發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種發(fā)動機系統(tǒng)，包括：集成式排氣歧管；位于兩個外部氣缸的側(cè)面的兩個內(nèi)部氣缸的直列組，每個氣缸與所述集成式排氣歧管的四個排氣流道中的僅僅一個連通，所述內(nèi)部氣缸的排氣流道匯合到第一蓄氣室中，并且所述外部氣缸的排氣流道匯合到第二蓄氣室中；具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機的入口與所述第一蓄氣室連通而不與所述第二蓄氣室連通；以及機械增壓器，所述機械增壓器在發(fā)動機進氣歧管的上游與所述渦輪增壓器的壓縮機并聯(lián)布置。本實用新型解決氣缸串?dāng)_問題產(chǎn)生令人滿意的效果。
【專利說明】發(fā)動機系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)動機系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛的內(nèi)燃機可包括渦輪增壓器以增大發(fā)動機扭矩輸出。例如，為了提高燃料經(jīng)濟性而減小了尺寸的發(fā)動機可能需要增壓以補償尺寸減小而導(dǎo)致的發(fā)動機功率損失，并可通過渦輪增壓器獲得這種增壓(例如，渦輪增壓器可通過強迫吸入進氣并因而提高發(fā)動機扭矩輸出而提供增壓)。然而，多種缺點可能與僅僅使用渦輪增壓器相關(guān)聯(lián)。在發(fā)動機尺寸減小的情況下，引入渦輪增壓器可限制發(fā)動機尺寸減小的程度，因為僅僅通過渦輪增壓器可能不能夠在發(fā)動機的全部運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)提供期望壓力比或瞬態(tài)性能。另外，更常見地，渦輪增壓器可能具有較慢的瞬態(tài)響應(yīng)，這可能導(dǎo)致發(fā)動機扭矩輸出的不良遲滯。
[0003]另外，當(dāng)從多個發(fā)動機氣缸流出的排氣被導(dǎo)向渦輪增壓器的渦輪機的入口時，根據(jù)氣缸的點火順序和凸輪正時，在氣缸之間可能發(fā)生不良串?dāng)_，這可能干擾燃燒。作為渦輪增壓發(fā)動機中的不良氣缸串?dāng)_的一個示例，渦輪增壓的四缸發(fā)動機可以具有1-3-4-2點火順序，其中氣缸I和氣缸4是發(fā)動機缸體的外部氣缸,而氣缸2和氣缸3是發(fā)動機缸體的內(nèi)部氣缸。外部氣缸與內(nèi)部氣缸之間的連通可在渦輪增壓器的渦輪機的上游發(fā)生。例如，在氣缸I的排氣掃出事件的晚些時候，氣缸3可開始排氣，這可增加捕集在氣缸I中的氣體的壓力和溫度，并可增加該氣缸中的殘余含量。結(jié)果，燃燒可能會受到不利影響，爆震的傾向增大，并且可能需要更大的增壓以實現(xiàn)所需的發(fā)動機功率輸出。這些問題可能最終限制發(fā)動機的功率容量。
[0004]可以使用多種方法來解決上述問題。為了解決渦輪增壓器遲滯，一些方法結(jié)合了機械增壓器以便與渦輪增壓器一起提供增壓，其中這兩個裝置中的一個或兩個可以在給定的時間使用。例如，US2010/0263375描述了一種增壓系統(tǒng)，其包括渦輪增壓器和能夠用作壓縮機或膨脹器的機械增壓器。在較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下，機械增壓器提供增壓，而在較高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下(例如，相對于較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速而言)，渦輪增壓器提供增壓同時機械增壓器用作膨脹器以提供冷卻。在該方法中，來自所有發(fā)動機氣缸的排氣都被引導(dǎo)通過渦輪增壓器的渦輪機。因此，該方法可能遭受氣缸串?dāng)_，這對發(fā)動機燃燒可能具有不利影響。
