雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利說明】雙渦輪増壓發(fā)動(dòng)機(jī)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年10月21日提交的德國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?02014221333.9的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的通過引用將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本說明書總體上涉及至少控制車輛的第一電能轉(zhuǎn)換器的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]渦輪增壓器可以將經(jīng)壓縮的燃燒空氣提供給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)汽缸。渦輪增壓器包括渦輪機(jī)和壓縮機(jī)，二者可以具有相似的構(gòu)造并且被安裝在接合軸上。排氣的質(zhì)量流可以使渦輪機(jī)中的渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)以便轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)。扭矩經(jīng)由接合軸被傳遞到進(jìn)氣管道中的壓縮機(jī)葉輪，其結(jié)果是壓縮機(jī)對(duì)燃燒空氣進(jìn)行壓縮。
[0005]只要有足夠的排氣流進(jìn)渦輪機(jī)中，旋轉(zhuǎn)速度就足以將壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)至期望的壓縮機(jī)速度。然而，將足夠的排氣提供到處于較低負(fù)載的渦輪機(jī)存在一定的挑戰(zhàn)。響應(yīng)于低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下的突然加速，渦輪可能以延遲方式(例如渦輪滯后(turbo lag))反應(yīng)。
[0006]可以在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)使用兩個(gè)渦輪增壓器，然而在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，如果僅使用一個(gè)渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)可以更加迅速地積累增壓壓力。
[0007]在使用相繼的雙渦輪增壓器時(shí)的問題可能包括對(duì)第二渦輪增壓器的啟動(dòng)或停用的過程中的扭矩波動(dòng)和相應(yīng)的功率波動(dòng)的控制，以及用于啟動(dòng)或停用第二渦輪增壓器的昂貴的排氣瓣閥(flap valve)控制機(jī)構(gòu)。此外，即便在使用相繼的雙禍輪增壓器時(shí)，仍有來自連續(xù)驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器的一部分排氣能量未被使用，并且對(duì)低壓和/或高壓排氣返回的控制是困難的。諸位發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，能夠保證內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的有效渦輪增壓且同時(shí)避免所列舉缺點(diǎn)的相繼的雙渦輪增壓器是可能的。為了解決以上描述的低負(fù)載時(shí)的問題，兩個(gè)渦輪增壓器可以并聯(lián)地使用。更具體地，這兩個(gè)渦輪增壓器可以是相繼的，其中第一渦輪增壓器在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間被連續(xù)驅(qū)動(dòng)并且第二渦輪增壓器僅在導(dǎo)致至第一渦輪增壓器的渦輪機(jī)的排氣流不充分的發(fā)動(dòng)機(jī)條件期間被驅(qū)動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個(gè)示例中，以上描述的問題可以由用于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)來解決，該渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)具有第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器，該第一渦輪增壓器至少包括第一渦輪機(jī)和第一壓縮機(jī)，該第二渦輪增壓器至少包括第二渦輪機(jī)和第二壓縮機(jī)，其中該第一渦輪增壓器和該第二渦輪增壓器并聯(lián)布置，該系統(tǒng)具有排氣管線和第一電能轉(zhuǎn)換器，該排氣管線包括定位在該發(fā)動(dòng)機(jī)與該第二渦輪機(jī)之間的氣門裝置，該第一電能轉(zhuǎn)換器定位在該第二渦輪機(jī)與該第二壓縮機(jī)之間的第二軸上。以此方式，第二壓縮機(jī)能夠在排氣流不足的期間輔助第一壓縮機(jī)。
[0009]作為一個(gè)示例，第一渦輪機(jī)可以進(jìn)一步包括帶有通向第二渦輪機(jī)的旁路通道的廢氣門，并且因此通常未使用的排氣可以被用于驅(qū)動(dòng)第二渦輪機(jī)。此外，第一渦輪增壓器可以包括第二電能轉(zhuǎn)換器，該第二電能轉(zhuǎn)換器被定位在第一渦輪機(jī)與第一壓縮機(jī)之間的第一軸上。第一電能轉(zhuǎn)換器和第二電能轉(zhuǎn)換器可以基于排氣流和電池荷電狀態(tài)中的一個(gè)或多個(gè)來運(yùn)行。
[0010]應(yīng)理解的是，提供上述概述是用于以簡(jiǎn)化形式引入將在以下【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步描述的多種概念的選擇。其并不旨在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，該主題的范圍由隨附于【具體實(shí)施方式】的權(quán)利要求書唯一地限定。此外，所要求保護(hù)的主題并不限于解決以上指出的或在本公開的任何部分指出的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0011]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明帶有第一電能轉(zhuǎn)換器的布置的示例性實(shí)施例。
[0012]圖2示出了根據(jù)圖1的帶有額外的第二電能轉(zhuǎn)換器的布置。
