[发明专利]用于在发动机进口产生涡旋的方法和系统

说明书

本发明提供了用于在发动机的进气中产生涡旋以改善压缩机运行的方法和系统。在一个实例中，一种方法可包括基于低压再循环通道中的排气再循环流速以及进气的流速调整涡旋的强度。

技术领域

本描述大体而言涉及在压缩机上游的发动机进口处的气流中产生涡旋的方法和系统。

背景技术

发动机可使用涡轮增压器来增加发动机转矩/能量输出密度。在一个实例中，涡轮增压器可包括由驱动轴连接的压缩机和涡轮机，其中涡轮机连接至排气歧管侧并且压缩机连接至进气歧管侧。以这种方式，排气驱动式涡轮机将能量供给至压缩机以增加进气歧管中的压力(例如增压或升压)以及用以增加进入发动机的气流。增压可通过调整到达涡轮机的气体的量来控制，例如使用排气阀门。然而，工作流体(空气)与压缩机的叶片之间的高相对速度可能引起气流从叶片吸入端的分离，并导致压缩机旋转失速和/或压缩机喘振。

其他解决压缩机喘振的尝试包括在压缩机上游安装固定角度导向叶片。一个示例性方法由Capon等人在美国US8286428 B2中示出。其中，进口系统包括用于传送空气至内燃发动机的进气歧管；具有泵元件的离心式压缩机，离心式压缩机安装至泵壳体中以便绕轴线旋转；位于壳体中的进口，通过此进口气体被传送至泵元件；位于壳体中的出口开口，通过此出口开口高压气体被传送至进气歧管；进口管道，此进口管道连接至进口开口以便传送空气至离心式压缩机；以及具有多个固定的、径向延伸的叶片的流量管理装置，此流量管理装置布置在进口开口上游的进口管道中以对穿过进口开口进入的气体传递涡旋运动。进口管道具有在进口开口的方向中延伸的锥形部分，因此进口管道的横截面积随着从进口开口的距离的减小而减小。流量管理装置布置在离进口开口上游一段距离处，因此通过流量管理装置的有效流动面积大于如果流量管理装置邻近进口开口布置时的有效流动面积并且大于最小值以便于阻止处于高气体流速的过大背压。

然而，本文的发明人已经认识到此系统存在的潜在问题。作为一个实例，由于流量控制装置中的叶片是固定的，所以该流量控制装置不能容易地适用于不同的运行条件。

发明内容

在一个实例中，以上描述的问题可通过在发动机的进气中产生涡旋的方法解决；通过在低压排气再循环通道中增加排气再循环流来增加涡旋；以及通过在低压排气再循环通道中减少排气再循环流来减少涡旋。以这种方式，进气可以改善的方式流通至压缩机。此外，产生的涡旋可提供良好的新鲜空气与排气再循环(EGR)流的混合。

作为一个实例，本发明提供一种包括涡旋发生器的空气过滤器箱。该涡旋发生器具有至少一个导向叶片，其用于在流通穿过涡旋发生器的发动机进气中产生涡旋。该至少一个导向叶片可基于发动机的进口处的气流和低压EGR线路的EGR流调整。通过基于发动机的进口处的气流和低压EGR中的EGR流调整该至少一个导向叶片，使得机动车辆可更高效地运行。此外，在发动机舱中没有额外的空间被涡旋发生器占据。空气过滤器箱和涡旋发生器可作为一个子组件来实施，从而简化了机动车辆的装配。

应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了示例性发动机系统的示意图。

图2A示出了根据第一实施例的带有空气过滤器箱的示例性发动机系统的进气部分。图2B示出了处于开启状态的涡旋发生器。图2C示出了处于关闭状态的涡旋发生器。

图3示出了根据第二实施例的带有空气过滤器箱的示例性发动机系统的进气部分。

图4示出了调整涡旋发生器的示例性方法的流程图。

图5A示出了涡旋发生器的开口与进气流速之间的关系。图5B示出了涡旋发生器的开口与低压EGR流速之间的关系。