[0005]為解決氣缸串?dāng)_，一些方法可以結(jié)合有雙渦旋渦輪增壓器。通過為排氣脈沖可能彼此干涉的氣缸設(shè)置兩個各自通向不同渦輪機的排氣路徑，該雙渦旋渦輪增壓器解決了氣缸串?dāng)_。例如，在具有1-3-4-2的點火序列的四缸發(fā)動機中，在氣缸I的膨脹沖程期間，在氣缸I與氣缸2之間可能發(fā)生排氣門重疊。然而，由于雙潤旋潤輪增壓器為氣缸I和氣缸2提供分離的排氣路徑，所以來自氣缸I的排氣脈沖不會干擾氣缸2中的燃燒。另外，由于這種氣門重疊對燃燒沒有負面影響，所以可增大凸輪頂開氣門持續(xù)時間，從而減小發(fā)動機泵送做功并增加燃料效率。盡管存在這些優(yōu)點，但本發(fā)明人還是認識到了雙渦旋渦輪增壓器方法的各種問題。相對于單個渦輪增壓器而言，雙渦旋渦輪增壓器由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而可能相對較為昂貴并且可能具有較低的耐久性。另外，在高溫下，其功能性可能有所折損。實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的發(fā)明人已經(jīng)認識到，在發(fā)動機系統(tǒng)中結(jié)合機械增壓器以解決瞬態(tài)響應(yīng)問題或者用雙渦旋渦輪增壓器代替渦輪增壓器以解決氣缸串?dāng)_問題可能不會產(chǎn)生令人滿意的效果，并且甚至可能引入諸如以上所述的問題之類的其他問題。與上述方法相比，本實用新型的發(fā)明人確定了通過渦輪增壓器和機械增壓器中的一者或兩者提供增壓的發(fā)動機系統(tǒng)和相關(guān)的方法，從而避免了緩慢的瞬態(tài)響應(yīng)，其中僅來自發(fā)動機氣缸子集的排氣流過渦輪增壓器的渦輪機，從而避免了氣缸串?dāng)_。根據(jù)一種示例性方法，僅來自第一氣缸子集的排氣可經(jīng)由IEM被引導(dǎo)至渦輪增壓器的渦輪機，僅來自第二氣缸子集的排氣可經(jīng)由IEM被引導(dǎo)繞過該渦輪機，并且進氣可以通過機械增壓器和渦輪增壓器的壓縮機中的一者或兩者進行壓縮。這樣，通過僅僅引導(dǎo)來自發(fā)動機氣缸子集的排氣通過渦輪機，即使當(dāng)氣缸的排氣門開度重疊時(這可能根據(jù)氣缸的點火序列而發(fā)生)，在不同子集的氣缸之間也不會發(fā)生連通。因此，可增加凸輪頂開氣門持續(xù)時間，從而減少泵送做功并增加燃料效率。由于來自第二氣缸子集的排氣不流過渦輪機，所以該排氣可以流過密偶催化劑，從而減少可能改善發(fā)動機排放的催化劑起燃時間。另外，由于IEM的使用可與該發(fā)動機系統(tǒng)相兼容，所以可減少渦輪增壓器殼體材料的成本。
[0007]本實用新型一方面提供一種用于發(fā)動機的方法，包括:通過集成式排氣歧管(IEM)將僅僅來自第一氣缸子集的排氣引導(dǎo)至渦輪增壓器的渦輪機；通過所述集成式排氣歧管引導(dǎo)僅僅來自第二氣缸子集的排氣繞過所述渦輪機；以及通過所述渦輪增壓器的壓縮機和機械增壓器中的一者或兩者對進氣進行壓縮。
