专利名称：具有egr分支的双涡旋涡轮增压器的制作方法
技术领域：
本申请涉及双涡旋涡轮增压器和排气再循环。
背景技术：
双涡旋涡轮增压器构造可以用在涡轮增压发动机中。双涡旋涡轮增压器构造可以将涡轮的入口分成连接到排气歧管流道(runner)的两个单独的通道，使得来自发动机汽缸的排气被分开，发动机汽缸的排气脉冲可能相互干扰。例如，在汽缸点火顺序为1-3-4-2的L4发动机上，排气歧管流道1和4可以被连接到双涡旋涡轮的第一入口，排气歧管流道2和3可以被连接到所述双涡旋涡轮的第二入口，其中第二入口不同于第一入口。在一些示例中，以此方式分离排气脉冲可提高到涡轮的排气传输效率。
发明内容
然而，发明人在本文已经意识到，在一些发动机工况下，如上所述分离排气脉冲可能减小到涡轮的排气传输效率。例如，发明人在本文已经意识到在某些发动机工况下，如高转速和高负荷工况，如上所述分离排气脉冲可能由于例如排气焓增加而增加背压和泵工作。发明人在本文还意识到，在一些条件期间高压排气再循环(EGR)可以用在具有双涡旋涡轮增压器构造的发动机中。发明人在本文已经意识到，如果排气被分支出(take off)供给双涡旋涡轮的排气，则驱动涡轮的排气的压力脉冲可能被不利地衰减。在一个示例方法中，用于操作带有双涡旋涡轮和EGR系统的发动机的方法包括 在第一条件期间，流体地分离双涡旋涡轮的涡旋并以减少的EGR操作所述发动机；以及在第二条件期间，流体地组合双涡旋涡轮的涡旋并以增加的EGR操作所述发动机。以此方式，包括双涡旋涡轮增压器构造的发动机可以在第一模式中用双涡旋特征操作，并且在第二模式中用单一涡旋有效地操作以驱动涡轮，其取决于各种发动机工况。另外，当高压EGR被用在具有双涡旋构造的发动机中时，供应EGR系统的排气可以在涡轮的双涡旋入口的两侧分支。以此方式，可以减少驱动涡轮的排气的压力脉冲的衰减和/或不均勻。例如，在某发动机工况期间，例如在高转速/高负荷工况期间，通过打开高压 EGR系统并在双涡旋涡轮的涡旋之间相通，高压EGR可以被用于浓缩还原(enri chment reduction)并且涡轮入口相通可以减小背压并增加发动机的马力能力。应该理解的是提供以上概述以简化的形式引入在具体实施方式
中进一步描述的一系列概念。这不意味着指定要求保护的主题的关键特征或重要特征，要求保护主题的范围通过随附于说明书的权利要求唯一确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
图1示出了包括双涡旋涡轮增压器和排气再循环(EGR)系统的发动机的示意图；图2示出了示例高压EGR分支和连接到发动机的双涡旋连通阀；图3-5示出了示例高压EGR分支和双涡旋连通阀的不同视点；图6示出了用于操作带有接头(junction)的双涡旋涡轮增压发动机的示例性方法，接头被配置成选择性地控制到排气再循环系统和双涡旋涡轮的排气传输；以及图7示出了用于操作没有EGR的双涡旋涡轮增压发动机的示例性方法。
具体实施例方式下面的描述涉及用于操作例如如图1所示的包括双涡旋涡轮增压器系统和排气再循环(EGR)系统的发动机的系统和方法。双涡旋涡轮增压器构造可以被用在涡轮增压发动机中。例如，双涡旋涡轮增压器构造可以被用在汽油发动机中，其中由于发动机的高操作温度，可能阻止可变叶片涡轮增压器技术。与包括到涡轮的单一排气入口的单涡旋涡轮增压器构造相比，双涡旋涡轮增压器构造可以将涡轮的入口分成连接到排气歧管流道的两个单独的通道，使得来自汽缸的排气被分开，汽缸的排气脉冲可能相互干扰。例如，在汽缸点火顺序为1-3-4-2的L4发动机上，排气歧管流道1和4可以被连接到双涡旋涡轮的第一入口，并且排气歧管流道2和3可以被连接到所述双涡旋涡轮的第二入口，其中第二入口不同于第一入口。在一些示例中，以此方式分离排气脉冲可能引起增压响应和涡轮效率的增加。使用双涡旋涡轮增压器构造的优点还包括减少涡轮滞后和增加发动机的容积效率。在某些条件期间，更大数量的正气门重叠和更高的点火延迟可以被用在包括双涡旋涡轮增压器的发动机中。另外，可以得到较低的排气温度并采用较稀的空燃比。然而，在某些发动机工况期间，如上所述分离排气脉冲可以减小到涡轮的排气传输效率。例如，在某些发动机工况下，如高转速和高负荷条件，如上所述分离排气脉冲可能由于例如排气焓的增加而增加背压和泵取功。另外，在一些条件期间高压排气再循环(EGR)可以被用在具有双涡旋涡轮增压器的发动机中。然而，在一些示例中，如果排气被分支出供给双涡旋涡轮的排气，则驱动涡轮的排气的压力脉冲可能被不利地衰减。为了至少部分地解决这些问题，提供被配置成可选地控制到EGR系统和双涡旋涡轮的排气传输的接头，如图1-5所示。