專利名稱：具有egr分支的雙渦旋渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及雙渦旋渦輪增壓器和排氣再循環(huán)。
背景技術(shù)：
雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造可以用在渦輪增壓發(fā)動機中。雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造可以將渦輪的入口分成連接到排氣歧管流道(runner)的兩個單獨的通道，使得來自發(fā)動機汽缸的排氣被分開，發(fā)動機汽缸的排氣脈沖可能相互干擾。例如，在汽缸點火順序為1-3-4-2的L4發(fā)動機上，排氣歧管流道1和4可以被連接到雙渦旋渦輪的第一入口，排氣歧管流道2和3可以被連接到所述雙渦旋渦輪的第二入口，其中第二入口不同于第一入口。在一些示例中，以此方式分離排氣脈沖可提高到渦輪的排氣傳輸效率。

發(fā)明內(nèi)容
然而，發(fā)明人在本文已經(jīng)意識到，在一些發(fā)動機工況下，如上所述分離排氣脈沖可能減小到渦輪的排氣傳輸效率。例如，發(fā)明人在本文已經(jīng)意識到在某些發(fā)動機工況下，如高轉(zhuǎn)速和高負荷工況，如上所述分離排氣脈沖可能由于例如排氣焓增加而增加背壓和泵工作。發(fā)明人在本文還意識到，在一些條件期間高壓排氣再循環(huán)(EGR)可以用在具有雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造的發(fā)動機中。發(fā)明人在本文已經(jīng)意識到，如果排氣被分支出(take off)供給雙渦旋渦輪的排氣，則驅(qū)動渦輪的排氣的壓力脈沖可能被不利地衰減。在一個示例方法中，用于操作帶有雙渦旋渦輪和EGR系統(tǒng)的發(fā)動機的方法包括 在第一條件期間，流體地分離雙渦旋渦輪的渦旋并以減少的EGR操作所述發(fā)動機；以及在第二條件期間，流體地組合雙渦旋渦輪的渦旋并以增加的EGR操作所述發(fā)動機。以此方式，包括雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造的發(fā)動機可以在第一模式中用雙渦旋特征操作，并且在第二模式中用單一渦旋有效地操作以驅(qū)動渦輪，其取決于各種發(fā)動機工況。另外，當高壓EGR被用在具有雙渦旋構(gòu)造的發(fā)動機中時，供應(yīng)EGR系統(tǒng)的排氣可以在渦輪的雙渦旋入口的兩側(cè)分支。以此方式，可以減少驅(qū)動渦輪的排氣的壓力脈沖的衰減和/或不均勻。例如，在某發(fā)動機工況期間，例如在高轉(zhuǎn)速/高負荷工況期間，通過打開高壓 EGR系統(tǒng)并在雙渦旋渦輪的渦旋之間相通，高壓EGR可以被用于濃縮還原(enri chment reduction)并且渦輪入口相通可以減小背壓并增加發(fā)動機的馬力能力。應(yīng)該理解的是提供以上概述以簡化的形式引入在具體實施方式
中進一步描述的一系列概念。這不意味著指定要求保護的主題的關(guān)鍵特征或重要特征，要求保護主題的范圍通過隨附于說明書的權(quán)利要求唯一確定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分提及的任何缺點的實施方式。


圖1示出了包括雙渦旋渦輪增壓器和排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的發(fā)動機的示意圖；圖2示出了示例高壓EGR分支和連接到發(fā)動機的雙渦旋連通閥；圖3-5示出了示例高壓EGR分支和雙渦旋連通閥的不同視點；圖6示出了用于操作帶有接頭(junction)的雙渦旋渦輪增壓發(fā)動機的示例性方法，接頭被配置成選擇性地控制到排氣再循環(huán)系統(tǒng)和雙渦旋渦輪的排氣傳輸；以及圖7示出了用于操作沒有EGR的雙渦旋渦輪增壓發(fā)動機的示例性方法。
具體實施例方式下面的描述涉及用于操作例如如圖1所示的包括雙渦旋渦輪增壓器系統(tǒng)和排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的發(fā)動機的系統(tǒng)和方法。雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造可以被用在渦輪增壓發(fā)動機中。例如，雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造可以被用在汽油發(fā)動機中，其中由于發(fā)動機的高操作溫度，可能阻止可變?nèi)~片渦輪增壓器技術(shù)。與包括到渦輪的單一排氣入口的單渦旋渦輪增壓器構(gòu)造相比，雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造可以將渦輪的入口分成連接到排氣歧管流道的兩個單獨的通道，使得來自汽缸的排氣被分開，汽缸的排氣脈沖可能相互干擾。例如，在汽缸點火順序為1-3-4-2的L4發(fā)動機上，排氣歧管流道1和4可以被連接到雙渦旋渦輪的第一入口，并且排氣歧管流道2和3可以被連接到所述雙渦旋渦輪的第二入口，其中第二入口不同于第一入口。在一些示例中，以此方式分離排氣脈沖可能引起增壓響應(yīng)和渦輪效率的增加。使用雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造的優(yōu)點還包括減少渦輪滯后和增加發(fā)動機的容積效率。在某些條件期間，更大數(shù)量的正氣門重疊和更高的點火延遲可以被用在包括雙渦旋渦輪增壓器的發(fā)動機中。