[0008]優(yōu)選地，通過所述集成式排氣歧管將僅僅來自所述第一氣缸子集的排氣引導(dǎo)至所述渦輪機包括:將所述排氣引導(dǎo)至所述蓄氣室，所述第一蓄氣室僅將所述第一氣缸子集的排氣流道連接于所述渦輪機。
[0009]優(yōu)選地，通過所述集成式排氣歧管引導(dǎo)僅僅來自所述第二氣缸子集的排氣繞過所述渦輪機包括:將所述排氣引導(dǎo)至第二蓄氣室中，所述第二蓄氣室僅將所述第二氣缸子集的排氣流道連接于大氣，其中所述第一蓄氣室和所述第二蓄氣室在所述渦輪機的上游不連通。
[0010]優(yōu)選地，所述渦輪機的出口在密偶催化劑的上游與所述第二蓄氣室結(jié)合。
[0011]優(yōu)選地，所述的方法還包括:在第一子集的氣缸點火之前對第二子集的氣缸進行點火以及在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間繼續(xù)以該順序?qū)飧走M行點火，其中所述第一氣缸子集是發(fā)動機的發(fā)動機缸體的內(nèi)部氣缸，所述第二氣缸子集是所述發(fā)動機缸體的外部氣缸。
[0012]優(yōu)選地，所述的方法還包括:在所述渦輪機的轉(zhuǎn)速低于閾值時的瞬態(tài)工況期間，將進氣流引導(dǎo)至所述機械增壓器而不引導(dǎo)至所述壓縮機；在所述渦輪機的轉(zhuǎn)速高于所述閾值并且請求的駕駛員扭矩高于閾值時的穩(wěn)態(tài)狀況期間，將所述進氣流引導(dǎo)至所述機械增壓器和所述壓縮機；以及在所述渦輪機的轉(zhuǎn)速高于閾值并且所述請求的駕駛員扭矩低于所述閾值時的穩(wěn)態(tài)狀況期間，將所述進氣流引導(dǎo)至所述壓縮機而不引導(dǎo)至所述機械增壓器。
[0013]優(yōu)選地，所述瞬態(tài)工況是駕駛員輕點油門。
[0014]本實用新型一方面提供一種發(fā)動機系統(tǒng)，包括:集成式排氣歧管(IEM);位于兩個外部氣缸的側(cè)面的兩個內(nèi)部氣缸的直列組，每個氣缸與所述集成式排氣歧管的四個排氣流道中的僅僅一個連通，所述內(nèi)部氣缸的排氣流道匯合到第一蓄氣室中，并且所述外部氣缸的排氣流道匯合到第二蓄氣室中；具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機的入口與所述第一蓄氣室連通而不與所述第二蓄氣室連通；以及機械增壓器，所述機械增壓器在發(fā)動機進氣歧管的上游與所述渦輪增壓器的壓縮機并聯(lián)布置。
[0015]優(yōu)選地，所述第一蓄氣室和所述第二蓄氣室是所述集成式排氣歧管的僅有的排氣出口，并且在所述集成式排氣歧管內(nèi)彼此不流體連通。
[0016]優(yōu)選地，發(fā)動機系統(tǒng)還包括可釋放地連接于所述發(fā)動機的曲軸和所述機械增壓器的離合器。
[0017]優(yōu)選地，在所述進氣歧管的上游及并聯(lián)的所述機械增壓器和所述壓縮機的下游的通道中設(shè)置有中冷器。
[0018]優(yōu)選地，發(fā)動機系統(tǒng)還包括在密偶催化劑的上游與所述第二蓄氣室連通的所述渦輪機的出口。
[0019]優(yōu)選地，發(fā)動機系統(tǒng)還包括將所述渦輪機入口與所述渦輪機出口連接的渦輪機旁通通道以及布置在所述渦輪機旁通通道中的廢氣旁通閥。
[0020]優(yōu)選地，發(fā)動機系統(tǒng)還包括將所述第二蓄氣室與所述壓縮機的入口連接的第一EGR通道，將所述渦輪機出口與所述壓縮機的入口連接的第二 EGR通道，以及將所述渦輪機入口與所述壓縮機的出口連接的第三EGR通道。