如图6中的示例性方法所示，在第一模式中，此接头可以被配置成从双涡旋涡轮的两个涡旋供应排气到EGR系统，同时使双涡旋流体相通。在第二模式中，此接头可以被配置成切断到EGR系统的排气流并流体地分离双涡旋涡轮的涡旋。以此方式，包括双涡旋涡轮增压器构造的发动机可以在第一模式中用双涡旋特征操作，并且在第二模式中用单一涡旋有效地操作以驱动涡轮，其取决于各种发动机工况。另外，当高压EGR被用在具有双涡旋构造的发动机中时，供应EGR系统的排气可以在涡轮的双涡旋入口的两侧分支。以此方式，可以减少驱动涡轮的排气的压力脉冲的衰减和/或不均勻。例如，在某些发动机工况期间，例如在高转速/高负荷条件期间，通过打开高压 EGR系统并在双涡旋涡轮入口之间相通，高压EGR可以被用于浓缩还原，并且涡轮入口相通可以减小背压并增加发动机的马力能力或功率。现在转向图1，其示出了可以包括在车辆推进系统中的发动机10的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置16来自车辆驾驶员14 的输入控制。在此示例中，输入装置16包括加速器踏板和用于产生成比例踏板位置信号PP 的踏板位置传感器18。发动机10可以包括多个燃烧室(S卩，汽缸)。在图1所示的示例中，发动机10包括被布置成直列4缸构造的燃烧室20、22、M和26。然而，应该被理解的是，尽管图1示出了四个汽缸，但发动机10可以包括任何构造的任意数量的汽缸，例如，V-6、L6、V-12、对置4缸等。尽管在图1中没有被示出，但是发动机10的每个燃烧室(即，汽缸)可以包括活塞位于其中的燃烧室壁。活塞可以连接到曲轴使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴可以经由例如中间变速系统连接到车辆的至少一个驱动车轮。此外，起动机可以经由飞轮连接到曲轴以能够启动发动机10的操作。每个燃烧室可以经由进气通道30从进气歧管观接收进气。进气歧管观可以经由进气口连接到燃烧室。例如，图1示出进气歧管观经由进气口 32、34、36和38分别连接到汽缸20、22、M和26。每个单独的进气口可以供应空气和/或燃料到各自的汽缸用于燃
；Bs Jvn。每个燃烧室可以经由连接到燃烧室的排气口排出燃烧气体。例如，图1示出排气口 40、42、44和46分别连接到汽缸20、22、对、26。每个单独的排气口可以从各汽缸将排气燃烧气体引导到排气歧管或排气通道。每个汽缸进气口能够经由进气门可选地与汽缸相通。例如，图1示出汽缸20、22、 对和沈分别具有进气门48、50、52和M。同样，每个汽缸排气口能够经由排气门可选地与汽缸相通。例如，图1示出汽缸20、22、对和沈分别具有排气门56、58、60和62。在一些示例中，每个燃烧室可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。尽管在图1中没有示出，在一些示例中，每个进气门和排气门可以通过进气凸轮和排气凸轮来操作。可替换地，一个或更多个进气门和排气门可以由机电控制的阀线圈和电枢绕组(armature assembly)操作。进气凸轮的位置可以通过进气凸轮传感器来确定。 排气凸轮的位置可以由排气凸轮传感器来确定。进气通道30可以包括具有节流板66的节气门64。在此特定的示例中，节流板66 的位置可以经由提供到包括在节气门64中的电机或致动器的信号被控制器12改变，包括在节气门64中的电机或致动器是通常被称作为电子节气门控制(ETC)的构造。以此方式， 节气门64可以被操作以改变提供给燃烧室的进气。节流板66的位置可以由来自节气门位置传感器68的节气门位置信号TP提供到控制器12。进气通道30可以包括质量空气流量传感器70和歧管空气压力传感器72，用于分别提供信号MAF和MAP到控制器12。在图1中，燃料喷射器被示为直接连接到燃烧室用于在燃烧室中与例如经由电子驱动器从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料。例如，图1示出燃料喷射器74、76、78和80分别连接到汽缸20、22、M和沈。以此方式，燃料喷射器提供所谓的燃料直接喷射到燃烧室中。例如，每个单独的燃料喷射器可以安装在各个燃烧室的侧面或在各燃烧室的顶部。在一些示例中，在提供所谓的燃料直接喷射到燃烧室上游的进气口中的构造中，一个或更多个燃料喷射器可以被布置在进气通道观中。尽管图1中没有示出，但是燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵、燃料管路和燃料导轨的燃料系统传输到燃料喷射器。发动机10的燃烧室可以在压缩点火模式中操作，有或没有点火火花。