另外，可以得到較低的排氣溫度并采用較稀的空燃比。然而，在某些發(fā)動機工況期間，如上所述分離排氣脈沖可以減小到渦輪的排氣傳輸效率。例如，在某些發(fā)動機工況下，如高轉(zhuǎn)速和高負荷條件，如上所述分離排氣脈沖可能由于例如排氣焓的增加而增加背壓和泵取功。另外，在一些條件期間高壓排氣再循環(huán)(EGR)可以被用在具有雙渦旋渦輪增壓器的發(fā)動機中。然而，在一些示例中，如果排氣被分支出供給雙渦旋渦輪的排氣，則驅(qū)動渦輪的排氣的壓力脈沖可能被不利地衰減。為了至少部分地解決這些問題，提供被配置成可選地控制到EGR系統(tǒng)和雙渦旋渦輪的排氣傳輸?shù)慕宇^，如圖1-5所示。如圖6中的示例性方法所示，在第一模式中，此接頭可以被配置成從雙渦旋渦輪的兩個渦旋供應(yīng)排氣到EGR系統(tǒng)，同時使雙渦旋流體相通。在第二模式中，此接頭可以被配置成切斷到EGR系統(tǒng)的排氣流并流體地分離雙渦旋渦輪的渦旋。以此方式，包括雙渦旋渦輪增壓器構(gòu)造的發(fā)動機可以在第一模式中用雙渦旋特征操作，并且在第二模式中用單一渦旋有效地操作以驅(qū)動渦輪，其取決于各種發(fā)動機工況。另外，當高壓EGR被用在具有雙渦旋構(gòu)造的發(fā)動機中時，供應(yīng)EGR系統(tǒng)的排氣可以在渦輪的雙渦旋入口的兩側(cè)分支。以此方式，可以減少驅(qū)動渦輪的排氣的壓力脈沖的衰減和/或不均勻。例如，在某些發(fā)動機工況期間，例如在高轉(zhuǎn)速/高負荷條件期間，通過打開高壓 EGR系統(tǒng)并在雙渦旋渦輪入口之間相通，高壓EGR可以被用于濃縮還原，并且渦輪入口相通可以減小背壓并增加發(fā)動機的馬力能力或功率?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，其示出了可以包括在車輛推進系統(tǒng)中的發(fā)動機10的示意圖。發(fā)動機10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)和經(jīng)由輸入裝置16來自車輛駕駛員14 的輸入控制。在此示例中，輸入裝置16包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例踏板位置信號PP 的踏板位置傳感器18。發(fā)動機10可以包括多個燃燒室(S卩，汽缸)。在圖1所示的示例中，發(fā)動機10包括被布置成直列4缸構(gòu)造的燃燒室20、22、M和26。然而，應(yīng)該被理解的是，盡管圖1示出了四個汽缸，但發(fā)動機10可以包括任何構(gòu)造的任意數(shù)量的汽缸，例如，V-6、L6、V-12、對置4缸等。盡管在圖1中沒有被示出，但是發(fā)動機10的每個燃燒室(即，汽缸)可以包括活塞位于其中的燃燒室壁。活塞可以連接到曲軸使得活塞的往復(fù)運動被轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸可以經(jīng)由例如中間變速系統(tǒng)連接到車輛的至少一個驅(qū)動車輪。此外，起動機可以經(jīng)由飛輪連接到曲軸以能夠啟動發(fā)動機10的操作。每個燃燒室可以經(jīng)由進氣通道30從進氣歧管觀接收進氣。進氣歧管觀可以經(jīng)由進氣口連接到燃燒室。例如，圖1示出進氣歧管觀經(jīng)由進氣口 32、34、36和38分別連接到汽缸20、22、M和26。每個單獨的進氣口可以供應(yīng)空氣和/或燃料到各自的汽缸用于燃
；Bs Jvn。每個燃燒室可以經(jīng)由連接到燃燒室的排氣口排出燃燒氣體。例如，圖1示出排氣口 40、42、44和46分別連接到汽缸20、22、對、26。每個單獨的排氣口可以從各汽缸將排氣燃燒氣體引導(dǎo)到排氣歧管或排氣通道。每個汽缸進氣口能夠經(jīng)由進氣門可選地與汽缸相通。例如，圖1示出汽缸20、22、 對和沈分別具有進氣門48、50、52和M。同樣，每個汽缸排氣口能夠經(jīng)由排氣門可選地與汽缸相通。例如，圖1示出汽缸20、22、對和沈分別具有排氣門56、58、60和62。在一些示例中，每個燃燒室可以包括兩個或更多個進氣門和/或兩個或更多個排氣門。盡管在圖1中沒有示出，在一些示例中，每個進氣門和排氣門可以通過進氣凸輪和排氣凸輪來操作。可替換地，一個或更多個進氣門和排氣門可以由機電控制的閥線圈和電樞繞組(armature assembly)操作。進氣凸輪的位置可以通過進氣凸輪傳感器來確定。 排氣凸輪的位置可以由排氣凸輪傳感器來確定。進氣通道30可以包括具有節(jié)流板66的節(jié)氣門64。在此特定的示例中，節(jié)流板66 的位置可以經(jīng)由提供到包括在節(jié)氣門64中的電機或致動器的信號被控制器12改變，包括在節(jié)氣門64中的電機或致動器是通常被稱作為電子節(jié)氣門控制(ETC)的構(gòu)造。以此方式， 節(jié)氣門64可以被操作以改變提供給燃燒室的進氣。節(jié)流板66的位置可以由來自節(jié)氣門位置傳感器68的節(jié)氣門位置信號TP提供到控制器12。進氣通道30可以包括質(zhì)量空氣流量傳感器70和歧管空氣壓力傳感器72，用于分別提供信號MAF和MAP到控制器12。在圖1中，燃料噴射器被示為直接連接到燃燒室用于在燃燒室中與例如經(jīng)由電子驅(qū)動器從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬度成比例地直接噴射燃料。例如，圖1示出燃料噴射器74、76、78和80分別連接到汽缸20、22、M和沈。