相關申請的交叉引用
本申請要求2016年1月22提交的德國專利申請no.102016200918.4的優(yōu)先權。上述申請的全部內容通過引用被全部并入本文用于所有目的。
本說明書總體上涉及內燃發(fā)動機的壓縮機。
背景技術：
增壓內燃發(fā)動機可以被用作機動車輛驅動單元。在本公開的背景內，術語“內燃發(fā)動機”涵蓋柴油發(fā)動機和奧托循環(huán)發(fā)動機，以及因此涵蓋使用混合燃燒過程的混合動力內燃發(fā)動機，以及可以在混合驅動裝置中被使用的發(fā)動機，所述混合驅動裝置不僅包括內燃發(fā)動機還包括電機，該電機能夠以驅動的形式被連接到內燃發(fā)動機且從內燃發(fā)動機接收功率，或者作為可切換輔助驅動裝置額外地輸出功率。
由于不斷嚴格的排放標準，尋求燃料消耗最小化以及降低污染物排放。
燃料消耗特別是在奧托循環(huán)發(fā)動機的情況下會是低效的，也就是在火花點火內燃發(fā)動機的情況。原因在于傳統(tǒng)奧托循環(huán)發(fā)動機的工作過程的原理，其中期望的負荷或功率通過改變燃燒室的充氣來設置，即通過數(shù)量(quantity)調節(jié)。通過調整被設置在進氣系統(tǒng)中的節(jié)流擋板，節(jié)流擋板下游的吸入空氣的壓力能被降低較大或較小的程度。對于恒定的燃燒室體積而言，通過吸入空氣的壓力設定空氣質量(即，數(shù)量)的方式是可能的。但是，通過節(jié)流擋板進行數(shù)量調節(jié)由于節(jié)流損失而在部分負荷范圍下具有熱動力方面的缺點。
奧托循環(huán)工作過程的解節(jié)流(dethrottle)的一個方法是采用直接燃料噴射。將燃料直接噴入氣缸的燃燒室被認為是一種顯著降低燃料消耗的合適手段，即使是在奧托循環(huán)發(fā)動機中。內燃發(fā)動機的解節(jié)流通過在某些閾值內使用的品質調節(jié)被實現(xiàn)。通過直接噴射，實現(xiàn)分層的燃燒室充氣因此是可能的，這能夠非常有助于奧托循環(huán)工作過程的解節(jié)流，因為內燃發(fā)動機能夠通過分層充氣運行而稀(lean)到很大程度，這尤其在部分負載運行下，即在只有少量燃料被噴射時的較低和中等負載范圍內，提供熱動力優(yōu)勢。
使用至少部分可變閥驅動裝置同樣提供解節(jié)流的可能性。用于使奧托循環(huán)發(fā)動機解節(jié)流的方案的另一個方法通過氣缸停用來提供，即在某些負載范圍內停用個別氣缸。通過部分停用，部分負載運行的效率能被改善，即提高，因為如果發(fā)動機功率保持不變，多缸內燃發(fā)動機的一個氣缸的停用增加了仍保持運行的其他氣缸上的負載，使得使節(jié)流擋板可以被更進一步地打開，從而將更多空氣質量引入到所述氣缸中，因此整體上實現(xiàn)了內燃發(fā)動機的解節(jié)流。在部分停用期間，一直處于運行狀態(tài)的氣缸運行在燃料消耗率較低的高負載區(qū)。負載集朝著更高的負載轉移。
提高內燃發(fā)動機效率和/或降低燃料消耗的另一個方法包括內燃發(fā)動機的增壓，其中增壓是提高功率的一種主要方法，其中用于發(fā)動機燃燒過程所需要的空氣被壓縮，因此每次循環(huán)更多的空氣質量能夠被供應到每個氣缸。通過這種方式，能夠增加燃料質量且因此增加平均壓力。
增壓是增加內燃發(fā)動機功率同時維持不變的掃氣容積(sweptvolume)，或者減少掃氣容積同時維持相同功率的合適手段。在任何情況下，增壓都導致容積功率輸出的增加以及更有利的功率-重量比。如果掃氣容積被減小，有可能因此使負載集朝燃料消耗率較低的高負載區(qū)轉移。通過與合適傳動配置相組合的增壓，也有可能實現(xiàn)所謂的自動降速(downspeed)，利用自動降速同樣可能實現(xiàn)較低的燃料消耗率。
所以增壓有助于內燃發(fā)動機的發(fā)展，從而使燃料消耗最小化，即提高內燃發(fā)動機的效率。
對于增壓而言，通常利用排氣渦輪增壓器，其中壓縮機和渦輪機被布置在同一軸上。熱的排氣流被供給到渦輪機，并且在渦輪機中伴隨釋放能量而膨脹，其結果是使軸置于旋轉。由排氣流供應到渦輪機并最終供應到軸的能量被用于驅動同樣被布置在所述軸上的壓縮機。壓縮機輸送并壓縮被供應到它的增壓空氣，其結果是獲得氣缸的增壓。增壓空氣冷卻器有利地被設置在壓縮機下游的進氣系統(tǒng)中，通過該增壓空氣冷卻器，被壓縮的增壓空氣在進入至少一個氣缸之前被冷卻。冷卻器降低了溫度，且因此提高了增壓空氣的密度，使得冷卻器也有助于改善氣缸的充氣，即更大的空氣質量。發(fā)生冷卻引起的壓縮。
排氣渦輪增壓器相對于機械增壓器的優(yōu)勢在于排氣渦輪增壓器利用熱排氣的排氣能量，而機械增壓器直接地或間接地從內燃發(fā)動機抽取用于驅動自身所需的能量。一般地，機械或動力連接被用于在增壓器和內燃發(fā)動機之間傳遞功率。
機械增壓器相對于排氣渦輪增壓器的優(yōu)勢在于機械增壓器始終產生所需的充氣壓力且使其可用，尤其是無論內燃發(fā)動機的運行狀態(tài)，特別是不考慮曲軸的當前旋轉速度。這尤其適用于能夠由電機驅動的機械增壓器。
在所有發(fā)動機轉速范圍內通過排氣渦輪增壓實現(xiàn)功率增加會遇到困難。在某些發(fā)動機轉速被下沖的情況中觀察到相對嚴重的扭矩降。所述扭矩降是可以理解的，如果考慮到充氣壓力比是取決于渦輪機壓力比。如果發(fā)動機轉速被降低，這導致較小的排氣質量流量且因此導致較低的渦輪機壓力比。所以，朝著較低的發(fā)動機轉速，充氣壓力比同樣下降。這等同于扭矩降。
例如，一種此類方法是渦輪機的小橫截面設計，且同時提供排氣泄流(blow-off)設備。這種渦輪機也被稱為廢氣門渦輪機。如果排氣質量流量超過閾值，則部分排氣流在所謂的排氣泄流過程中經由旁通管線被引導通過渦輪機。這種方案在相對高旋轉速度下或在相對高排氣量的情況下具有增壓行為不充分的缺點。
扭矩特性也可以通過被并聯(lián)布置的多個渦輪增壓器被改善，即通過被并聯(lián)布置的多個相對小的渦輪機截面的渦輪機，其中渦輪機隨著排氣流速率的增加被依次激活。
增壓內燃發(fā)動機的扭矩特性還可以通過串聯(lián)的多個排氣渦輪增壓器被有利地影響。通過將兩個排氣渦輪增壓器串聯(lián)，其中一個排氣渦輪增壓器作為高壓級，且一個排氣渦輪增壓器作為低壓級，壓縮機特性圖能被有利地擴展，具體為沿較小壓縮機流量的方向和較大壓縮機流量的方向二者。
特別地，在作為高壓級的排氣渦輪增壓器的情況下，將喘振極限朝更小壓縮機流量的方向轉移是可能的，其結果是即使在小壓縮機流量下也能獲得高充氣壓力比，這顯著地改善了低發(fā)動機轉速范圍內的扭矩特性。這通過設計針對小排氣質量流量的高壓渦輪機以及通過提供一種旁通管線來實現(xiàn)，借助于所述旁通管線，在排氣質量流不斷增加的情況下將不斷增加的排氣流率引導經過高壓渦輪機。