在一些示例中，无分电器点火系统(未示出)可以响应于控制器12提供点火火花到连接到燃烧室的火花塞。例如，火花塞82、84、86和88在图1中被示为分别连接到汽缸20、22、M和沈。发动机10可以包括涡轮增压器90。涡轮增压器90可以包括连接在通用轴96上的涡轮92和压缩机94。随着从发动机10流出的一部分排气蒸汽冲击在涡轮的叶片上，可以使得涡轮92的叶片可以绕通用轴旋转。压缩机94可以被连接到涡轮92使得当涡轮92 的叶片被引起转动时压缩机94可以被致动。当被致动时，压缩机94可以将增压的新鲜气体引导到进气歧管观，之后增压的新鲜气体可以被引导到发动机10。发动机10可以使用双重涡旋(双涡旋或两个脉冲)涡轮增压器系统98，其中至少两个单独的排气入口通道流入并通过涡轮92。双重涡旋增压器系统可以被配置成分离来自汽缸的排气，当被供应到涡轮92时汽缸的排气脉冲相互干扰。例如，图1示出了用来将分离的排气蒸汽供应到涡轮92的第一涡旋100和第二涡旋102。例如，如果四缸发动机(例如，如图1所示的L4发动机)具有1-3-4-2的点火顺序(例如，先后顺序为汽缸20、汽缸M、汽缸沈、汽缸2 ，则汽缸20可以在结束其膨胀冲程并打开其排气门，同时汽缸22仍开着其排气门。在单一涡旋或未分开的排气歧管中，汽缸20的排气压力脉冲可能干扰汽缸22排出其排气的性能。然而，通过使用双重涡旋系统， 其中汽缸20和沈的排气口 40和46被连接到第一涡旋100的一个入口，汽缸22和M的排气口 42和44被连接到第二涡旋102，排气脉冲可以被分离，并且可以增加驱动涡轮的脉冲能量。涡轮92可以包括至少一个废气门以控制由所述涡轮提供的增压量。在双重涡旋系统中，每个涡旋可以包括一个相应的废气门以控制通过涡轮92的排气量。例如，在图1 中，第一涡旋100包括第一废气门104。第一废气门104包括被配置成控制旁通涡轮92的排气量的废气阀106。同样，第二涡旋102包括第二废气门108。第二废气门108包括被配置成控制旁通涡轮92的排气量的废气阀110。从涡轮92和/或废气门出来的排气可以通过排放控制装置112。在一个示例中， 排放控制装置112能够包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置， 每个排放控制装置具有多个砖。在一些示例中，排放控制装置112可以是三元催化器。在其他示例中，排放控制装置112可以包括柴油氧化催化器(DOC)、选择催化还原催化器(SCR) 和柴油微粒过滤器(DPF)中的一个或多个。通过排放控制装置112之后，排气可以被引导到尾管114。发动机10可以包括排气再循环(EGR)系统116。EGR系统116可以将从发动机10 出来的一部分排气传输到发动机进气通道30中。EGR系统包括EGR导管118，EGR导管118 连接到涡旋100和102并连接到进气通道30。在一些示例中，EGR导管118可以包括EGR阀120，其被配置成控制被再循环的排气量。在一些条件下，EGR系统116可以被用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的稳定和/或稀释度，由此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。此外，在一些条件期间，通过控制排气门正时，一部分燃烧气体可以被保留或捕集在燃烧室中。在一些示例中，控制器12可以是常规的微型计算机，其包括微处理器单元、输入 /输出端口、只读存储器、随机存取存储器、保活存储器和常规数据总线。控制器12在图1 中被示为从连接到发动机10的传感器接收各种信号，除了之前讨论的那些信号之外，还包括来自温度传感器128的发动机冷却剂温度(ECT)；发动机位置传感器130，如感测曲轴位置的霍尔效应传感器118。大气压还可以被感测(传感器未示出)用于由控制器12处理。在一些示例中，发动机位置传感器130在曲轴的每个旋转产生预定数量的等间隔脉冲， 发动机转速(RPM)能够据此确定。另外，可以使用各种传感器来确定涡轮增压器的增压。例如，压力传感器132可以被布置在压缩机94下游的进气通道30中以确定增压。另外，双重涡旋系统98的每个涡旋可以包括各种传感器用于监测双涡旋系统的工况。例如，第一涡旋 100可以包括排气传感器134，第二涡旋102可以包括排气传感器136。排气传感器134和 136可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO (加热型EGO)、NOx, HC或CO传感器。