以此方式，燃料噴射器提供所謂的燃料直接噴射到燃燒室中。例如，每個單獨的燃料噴射器可以安裝在各個燃燒室的側(cè)面或在各燃燒室的頂部。在一些示例中，在提供所謂的燃料直接噴射到燃燒室上游的進氣口中的構(gòu)造中，一個或更多個燃料噴射器可以被布置在進氣通道觀中。盡管圖1中沒有示出，但是燃料可以通過包括燃料箱、燃料泵、燃料管路和燃料導(dǎo)軌的燃料系統(tǒng)傳輸?shù)饺剂蠂娚淦?。發(fā)動機10的燃燒室可以在壓縮點火模式中操作，有或沒有點火火花。在一些示例中，無分電器點火系統(tǒng)(未示出)可以響應(yīng)于控制器12提供點火火花到連接到燃燒室的火花塞。例如，火花塞82、84、86和88在圖1中被示為分別連接到汽缸20、22、M和沈。發(fā)動機10可以包括渦輪增壓器90。渦輪增壓器90可以包括連接在通用軸96上的渦輪92和壓縮機94。隨著從發(fā)動機10流出的一部分排氣蒸汽沖擊在渦輪的葉片上，可以使得渦輪92的葉片可以繞通用軸旋轉(zhuǎn)。壓縮機94可以被連接到渦輪92使得當渦輪92 的葉片被引起轉(zhuǎn)動時壓縮機94可以被致動。當被致動時，壓縮機94可以將增壓的新鮮氣體引導(dǎo)到進氣歧管觀，之后增壓的新鮮氣體可以被引導(dǎo)到發(fā)動機10。發(fā)動機10可以使用雙重渦旋(雙渦旋或兩個脈沖)渦輪增壓器系統(tǒng)98，其中至少兩個單獨的排氣入口通道流入并通過渦輪92。雙重渦旋增壓器系統(tǒng)可以被配置成分離來自汽缸的排氣，當被供應(yīng)到渦輪92時汽缸的排氣脈沖相互干擾。例如，圖1示出了用來將分離的排氣蒸汽供應(yīng)到渦輪92的第一渦旋100和第二渦旋102。例如，如果四缸發(fā)動機(例如，如圖1所示的L4發(fā)動機)具有1-3-4-2的點火順序(例如，先后順序為汽缸20、汽缸M、汽缸沈、汽缸2 ，則汽缸20可以在結(jié)束其膨脹沖程并打開其排氣門，同時汽缸22仍開著其排氣門。在單一渦旋或未分開的排氣歧管中，汽缸20的排氣壓力脈沖可能干擾汽缸22排出其排氣的性能。然而，通過使用雙重渦旋系統(tǒng)， 其中汽缸20和沈的排氣口 40和46被連接到第一渦旋100的一個入口，汽缸22和M的排氣口 42和44被連接到第二渦旋102，排氣脈沖可以被分離，并且可以增加驅(qū)動渦輪的脈沖能量。渦輪92可以包括至少一個廢氣門以控制由所述渦輪提供的增壓量。在雙重渦旋系統(tǒng)中，每個渦旋可以包括一個相應(yīng)的廢氣門以控制通過渦輪92的排氣量。例如，在圖1 中，第一渦旋100包括第一廢氣門104。第一廢氣門104包括被配置成控制旁通渦輪92的排氣量的廢氣閥106。同樣，第二渦旋102包括第二廢氣門108。第二廢氣門108包括被配置成控制旁通渦輪92的排氣量的廢氣閥110。從渦輪92和/或廢氣門出來的排氣可以通過排放控制裝置112。在一個示例中， 排放控制裝置112能夠包括多個催化劑磚。在另一個示例中，可以使用多個排放控制裝置， 每個排放控制裝置具有多個磚。在一些示例中，排放控制裝置112可以是三元催化器。在其他示例中，排放控制裝置112可以包括柴油氧化催化器(DOC)、選擇催化還原催化器(SCR) 和柴油微粒過濾器(DPF)中的一個或多個。通過排放控制裝置112之后，排氣可以被引導(dǎo)到尾管114。發(fā)動機10可以包括排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)116。EGR系統(tǒng)116可以將從發(fā)動機10 出來的一部分排氣傳輸?shù)桨l(fā)動機進氣通道30中。EGR系統(tǒng)包括EGR導(dǎo)管118，EGR導(dǎo)管118 連接到渦旋100和102并連接到進氣通道30。在一些示例中，EGR導(dǎo)管118可以包括EGR閥120，其被配置成控制被再循環(huán)的排氣量。在一些條件下，EGR系統(tǒng)116可以被用來調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的空氣和燃料混合物的穩(wěn)定和/或稀釋度，由此提供在一些燃燒模式期間控制點火正時的方法。此外，在一些條件期間，通過控制排氣門正時，一部分燃燒氣體可以被保留或捕集在燃燒室中。在一些示例中，控制器12可以是常規(guī)的微型計算機，其包括微處理器單元、輸入 /輸出端口、只讀存儲器、隨機存取存儲器、?；畲鎯ζ骱统Ｒ?guī)數(shù)據(jù)總線。控制器12在圖1 中被示為從連接到發(fā)動機10的傳感器接收各種信號，除了之前討論的那些信號之外，還包括來自溫度傳感器128的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)；發(fā)動機位置傳感器130，如感測曲軸位置的霍爾效應(yīng)傳感器118。大氣壓還可以被感測(傳感器未示出)用于由控制器12處理。在一些示例中，發(fā)動機位置傳感器130在曲軸的每個旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間隔脈沖， 發(fā)動機轉(zhuǎn)速(RPM)能夠據(jù)此確定。另外，可以使用各種傳感器來確定渦輪增壓器的增壓。例如，壓力傳感器132可以被布置在壓縮機94下游的進氣通道30中以確定增壓。另外，雙重渦旋系統(tǒng)98的每個渦旋可以包括各種傳感器用于監(jiān)測雙渦旋系統(tǒng)的工況。例如，第一渦旋 100可以包括排氣傳感器134，第二渦旋102可以包括排氣傳感器136。排氣傳感器134和 136可以是用于提供排氣空燃比指示的任何合適的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO (加熱型EGO)、NOx, HC或CO傳感器。