喘振極限朝較小壓縮機流量轉移是增壓內燃發(fā)動機情況下的主要意義，因為它尋求即使在存在低增壓空氣流率的情況下提供足夠高的充氣壓力，從而即使在低發(fā)動機轉速下獲得令人滿意的內燃發(fā)動機的扭矩特性。
原理上，增壓空氣在進氣系統(tǒng)中的流速c在存在低增壓空氣流率的情況下顯著下降。根據(jù)之前的嘗試，相對于以周向速度u旋轉的至少一個泵輪(impeller)的接近流(approaching-flow)速度w被削弱到這樣一個程度，即當它流過泵輪時只能在一定程度上實現(xiàn)或者無法實現(xiàn)時通過增壓空氣流的變向增加壓力。而是，增壓空氣流與泵輪葉片分離，局部逆流發(fā)生，且壓縮機開始喘振。
技術實現(xiàn)要素：
在一個示例中，以上被描述的問題，如發(fā)明人在本文中所意識到的，可以通過一種增壓內燃發(fā)動機來解決，該增壓內燃發(fā)動機具有被配置以供應增壓空氣的進氣系統(tǒng)、被配置以排出排氣的排氣排出系統(tǒng)、以及被布置在進氣系統(tǒng)中的壓縮機，該壓縮機包括在壓縮機殼體中被布置在旋轉軸上且裝備有泵輪葉片的至少一個泵輪，所述進氣系統(tǒng)在所述至少一個泵輪的上游具有相對于壓縮機的軸的虛擬延長線橫向地行進(run)的部段，且可樞轉擋板被布置在該部段中，所述部段至少在背離所述至少一個泵輪的一側分叉成弧形管道，該弧形管道合并以便形成環(huán)形管道，所述環(huán)形管道在面朝所述至少一個泵輪的一側是開放形式。通過這種方式，這些設計措施用以(尤其在存在低增壓空氣流率時)有利地影響了到至少一個旋轉泵輪的接近流，且因此改善了內燃發(fā)動機的增壓行為。
根據(jù)本公開的內燃發(fā)動機的壓縮機可以是機械增壓器，要不然可以是排氣渦輪增壓器的壓縮機。
根據(jù)本公開的內燃發(fā)動機，在入口側處，包括用于產生至少一個漩渦(swirl)的可樞轉擋板，且為此目的，該可樞轉擋板在至少一個泵輪的上游被布置在進氣系統(tǒng)的相對于壓縮機的軸的虛擬延長線橫向地行進的部段中。
進氣系統(tǒng)的所述部段通向環(huán)形通道，環(huán)形通道的弧形通道以相對的弧線延伸，優(yōu)選圍繞壓縮機的軸的虛擬延長線延伸，并在背離該部段的一側上合并。
環(huán)形通道在一側是開放形式的，即在面朝所述至少一個泵輪的一側，其中通過進氣系統(tǒng)或經由所述部段被供應到環(huán)形通道的增壓空氣經由壓縮機的入口區(qū)域從環(huán)形通道被供應到所述至少一個泵輪。
所述擋板允許增壓空氣在擋板的兩側流過，從而使得增壓空氣可以被引入環(huán)形通道的一個弧形通道中以及環(huán)形通道的另一個弧形通道中二者。被引導通過兩個通道的增壓空氣流具有不同取向的漩渦，具體地，在一個方面，順時針漩渦，以及在另一方面，逆時針漩渦，或者在一個方面，沿所述至少一個泵輪的旋轉方向的漩渦，以及在另一方面，與所述至少一個泵輪的旋轉方向相反的漩渦。
通過擋板的適當樞轉，增壓空氣在兩段弧形管道之間的分配被影響。即，增壓空氣能被分成不同量級的增壓空氣流。不同量級的增壓空氣流然后被引導到環(huán)形管道的兩個管道。
一個帶有其漩渦的增壓空氣流影響帶有其不同取向漩渦的另一個增壓空氣流，且反之亦然，即，兩段弧形管道的具有不同取向漩渦的兩個增壓空氣流相互影響。具體地，一個增壓空氣流的漩渦消減相應的其他增壓空氣流的漩渦。在這方面，通過擋板的相應樞轉，可能的是不僅影響被供應到所述至少一個泵輪的增壓空氣流的漩渦的取向，還影響所述漩渦的強度或程度。
因此，進入所述至少一個泵輪的增壓空氣流能被賦予相對于泵輪或相對于壓縮機的軸被切向地取向的不同量級的速度分量。
因此，到所述至少一個旋轉的泵輪的接近流被顯著地改善，因為接近的增壓空氣流的絕對速度c為相對于壓縮機的軸旋轉，使得與所述至少一個旋轉的泵輪的圓周速度u結合，獲得增壓空氣相對于旋轉的泵輪葉片的可被更有效利用的相對接近流速度w。
接近的增壓空氣流相對于壓縮機的軸的絕對速度c的旋轉的性質和程度能通過擋板的樞轉來影響。
可能的是，省卻用于影響接近流的復雜引導裝置，例如其強制地賦予增壓空氣流漩渦，即相對于壓縮機的軸橫向地或沿圓周方向的速度分量。連同引導裝置，大體可調節(jié)引導裝置及其控制件的費用一起被免除。因此，設置在進氣系統(tǒng)中的引導裝置僅引起不期望的流動阻力以及尤其是在高發(fā)動機轉速或高增壓空氣流率存在的情況下降低增壓空氣流壓力的問題也被消除。壓縮機單元作為一個整體的緊湊封裝成為可能。
本公開可以基于的目標通過根據(jù)本公開的內燃發(fā)動機來實現(xiàn)，即提供一種根據(jù)根據(jù)權利要求1的前序部分的增壓內燃發(fā)動機，其在低增壓空氣流率存在的情況下的增壓行為被改善。
所述擋板是可樞轉的，使得所有的增壓空氣能被供應到環(huán)形通道的兩個通道的實質上僅一個通道的實施例是有利的。優(yōu)選可能的是，所有的增壓空氣被供應到環(huán)形通道的一個通道或另一個通道。后者使得產生強烈的漩渦成為可能，具體為沿一個旋轉方向和另一個旋轉方向。
根據(jù)本公開提出的設計措施不僅適合于將喘振極限朝更小的增壓空氣流率轉移，且因此還適合于改善內燃發(fā)動機在存在低增壓空氣流率下的增壓行為。
通過優(yōu)化所述至少一個泵輪的接近流條件，壓縮機效率能被根本地改善，且因此內燃發(fā)動機在所有工況下的增壓行為能被改善，尤其是在中等或相對高的增壓空氣流率存在的情況下。
其中所述部段與壓縮機軸的虛擬延長線相交的增壓內燃發(fā)動機的實施例是有利的。
其中所述部段垂直于壓縮機軸的虛擬延長線行進的增壓內燃發(fā)動機的實施例是有利的。
以上兩個實施例涉及到所述相關的部段在其中布置有可樞轉擋板的進氣系統(tǒng)中的布置或取向。
所述實施例有利于形成相對于泵輪或相對于軸的虛擬延長線同軸地行進的環(huán)形通道。因此，漩渦流(即帶有旋渦的接近的增壓空氣流)的形成被簡化。
在此，其中可樞轉擋板在所述部段中大體居中布置，使得增壓空氣能在擋板兩側經過的增壓內燃發(fā)動機的實施例是有利的。
擋板的居中布置允許增壓空氣在擋板的兩側流過，且因此可使增壓空氣在環(huán)形管道的兩段弧形管道之間分開并形成具有不同取向漩渦的增壓空氣流。通過擋板的適當樞轉，增壓空氣在兩個管道之間被分開，或者產生帶有不同取向漩渦的不同量級的增壓空氣流。
其中擋板繞實質上平行于壓縮機的軸行進的軸線可樞轉的增壓內燃發(fā)動機的實施例也是有利的。該實施例有利于形成相對于壓縮機泵輪的軸同軸地行進的漩渦流，即帶有圍繞軸的虛擬延長線的漩渦的接近的增壓空氣流。
其中環(huán)形管道至少部分是圓形形式的部段的增壓內燃發(fā)動機的實施例是有利的。所述至少部分圓形形式的環(huán)形管道有利地對應于所述至少一個旋轉的泵輪的圓形形式。環(huán)形管道的至少部分旋轉地對稱形式與所述至少一個泵輪的旋轉相適應。這里，環(huán)形管道至少負責產生漩渦或帶漩渦的增壓空氣流。