EGR导管118可以在接头122处被连接到双重涡旋系统98的第一涡旋100和第二涡旋102，使得EGR可以从涡轮双重涡旋入口的两侧分支，例如，以减小驱动涡轮92中的不均勻压力脉冲。例如，第一 EGR分支138可以被布置在第一涡旋100中，第二 EGR分支140 可以被布置在第二涡旋102中。接头122可以包括被布置在从第一涡旋100开始的EGR分支中的阀IM和被布置在从第二涡旋102开始的EGR分支中的阀126。在一些示例中，阀IM和1 可以是被配置成同时打开和关闭的双蝶阀。在一些示例中，阀1 和136可以被冷却。例如，可以通过使合适的冷却剂(例如，水或类似物)循环通过至少一部分阀而使阀被水冷。作为另一个示例，例如通过使空气循环通过至少一部分阀，阀可以被风冷。以此方式，在通过阀时，排气可以被冷却。在第一模式中，接头I22可以被配置成从两个涡旋供应排气到EGR系统116，同时使第一涡旋和第二涡旋流体相通。例如，在第一模式中，阀1 和126可以被打开以允许排气流入EGR系统116，同时使第一涡旋和第二涡旋流体相通。在第二模式中，接头122可以被配置成切断到EGR系统116的排气流并流体地分离第一涡旋和第二涡旋。例如，在第二模式中，阀1 和1 可以被关闭以切断到EGR系统的排气流，同时流体地分离第一涡旋和第二涡旋。在一些示例中，阀IM和1 可以被调节以测量进入EGR系统的排气量和第一涡旋与第二涡旋之间的流体相通量。例如，阀1 和1 可以被部分打开以减少提供到EGR 系统的排气量并减少第一涡旋与第二涡旋之间的流体相通量。例如，被布置在EGR分支中的阀IM和1 可以起到在发动机工况期间切断高压 EGR容积(volume)的作用，EGR容积可能对驱动涡轮的压力脉冲不利。例如，在发动机加速或高负荷/低转速条件期间，阀1 和126可以被关闭。在此示例中，例如，第一涡旋和第二涡旋被流体地分离以增加涡轮的驱动。
作为另一个示例，被布置在EGR分支中的阀IM和1 可以起到在空燃稀释度可能有利的发动机工况期间提供高压EGR的作用。例如，当高压EGR可以被用于浓缩还原时， 在发动机高转速和高负荷期间，阀1 和126可以被打开。在此示例中，例如，第一涡旋和第二涡旋被置于流体相通以减少背压。现在转向图2-5，其从不同视点示出了示例性接头122，接头122被配置成可选择地控制到EGR系统和双涡旋涡轮的排气传输。具体地，图2示出了连接到发动机10的示例性接头122的侧视图，图3示出了接头122的透视侧视图，图4示出了接头122的后视图， 以及图5示出了接头122的俯视图。图2-5中的示例性接头近似按比例示出。接头122可以由各种合适的材料组成并且可以由一个或更多个组件形成。在一些示例中，接头122可以基本由一种或更多种金属材料组成，例如钢或类似物。在其他示例中，接头可以基本由例如热塑性塑料的聚合材料组成。仍在其他示例中，接头122可以由各种材料的组合组成，例如金属材料和聚合材料。在一些示例中，接头122可以包括多个组件，例如，接头122可以由用合适的连接方法连接在一起的多个组件形成，例如使用合适的焊接过程和/或经由合适的机械连接， 例如螺栓和类似物。在其他示例中，接头122可以例如经由合适的模制技术和/或加工技术被形成为单一的单元。接头122包括被壁和各种阀隔开的多个通道。在一些示例中，接头122的壁厚可以取决于通过通道的排气的期望温度。因此壁厚可以基于使用的发动机类型来预先确定。 例如，产生较高排气温度的发动机(例如，汽油发动机)的壁厚可以大于产生较低排气温度的发动机(例如，柴油发动机)的壁厚。另外，接头壁的厚度可以取决于使用的发动机的大小，例如汽缸数、汽缸的压缩比等。接头122包括在图2-5中大体被示为200的双内孔主体。双内孔主体200包括第一内孔100和第二内孔102，其中如图1所示，第一内孔100对应于第一涡旋100，第二内孔 102对应于第二涡旋102。主体200上的第一内孔和第二内孔基本是延伸通过接头122的主体的中空的孔。双内孔主体200是双涡旋涡轮增压器系统的一部分，如图1中的98所示。如上所述，双涡旋涡轮增压器系统可以被配置成将来自汽缸的排气分离，当被供应到涡轮(例如， 图1所示的涡轮92)时，汽缸的排气脉冲相互干扰。主体200的第一内孔100提供第一组汽缸的排气与双涡旋涡轮之间的连通通道。主体200的第二内孔102提供不同于第一组汽缸的第二组汽缸的排气与双涡旋涡轮之间的连通通道。例如，如果四缸发动机(例如，图1所示的L4发动机)具有1-3-4-2的点火顺序 (例如，先后顺序为汽缸20、汽缸M、汽缸沈、汽缸2 ，则第一组汽缸可以包括汽缸22和沈，第二组汽缸可以包括汽缸22和M。以此方式，在一些条件下，第一内孔和第二内孔可以分离汽缸的排气，当被供应到涡轮时，汽缸的排气脉冲相互干扰。双内孔主体200中的第一内孔和第二内孔分别形成了通过主体的第一和第二排气通道。主体200中的第一和第二通道可以具有各种形状、尺寸和轮廓。在一些示例中，内孔的尺寸、形状和/或轮廓可以被配置成增加由流过涡轮的排气给予涡轮的能量。例如，第一和第二内孔可以具有扭曲和/或弯曲的形状，例如，如图3和图4在202处所示，以增加由排气给予涡轮的能量。以此方式，当通过内孔时，排气的加速度可以被增加。