[0021]本實用新型提供一種用于發(fā)動機的方法，包括:在瞬態(tài)狀態(tài)期間，增大機械增壓器下游的第一節(jié)流閥的開度，所述機械增壓器與由接收僅來自發(fā)動機氣缸子集的排氣流的渦輪增壓器驅(qū)動的壓縮機并聯(lián)，同時減小所述壓縮機下游的第二節(jié)流閥的開度值；以及在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)期間，基于發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀況調(diào)節(jié)所述第一節(jié)流閥和所述第二節(jié)流閥的開度。
[0022]優(yōu)選地，在所述瞬態(tài)狀態(tài)期間所述渦輪機的轉(zhuǎn)速低于閾值，在所述穩(wěn)態(tài)狀態(tài)期間所述渦輪機的轉(zhuǎn)速高于所述閾值。
[0023]優(yōu)選地，所述發(fā)動機氣缸為發(fā)動機缸體的直列氣缸，所述發(fā)動機氣缸子集僅僅包括所述發(fā)動機缸體的內(nèi)部氣缸。
[0024]優(yōu)選地，所述的方法還包括將來自所述內(nèi)部氣缸的所有排氣流弓I導(dǎo)至集成式排氣歧管的第一蓄氣室，以及將來自所述發(fā)動機缸體的其他氣缸的所有排氣流引導(dǎo)至所述集成式排氣歧管的第二蓄氣室，其中所述第一蓄氣室與所述第二蓄氣室在所述集成式排氣歧管內(nèi)不連通，并且所述渦輪機不接收來自所述第二蓄氣室的排氣流。
[0025]優(yōu)選地，在所述穩(wěn)態(tài)狀態(tài)期間調(diào)節(jié)所述第一節(jié)流閥和所述第二節(jié)流閥的開度還包括:如果駕駛員請求的扭矩超過閾值，則增大所述第二節(jié)流閥的開度并且調(diào)節(jié)所述第一節(jié)流閥的開度；以及如果所述駕駛員請求的扭矩不超過所述閾值，則增大所述第二節(jié)流閥的開度，關(guān)閉所述第一節(jié)流閥，并且通過離合器使所述機械增壓器與所述發(fā)動機的曲軸脫離接合。
[0026]優(yōu)選地，所述的方法還包括在壓縮機喘振狀態(tài)期間:通過離合器使所述機械增壓器與所述發(fā)動機的曲軸連接；以及在增大所述第一節(jié)流閥的開度的同時，減小所述第二節(jié)流閥的開度。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解，提供上面的概述是為了以簡化的形式引入將在詳細的說明書中進一步描述的一系列概念。這并不意在確定要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，其中要求保護的主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一地限定。另外，要求保護的主題不局限于解決在上文中或者在本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1示意性地示出了包括渦輪增壓器和機械增壓器的雙獨立增壓14發(fā)動機的示例性實施例。
[0029]圖2示出了基于當(dāng)前瞬態(tài)工況和所需發(fā)動機扭矩操作渦輪增壓器和機械增壓器的示例性方法。
[0030]圖3示出了用于制定各種增壓模式的示例性方法。
[0031]圖4示出了基于不良發(fā)動機排放的預(yù)期等級控制催化劑旁通道節(jié)流閥的示例性方法。
[0032]圖5示出了用于控制發(fā)動機以解決喘振狀況的示例性方法。
【具體實施方式】