由于以上陳述的原因，其中環(huán)形管道圍繞壓縮機的軸的虛擬延長線行進的增壓內燃發(fā)動機的實施例也是有利的。
其中環(huán)形管道與所述至少一個泵輪隔開布置的增壓內燃發(fā)動機的實施例是有利的。
其中壓縮機的入口區(qū)域被布置在環(huán)形管道和所述至少一個泵輪之間的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的。
在本文中，其中入口區(qū)域相對于壓縮機軸行進且被同軸地配置，從而使得增壓空氣也能夠被本質上軸向地供應到壓縮機泵輪的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的。增壓空氣在流過入口區(qū)域時不必被偏轉，以便被軸向地供應到壓縮機。因為在入口區(qū)域中不存在增壓空氣流的偏轉或方向改變，所以流動偏轉所導致的增壓空氣流中的不必要壓力損失被避免。有效程度和充氣壓力比能被增加。
其中節(jié)流裝置在壓縮機下游被布置在進氣系統(tǒng)中的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的。
在數(shù)量調節(jié)的背景下，為了能在寬范圍內調節(jié)負載，尤其是在非常低的增壓空氣流率存在的情況下，或者為了能切斷對氣缸的空氣供應，節(jié)流裝置被設置在進氣系統(tǒng)中是有利的。
在該背景下，其中節(jié)流裝置是節(jié)流擋板的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的。
其中增壓空氣冷卻器在壓縮機下游被布置在進氣系統(tǒng)中的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的。增壓空氣的溫度通過冷卻的方式被降低，且密度以該方式被增加。發(fā)生冷卻導致的壓縮。通過這種方式，冷卻器有助于改善氣缸的增壓。
其中壓縮機是軸流式壓縮機的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的，其中出射流本質上軸向地行進。在本公開的背景下，“本質上軸向地”意味著在軸向方向上的速度分量大于徑向速度分量。
其中壓縮機是徑流式壓縮機的增壓內燃發(fā)動機實施例同樣是有利的。如果所述至少一個壓縮機是排氣渦輪增壓器的壓縮機，該實施例尤其在緊湊封裝方面具有優(yōu)勢。所述壓縮機殼體被配置為螺旋殼體或蝸輪箱殼體。
其中提供有這樣的排氣渦輪增壓器的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的，所述排氣渦輪增壓器包括被布置在排氣排出系統(tǒng)中的渦輪機，以及被布置在進氣系統(tǒng)中的壓縮機，渦輪機和壓縮機被布置在相同的旋轉軸上。
在該背景下，其中壓縮機是排氣渦輪增壓器的壓縮機的增壓內燃發(fā)動機實施例可以是有利的。
其中壓縮機是機械增壓器的增壓內燃發(fā)動機實施例也可以是有利的。
其中設置有排氣再循環(huán)裝置的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的。
在該背景下，其中設置有這樣的排氣再循環(huán)裝置的增壓內燃發(fā)動機實施例是有利的，所述排氣再循環(huán)裝置包括在壓縮機下游通向進氣系統(tǒng)的管線。
為了符合將來的氮氧化物排放的閾值，可以利用排氣再循環(huán)，即排氣從排氣排出系統(tǒng)到進氣系統(tǒng)內的再循環(huán)，其中在增加的再循環(huán)率的情況下，氮氧化物排放能被顯著降低。
這里，其中在到排氣再循環(huán)系統(tǒng)裝置的管線中設置冷卻器的實施例是有利的，所述冷卻器降低熱排氣流的溫度，且因此增加了排氣的密度。取決于新鮮空氣與再循環(huán)排氣的混合的氣缸新鮮充氣的溫度通過這種方式被降低，所以所述冷卻器也有助于利用增壓空氣改善燃燒室的增壓。
在排氣再循環(huán)管線內設置切斷元件的實施例是有利的。所述切斷元件用于控制排氣再循環(huán)速率。
本公開可以基于的另一個目標，具體是提出一種操作前述類型的增壓內燃發(fā)動機的方法，可以通過一種方法來實現(xiàn)，在該方法中，在至少一個泵輪的上游被布置在進氣系統(tǒng)中的擋板被樞轉以影響被供應到壓縮機的增壓空氣相對于所述至少一個泵輪的泵輪葉片的接近流角度α。
已經關于根據(jù)本公開的內燃發(fā)動機所陳述的內容也適用于根據(jù)本公開的方法，為此在此處大致地參考以上關于根據(jù)本公開的內燃發(fā)動機所作出的陳述。不同的內燃發(fā)動機要求局部不同的方法變型。
其中被供應到較小氣流(less-flow)角α的增壓空氣被改善的方法實施例是有利的。
擋板賦予進入泵輪的增壓空氣流相對于泵輪或相對于壓縮機軸被切向地取向的速度分量，即漩渦，因此壓縮機即使在相對低的增壓空氣流率下也能進行壓縮而沒有喘振的風險。
這里，其中當內燃發(fā)動機的發(fā)動機轉速nmot下降低于可預定發(fā)動機轉速時，被供應到壓縮機的增壓空氣具有利用擋板被強制賦予其的漩渦的方法實施例是有利的。
增壓空氣流率基本上隨發(fā)動機轉速nmot增加。在具備數(shù)量調節(jié)的傳統(tǒng)奧托循環(huán)發(fā)動機中，增壓空氣流率隨負載的增大而增加，即使在恒定的發(fā)動機轉速下，而在具備品質調節(jié)的傳統(tǒng)柴油發(fā)動機中，增壓空氣流率(作為第一近似值)僅取決于發(fā)動機轉速，因為在恒定發(fā)動機轉速下發(fā)生負載轉移時，是混合物組分而不是混合物的數(shù)量被改變。
根據(jù)本發(fā)明的內燃發(fā)動機是一種增壓內燃發(fā)動機，使得可隨負載和/或發(fā)動機轉速變化且對增壓空氣流率有影響的進氣側的增壓壓力也可以被考慮。所以，以上關于增壓空氣流率與負載或發(fā)動機轉速所討論的關系一般情況下僅有條件地適用。所以，首要考慮增壓空氣流率而不是直接考慮發(fā)動機轉速可以是有利的。
其中當內燃發(fā)動機的負載tmot降到低于可預定負載時，被供應到壓縮機的增壓空氣具有利用擋板被強制賦予其的漩渦的方法實施例是有利的。在數(shù)量調節(jié)的情況下，增壓空氣流率隨負載增加而增加，即使在恒定發(fā)動機轉速的情況下。
應當理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在具體實施方式中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被隨附權利要求唯一地限定。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中提及的任何缺點的實施方式。