接头122包括发动机支座，其在图2-5中被示为204。发动机支座204被连接到双内孔主体200并且包括基本平的安装部分，安装部分被配置成与发动机10连接并将主体 200中的第一内孔100和第二内孔102分别流体地连接到第一组汽缸的排气通道和不同于第一组汽缸的第二组汽缸的排气通道。例如，如果四缸发动机(例如，如图1所示的L4发动机)具有1-3-4-2的点火顺序(例如，先后顺序为汽缸20、汽缸M、汽缸沈、汽缸22)，则第一组汽缸可以包括汽缸20和沈，第二组汽缸可以包括汽缸22和对。图2示出了经由发动机支座204连接到发动机10的接头122。在一些示例中，发动机支座204可以包括被配置成将接头122辅助连接到发动机的凸缘/法兰。由此，发动机支座204可以延伸一段距离，超过发动机支座中的孔，以形成凸缘。发动机支座可以包括被配置成例如经由机械连接将接头122辅助连接到发动机的各种部件。例如，发动机支座可以包括被定制成容纳机械连接元件的多个孔206，其中机械连接元件可以将接头122辅助连接到发动机。例如，机械连接元件可以包括螺栓和类似物。在一些示例中，替代或除了上述机械连接，发动机支座204可以被焊接到发动机。对应于多个孔206的多个部件可以被包括在发动机10上以将接头122辅助连接到发动机。在一些示例中，包括在发动机上的多个部件可以包括孔以容纳连接元件。例如， 如果螺栓被用来经由孔206将接头122附接到发动机10，则包括在发动机上的多个部件可以包括被配置成容纳所述螺栓的螺纹孔。接头122包括涡轮支座，其在图2-5中被示为208。涡轮支座208被连接到与发动机支座204相对的双内孔主体末端。涡轮支座208包括基本平的安装部分，安装部分被配置成与双涡旋涡轮(例如，涡轮9 连接并将主体200中的第一内孔100和第二内孔102 分别流体地连接到双涡旋涡轮中的第一涡旋和第二涡旋。在一些示例中，涡轮支座208可以包括被配置成将接头122辅助连接到涡轮的凸缘。由此，涡轮支座208可以延伸一段距离，超过涡轮支座中的孔以形成凸缘。涡轮支座可以包括被配置成例如经由机械连接将接头122辅助连接到涡轮的各种部件。例如，涡轮支座可以包括被定制成容纳机械连接元件的多个孔210，其中机械连接元件可以将接头122辅助连接到涡轮。例如，机械连接元件可以包括螺栓和类似物。在一些示例中，替代或除了上述机械连接，涡轮支座208可以被焊接到涡轮上。对应于多个孔210的多个部件可以被包括在双涡旋涡轮上以将接头122辅助连接到涡轮。在一些示例中，包括在涡轮上的多个部件可以包括孔以容纳连接元件。例如，如果螺栓被用来经由孔210将接头122附接到涡轮92，则包括在涡轮上的多个部件可以包括被配置成容纳所述螺栓的螺纹孔。接头122包括EGR分支主体，其在图2_5中被示为212。EGR分支主体122被连接到双内孔主体200并且包括流体地连接到双内孔主体200中的第一内孔100的第一 EGR分支138和流体地连接到双内孔主体200中的第二内孔102的第二 EGR分支140。第一 EGR分支138和第二 EGR分支140是延伸通过EGR分支主体212的通道，并且被配置成与公共EGR导管(例如，图1所示的EGR导管118)相通。EGR分支主体212包括被布置在从第一内孔100开始的第一EGR分支138中的第一阀IM和被布置在从第二内孔102开始的第二 EGR分支140中的第二阀126。在一些示例中，第一阀IM和第二阀1 可以是被配置成同时打开和关闭的双蝶阀。在这一情况下，第一阀和第二阀可以被连接到公共旋转阀轴214，其中阀轴可以由控制器(例如，控制器12) 转动以打开和关闭双蝶阀。在一些示例中，阀IM和1 可以被冷却。例如，可以通过使合适的冷却剂(例如水或类似物)循环通过至少一部分阀而使阀被水冷。作为另一个示例，例如，通过使空气循环通过至少一部分阀而使阀被风冷。以此方式，当通过阀时，排气可以被冷却。EGR分支主体212包括EGR导管支座，其在图2-5中被示为216。EGR导管支座216 包括基本平的安装部分，所述安装部分被配置成与EGR导管连接，例如，如图1所示的EGR 导管118。在一些示例中，EGR导管支座216可以包括被配置成将接头122辅助连接到涡轮的凸缘。