[0033]下文的描述涉及通過機械增壓器和渦輪增壓器中的一者或兩者對內(nèi)燃機進行增壓的方法和系統(tǒng)。如圖1所示，發(fā)動機系統(tǒng)可以包括在進氣歧管的上游與渦輪增壓器并聯(lián)布置的機械增壓器，該系統(tǒng)具有用于控制進氣流路的閥。系統(tǒng)還可以包括集成式排氣歧管，其中來自第一氣缸子集的排氣行進到第一蓄氣室(Plenum)，而來自第二氣缸子集的排氣行進到第二蓄氣室。第一蓄氣室和第二蓄氣室可以在IEM內(nèi)不彼此連通，第一蓄氣室可與渦輪機入口連通，而第二蓄氣室可以不與第一蓄氣室或渦輪機入口連通。本文描述的方法可以與這種發(fā)動機系統(tǒng)結(jié)合使用，以實現(xiàn)與渦輪增壓器的使用相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點，同時避免諸如緩慢的瞬態(tài)響應(yīng)(通過來自機械增壓器的增壓輔助)和氣缸串?dāng)_(通過將來自氣缸點火序列相鄰的氣缸的排氣引導(dǎo)至彼此不連通的單獨的蓄氣室中)之類的缺點。
[0034]通過本文描述的機械增壓器和渦輪增壓器的壓縮機中的一者或兩者進行壓縮可以稱為“增壓分離策略”，并且該策略可以實現(xiàn)很多優(yōu)點。通過在系統(tǒng)中結(jié)合機械增壓器，可以在包括諸如駕駛員輕點油門之類的瞬態(tài)工況在內(nèi)的多種發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀況期間提供瞬間增壓，從而解決與僅僅使用渦輪增壓器相關(guān)聯(lián)的瞬態(tài)響應(yīng)。換言之，可以通過機械增壓器實現(xiàn)“扭矩拐點”；可以選擇帶輪傳動比和機械增壓器排量以提供較低轉(zhuǎn)速的扭矩拐點，而渦輪增壓器的大小可以設(shè)定為在峰值功率狀況期間傳輸所需要的增壓。與常規(guī)的渦輪增壓發(fā)動機相比，該策略可以產(chǎn)生較寬范圍的扭矩曲線。另外，在系統(tǒng)中增設(shè)機械增壓器還能夠減小渦輪增壓器的尺寸，使得渦輪增壓器可以針對兩缸發(fā)動機而不是四缸發(fā)動機設(shè)定尺寸，這提供了成本優(yōu)勢并騰出更多發(fā)動機艙中的空間。另外，無論增壓是僅由渦輪增壓器提供、由機械增壓器和渦輪增壓器一起提供、還是僅由機械增壓器提供，發(fā)動機系統(tǒng)都能夠處理1050°C的排氣，從而提高燃料經(jīng)濟性并達標(biāo)排放。例如，高溫材料在渦輪機殼體中的使用可以實現(xiàn)更好的λ=1線，并且可以實現(xiàn)排氣到達排放控制系統(tǒng)中的一個或多個催化劑而變熱。另外，在壓縮機喘振狀況期間，發(fā)動機系統(tǒng)可以被控制為將進氣流暫時轉(zhuǎn)移到機械增壓器，直至喘振狀況已經(jīng)解決。最后，在高發(fā)動機輸出運轉(zhuǎn)期間，機械增壓器可以與發(fā)動機曲軸脫離接合，并且進氣可以不流過機械增壓器，這可以減小曲軸工作負荷并且因而提高功率輸出和發(fā)動機耐久性。[0035]圖1示意性示出了可以包括在機動車的驅(qū)動系統(tǒng)中的發(fā)動機系統(tǒng)100。發(fā)動機系統(tǒng)100是多缸發(fā)動機。如下文中詳細描述地，渦輪增壓器102和機械增壓器104包括在發(fā)動機中以根據(jù)運轉(zhuǎn)狀況而分別地或者協(xié)同地向發(fā)動機提供增壓。在本文描述的實施例中，發(fā)動機系統(tǒng)100是直列4缸(14)發(fā)動機,其具有布置在發(fā)動機缸體中的四個氣缸110。