附圖說明
圖1a以局部切開且沿壓縮機軸方向觀察的方式示意性地示出了內燃發(fā)動機的第一實施例的被布置在進氣系統(tǒng)中的壓縮機。
圖1b示意性地示出了旋轉90°且沿壓縮機軸被切開的圖1a中示出的壓縮機。
圖2a以展視圖的形式示意性地示出了連同有旋接近流的速度三角形一起的圖1a和圖1b中所示的壓縮機的泵輪葉片。
圖2b示出了在無旋接近流情況下的圖2a的速度三角形。
圖3示出了壓縮機的第一取向。
圖4示出了壓縮機的第二取向。
圖3-4近似按比例被示出。
圖5示出了渦輪增壓發(fā)動機。
圖6示出了操作壓縮機的擋板的方法。
具體實施方式
以下描述涉及用于增大或減小被輸送到壓縮機的增壓空氣流的漩渦的系統(tǒng)和方法?？尚D擋板被布置在壓縮機上游的管道中，如圖1a所示?？尚D擋板被定位在管道的入口管中，其中所述擋板可以阻塞到管道的增壓空氣流。基于擋板的位置，擋板可以在進來的增壓空氣流上賦予漩渦。替代地，對于擋板的其他位置而言，擋板可以減少進來的增壓空氣流的漩渦。調節(jié)擋板的位置的方法在圖6中被描述。
所述管道是超環(huán)狀體(toroid)形的，其中，沿壓縮機遠側的外表面沒有開口，如圖1b、圖3和圖4所示。所以，入口管在分叉之前沿垂直于壓縮機的軸的方向朝管道延伸以產生實質上超環(huán)狀體形的管道。所述管道在壓縮機的近側上是敞開的，這將管道流體地聯(lián)接到壓縮機的泵輪。
壓縮機被配置以給發(fā)動機提供升壓空氣，如圖5所示。擋板基于一個或多個發(fā)動機工況被調節(jié)。所以，擋板相對于泵輪的角度基于一個或多個發(fā)動機工況被調節(jié)。擋板的角度在圖2a和圖2b中被示出。
圖1-5示出了具有各種部件的相對定位的示例構造。至少在一個示例中，如果被示為彼此直接接觸、或直接聯(lián)接，那么此類元件可以分別被稱為直接接觸或直接聯(lián)接。類似地，至少在一個示例中，被示為彼此鄰近或相鄰的元件可以分別是彼此鄰近或相鄰的。作為一示例，彼此共面接觸放置的部件可以被稱為共面接觸。作為另一示例，在至少一個示例中，被設置為彼此分開、在其之間僅有空間而沒有其他部件的元件可以被稱為如此。作為又一示例，被示為在彼此的上方/下方、在彼此的相對側、或彼此的左側/右側可以相對于彼此被稱為如此。另外，如在圖中示出的，在至少一個示例中，最頂部元件或元件的最頂點可以被稱為部件的“頂部”，并且最底部元件或元件的最底點可以被稱為部件的“底部”。如在本文中使用的，頂部/底部、上部/下部、上方/下方可以相對于圖的垂直軸線，并且被用來描述圖的元件相對于彼此的定位。因此，在一個示例中，被示為在其他元件上方的元件被定位為在其他元件的正上方。作為又一示例，在圖內描繪的元件的形狀可以被稱為具有那些形狀(例如，諸如為圓形的、直的、平坦的、弧形的、倒圓的、倒角的、成角度的等)。另外，在至少一個示例中，被示為彼此相交的元件可以被稱為相交元件或彼此相交。此外，在一個示例中，被示為在另一元件內或被示為在另一元件外面的元件可以被稱為如此。應認識到，根據(jù)制造公差(例如，在1-5％偏差內)，被稱為“本質上類似和/或完全相同”的一個或更多個部件彼此不同。
圖1a以局部切開且沿壓縮機軸1a方向觀察的方式示意性地示出了內燃發(fā)動機第一實施例的被布置在進氣系統(tǒng)2中的壓縮機1。圖1b示意性地示出了被旋轉90°且沿壓縮機軸1a被切開的圖1a中示出的壓縮機1。
壓縮機1被布置在內燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)2中，并具有在壓縮機殼體1b中被布置在可旋轉軸1a上且裝備有泵輪葉片的泵輪1c。
在泵輪1c的上游的進氣系統(tǒng)2具有部段2a，在當前情況下，部段2a垂直于壓縮機1的軸1a的虛擬延長線行進且在距離泵輪1c一定距離處與所述虛擬延長線相交。該虛擬延長線沿著平行于軸1a的方向從軸朝著觀看者延伸。
可樞轉擋板4被居中地布置在進氣系統(tǒng)2的部段2a中，可樞轉擋板4可圍繞平行于壓縮機1的軸1a行進的軸桿(axle)4a樞轉，使得增壓空氣能夠被引導經過擋板4的兩側。擋板4圍繞軸桿4a樞轉，使得在擋板4和進入部段2a的增壓空氣流的方向(平行于豎直軸線6)之間創(chuàng)建的角度被調節(jié)。在一個示例中，擋板4可以轉動90°，其中對應于擋板4的極端位置±45°。在圖示的位置，擋板4處于-45°位置。如圖所示，壓縮機出口管1f垂直于豎直軸線6和進入部段2a的增壓空氣流的方向。
部段2a分成弧形管道3a，3b，弧形管道3a，3b合并以形成環(huán)形管道3。圍繞壓縮機1的軸1a的虛擬延長線行進的環(huán)形管道3是圓形的，并且在朝向泵輪1c的一側是開放形式的。即，環(huán)形管道3的至少一部分流體聯(lián)接到泵輪1c的至少一部分。
壓縮機1具有被布置在環(huán)形管道3和泵輪1c之間且與相對于壓縮機1的軸1a同軸地行進的入口區(qū)1e，使得增壓空氣在沒有采用其他措施的情況下被軸向地供應到壓縮機1。入口區(qū)1e和環(huán)形管道3在當前情況下與壓縮機殼體1b的其余部分被一體地形成。如圖所示，壓縮機殼體的部段2a包括指向朝泵輪1c的方向的凹陷5。如圖所示，凹陷5沿軸的公共軸線和/或虛擬延長線與軸1a對準。通過這種方式，部段2a看上去是沿其位于泵輪1c的遠側的外表面具有凹部(例如凹陷5)的凹形。
部段2a隨著從凹陷5過渡到入口區(qū)1e而收窄。即，環(huán)形管道3的直徑隨著通道靠近入口區(qū)1e而縮小，使得在入口區(qū)1e和環(huán)形管道3的合并處，入口區(qū)1e和環(huán)形管道3的直徑實質上相等。
在一些實施例中，額外地或替代地，環(huán)形管道3是在壓縮機遠側的一端和/或離壓縮機最遠的一端被封閉的超環(huán)狀體形管道。沿圖1b的橫截面，管道3實質上是b形的。所述末端還包括朝入口區(qū)1e延伸的凹陷5和/或凸起5。所以，當增壓空氣流流過擋板4時，增壓空氣還可以通過第一弧形管道3a和第二弧形管道3b在凹陷5和/或凸出5的周圍流過，且在流到泵輪1c之前在入口區(qū)1e處合并。通過這種方式，增壓空氣在進入入口區(qū)1e之前沿著關于從軸1a延伸且平行于軸的軸線對稱隔開的圓形路徑流動。
通過擋板4的適當樞轉，增壓空氣在兩段弧形管道3a，3b之間的分配被影響，即增壓空氣被分成不同量級的增壓空氣流。如圖所示，擋板4圍繞軸桿(axle)4a轉動，使得擋板4與軸桿4a相對的末端可以與部段2a的內表面接觸。這可以阻塞到第一弧形管道3a或第二弧形管道3b的增壓空氣流。在圖示位置，到第二弧形管道3b的增壓空氣流被阻塞和/或阻止。應理解的是，擋板4的類似位置被實現(xiàn)用于第一弧形管道3a。