由此，EGR导管支座216可以延伸一段距离，超出EGR分支孔138和140，以形成凸缘。EGR导管支座216可以包括被配置成例如经由机械连接将EGR导管辅助连接到EGR分支主体212的各种部件。例如，EGR导管支座216可以包括被定制成容纳机械连接元件的多个孔218，其中机械连接元件可以将EGR导管辅助连接到EGR分支主体212。例如，机械连接元件可以包括螺栓或类似物。在一些示例中，替代或除了上述机械连接，EGR导管支座216可以被焊接到 EGR导管上。对应于多个孔218的多个部件可以被包括在EGR导管上以将EGR导管支座216辅助连接到EGR导管。在一些示例中，包括在EGR导管上的多个部件可以包括孔以容纳连接元件。例如，如果螺栓被用来经由孔218将EGR导管支座216附接到EGR导管118，则包括在EGR导管上的多个部件可以包括被配置成容纳所述螺栓的螺纹孔。图6示出了用于操作具有接头的双涡旋涡轮增压发动机的示例性方法600，接头被配置成可选择地控制到EGR系统和双涡旋涡轮的排气传输，例如，上述接头122。在步骤602处，方法600包括确定进入条件是否满足。在一些示例中，确定进入条件是否满足可以包括确定用于使用分开的双涡旋驱动双涡旋涡轮的条件是否满足。用于使用分开的双涡旋驱动双涡旋涡轮的条件可以包括各种发动机工况，其中驱动双涡旋涡轮的分开的涡旋可能对发动机操作有利。如上所述，在一些条件期间，分离涡旋可以增加增压响应和涡轮效率。例如，用于使用分开的双涡旋驱动涡轮的条件可以包括涡轮加速的发动机工况，例如涡轮的速度从第一速度增加到第二速度的发动机工况，其中第二速度大于第一速度，例如在发动机加速条件期间。因此，进入条件可以包括高负荷和低转速(RPM)发动机工况，例如，当发动机操作者例如经由加速踏板要求高发动机扭矩时。例如，进入条件可以包括大于第一预定阈值的发动机负荷和小于第二预定阈值的发动机转速。在一些示例中，确定进入条件是否满足可以包括确定用于以高压EGR操作发动机的条件是否满足或者确定是否期望高压EGR。例如，高压EGR可以被用于进入发动机的空燃比的浓缩还原。在高转速/高负荷发动机工况期间，高压EGR可以被用于浓缩还原。由此，在低转速条件期间，用于以高压EGR 操作发动机的条件可能没有满足。
没有被满足的用于以高压EGR操作发动机的条件的其他示例可以包括具有低NOx 排放、低充气密度、低发动机温度和/或其组合的发动机工况。如果在步骤602处进入条件满足，则方法600前进到步骤604处。在步骤604处， 方法600包括以减少数量的EGR和驱动双涡旋涡轮的分开的双涡旋操作发动机。例如，在步骤604处，发动机排气脉冲可以被分离以驱动涡轮，并且第一数量的排气可以被循环到发动机。在一些示例中，在步骤604处，可以操作没有EGR的发动机。例如，阀IM和1 口可以被关闭以便至少部分切断从双涡旋开始的EGR分支并分离双涡旋用于驱动涡轮。在步骤606处，方法600包括响应于操作没有EGR并且具有分开的双涡旋的发动机来调节操作参数。可以响应于操作没有EGR并且具有分开的双涡旋的发动机而被调节的发动机操作参数的示例包括空燃比、节气门位置、气门重叠、点火正时等。例如，气门重叠可以被增加和/或点火延迟可以被增加，例如火花正时可以被延迟。例如，发动机可以以发动机的至少一个汽缸中的第一数量的正气门重叠操作，并且/或者发动机可以以发动机的至少一个汽缸中的第一数量的火花延迟操作。在一些示例中，发动机可以以增加的第一数量的燃料操作。然而，如果在步骤602处进入条件不满足，则方法600前进到步骤608处。在步骤 608处，方法600包括以例如相对于在上述步骤604中使用的EGR数量增加的数量的EGR操作发动机，并且双涡旋涡轮的两个涡旋流体相通。在此情况下，双涡旋涡轮可以被有效地在单一涡旋模式中操作，其中可以减少脉冲分离。例如，在步骤608处，发动机排气脉冲可以被结合以驱动涡轮并且第二数量的排气可以被再循环到发动机，其中第二数量的排气大于在上述步骤604中使用的第一数量的排气。例如，EGR分支主体中的阀124和1 可以被至少部分地打开以从两个涡旋提供排气到EGR系统，同时使两个涡旋流体相通。在此情况下，EGR可以经由双涡旋涡轮上游的公共EGR通道从双涡旋涡轮的两个涡旋分支，并且每个涡旋取得的EGR数量可以基本相同。在步骤610处，方法600包括响应于操作具有高压EGR的发动机来调节操作参数， 并使双涡旋系统的两个涡旋流体相通。这些发动机操作参数可以包括点火正时(火花正时)、空燃比、喷射的燃料量、气门重叠等。例如，火花正时可以被提前并且/或者提供到发动机的燃料量可以被减少。