[0036]發(fā)動機缸體包括曲軸108和四個氣缸110。四個氣缸110分別被標(biāo)為1、2、3和4，其中氣缸I和氣缸4是外部氣缸，而氣缸2和氣缸3是內(nèi)部氣缸(S卩，氣缸2和氣缸3在發(fā)動機缸體上彼此相鄰地布置在氣缸I與氣缸4之間)。這里，內(nèi)部氣缸2和氣缸3可以稱為第一氣缸子集，而外部氣缸I和氣缸4可以稱為第二氣缸子集,并且外部氣缸可以描述為位于內(nèi)部氣缸的側(cè)面。盡管發(fā)動機系統(tǒng)100是具有四個氣缸的直列四缸發(fā)動機，但應(yīng)當(dāng)理解，在其他實施例中，發(fā)動機系統(tǒng)100可包括不同數(shù)量的氣缸。氣缸110均可包括火花塞和用于將燃料直接輸送到燃燒室的燃料噴射器。然而，在替代性實施例中，每個氣缸110都可不包括火花塞和/或直噴式燃料噴射器。
[0037]發(fā)動機系統(tǒng)100可至少部分地由控制系統(tǒng)194控制?？刂葡到y(tǒng)194示出為接收來自多個傳感器196的信息并且向多個致動器198發(fā)送控制信號。傳感器196可包括例如壓力傳感器、溫度傳感器、空燃比傳感器以及組分傳感器。致動器198可以包括例如將在本文中描述的電控離合器、控制閥以及節(jié)流閥?？刂葡到y(tǒng)194可以包括控制器112。該控制器可以接收來自各種傳感器的輸入數(shù)據(jù)，對輸入數(shù)據(jù)進行處理，以及基于在控制器中編程的對應(yīng)于一個或多個程序的指令或代碼而響應(yīng)于被處理的輸入數(shù)據(jù)觸發(fā)各種觸發(fā)器。另外，控制器112可以接收車輛操作人員132通過輸入裝置130的輸入。在本示例中，輸入裝置130包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。
[0038]發(fā)動機系統(tǒng)100包括進氣系統(tǒng)114。環(huán)境氣流能夠通過第一進氣通道116進入進氣系統(tǒng)，其中進氣的流速能夠至少部分地由第一節(jié)流閥118控制。因此，第一節(jié)流閥的位置可用作控制發(fā)動機中的空氣流量的發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)?？諝鉃V清器120可以在第一進氣通道116中布置在第一節(jié)流閥118的上游，以從進氣中去除固體顆粒物。
[0039]在第一節(jié)流閥118的下游，第一進氣通道116分成兩個平行的通道，即機械增壓器通道122和壓縮機通道124。機械增壓器104和位于機械增壓器104的下游的機械增壓器節(jié)流閥126布置在機械增壓器通道122中。類似地，渦輪增壓器102的壓縮機128和位于壓縮機128的下游的壓縮機節(jié)流閥136布置在壓縮機通道124中。壓縮機通道124的位于壓縮機128的上游的部分可以稱為壓縮機入口，而壓縮機通道124的位于壓縮機128的下游的部分可以稱為壓縮機出口。類似地，機械增壓器122通道的位于機械增壓器104的上游的部分可以稱為機械增壓器入口，而機械增壓器通道122的位于機械增壓器104的下游的部分可以稱為機械增壓器出口。壓縮機出口和機械增壓器出口在壓縮機節(jié)流閥136和機械增壓器節(jié)流閥126的下游匯合到第二進氣通道138中，第二進氣通道138通向進氣歧管140。進氣歧管140可構(gòu)造成向氣缸110供給進氣和/或燃料。如圖1所示，進氣歧管140可以分支成多個進氣流道150，每個進氣流道與一個氣缸110流體連通。每個氣缸110可通過與其連接的進氣流道150接收來自進氣歧管140的進氣。每個進氣流道可通過相應(yīng)的氣缸110的一個或多個進氣門與該氣缸選擇性地連通。這樣，被機械增壓器104和/或壓縮機128壓縮的空氣可以通過進氣歧管140與氣缸110流體連通。機械增壓器104和渦輪增壓器102的壓縮機128可構(gòu)造成增加進入其中至少一個氣缸110的空氣的量。這樣，機械增壓器和壓縮機可至少部分地控制發(fā)動機系統(tǒng)100中的氣流量?？赏ㄟ^控制器112來改變通過渦輪增壓器和/或機械增壓器提供給一個或多個氣缸110的壓縮量。