兩個增壓空氣流是具有不同取向漩渦的增壓空氣流，它們可以相互影響。在一個示例中，這種影響是破壞性的，且漩渦隨兩個增壓空氣流的合并而減少。額外地或替代地，所述影響是有助益性的，且漩渦隨兩個增壓空氣流的合并而增加。在一些實施例中，擋板4的致動可以改變增壓空氣流對彼此的影響。例如，擋板4的較小角度位置可以促進有助益性影響，且較大角度位置可以促進破壞性影響。在圖1a中，在右側管道3a中的增壓空氣流由于擋板4的偏置位置而具有較大的增壓空氣流率。即，相比右側管道3a擋板4阻塞了通道通往左側管道3b的更多的部分。因此，被供應到泵輪1c的增壓空氣流具有被賦予到其的相應取向的漩渦。
在圖1a的示例中，相比流到第一弧形管道3a的增壓空氣，擋板4的位置可以賦予流到第二弧形管道3b的增壓空氣更大的漩渦。所以，當來自弧形管道的增壓空氣合并時，兩者之間的紊流和/或漩渦可以被平均。即，來自第二弧形管道3b的增壓空氣的漩渦和/或紊流減少，而來自第一弧形管道3a的增壓空氣的漩渦和/或紊流增加。如上所述，來自兩段弧形管道的增壓空氣的合并可以是有助益性的，從而使漩渦進一步增大。這可以在更可能發(fā)生壓縮機喘振的較低發(fā)動機負載下被使用。
接近的增壓空氣流的絕對速度c相對于壓縮機1的軸1a旋轉，具體為使得，在與泵輪1c或泵輪葉片1d的圓周速度u結合的情況下，獲得增壓空氣相對于旋轉的泵輪葉片1d的被改善的相對接近流速度w。接近的增壓空氣流相對于壓縮機1的軸1a的絕對速度c的旋轉的性質和程度能通過擋板4的樞轉來影響。
圖2以展開圖的形式示意性地示出了連同有旋接近流的速度三角形c2、w2、u一起的圖1a和圖1b中所示的壓縮機1的旋轉的泵輪葉片1d。圖2b展示了無旋接近流的相關速度三角形c1、w1、u。根據(jù)速度矢量，不同的流動條件是顯而易見的。
現(xiàn)在轉向圖3和圖4，它們示出了包括上述環(huán)形管道3的壓縮機1的實施例。但是，圖3和圖4的區(qū)別在于通往發(fā)動機進氣歧管的壓縮機出口1f的取向和/或方向。圖3和圖4被結合起來描述。在后續(xù)的附圖中，之前已經被描述過的組件被相似地編號，且為了簡明不再被詳細描述。
如圖所示，圖3和圖4包括具有三個軸線的軸系290，即，水平方向的x軸、垂直方向的y軸、以及正交于于x軸和y軸二者的z軸。所以，入口管300通往環(huán)形管道3的部分是平行于y軸的。另外，壓縮機1的軸(例如，圖1a的軸1a)是平行于x軸的。最后，壓縮機出口1f平行于負的z軸方向，且圖4的壓縮機出口1f平行于正的z軸方向。所以，入口管300、壓縮機出口1f、以及軸(例如，圖1a和圖1b的軸1a)中的每個是彼此正交(例如垂直)的。中軸線398平行于x軸，且穿過環(huán)形管道3與壓縮機1的幾何中心。在一個示例中，中軸線398代表軸(例如，軸1a)的虛擬延長線。因此，中軸線398穿過軸。箭頭298代表重力方向。
增壓空氣經由入口管300進入管道3，然后基于擋板的位置圍繞凹陷5和/或凸出5流過左側和右側管道的一個或多個，所述管道在圖3和圖4的圖示說明中由于壓縮機殼體1b而被阻塞。如以上所述，擋板(例如圖1a的擋板4)在入口管300中沿軸桿(例如圖1a的軸4a)可樞轉。擋板在被配置以改變進入管道3的增壓空氣流的兩個極限位置之間樞轉。在一個示例中，擋板在被致動到所需位置后是固定的。替代地，擋板可以在兩個或多個所需位置之間振蕩。如以上所述，擋板的角度相對于平行于y軸的進來的增壓空氣流的方向被測量。在一個示例中，響應于一個或多個發(fā)動機運行參數(shù)(例如，低負載、高海拔等等)將擋板調節(jié)到至少部分地阻塞進入管道的增壓空氣流的成角度位置。
如圖所示，管道3被完全容納在壓縮機殼體1b內。因此，管道3可以被整體地鑄造在壓縮機殼體1b內。替代地，管道3可以是被聯(lián)接到壓縮機殼體1b的單獨件。在一個示例中，螺絲、焊料、粘合劑、熔合劑、和/或其他連接元件可以被用于將管道3和壓縮機殼體1b緊密配合在一起。
進氣空氣和/或增壓空氣經入口管300沿平行于重力方向(箭頭298)的y軸進入環(huán)形管道3。被定位在入口管300附近的管道3的分叉附近的擋板(例如圖1a和圖1b的擋板4)改變流入管道3的弧形管道的增壓空氣的方向性和漩渦。所以，擋板調節(jié)流入關于中軸線398和凹陷5和/或凸出5對稱隔開的弧形管道中的每個弧形管道的空氣的量。通過這種方式，在變向到沿實質上平行于虛擬延長線和朝向泵輪(例如圖1a和圖1b的泵輪1c)的x軸的方向之前，通過管道3的空氣在中軸線398(例如，虛擬延長線)周圍。換句話說，增壓空氣首先沿平行于y軸的方向流動，沿著管道3的圓形路徑在平行于y軸的平面內流動，然后當它離開管道3時變向到沿平行于x軸的方向，且流到壓縮機1。在引導壓縮的增壓空氣沿平行于z軸的方向穿過壓縮機出口1f之前，壓縮機壓縮增壓空氣。通過這種方式，增壓空氣在離開壓縮機殼體1b之前兩次變向90°。
經由擋板賦予到增壓空氣的漩渦的量級可以改變施加在泵輪上的壓力。擋板的位置可以基于發(fā)生壓縮機喘振和/或失速的可能性被調節(jié)。壓縮機喘振可以在歧管壓力大于壓縮機所產生的壓力時發(fā)生。這可能在低發(fā)動機負載、降檔位、快速釋放加速器踏板等期間發(fā)生。所以，壓縮機喘振可能導致泵輪的劣化和/或順序踩加速器踏板時的渦輪遲滯。所以，在環(huán)境壓力和/或增壓空氣流過低時的情況期間，漩渦可以被增加，從而增加壓縮機1所產生的壓力以防止和/或限制壓縮機喘振。
在圖3和圖4的實施例中，對應于管道3的位置的壓縮機殼體1b類似于無孔的超環(huán)狀體。通過這種方式，增壓空氣可以僅經由入口管300進入管道。另外，增壓空氣可以僅經由壓縮機出口1f離開壓縮機殼體1b。所以，壓縮機1不包括所述之外的額外入口和其他出口。
因此，系統(tǒng)包括經由軸被機械地聯(lián)接到渦輪機的單級徑流壓縮機；在壓縮機上游和/或遠離壓縮機被布置在壓縮機殼體內的管道，所述管道是具備從它的幾何中心朝壓縮機延伸到管道的內部體積的凸起的超環(huán)狀體形；被配置以使增壓空氣流到環(huán)形管道的入口管，入口管垂直于軸布置，且其中入口管還包括與入口管的幾何中心未對準的擋板；以及具有被存儲在控制器上的計算機可讀指令的控制器，當指令被執(zhí)行時允許控制器調節(jié)擋板的角度，從而通過使擋板圍繞平行于軸的軸桿轉動來調節(jié)入口管內的阻塞，從而基于發(fā)動機轉速和發(fā)動機負載的一個或多個改變增壓空氣漩渦。擋板的角度相對于進來的增壓空氣流的方向被測量。響應于發(fā)動機轉速低于閾值轉速以及發(fā)動機負載低于閾值負載的一個或多個，所述阻塞被增大，且其中響應于發(fā)動機轉速高于閾值轉速以及發(fā)動機負載高于閾值負載的一個或多個，所述阻塞被減小。管道的內部體積包括關于所述凸起對稱隔開的兩段弧，且其中所述兩段弧被配置以接收來自入口管的增壓空氣，且其中所述內部體積的寬度從所述弧朝壓縮機收窄。壓縮機包括垂直于軸和入口管二者布置的出口管。壓縮機和環(huán)形管道除所述入口管和出口管之外，不包含其他入口或額外出口。壓縮機不包括壓縮機旁路。