例如，发动机可以以发动机的至少一个汽缸中的第二数量的正气门重叠操作，其中第二数量的气门重叠小于在上述步骤604中使用的第一数量的气门重叠。作为另一个示例，发动机可以以发动机的至少一个汽缸中的第二数量的火花延迟操作， 其中第二数量的火花延迟小于在步骤604中使用的第一数量的火花延迟。在一些示例中， 发动机可以以第二数量的燃料操作，其中第二数量的燃料小于在步骤604中使用的第一数量的燃料。在一些示例中，在某些条件期间，例如，在高转速和高负荷发动机工况期间，阀IM 和1 可以被打开并且EGR阀120可以被关闭以使涡轮涡旋流体相通，同时切断到发动机的EGR流。以此方式，例如在高转速和高负荷条件期间，经由背压的减少(例如，经由分支连通增加的排污量)，涡轮性能可以被增加。另外，在一些示例性实施例中，发动机可以不包括EGR系统，但可以包括被配置成流体地结合双涡旋涡轮的涡旋的蝶阀，例如阀IM和126。 以此方式，在某些发动机工况期间，例如在高转速和高负荷发动机工况期间，涡轮性能可以被增加。
图7示出了用于操作没有EGR的双涡旋涡轮增压发动机的示例性方法700。在步骤702处，方法700包括确定进入条件是否满足如上所述，在一些条件期间，分离涡旋可以增加增压响应和涡轮效率。例如，用于使用分开的双涡旋驱动涡轮的条件可以包括涡轮加速的发动机工况，例如涡轮速度从第一速度增加到第二速度的发动机工况，其中第二速度大于第一速度，例如在发动机加速条件期间。因此，进入条件可以包括高负荷和低转速(RPM)发动机工况，例如，当发动机操作者经由加速踏板要求高发动机扭矩时。例如，进入条件可以包括大于第一预定阈值的发动机负荷和小于第二预定阈值的发动机转速。如果在步骤702处进入条件满足，则方法700 进行到步骤704处。在步骤704处，方法700包括操作具有流体相通的双涡旋涡轮的两个涡旋并且没有EGR的发动机。例如，阀124和126可以被打开并且EGR阀120可以被关闭以使涡轮涡旋流体相通，同时切断到发动机的EGR流。在步骤706处，方法700包括响应于操作没有EGR而具有流体相通的双涡旋系统的两个涡旋的发动机来调节操作参数。这些发动机操作参数可以包括点火正时(火花正时)、空燃比、喷射的燃料量、气门重叠等。例如，火花正时可以被提前并且/或者提供到发动机的燃料量被减少。注意，本文包括的示例性系统和方法能够被用于各种发动机和/或车辆系统构造。本文描述的特定程序可以表示任意数量的处理策略中的一个或更多个，例如事件驱动、 中断驱动、多任务、多线程以及类似策略。因此，说明的各种动作、操作或功能可以以说明的顺序、并列地被执行，或者在一些情况下被省略。同样，不必要求过程的顺序以实现本文描述的示例性实施例的特征和优点，但是提供过程顺序以便于说明和描述。一个或更多个说明的动作或功能可以被重复地执行，取决于所使用的具体策略。此外，描述的动作可以图示的表示被编为计算机指令并储存到发动机控制系统中的可读存储介质中的代码。将意识到，本文公开的构造和程序实质上是示范性的，并且这些特定实施例不被认为由限制的意思，因为可能由很多变化。例如，以上技术能够被应用于V-6、L-4、L-6、 V-12、对置4缸、汽油、柴油和其他发动机类型和燃料类型。本公开的主体包括本文公开的各种系统和构造、其他特征、功能和/或属性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。所附权利要求特别指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应该被理解为包括一个或更多个这种元件的合并，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合可以通过对本权利要求的修改或通过在这个或相关应用中的新权利要求的表述来要求保护。这些权利要求，无论在范围上比原权利要求更宽、更窄、相等或不同，也被认为被包括在本公开的主题以内。
权利要求
1.一种用于操作具有双涡旋涡轮和排气再循环系统，即EGR系统的发动机的方法，其包括在第一条件期间，流体地分离所述双涡旋涡轮的涡旋，并以减少的EGR操作所述发动机；以及在第二条件期间，流体地组合所述双涡旋涡轮的涡旋，并以增加的EGR操作所述发动机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一条件包括大于第一阈值的发动机负荷和小于第二阈值的发动机转速。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二条件包括大于第一阈值的发动机负荷和大于第二阈值的发动机转速。