EGR導(dǎo)管118可以在接頭122處被連接到雙重渦旋系統(tǒng)98的第一渦旋100和第二渦旋102，使得EGR可以從渦輪雙重渦旋入口的兩側(cè)分支，例如，以減小驅(qū)動渦輪92中的不均勻壓力脈沖。例如，第一 EGR分支138可以被布置在第一渦旋100中，第二 EGR分支140 可以被布置在第二渦旋102中。接頭122可以包括被布置在從第一渦旋100開始的EGR分支中的閥IM和被布置在從第二渦旋102開始的EGR分支中的閥126。在一些示例中，閥IM和1 可以是被配置成同時打開和關(guān)閉的雙蝶閥。在一些示例中，閥1 和136可以被冷卻。例如，可以通過使合適的冷卻劑(例如，水或類似物)循環(huán)通過至少一部分閥而使閥被水冷。作為另一個示例，例如通過使空氣循環(huán)通過至少一部分閥，閥可以被風冷。以此方式，在通過閥時，排氣可以被冷卻。在第一模式中，接頭I22可以被配置成從兩個渦旋供應(yīng)排氣到EGR系統(tǒng)116，同時使第一渦旋和第二渦旋流體相通。例如，在第一模式中，閥1 和126可以被打開以允許排氣流入EGR系統(tǒng)116，同時使第一渦旋和第二渦旋流體相通。在第二模式中，接頭122可以被配置成切斷到EGR系統(tǒng)116的排氣流并流體地分離第一渦旋和第二渦旋。例如，在第二模式中，閥1 和1 可以被關(guān)閉以切斷到EGR系統(tǒng)的排氣流，同時流體地分離第一渦旋和第二渦旋。在一些示例中，閥IM和1 可以被調(diào)節(jié)以測量進入EGR系統(tǒng)的排氣量和第一渦旋與第二渦旋之間的流體相通量。例如，閥1 和1 可以被部分打開以減少提供到EGR 系統(tǒng)的排氣量并減少第一渦旋與第二渦旋之間的流體相通量。例如，被布置在EGR分支中的閥IM和1 可以起到在發(fā)動機工況期間切斷高壓 EGR容積(volume)的作用，EGR容積可能對驅(qū)動渦輪的壓力脈沖不利。例如，在發(fā)動機加速或高負荷/低轉(zhuǎn)速條件期間，閥1 和126可以被關(guān)閉。在此示例中，例如，第一渦旋和第二渦旋被流體地分離以增加渦輪的驅(qū)動。
作為另一個示例，被布置在EGR分支中的閥IM和1 可以起到在空燃稀釋度可能有利的發(fā)動機工況期間提供高壓EGR的作用。例如，當高壓EGR可以被用于濃縮還原時， 在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速和高負荷期間，閥1 和126可以被打開。在此示例中，例如，第一渦旋和第二渦旋被置于流體相通以減少背壓?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2-5，其從不同視點示出了示例性接頭122，接頭122被配置成可選擇地控制到EGR系統(tǒng)和雙渦旋渦輪的排氣傳輸。具體地，圖2示出了連接到發(fā)動機10的示例性接頭122的側(cè)視圖，圖3示出了接頭122的透視側(cè)視圖，圖4示出了接頭122的后視圖， 以及圖5示出了接頭122的俯視圖。圖2-5中的示例性接頭近似按比例示出。接頭122可以由各種合適的材料組成并且可以由一個或更多個組件形成。在一些示例中，接頭122可以基本由一種或更多種金屬材料組成，例如鋼或類似物。在其他示例中，接頭可以基本由例如熱塑性塑料的聚合材料組成。仍在其他示例中，接頭122可以由各種材料的組合組成，例如金屬材料和聚合材料。在一些示例中，接頭122可以包括多個組件，例如，接頭122可以由用合適的連接方法連接在一起的多個組件形成，例如使用合適的焊接過程和/或經(jīng)由合適的機械連接， 例如螺栓和類似物。在其他示例中，接頭122可以例如經(jīng)由合適的模制技術(shù)和/或加工技術(shù)被形成為單一的單元。接頭122包括被壁和各種閥隔開的多個通道。在一些示例中，接頭122的壁厚可以取決于通過通道的排氣的期望溫度。因此壁厚可以基于使用的發(fā)動機類型來預(yù)先確定。 例如，產(chǎn)生較高排氣溫度的發(fā)動機(例如，汽油發(fā)動機)的壁厚可以大于產(chǎn)生較低排氣溫度的發(fā)動機(例如，柴油發(fā)動機)的壁厚。另外，接頭壁的厚度可以取決于使用的發(fā)動機的大小，例如汽缸數(shù)、汽缸的壓縮比等。接頭122包括在圖2-5中大體被示為200的雙內(nèi)孔主體。雙內(nèi)孔主體200包括第一內(nèi)孔100和第二內(nèi)孔102，其中如圖1所示，第一內(nèi)孔100對應(yīng)于第一渦旋100，第二內(nèi)孔 102對應(yīng)于第二渦旋102。主體200上的第一內(nèi)孔和第二內(nèi)孔基本是延伸通過接頭122的主體的中空的孔。雙內(nèi)孔主體200是雙渦旋渦輪增壓器系統(tǒng)的一部分，如圖1中的98所示。如上所述，雙渦旋渦輪增壓器系統(tǒng)可以被配置成將來自汽缸的排氣分離，當被供應(yīng)到渦輪(例如， 圖1所示的渦輪92)時，汽缸的排氣脈沖相互干擾。主體200的第一內(nèi)孔100提供第一組汽缸的排氣與雙渦旋渦輪之間的連通通道。主體200的第二內(nèi)孔102提供不同于第一組汽缸的第二組汽缸的排氣與雙渦旋渦輪之間的連通通道。例如，如果四缸發(fā)動機(例如，圖1所示的L4發(fā)動機)具有1-3-4-2的點火順序 (例如，先后順序為汽缸20、汽缸M、汽缸沈、汽缸2 ，則第一組汽缸可以包括汽缸22和沈，第二組汽缸可以包括汽缸22和M。以此方式，在一些條件下，第一內(nèi)孔和第二內(nèi)孔可以分離汽缸的排氣，當被供應(yīng)到渦輪時，汽缸的排氣脈沖相互干擾。雙內(nèi)孔主體200中的第一內(nèi)孔和第二內(nèi)孔分別形成了通過主體的第一和第二排氣通道。主體200中的第一和第二通道可以具有各種形狀、尺寸和輪廓。在一些示例中，內(nèi)孔的尺寸、形狀和/或輪廓可以被配置成增加由流過渦輪的排氣給予渦輪的能量。例如，第一和第二內(nèi)孔可以具有扭曲和/或彎曲的形狀，例如，如圖3和圖4在202處所示，以增加由排氣給予渦輪的能量。以此方式，當通過內(nèi)孔時，排氣的加速度可以被增加。