圖5是示出了示例發(fā)動機10的示意圖，其可以被包含在汽車的推進系統(tǒng)中。發(fā)動機10被示出具有四個氣缸或燃燒室30。但是根據(jù)本公開，可以使用其他數(shù)量的氣缸。發(fā)動機10可以至少部分地通過包含控制器12的控制系統(tǒng)以及車輛操作者132經由輸入裝置130的輸入被控制。在該示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產生比例踏板位置信號pp的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的每個燃燒室(例如氣缸)30可以包括燃燒室壁以及被定位在其中的活塞(未示出)。活塞可以被聯(lián)接到曲軸40，從而使活塞的往復運動被轉換成曲軸的旋轉運動。
燃燒室30可以從進氣歧管44經由進氣通道42接收進氣空氣，且可以經排氣歧管46將燃燒氣體排放到排氣通道48。進氣歧管44和排氣管46能經由相應的進氣門和排氣門(未示出)選擇性地與燃燒室30連通。在一些實施例中，燃燒室30可以包括兩個或多個進氣門和/或兩個或多個排氣門?；鸹ㄈ?2可以伸入燃燒室30，從而為燃燒提供點火源。
燃料噴射器50被示出直接聯(lián)接到燃燒室30，用于與從控制器12所接收到的信號fpw的脈沖寬度成比例地直接噴射燃料至氣缸中。通過這種方式，燃料噴射器50提供燃料到燃燒室30內的已知的直接噴射；但是應理解，進氣道噴射也是可能的。燃料可以通過包含燃料箱、燃料泵、以及燃料軌的燃料系統(tǒng)(未示出)被輸送到燃料噴射器50。
進氣通道42可以包括具有節(jié)流板22的節(jié)氣門21，從而調節(jié)到進氣歧管的空氣流。在該特定示例中，節(jié)流板22的位置(tp)可以被控制器12改變，從而實現(xiàn)電子節(jié)氣門控制(etc)。通過這種方式，節(jié)氣門21可以被操作從而改變被供應到發(fā)動機氣缸中的燃燒室30的進氣空氣。
另外，在所公開的示例中，排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)可以經由egr通道166將所需的部分排氣從排氣通道48遞送到進氣通道42。被提供到進氣通道42的egr的量可以通過控制器12經egr閥164來改變。在一些條件下，egr系統(tǒng)可以被用于調節(jié)燃燒室內空氣和燃料混合物的溫度。圖1示出了高壓egr系統(tǒng)，其中egr從渦輪增壓器的渦輪機的上游被遞送到渦輪增壓器的壓縮機的下游。發(fā)動機可以附加地經由低壓egr通道166和低壓egr閥164被提供egr。低壓egr從渦輪機62的下游被遞送到壓縮機60的上游。
發(fā)動機10還可以包括壓縮裝置，比如包含沿著進氣通道42布置的至少一個壓縮機60的渦輪增壓器或機械增壓器，從而給升壓通道32提供加壓的空氣。壓縮機60可以類似于圖1-圖4的壓縮機1被利用。對于渦輪增壓器而言，壓縮機60可以至少部分地被渦輪機62驅動，例如經由軸或者其他聯(lián)接裝置。渦輪機62可以沿著排氣通道48布置。各種裝置可以被提供以驅動壓縮機。對于機械增壓器而言，壓縮機60可以至少部分地由發(fā)動機和/或電機驅動，且可以不包含渦輪機。
在一個示例中，圖1的發(fā)動機可以被聯(lián)接在混合動力車輛中，且電機可以是被用于提供電動壓縮機助力的馬達。在制動期間，電池組的荷電狀態(tài)可以增加，其中電動馬達可以作為發(fā)電機并將電荷恢復到電池組。替代地，電池組可以通過由發(fā)動機供電的獨立發(fā)電機被重新充電，從而允許電池組在非制動場合被重新充電。
排氣通道48可以包括使渦輪機62周圍的排氣轉向的廢氣門26。同樣，進氣通道42可以包括被配置以將一部分升壓進氣空氣從壓縮機下游轉向到壓縮機上游的壓縮機再循環(huán)閥(crv)27。廢氣門26和/或crv27可以基于升壓壓力需求由控制器12控制。例如，在松開加速器踏板(例如加速器踏板位置的減少)期間，當需要較低的升壓壓力時，crv和廢氣門中的一個或多個可以被打開。同樣，廢氣門26可以被關閉以提高渦輪機上游的排氣壓力，比如響應于踩加速器踏板，因此加快渦輪機的提速和經由壓縮機的升壓輸送。通過這種方式，通過調節(jié)廢氣門增大經由排氣渦輪機提供到壓縮機的助力可以提高升壓壓力。壓縮機助力可以通過減小廢氣門的開度(或增大閉合)來付諸實施，從而增加渦輪機上游的排氣壓力。因此，壓縮機助力可以減少響應于節(jié)氣門改變的發(fā)動機功率輸出增加的延遲，在本文中被稱為渦輪遲滯。如以上所討論的，發(fā)動機功率延遲可能是因為排氣壓力產生的延遲以及用以提供所需升壓所要求的渦輪機提速的延遲。
曲軸40可以經由中間變速器系統(tǒng)150被聯(lián)接到車輛的至少一個驅動輪。變速器系統(tǒng)150可以包括具有多個離散齒輪比、離合器等等的多固定齒輪自動變速器。在一個示例中，變速器可以僅具有8個離散的前進擋和1個倒檔。另外，起動器馬達可以經由飛輪被聯(lián)接到曲軸40，從而實現(xiàn)發(fā)動機10的起動操作。
發(fā)動機輸出扭矩可以被傳遞到液力變矩器(未示出)以驅動自動變速器系統(tǒng)150。另外，一個或多個離合器可以被接合，包括前進離合器154，從而推動汽車。在一個示例中，液力變矩器可以指變速器系統(tǒng)150的部件。另外，變速器系統(tǒng)150可以包括可以按照需要被接合從而激活多個固定變速齒輪比的多個檔位離合器152。具體地，通過調節(jié)多個檔位離合器152的接合，變速器可以在較高檔位(即，較低齒輪比的檔位)和較低檔位(即，較高齒輪比的檔位)之間切換。所以，齒輪比差在較高檔位時在變速器上實現(xiàn)了較低扭矩放大倍數(shù)，而在較低檔位時在變速器上實現(xiàn)了較高扭矩放大倍數(shù)。車輛可以具有六個可用檔位，其中變速器檔位六(變速器第六檔)是最高的可用檔，且變速器檔位一(變速器第一檔)是最低的可用檔。在其他示例中，車輛可以具有多于或少于六個可用檔位。
如本文中所述，控制器可以改變變速器檔位(例如，升檔或降檔變速器檔位)，從而調節(jié)經變速器和液力變矩器被遞送到車輪156的扭矩的量(即，發(fā)動機軸輸出扭矩)?？刂破骺梢皂憫谔ぐ逦恢眯盘?pp)和車輛速度的變化開始變速器檔位切換。例如，當車輛速度增加時，控制器可以使變速器檔位升檔(例如，從變速器第一檔到變速器第二檔)。替代地，當pp減小時，控制器可以使變速器檔位降檔(例如，從變速器第三檔到變速器第二或第一檔)?；诔跏箭X輪比和所需齒輪比之間的差，變速器可以升檔或降檔一個或多個變速器檔位。另外，檔位選擇可以基于所需要的最終發(fā)動機轉速。例如，當pp大幅增大時，比如在踏板被完全下壓到全開踏板(wop)位置時，控制器可以使變速器升檔多個變速器檔位，以便增加被傳遞給車輪的發(fā)動機功率的量。
