[发明专利]用于改进发动机性能的储存的压缩空气管理

说明书

技术领域

本申请涉及机动车辆工程领域，并且更具体地，涉及机动车辆发动机系统中的进气。

背景技术

增压发动机可以提供比相似功率的自然吸气发动机更大的燃料效率和更低的排放。然而，在瞬态工况期间，增压发动机的功率、燃料效率和排放控制性能可能受到损害。这些瞬态工况可以包括急剧地增加或减少发动机负荷、发动机转速或质量空气流量。例如，当发动机负荷急剧地增加时，涡轮增压器压缩机可能要求增加的扭矩来传递增加的气流。然而，如果驱动压缩机的涡轮没有完全加速，则不可能得到这样的扭矩。因此，在进气流建立到所要求的水平之前，可能发生不期望的功率滞后。

之前已经意识到涡轮增压发动机系统可以适于储存压缩空气并且适于使用被储存的压缩空气来补充来自涡轮增压器压缩机的空气充气。因此，美国专利号5,064,423的专利描述了这样一种系统：当不充足的压缩空气可从涡轮增压器压缩机得到时，压缩空气被储存在增压燃料箱(boost tank)中并被分配。

然而，发明人在本文中已经意识到在减少发动机负荷期间可能发生其它瞬态控制问题。例如，当增压发动机系统中的节流阀关闭时，节流阀上游的压缩空气充气被释放到大气以避免压缩机喘振。例如，这可以通过开启压缩机旁通阀来进行。然而，这些动作削弱了燃料效率，因为当空气被释放到大气时，用来压缩空气充气的机械能被浪费了。此外，在配备有低压(LP)排气再循环(EGR)的发动机系统中，仅开启旁通阀不可能充分地准备发动机低负荷操作。这是因为在中高负荷操作期间，进气充气将被排气稀释。当节流阀关闭时，这些排气保持被捕集在节流阀后面。然而，在关闭节流阀的工况期间，可能要求未被稀释的新鲜空气用于可靠燃烧。因此，即使应用美国专利号5,064,423的专利中的方法，在关闭节流阀工况期间仍可能发生燃烧不稳定性。

发明内容

发明人在本文中进一步意识到适当配置的压缩空气管理系统能够被用来解决上述两个瞬态控制问题，因此，一个实施例提供了用于提供空气到发动机燃烧室的方法，所述发动机包括压缩机和被可选择地连接到进气歧管的增压燃料箱。该方法包括基于发动机工况改变在增压燃料箱中增压的空气中的发动机排气的相对数量，并将在增压燃料箱中增压的空气排放到进气歧管。这样，在节流阀关闭工况和节流阀开启工况期间，含有合适的相对数量的排气的空气可以被储存并且之后被供应到发动机进气。例如，通过改变储存的空气中的排气的相对数量，可能提供储存的气体的期望混合物，储存的气体的期望混合物可能不同，这取决于在开启节流阀工况或关闭节流阀工况期间气体是否被使用。

根据一个方面，方法被用于提供空气到发动机的燃烧室，发动机包括压缩机和被可选择地连接到进气歧管的增压燃料箱。该方法包括给空气增压并将其储存在增压燃料箱中；并且将储存在增压燃料箱中的一些空气排出到进气歧管，同时关闭节流阀。

在一个实施例中，该方法进一步包括响应于节流阀开口将储存在增压燃料箱中的一些空气排出到进气歧管。

在另一个实施例中，该方法进一步包括响应于节流阀开口将储存在增压燃料箱中的一些空气排出到进气歧管，其中给空气增压并将其储存在增压燃料箱中包括基于发动机工况改变在增压燃料箱中增压的空气中的发动机排气的相对数量。

在另一个实施例中，该方法进一步包括响应于节流阀开口将储存在增压燃料箱中的一些空气排出到进气歧管，其中给空气增压并将其储存在增压燃料箱中包括基于发动机工况改变在增压燃料箱中增压的空气中的发动机排气的相对数量，并且改变发动机排气的相对数量包括在较低的发动机转速工况期间储存具有较大的相对数量的发动机排气的空气，并在较高的发动机转速工况期间储存具有较低的相对数量的发动机排气的空气。

在另一个实施例中，给空气增压并将其储存在增压燃料箱中包括当压缩机的流出物中的发动机排气的相对数量在阈值以下时增压并储存。

根据另一个方面，系统包括压缩机和进气歧管，压缩机被流控地连接到节流阀、被机械地连接到排气驱动涡轮并被配置成接受从涡轮下游捕集的排气进入，进气歧管被流控地连接到节流阀并被可选择地连接到增压燃料箱。

在一个实施例中，压力恢复锥(pressure recovery cone)被流控地连接在增压燃料箱与进气歧管之间。

在另一个实施例中，旁通阀和固定限流器被串联地连接在压缩机进口与压缩机出口之间。

在另一个实施例中，旁通阀和固定限流器被串联地连接在压缩机进口与压缩机出口之间，并且限流器包括层流元件。