接頭122包括發(fā)動機支座，其在圖2-5中被示為204。發(fā)動機支座204被連接到雙內(nèi)孔主體200并且包括基本平的安裝部分，安裝部分被配置成與發(fā)動機10連接并將主體 200中的第一內(nèi)孔100和第二內(nèi)孔102分別流體地連接到第一組汽缸的排氣通道和不同于第一組汽缸的第二組汽缸的排氣通道。例如，如果四缸發(fā)動機(例如，如圖1所示的L4發(fā)動機)具有1-3-4-2的點火順序(例如，先后順序為汽缸20、汽缸M、汽缸沈、汽缸22)，則第一組汽缸可以包括汽缸20和沈，第二組汽缸可以包括汽缸22和對。圖2示出了經(jīng)由發(fā)動機支座204連接到發(fā)動機10的接頭122。在一些示例中，發(fā)動機支座204可以包括被配置成將接頭122輔助連接到發(fā)動機的凸緣/法蘭。由此，發(fā)動機支座204可以延伸一段距離，超過發(fā)動機支座中的孔，以形成凸緣。發(fā)動機支座可以包括被配置成例如經(jīng)由機械連接將接頭122輔助連接到發(fā)動機的各種部件。例如，發(fā)動機支座可以包括被定制成容納機械連接元件的多個孔206，其中機械連接元件可以將接頭122輔助連接到發(fā)動機。例如，機械連接元件可以包括螺栓和類似物。在一些示例中，替代或除了上述機械連接，發(fā)動機支座204可以被焊接到發(fā)動機。對應(yīng)于多個孔206的多個部件可以被包括在發(fā)動機10上以將接頭122輔助連接到發(fā)動機。在一些示例中，包括在發(fā)動機上的多個部件可以包括孔以容納連接元件。例如， 如果螺栓被用來經(jīng)由孔206將接頭122附接到發(fā)動機10，則包括在發(fā)動機上的多個部件可以包括被配置成容納所述螺栓的螺紋孔。接頭122包括渦輪支座，其在圖2-5中被示為208。渦輪支座208被連接到與發(fā)動機支座204相對的雙內(nèi)孔主體末端。渦輪支座208包括基本平的安裝部分，安裝部分被配置成與雙渦旋渦輪(例如，渦輪9 連接并將主體200中的第一內(nèi)孔100和第二內(nèi)孔102 分別流體地連接到雙渦旋渦輪中的第一渦旋和第二渦旋。在一些示例中，渦輪支座208可以包括被配置成將接頭122輔助連接到渦輪的凸緣。由此，渦輪支座208可以延伸一段距離，超過渦輪支座中的孔以形成凸緣。渦輪支座可以包括被配置成例如經(jīng)由機械連接將接頭122輔助連接到渦輪的各種部件。例如，渦輪支座可以包括被定制成容納機械連接元件的多個孔210，其中機械連接元件可以將接頭122輔助連接到渦輪。例如，機械連接元件可以包括螺栓和類似物。在一些示例中，替代或除了上述機械連接，渦輪支座208可以被焊接到渦輪上。對應(yīng)于多個孔210的多個部件可以被包括在雙渦旋渦輪上以將接頭122輔助連接到渦輪。在一些示例中，包括在渦輪上的多個部件可以包括孔以容納連接元件。例如，如果螺栓被用來經(jīng)由孔210將接頭122附接到渦輪92，則包括在渦輪上的多個部件可以包括被配置成容納所述螺栓的螺紋孔。接頭122包括EGR分支主體，其在圖2_5中被示為212。EGR分支主體122被連接到雙內(nèi)孔主體200并且包括流體地連接到雙內(nèi)孔主體200中的第一內(nèi)孔100的第一 EGR分支138和流體地連接到雙內(nèi)孔主體200中的第二內(nèi)孔102的第二 EGR分支140。第一 EGR分支138和第二 EGR分支140是延伸通過EGR分支主體212的通道，并且被配置成與公共EGR導(dǎo)管(例如，圖1所示的EGR導(dǎo)管118)相通。EGR分支主體212包括被布置在從第一內(nèi)孔100開始的第一EGR分支138中的第一閥IM和被布置在從第二內(nèi)孔102開始的第二 EGR分支140中的第二閥126。在一些示例中，第一閥IM和第二閥1 可以是被配置成同時打開和關(guān)閉的雙蝶閥。在這一情況下，第一閥和第二閥可以被連接到公共旋轉(zhuǎn)閥軸214，其中閥軸可以由控制器(例如，控制器12) 轉(zhuǎn)動以打開和關(guān)閉雙蝶閥。在一些示例中，閥IM和1 可以被冷卻。例如，可以通過使合適的冷卻劑(例如水或類似物)循環(huán)通過至少一部分閥而使閥被水冷。作為另一個示例，例如，通過使空氣循環(huán)通過至少一部分閥而使閥被風冷。以此方式，當通過閥時，排氣可以被冷卻。EGR分支主體212包括EGR導(dǎo)管支座，其在圖2-5中被示為216。EGR導(dǎo)管支座216 包括基本平的安裝部分，所述安裝部分被配置成與EGR導(dǎo)管連接，例如，如圖1所示的EGR 導(dǎo)管118。在一些示例中，EGR導(dǎo)管支座216可以包括被配置成將接頭122輔助連接到渦輪的凸緣。由此，EGR導(dǎo)管支座216可以延伸一段距離，超出EGR分支孔138和140，以形成凸緣。EGR導(dǎo)管支座216可以包括被配置成例如經(jīng)由機械連接將EGR導(dǎo)管輔助連接到EGR分支主體212的各種部件。例如，EGR導(dǎo)管支座216可以包括被定制成容納機械連接元件的多個孔218，其中機械連接元件可以將EGR導(dǎo)管輔助連接到EGR分支主體212。