因此，發(fā)動機轉速可以基于變速器檔位選擇來改變。例如，在變速器檔位升檔期間，在車速保持不變的同時，節(jié)氣門開度被增加，從而導致到發(fā)動機的空氣質量流量增加，以及發(fā)動機轉速相應的增加。同樣，在變速器檔位降檔期間，節(jié)氣門開度被減小，從而導致到發(fā)動機的空氣質量流量減少，以及發(fā)動機轉速相應的減小。在升檔操控期間，對渦輪增壓器的電助力和/或進氣漩渦有助于在換擋事件開始到結束的短時間內保持升壓量在控制之下。因為在沒有助力的情況下較高檔位將驅動發(fā)動機轉速在變速器接合的時刻下降，渦輪增壓器速度將隨發(fā)動機轉速一起下降。這可能導致升壓的損失。經由在換擋事件期間維持壓縮機速度的馬達，升壓的損失可以至少部分地被避免，從而保持升壓壓力上升并在換擋事件結束時提高車輛響應。在降檔的情況下，廢氣門逐漸打開以幫助保持渦輪增壓器速度在控制之下。
除了在變速器換擋期間控制發(fā)動機轉速，在發(fā)動機怠速條件下也會需要發(fā)動機轉速控制以維持發(fā)動機怠速扭矩。所以，發(fā)動機怠速是發(fā)動機在發(fā)動機與動力傳動系統(tǒng)斷開聯(lián)接且加速器踏板未被下壓時或者在變速器檔位被接合下車輛停止且加速器踏板未被下壓時運行的轉速。在怠速時，發(fā)動機產生足夠的扭矩和功率，以平滑地運行發(fā)動機輔助部件(比如助力轉向系統(tǒng)、交流發(fā)電機等)以及以低于閾值速度在第一檔下推動車輛。例如，在發(fā)動機怠速條件期間，發(fā)動機控制參數(shù)和致動器可以被調節(jié)以保持發(fā)動機轉速在700-900rpm或附近。
發(fā)動機轉速的保持(本文也稱為發(fā)動機轉速控制)可能在車輛發(fā)動機在高于閾值的環(huán)境海拔(例如高于2000m)下運行時是低效的。例如，當帶有升壓發(fā)動機的混合動力車輛在較高海拔下運行時，發(fā)動機怠速控制和變速器換擋發(fā)動機轉速控制二者可能受到空氣密度下降的影響。具體地，由于在較高海拔下大氣的較低的空氣可用度，發(fā)動機轉速可能低于所需求的。由于空氣密度下降以及發(fā)動機轉速從期望速度的相應下降，發(fā)動機性能可能下降，且發(fā)動機運行可能顯得遲緩。當車輛運行在平均海拔較高的區(qū)域內時，遲緩的發(fā)動機性能可以影響車輛的駕駛性。
控制器12在圖5中作為微計算機被示出，其包括微處理器單元(cpu)102、輸入/輸入端口(i/o)104、用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質在此特定示例中示出為只讀存儲器芯片(rom)106、隨機存取存儲器(ram)108、保活存儲器(kam)110，以及數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可從聯(lián)接到發(fā)動機10的傳感器接收各種信號，以執(zhí)行運行發(fā)動機10的各個功能，除了先前論述的那些信號之外，這些信號還可包含來自maf傳感器120的引入的空氣質量流量的測量值；來自溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ect)，示意性地示出在發(fā)動機10內的一個位置中；來自聯(lián)接到曲軸40的霍耳效應傳感器118(或其它類型)的表面點火感測信號(pip)；來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(tp)，如所論述的；以及來自傳感器122的絕對歧管壓力信號map，如所論述的。發(fā)動機轉速信號rpm可根據(jù)信號pip由控制器12產生。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號map可用于提供進氣歧管44中真空或壓力的指示。應注意，可使用上述傳感器的各個組合，例如沒有map傳感器的maf傳感器，或反之亦然。在化學計量操作期間，map傳感器能夠給出發(fā)動機扭矩的指示。另外，此傳感器與所檢測到的發(fā)動機轉速一起能夠提供引入到氣缸中的進氣(包含空氣)的估計。在一個示例中，還用作發(fā)動機轉速傳感器的霍耳效應傳感器118可在曲軸40的每一轉數(shù)下產生預定數(shù)目的等間隔脈沖。
控制器12還可以接收來自車載全球定位系統(tǒng)(gps)180的關于車輛位置的信息。從gps180所接收的信息可以包括車速、車輛海拔、車輛位置等等。該信息可以被用于推斷發(fā)動機運行參數(shù)，比如當?shù)貧鈮??？刂破?2還可以被配置以經由互聯(lián)網或其他通信網絡接收信息。從gps180所接收的信息可以與經由互聯(lián)網的可用信息相互參考，從而確定當?shù)氐臍庀鄺l件、當?shù)仄嚪ㄒ?guī)、當?shù)亟煌顩r等等。控制器12可以使用互聯(lián)網來獲取可以被存儲在其中的非暫時存儲器中的更新軟件模塊。額外地或替代地，傳感器180可以是氣壓傳感器。
可以向控制器12發(fā)送信號的其他傳感器包括在增壓空氣冷卻器80的出口處的溫度傳感器124，以及升壓壓力傳感器126。還可以存在其他沒有被描述的傳感器，比如用于確定增壓空氣冷卻器的入口處的進氣空氣速度的傳感器，以及其他傳感器。
控制器12從圖5的各種傳感器接收信號，并利用圖5的各種致動器來基于被接收的信號和被存儲在控制器的存儲器上的指令調節(jié)發(fā)動機運行。例如，調節(jié)擋板4的位置可以包括調節(jié)軸桿(例如圖1a的軸桿4a)的致動器從而調節(jié)增壓空氣漩渦。擋板的期望位置可以基于節(jié)氣門位置、歧管壓力以及發(fā)動機負載和轉速中的一個或多個。
控制器可以包括指令，當所述指令被執(zhí)行時能使控制器實施一種方法，該方法包括調節(jié)管道的擋板和壓縮機泵輪之間形成的角度，所述壓縮機位于所述管道的下游，其中減小所述角度增大所述管道的入口管的阻塞，且其中增大所述角度減小入口管的阻塞；其中所述管道是在其幾何中心處具有朝壓縮機泵輪延伸到管道的體積內的凹陷的超環(huán)狀體形。響應于發(fā)動機負載降到低于閾值負載或者發(fā)動機轉速降到低于閾值轉速而使減小所述角度發(fā)生，且其中響應于發(fā)動機負載增加高于閾值負載或者發(fā)動機轉速增加高于閾值轉速而使增大所述角度發(fā)生。所述方法還包括使增壓空氣流過擋板，在引導增壓空氣通過所述管道并進入壓縮機之前，擋板賦予增壓空氣漩渦。
