过所述旁通管道的气流量。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述涡轮机为可变几何结构涡轮机，其被配置为调节通过所述进气空气供应涡轮机的进气气流的流率，并且其中在所述第一工况期间，所述方法还包括，基于发动机输出请求调节所述进气空气供应涡轮机的几何结构。14.根据权利要求11所述的方法，还包括:在所述第一工况期间，将来自所述发电机的能量转移至所述能量存储装置，并且在所述第二工况期间，将来自所述能量存储装置的能量转移至所述马达。15.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一工况为定位于所述进气空气供应涡轮机上游的压缩机正产生过量升压的状况。16.一种发动机系统，其包括: 发动机进气装置中的压缩机； 布置于所述压缩机下游的所述发动机进气装置中的进气空气供应涡轮机，所述进气空气供应涡轮机的输出轴耦接至发电机，所述发电机电耦接至能量存储装置;以及 在具有所述进气空气供应涡轮机的平行流布置中的在所述发动机进气装置中的马达驱动的压缩机，并且所述马达驱动的压缩机具有耦接至马达的轴，所述马达电耦接至所述能量存储装置。17.根据权利要求16所述的发动机系统，还包括:定位于所述发动机进气装置中的进气空气供应涡轮机管道中的空气供应涡轮机阀门，以及定位于所述发动机进气装置中的马达驱动的压缩机管道中的马达驱动的压缩机阀门。18.根据权利要求17所述的发动机系统，还包括控制子系统，所述控制子系统被配置为:在第一工况期间，打开所述进气空气供应涡轮机阀门以及关闭所述马达驱动的压缩机阀门，并且在第二工况期间，关闭所述进气空气供应涡轮机阀门，打开所述马达驱动的压缩机阀门并且命令所述马达驱动所述马达驱动的压缩机。19.根据权利要求18所述的发动机系统，其中所述控制子系统被配置为:在所述第一工况期间，命令所述发电机将能量转移至所述能量存储装置，并且在所述第二工况期间，命令所述能量存储装置将能量转移至所述马达。20.根据权利要求18所述的发动机系统，还包括:定位于具有所述马达驱动的压缩机管道和所述进气空气供应涡轮机管道的平行流布置中的旁通管道，以及定位于所述旁通管道中的旁通阀，所述控制系统被配置为在所述第一工况和所述第二工况期间调节所述旁通阀。
【文档编号】F02B37/04GK106089406SQ201610277883
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月27日 公开号201610277883.X, CN 106089406 A, CN 106089406A, CN 201610277883, CN-A-106089406, CN106089406 A, CN106089406A, CN201610277883, CN201610277883.X
【发明人】J·克默林, H·M·金德尔, V·斯米利亚诺夫斯基, F·克拉默, F·A·萨默候夫, A·库斯克, F·J·布林克曼
【申请人】福特环球技术公司