[发明专利]用于增大排气歧管压力的涡轮增压器控制策略

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求享有2011年2月9日提交的美国临时申请No.61/441,225的优先权。

技术领域

本申请涉及内燃机中的涡轮增压器系统，更具体地，本发明涉及排气驱动的涡轮增压器以及内燃机的功率输出和总效率的改进。

背景技术

在各种运动的和非运动的车辆或外壳中使用内燃机极其机制、改进和代替。今天，例如，在地面客运和工业车辆、海运、驻军和航天应用中使用内燃机。一般有两种占优势的点火周期，其通常分别称为汽油和柴油，或更正式称为火花点火（SI）和压缩点火（CI）。最近，在与内燃机连接的系统中已经包含有排气驱动的涡轮增压器以提高发动机的功率输出和总效率。

由于柴油发动机通常不采用节流板的用法，所以在柴油发动机的应用中尚不需要CBV。历史上，除了直接遵循节流板活动的二进制装置的方式以外，尚未有任何先见或要求CBV以任何方式操作。在本技术领域中已知的与CBV类似的装置为压力安全阀（POV）。这些压力安全阀充当常见的泄压阀，其抵抗弹簧的预载打开或可能抵抗电子电路的设计极限打开，以限制ICE中的EDT的操作压力。这些装置本意欲用作失效安全装置。我们坚信，本发明提出在包括柴油机在内的任何启用EDT的ICE中需要采用CBV。

需要持续改进内燃机，包括改进内燃机的效率和功率。这里，我们提出一种对于SI系统和CI系统二者有效的系统。

发明内容

在一个方面中，公开了具有排气驱动的涡轮增压器系统的内燃机，所述内燃机包括压缩机旁通阀和废气门阀，所述压缩机旁通阀和废气门阀可协同地操作以在维持发动机的进气歧管中的压力的同时增大排气驱动的涡轮增压器的涡轮进气压力。

在一个实施例中，该类型的系统可以包括：涡轮增压器，其具有排气入口、排放出口、压缩机空气入口和压缩机出口；压缩机旁通阀，其包括控制端口、进入端口、排放端口和用于打开和关闭排放端口的阀；发动机，其具有进气入口和排气出口；和用于控制阀的打开和关闭的装置。发动机的排气出口连接到涡轮增压器的排气入口，并且涡轮增压器的压缩机出口连接到发动机的进气入口和压缩机旁通阀的进入端口二者。该系统还可以包括废气门阀，其连接到发动机的排气出口，所述废气门阀可操作成待维持在关闭位置中，而同时压缩机旁通阀中的阀维持在打开位置中。这两个阀可以是协同地打开和可关闭的，并且甚至是可部分地打开的，以在期望地增大排气歧管压力的同时维持预定的或期望的进气歧管压力。

在另一方面中，公开了用于增大排气驱动的涡轮增压器的涡轮进气压力的方法，所述方法利用布置在涡轮增压器的压缩机排放口处的压缩机旁通阀。使用诸如上述的且在本文更详细地说明的系统，该方法可以包括以下步骤：在正进气歧管压力条件期间通过打开压缩机旁通阀而增大进给到排气驱动的涡轮增压器中的排气歧管压力。

在另一个实施例中，该方法可以包括以下步骤：通过针对压缩机旁通阀中的控制阀的机械操作条件参照（reference）进气歧管中的压力而增大排气歧管中的压力，并且通过操作控制阀控制排气歧管压力而维持进气歧管中的预定的增压压力。

附图说明

图1是包括内燃机涡轮增压系统的一个实施例的流动路径和流动方向的图解视图；

图2是用于控制例如图1中的涡轮增压系统尤其用于增大排气歧管压力的一系列控制的流程图；

图3是示出系统中的控制部件和它们所产生的效果的关系的图表；

图4是处于打开位置中的图1中所包括的压缩机旁通阀的放大的剖视图；

图5是处于关闭位置中的图1中所包括的压缩机旁通阀的放大的剖视图。

具体实施方式

以下详细的说明书将说明本发明的一般原理，本发明的一般原理的示例将另外在附图中示出。在附图中，相同的附图标记指示相同的或功能类似的元件。

图1示出总体上由100指示的内燃机涡轮增压系统的一个实施例。涡轮增压系统100在控制涡轮增压器的操作参数方面包括以下部件：排气驱动的涡轮增压器（“EDT”）2，其具有涡轮段22和压缩机段24；涡轮旁通阀，其通常称为废气门13；和压缩机旁通阀6（“CBV”）。EDT包括容纳涡轮叶轮26的排气外壳17、18，所述排气外壳17、18利用排气能量产生动力并且通过共用轴将排气能量转化成机械功以转动压缩机轮28，所述压缩机轮28吸入空气、压缩空气并且将空气在较高的操作压力下进给到内燃机10的入口11中。