例如，機械連接元件可以包括螺栓或類似物。在一些示例中，替代或除了上述機械連接，EGR導(dǎo)管支座216可以被焊接到 EGR導(dǎo)管上。對應(yīng)于多個孔218的多個部件可以被包括在EGR導(dǎo)管上以將EGR導(dǎo)管支座216輔助連接到EGR導(dǎo)管。在一些示例中，包括在EGR導(dǎo)管上的多個部件可以包括孔以容納連接元件。例如，如果螺栓被用來經(jīng)由孔218將EGR導(dǎo)管支座216附接到EGR導(dǎo)管118，則包括在EGR導(dǎo)管上的多個部件可以包括被配置成容納所述螺栓的螺紋孔。圖6示出了用于操作具有接頭的雙渦旋渦輪增壓發(fā)動機的示例性方法600，接頭被配置成可選擇地控制到EGR系統(tǒng)和雙渦旋渦輪的排氣傳輸，例如，上述接頭122。在步驟602處，方法600包括確定進入條件是否滿足。在一些示例中，確定進入條件是否滿足可以包括確定用于使用分開的雙渦旋驅(qū)動雙渦旋渦輪的條件是否滿足。用于使用分開的雙渦旋驅(qū)動雙渦旋渦輪的條件可以包括各種發(fā)動機工況，其中驅(qū)動雙渦旋渦輪的分開的渦旋可能對發(fā)動機操作有利。如上所述，在一些條件期間，分離渦旋可以增加增壓響應(yīng)和渦輪效率。例如，用于使用分開的雙渦旋驅(qū)動渦輪的條件可以包括渦輪加速的發(fā)動機工況，例如渦輪的速度從第一速度增加到第二速度的發(fā)動機工況，其中第二速度大于第一速度，例如在發(fā)動機加速條件期間。因此，進入條件可以包括高負荷和低轉(zhuǎn)速(RPM)發(fā)動機工況，例如，當發(fā)動機操作者例如經(jīng)由加速踏板要求高發(fā)動機扭矩時。例如，進入條件可以包括大于第一預(yù)定閾值的發(fā)動機負荷和小于第二預(yù)定閾值的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。在一些示例中，確定進入條件是否滿足可以包括確定用于以高壓EGR操作發(fā)動機的條件是否滿足或者確定是否期望高壓EGR。例如，高壓EGR可以被用于進入發(fā)動機的空燃比的濃縮還原。在高轉(zhuǎn)速/高負荷發(fā)動機工況期間，高壓EGR可以被用于濃縮還原。由此，在低轉(zhuǎn)速條件期間，用于以高壓EGR 操作發(fā)動機的條件可能沒有滿足。
沒有被滿足的用于以高壓EGR操作發(fā)動機的條件的其他示例可以包括具有低NOx 排放、低充氣密度、低發(fā)動機溫度和/或其組合的發(fā)動機工況。如果在步驟602處進入條件滿足，則方法600前進到步驟604處。在步驟604處， 方法600包括以減少數(shù)量的EGR和驅(qū)動雙渦旋渦輪的分開的雙渦旋操作發(fā)動機。例如，在步驟604處，發(fā)動機排氣脈沖可以被分離以驅(qū)動渦輪，并且第一數(shù)量的排氣可以被循環(huán)到發(fā)動機。在一些示例中，在步驟604處，可以操作沒有EGR的發(fā)動機。例如，閥IM和1 口可以被關(guān)閉以便至少部分切斷從雙渦旋開始的EGR分支并分離雙渦旋用于驅(qū)動渦輪。在步驟606處，方法600包括響應(yīng)于操作沒有EGR并且具有分開的雙渦旋的發(fā)動機來調(diào)節(jié)操作參數(shù)。可以響應(yīng)于操作沒有EGR并且具有分開的雙渦旋的發(fā)動機而被調(diào)節(jié)的發(fā)動機操作參數(shù)的示例包括空燃比、節(jié)氣門位置、氣門重疊、點火正時等。例如，氣門重疊可以被增加和/或點火延遲可以被增加，例如火花正時可以被延遲。例如，發(fā)動機可以以發(fā)動機的至少一個汽缸中的第一數(shù)量的正氣門重疊操作，并且/或者發(fā)動機可以以發(fā)動機的至少一個汽缸中的第一數(shù)量的火花延遲操作。在一些示例中，發(fā)動機可以以增加的第一數(shù)量的燃料操作。然而，如果在步驟602處進入條件不滿足，則方法600前進到步驟608處。在步驟 608處，方法600包括以例如相對于在上述步驟604中使用的EGR數(shù)量增加的數(shù)量的EGR操作發(fā)動機，并且雙渦旋渦輪的兩個渦旋流體相通。在此情況下，雙渦旋渦輪可以被有效地在單一渦旋模式中操作，其中可以減少脈沖分離。例如，在步驟608處，發(fā)動機排氣脈沖可以被結(jié)合以驅(qū)動渦輪并且第二數(shù)量的排氣可以被再循環(huán)到發(fā)動機，其中第二數(shù)量的排氣大于在上述步驟604中使用的第一數(shù)量的排氣。例如，EGR分支主體中的閥124和1 可以被至少部分地打開以從兩個渦旋提供排氣到EGR系統(tǒng)，同時使兩個渦旋流體相通。在此情況下，EGR可以經(jīng)由雙渦旋渦輪上游的公共EGR通道從雙渦旋渦輪的兩個渦旋分支，并且每個渦旋取得的EGR數(shù)量可以基本相同。在步驟610處，方法600包括響應(yīng)于操作具有高壓EGR的發(fā)動機來調(diào)節(jié)操作參數(shù)， 并使雙渦旋系統(tǒng)的兩個渦旋流體相通。這些發(fā)動機操作參數(shù)可以包括點火正時(火花正時)、空燃比、噴射的燃料量、氣門重疊等。例如，火花正時可以被提前并且/或者提供到發(fā)動機的燃料量可以被減少。例如，發(fā)動機可以以發(fā)動機的至少一個汽缸中的第二數(shù)量的正氣門重疊操作，其中第二數(shù)量的氣門重疊小于在上述步驟604中使用的第一數(shù)量的氣門重疊。作為另一個示例，發(fā)動機可以以發(fā)動機的至少一個汽缸中的第二數(shù)量的火花延遲操作， 其中第二數(shù)量的火花延遲小于在步驟604中使用的第一數(shù)量的火花延遲。