圖6示出了用于確定基于發(fā)動機負載調節(jié)擋板位置的示例方法600。實行方法600的指令可以基于被存儲在控制器的存儲器上的指令并結合從發(fā)動機系統(tǒng)的傳感器收到的信號(比如以上參考圖5描述的傳感器)由控制器執(zhí)行?？刂破骺梢岳冒l(fā)動機系統(tǒng)的發(fā)動機致動器來根據(jù)下面所描述的方法調節(jié)發(fā)動機運行。
調節(jié)比率還可以包括基于變速器換擋和駕駛員踩加速器踏板來調節(jié)比率。在一個示例中，程序基于相對濕度調節(jié)燃料噴射的量。例如，控制器可以確定發(fā)送到燃料噴射器致動器的控制信號，比如信號的脈寬基于確定的相對濕度而被確定。相對濕度可以基于測量的濕度被確定，或者基于工況被確定?？刂破骺梢酝ㄟ^直接考慮已確定的相對濕度的確定來確定脈寬，比如隨濕度增大而增大所述脈寬。替代地，控制器可以基于使用查詢表的計算確定脈寬，其中，輸入為相對濕度且輸出為脈寬。
方法600可以從估計、確定、和/或測量當前車輛工況的步驟602處開始。車輛工況可以包括但不限于發(fā)動機轉速、發(fā)動機負載、車輛海拔、節(jié)氣門位置、壓縮機速度、egr流率、發(fā)動機溫度、加速器踏板位置、空氣質量流量、以及空燃比中的一個或多個。
在604處，方法600包括確定發(fā)動機負載小于閾值發(fā)動機負載。在一個示例中，閾值發(fā)動機負載是基于低到中等負載。如果發(fā)動機負載是中等負載或高負載，則方法600前進到606，從而維持當前發(fā)動機運行參數(shù)，且不將擋板(例如圖1a和圖1b中的擋板4)調節(jié)到成更大角度的位置。所以，壓縮機喘振是不可能的，且漩渦是不期望的。因此，增壓空氣在最小擋板影響下可以容易地流入管道(例如圖1a和圖1b的管道3)。
如果發(fā)動機負載是低負載或發(fā)動機處于怠速，則所述負載低于閾值發(fā)動機負載，且方法前進到步驟608，從而調節(jié)擋板的位置以產生漩渦。通過增大擋板相對于增壓空氣流的方向的角度可產生更多的漩渦。所以，所述管道的增壓空氣流動路徑被擋板更多地阻塞，因此增大了增壓空氣與擋板之間的接觸，從而產生可以限制或防止壓縮機喘振的增大的漩渦。在一些實施例中，額外地或替代地，擋板在擋板的兩個或多個期望位置之間振蕩，從而在管道中產生可能是有助益性的或破壞性的增加的漩渦量。
額外地或替代地，在604處，方法600可以包括比較發(fā)動機轉速和閾值發(fā)動機轉速。閾值發(fā)動機轉速可以基于壓縮機出口處的壓力大于壓縮機入口處的壓力時的發(fā)動機轉速。所以，發(fā)動機轉速可以在604中被考慮。在一些實施例中，發(fā)動機轉速與發(fā)動機負載一起被考慮。在其他示例中，所述兩種條件被獨立地考慮。例如，如果發(fā)動機負載小于閾值發(fā)動機負載和發(fā)動機轉速小于閾值發(fā)動機轉速中的一個或多個，方法600前進到608。例如，如果發(fā)動機負載大于閾值發(fā)動機負載且發(fā)動機轉速小于閾值發(fā)動機轉速，方法600前進到步驟608。因此，當考慮發(fā)動機轉速和發(fā)動機負載時，兩個參數(shù)都大于各自的閾值，則前進到606。
在610處，方法600前進到610，從而確定發(fā)動機負載是否小于閾值負載。如果發(fā)動機負載小于閾值負載，則方法600前進到612，從而維持擋板位置并繼續(xù)監(jiān)測發(fā)動機負載。如果發(fā)動機負載從604時已經增大，則方法600前進到步驟614，從而調節(jié)擋板以產生更少的漩渦。這可以包括將擋板調節(jié)到管道的增壓空氣流動路徑被較少地阻塞且較少的增壓空氣與擋板發(fā)生碰撞的位置。在一個示例中，在614處，擋板被移動到更加平行于增壓空氣流進入管道的方向的位置。所以，通過管道并進入壓縮機的增壓空氣更加平滑，且具有更少的由擋板賦予到其上的紊流。
通過這種方式，具有可旋轉擋板的管道可以調節(jié)到壓縮機的增壓空氣的紊流和取向。調節(jié)到壓縮機的增壓空氣的紊流和取向的技術效果是減小了在低發(fā)動機負載期間壓縮機喘振的可能。所以，擋板可以影響通過壓縮機上游的管道的增壓空氣流。通過調節(jié)擋板，在需要時漩渦可以被產生。另外，調節(jié)擋板還可以在漩渦不被需要時的條件期間阻止和/或減少漩渦。所以，壓縮機喘振被減輕，且增壓空氣流基于擋板的致動按照需求被定向。
應注意，在本文中包含的示例控制和估計程序能夠與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。本文中公開的控制方法和程序可作為可執(zhí)行指令存儲在非暫時性存儲器中，且可由包含控制器的控制系統(tǒng)與各種傳感器、致動器和其它發(fā)動機硬件組合來執(zhí)行。本文中所描述的特定的程序可以表示任意數(shù)目的處理策略中的一個或多個，例如，事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等等。由此，可以按所說明的順序或并行地執(zhí)行所說明的各種動作、操作或功能，或者在一些情況下可以將它們省略。同樣地，處理次序對于實現(xiàn)本文中所描述的示例實施例的特征和優(yōu)點并不是必需的，而是為了易于說明和描述所提供的。取決于所使用的特定的策略，可以重復地執(zhí)行所說明的動作、操作和/或功能中的一個或多個。另外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖形地表示待編程到發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質的非暫時性存儲器中的代碼，其中可通過執(zhí)行包括與電子控制器結合的各種發(fā)動機硬件部件的系統(tǒng)中的指令來實施所描述的動作。
應理解，本文公開的配置和程序在本質上是示例性的，并且并不將這些具體實施例視為具有限制含義，這是因為可能存在各種變化形式。例如，上述技術能夠應用于v-6、i-4、i-6、v-12、對置4缸和其它發(fā)動機類型中。本公開的主題包含本文中所公開的各種系統(tǒng)和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新穎的和非顯而易見的組合以及子組合。
所附權利要求書具體指出了被視為新穎和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權利要求可以指代“一個”元件或“第一”元件或其等效物。此類權利要求應被理解為包含一個或多個此類元件的結合，既不要求也不排除兩個或更多個此類元件。通過本申請的權利要求書的修改或通過在此申請或相關申請中提出新的權利要求，可以要求保護所公開的特征、功能、元件和/或特性的其它組合和子組合。此類權利要求，無論與原始權利要求的范圍相比是否更廣、更窄、等同或不同，也被視為包含在本公開的主題內。