[0013]圖3示出了根據(jù)圖1的帶有額外的第二電能轉(zhuǎn)換器的布置。
[0014]圖4示出了根據(jù)圖1的帶有額外的第二電能轉(zhuǎn)換器的布置。
[0015]圖5示出了用于基于各種條件以電動(dòng)機(jī)模式或發(fā)電機(jī)模式來運(yùn)行第一電能轉(zhuǎn)換器和第二電能轉(zhuǎn)換器的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明涉及具有第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的布置，其中至少該第二渦輪增壓器額外地具有電能轉(zhuǎn)換器。如圖2至圖4所示，第一渦輪增壓器還可以包括單獨(dú)的電能轉(zhuǎn)換器，其中該單獨(dú)的電能轉(zhuǎn)換器能夠以電動(dòng)機(jī)模式或發(fā)電機(jī)模式來運(yùn)行。在圖5中示出了基于排氣流和/或電池的荷電狀態(tài)來運(yùn)行這些電能轉(zhuǎn)換器的方法。
[0017]在第一實(shí)施例中，一種用于機(jī)動(dòng)車輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器，該第一渦輪增壓器包括至少第一渦輪機(jī)和至少第一壓縮機(jī)，該第二渦輪增壓器具有至少第二渦輪機(jī)和至少第二壓縮機(jī)。第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器可以并聯(lián)布置，并且至少一個(gè)氣門裝置可以被定位在從排氣管道到第二渦輪機(jī)的排氣橫向管線中，以控制通向第二渦輪機(jī)的排氣的流動(dòng)。第一電能轉(zhuǎn)換器可以被耦連到在第二渦輪機(jī)與第二壓縮機(jī)之間的第二渦輪增壓器的軸上。
[0018]第二渦輪增壓器中的第一電能轉(zhuǎn)換器可以彌補(bǔ)在第一渦輪增壓器的運(yùn)行期間響應(yīng)于啟動(dòng)第二渦輪增壓器而可能產(chǎn)生的扭矩波動(dòng)，該第二渦輪增壓器電驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)直到排氣壓力足以能夠驅(qū)動(dòng)第二渦輪機(jī)。此外，第二壓縮機(jī)還可以由第一電能轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)，而不用啟動(dòng)第二渦輪增壓器來建立增壓壓力，以便避免在第一渦輪增壓器運(yùn)行和第二渦輪增壓器完全不工作的期間可能出現(xiàn)的密封問題。
[0019]此外，還可以通過將排氣從第一渦輪機(jī)的廢氣門傳導(dǎo)出并進(jìn)入第二渦輪機(jī)而將第一電能轉(zhuǎn)換器運(yùn)行為發(fā)電機(jī)，該第二渦輪機(jī)隨后驅(qū)動(dòng)該發(fā)電機(jī)。以此方式，通常未使用的排氣可以用于產(chǎn)生能量。在通過控制第二壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度使排氣返回到第二壓縮機(jī)的情況下，還可以由第一電能轉(zhuǎn)換器來控制增壓壓力的產(chǎn)生。
[0020]在另一個(gè)實(shí)施例中，至少第二電能轉(zhuǎn)換器被定位在第一渦輪機(jī)與第一壓縮機(jī)之間的第一軸上，使得第二渦輪增壓器包括第一電能轉(zhuǎn)換器并且第一渦輪增壓器包括第二電能轉(zhuǎn)換器。因此，只要排氣不足以在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)這些渦輪機(jī)，兩個(gè)渦輪增壓器的壓縮器就可以被電驅(qū)動(dòng)。此外，一個(gè)電能轉(zhuǎn)換器可以因此以發(fā)電機(jī)模式來運(yùn)行，同時(shí)另一個(gè)以電動(dòng)機(jī)模式來運(yùn)行。因此，還可以有利地控制兩個(gè)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。
[0021]電池被電連接到第一電能轉(zhuǎn)換器和第二電能轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)或多個(gè)上。該電池用于為以電動(dòng)機(jī)模式運(yùn)行的第一電能轉(zhuǎn)換器和第二電能轉(zhuǎn)換器提供電能。如果這些電能轉(zhuǎn)換器以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行，則電池可以被再充電。因此，這些電能轉(zhuǎn)換器可以任選地運(yùn)行為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。
[0022]可以經(jīng)由排氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)將排氣引入第一壓縮機(jī)和/或第二壓縮機(jī)中。EGR用于減少排氣中的氮氧化物的排放并且減少充氣循環(huán)損失。這可以涉及低壓EGR?？商娲兀艢膺€可以經(jīng)由高壓EGR引入進(jìn)氣管道中，該引入是在一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)的下游實(shí)施的，使得高壓排氣不流經(jīng)第一壓縮機(jī)和/或第二壓縮機(jī)。
[0023]如上所述，這些渦輪增壓器并聯(lián)布置。當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以高轉(zhuǎn)速運(yùn)行并且兩個(gè)渦輪增壓器都需要壓縮時(shí)，兩個(gè)渦輪增壓器都可以作為傳統(tǒng)雙渦輪增壓器來運(yùn)行。在這兩個(gè)渦輪增壓器之間劃分內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣能量。提供給這兩個(gè)渦輪增壓器的排氣能量可以大體相等或不相等。
[0024]此外，從第一渦輪機(jī)的廢氣門到第二渦輪機(jī)的廢氣門管線被定位在排氣系統(tǒng)中。該廢氣門管線可以將通常未使用的排氣能量提供給第二渦輪機(jī)以便以發(fā)電機(jī)模式驅(qū)動(dòng)第一電能轉(zhuǎn)換器。該發(fā)電機(jī)模式可以增加電耦合至第一電能轉(zhuǎn)換器的電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)(SOC) O
[0025]機(jī)動(dòng)車輛包括具有第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該第一渦輪增壓器包括至少第一渦輪機(jī)和至少第一壓縮機(jī)，該第二渦輪增壓器具有至少第二渦輪機(jī)和至少第二壓縮