在一些示例中， 發(fā)動機可以以第二數(shù)量的燃料操作，其中第二數(shù)量的燃料小于在步驟604中使用的第一數(shù)量的燃料。在一些示例中，在某些條件期間，例如，在高轉(zhuǎn)速和高負荷發(fā)動機工況期間，閥IM 和1 可以被打開并且EGR閥120可以被關(guān)閉以使渦輪渦旋流體相通，同時切斷到發(fā)動機的EGR流。以此方式，例如在高轉(zhuǎn)速和高負荷條件期間，經(jīng)由背壓的減少(例如，經(jīng)由分支連通增加的排污量)，渦輪性能可以被增加。另外，在一些示例性實施例中，發(fā)動機可以不包括EGR系統(tǒng)，但可以包括被配置成流體地結(jié)合雙渦旋渦輪的渦旋的蝶閥，例如閥IM和126。 以此方式，在某些發(fā)動機工況期間，例如在高轉(zhuǎn)速和高負荷發(fā)動機工況期間，渦輪性能可以被增加。
圖7示出了用于操作沒有EGR的雙渦旋渦輪增壓發(fā)動機的示例性方法700。在步驟702處，方法700包括確定進入條件是否滿足如上所述，在一些條件期間，分離渦旋可以增加增壓響應(yīng)和渦輪效率。例如，用于使用分開的雙渦旋驅(qū)動渦輪的條件可以包括渦輪加速的發(fā)動機工況，例如渦輪速度從第一速度增加到第二速度的發(fā)動機工況，其中第二速度大于第一速度，例如在發(fā)動機加速條件期間。因此，進入條件可以包括高負荷和低轉(zhuǎn)速(RPM)發(fā)動機工況，例如，當發(fā)動機操作者經(jīng)由加速踏板要求高發(fā)動機扭矩時。例如，進入條件可以包括大于第一預(yù)定閾值的發(fā)動機負荷和小于第二預(yù)定閾值的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。如果在步驟702處進入條件滿足，則方法700 進行到步驟704處。在步驟704處，方法700包括操作具有流體相通的雙渦旋渦輪的兩個渦旋并且沒有EGR的發(fā)動機。例如，閥124和126可以被打開并且EGR閥120可以被關(guān)閉以使渦輪渦旋流體相通，同時切斷到發(fā)動機的EGR流。在步驟706處，方法700包括響應(yīng)于操作沒有EGR而具有流體相通的雙渦旋系統(tǒng)的兩個渦旋的發(fā)動機來調(diào)節(jié)操作參數(shù)。這些發(fā)動機操作參數(shù)可以包括點火正時(火花正時)、空燃比、噴射的燃料量、氣門重疊等。例如，火花正時可以被提前并且/或者提供到發(fā)動機的燃料量被減少。注意，本文包括的示例性系統(tǒng)和方法能夠被用于各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)構(gòu)造。本文描述的特定程序可以表示任意數(shù)量的處理策略中的一個或更多個，例如事件驅(qū)動、 中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程以及類似策略。因此，說明的各種動作、操作或功能可以以說明的順序、并列地被執(zhí)行，或者在一些情況下被省略。同樣，不必要求過程的順序以實現(xiàn)本文描述的示例性實施例的特征和優(yōu)點，但是提供過程順序以便于說明和描述。一個或更多個說明的動作或功能可以被重復(fù)地執(zhí)行，取決于所使用的具體策略。此外，描述的動作可以圖示的表示被編為計算機指令并儲存到發(fā)動機控制系統(tǒng)中的可讀存儲介質(zhì)中的代碼。將意識到，本文公開的構(gòu)造和程序?qū)嵸|(zhì)上是示范性的，并且這些特定實施例不被認為由限制的意思，因為可能由很多變化。例如，以上技術(shù)能夠被應(yīng)用于V-6、L-4、L-6、 V-12、對置4缸、汽油、柴油和其他發(fā)動機類型和燃料類型。本公開的主體包括本文公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)造、其他特征、功能和/或?qū)傩缘乃行路f的和非顯而易見的組合和子組合。所附權(quán)利要求特別指出被認為是新穎和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求涉及“一個”元件或“第一”元件或其等價物。這些權(quán)利要求應(yīng)該被理解為包括一個或更多個這種元件的合并，既不要求也不排除兩個或更多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或?qū)傩缘钠渌M合和子組合可以通過對本權(quán)利要求的修改或通過在這個或相關(guān)應(yīng)用中的新權(quán)利要求的表述來要求保護。這些權(quán)利要求，無論在范圍上比原權(quán)利要求更寬、更窄、相等或不同，也被認為被包括在本公開的主題以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于操作具有雙渦旋渦輪和排氣再循環(huán)系統(tǒng)，即EGR系統(tǒng)的發(fā)動機的方法，其包括在第一條件期間，流體地分離所述雙渦旋渦輪的渦旋，并以減少的EGR操作所述發(fā)動機；以及在第二條件期間，流體地組合所述雙渦旋渦輪的渦旋，并以增加的EGR操作所述發(fā)動機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一條件包括大于第一閾值的發(fā)動機負荷和小于第二閾值的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二條件包括大于第一閾值的發(fā)動機負荷和