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一条件期间，所述发动机在所述发动机的至少一个汽缸中以第一数量的气门重叠操作，并且在所述第二条件期间，所述发动机在所述发动机的所述至少一个汽缸中以第二数量的气门重叠操作，其中所述第一数量的气门重叠大于所述第二数量的气门重叠。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一条件期间，所述发动机在所述发动机的至少一个汽缸中以第一数量的火花延迟操作，并且在所述第二条件期间，所述发动机在所述发动机的所述至少一个汽缸中以第二数量的火花延迟操作，其中所述第一数量的火花延迟大于所述第二数量的火花延迟。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一条件期间，所述发动机在无EGR下操作。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一条件期间，所述发动机以第一数量的燃料操作，并且在所述第二条件期间，所述发动机以第二数量的燃料操作，其中所述第一数量的燃料大于第二数量的燃料。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第二条件期间，EGR经由所述双涡旋涡轮上游的公共EGR通道从所述双涡旋涡轮的两个涡旋分支出，并且从所述双涡旋涡轮的每个涡旋分支出的EGR量基本相同。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在第三条件期间，流体地组合所述双涡旋涡轮的涡旋并且所述发动机在无EGR下操作。
10.一种用于操作包括涡轮的涡轮增压发动机的方法，其包括在第一条件期间，分离发动机排气脉冲以驱动所述涡轮并将第一数量的排气再循环到所述发动机；以及在第二条件期间，组合发动机排气脉冲以驱动所述涡轮并将第二数量的组合排气再循环到所述发动机，其中所述第二数量的排气大于所述第一数量的排气。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一条件包括高负荷和低转速发动机工况。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二条件包括高负荷和高转速发动机工况。
13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括在所述第一条件期间增加气门重叠。
14.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括在所述第一条件期间延迟火花正时。
15.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括在所述第二条件期间提前火花正时。
16.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括在所述第二条件期间减少提供到所述发动机的燃料量。
17.—种涡轮增压发动机，其包括流体地连接到涡轮的第一涡旋和第二涡旋，所述第一涡旋连接到第一组发动机汽缸， 所述第二涡旋连接到第二组发动机汽缸；包括第一阀的第一 EGR分支，所述第一 EGR分支流体地连接到所述第一涡旋；包括第二阀的第二 EGR分支，所述第二 EGR分支流体地连接到所述第二涡旋；连接到所述第一 EGR分支和所述第二 EGR分支的EGR导管；指令被编码在其上的计算机可读存储介质，指令包括在第一条件期间关闭所述第一阀和所述第二阀的指令；在第二条件期间打开所述第一阀和所述第二阀的指令。
18.根据权利要求17所述的发动机，其中所述第一条件包括高负荷和低转速发动机工况。
19.根据权利要求17所述的发动机，其中所述第二条件包括高负荷和高转速发动机工况。
20.根据权利要求17所述的发动机，其中所述第一阀和所述第二阀是双蝶阀。
21.根据权利要求20所述的发动机，其中所述双蝶阀包括循环穿过其中的冷却剂，并且其中所述双蝶阀被连接到公共旋转轴。
全文摘要
具有EGR分支的双涡旋涡轮增压器。本发明提供了用于操作具有接头的双涡旋涡轮增压发动机的系统和方法，所述接头被配置成可选择地控制到排气再循环系统和双涡旋涡轮的排气传输。
文档编号F02D43/00GK102297014SQ201110166159
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年6月14日
发明者B·A·博耶尔, D·J·斯泰爱兹, J·雷贝, L·马歇尔 申请人:福特环球技术公司