大于第二閾值的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一條件期間，所述發(fā)動機在所述發(fā)動機的至少一個汽缸中以第一數(shù)量的氣門重疊操作，并且在所述第二條件期間，所述發(fā)動機在所述發(fā)動機的所述至少一個汽缸中以第二數(shù)量的氣門重疊操作，其中所述第一數(shù)量的氣門重疊大于所述第二數(shù)量的氣門重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一條件期間，所述發(fā)動機在所述發(fā)動機的至少一個汽缸中以第一數(shù)量的火花延遲操作，并且在所述第二條件期間，所述發(fā)動機在所述發(fā)動機的所述至少一個汽缸中以第二數(shù)量的火花延遲操作，其中所述第一數(shù)量的火花延遲大于所述第二數(shù)量的火花延遲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一條件期間，所述發(fā)動機在無EGR下操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一條件期間，所述發(fā)動機以第一數(shù)量的燃料操作，并且在所述第二條件期間，所述發(fā)動機以第二數(shù)量的燃料操作，其中所述第一數(shù)量的燃料大于第二數(shù)量的燃料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第二條件期間，EGR經(jīng)由所述雙渦旋渦輪上游的公共EGR通道從所述雙渦旋渦輪的兩個渦旋分支出，并且從所述雙渦旋渦輪的每個渦旋分支出的EGR量基本相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括在第三條件期間，流體地組合所述雙渦旋渦輪的渦旋并且所述發(fā)動機在無EGR下操作。
10.一種用于操作包括渦輪的渦輪增壓發(fā)動機的方法，其包括在第一條件期間，分離發(fā)動機排氣脈沖以驅(qū)動所述渦輪并將第一數(shù)量的排氣再循環(huán)到所述發(fā)動機；以及在第二條件期間，組合發(fā)動機排氣脈沖以驅(qū)動所述渦輪并將第二數(shù)量的組合排氣再循環(huán)到所述發(fā)動機，其中所述第二數(shù)量的排氣大于所述第一數(shù)量的排氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一條件包括高負荷和低轉(zhuǎn)速發(fā)動機工況。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二條件包括高負荷和高轉(zhuǎn)速發(fā)動機工況。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進一步包括在所述第一條件期間增加氣門重疊。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進一步包括在所述第一條件期間延遲火花正時。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進一步包括在所述第二條件期間提前火花正時。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進一步包括在所述第二條件期間減少提供到所述發(fā)動機的燃料量。
17.—種渦輪增壓發(fā)動機，其包括流體地連接到渦輪的第一渦旋和第二渦旋，所述第一渦旋連接到第一組發(fā)動機汽缸， 所述第二渦旋連接到第二組發(fā)動機汽缸；包括第一閥的第一 EGR分支，所述第一 EGR分支流體地連接到所述第一渦旋；包括第二閥的第二 EGR分支，所述第二 EGR分支流體地連接到所述第二渦旋；連接到所述第一 EGR分支和所述第二 EGR分支的EGR導(dǎo)管；指令被編碼在其上的計算機可讀存儲介質(zhì)，指令包括在第一條件期間關(guān)閉所述第一閥和所述第二閥的指令；在第二條件期間打開所述第一閥和所述第二閥的指令。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)動機，其中所述第一條件包括高負荷和低轉(zhuǎn)速發(fā)動機工況。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)動機，其中所述第二條件包括高負荷和高轉(zhuǎn)速發(fā)動機工況。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)動機，其中所述第一閥和所述第二閥是雙蝶閥。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)動機，其中所述雙蝶閥包括循環(huán)穿過其中的冷卻劑，并且其中所述雙蝶閥被連接到公共旋轉(zhuǎn)軸。
全文摘要
具有EGR分支的雙渦旋渦輪增壓器。本發(fā)明提供了用于操作具有接頭的雙渦旋渦輪增壓發(fā)動機的系統(tǒng)和方法，所述接頭被配置成可選擇地控制到排氣再循環(huán)系統(tǒng)和雙渦旋渦輪的排氣傳輸。
文檔編號F02D43/00GK102297014SQ201110166159
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者B·A·博耶爾, D·J·斯泰愛茲, J·雷貝, L·馬歇爾 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司