[0040]在圖1所示的示例性實施例中，氣缸110的點火順序是1-3-4-2是有利的。然而，氣缸110可以以不同的順序來點火而不偏離本公開的范圍。
[0041]渦輪增壓器102的壓縮機128可以至少部分地通過軸146由連接在發(fā)動機的排氣系統(tǒng)144中的渦輪機142來驅(qū)動。渦輪增壓器102的相對簡單的設(shè)計(例如，相對于雙渦旋渦輪增壓器而言)可有利地能夠用高溫材料構(gòu)造渦輪增壓器。機械增壓器104可以至少部分地由發(fā)動機和/或電機驅(qū)動，并且可以不包括渦輪機。例如，如圖1所示，機械增壓器104可以通過電控離合器174而與發(fā)動機系統(tǒng)100的曲軸108連接。在期望機械增壓器壓縮進氣的情況期間，控制器112可以控制離合器174使曲軸108與機械增壓器104連接。當(dāng)機械增壓器通過離合器與曲軸連接時，機械增壓器可以被發(fā)動機驅(qū)動以對進氣進行壓縮。例如，在一些情況下渦輪增壓器102的瞬態(tài)響應(yīng)時間可大于I秒，機械增壓器104可以在整個發(fā)動機速度范圍內(nèi)提供0.2秒的響應(yīng)時間。有利地，當(dāng)不需要機械增壓器壓縮進氣時，例如在僅僅使用渦輪增壓器壓縮進氣的狀況期間，機械增壓器可以通過離合器與曲軸斷開連接，使得機械增壓器不在發(fā)動機上施加負荷。
[0042]在圖1所示的實施例中，中冷器148布置在第二進氣通道138中。中冷器148可以通過降低進氣的溫度而增加發(fā)動機效率并減小爆震，在進氣被機械增壓器和/或渦輪增壓器壓縮的增壓狀況期間進氣的溫度可能不合需要地高。
[0043]在第二進氣通道138中的中冷器148的下游，可以布置第二節(jié)流閥176以控制從壓縮機和/或機械增壓器到發(fā)動機的進氣的流量。
[0044]發(fā)動機系統(tǒng)100的排氣系統(tǒng)144可包括構(gòu)造成排放來自氣缸110的燃燒產(chǎn)物的集成式排氣歧管(IEM) 152。IEM152可以包括排氣流道154，并且每個排氣流道可以通過相應(yīng)的氣缸110的一個或多個排氣門(未示出)與該氣缸選擇性地連通。分別連接于氣缸2和氣缸3的排氣流道在第一蓄氣室156處在IEM152內(nèi)匯合，并且分別連接于氣缸I和氣缸4的排氣流道在第二蓄氣室158處在IEM152內(nèi)匯合。第一和第二蓄氣室并不連通，并且類似地，連接于不同子集中的氣缸的排氣流道也不連通。因此，來自不同子集中的氣缸的排氣脈沖可以完全分離，使得來自一個氣缸的反沖可以不損害在點火序列上相鄰的另一個氣缸中的燃燒。
[0045]IEM152可以包括冷卻系統(tǒng)178。冷卻系統(tǒng)178可以接收來自發(fā)動機的發(fā)動機冷卻劑并且引導(dǎo)冷卻劑遍布IEM。在離開IEM隨后被引導(dǎo)至散熱器之前，冷卻劑可通過冷卻劑泵泵送穿過發(fā)動機缸體，然后沿著一個或多個并聯(lián)和/或串聯(lián)的路徑一直到達IEM并穿過IEM。
[0046]第一蓄氣室156和第二蓄氣室158可在IEM152外部延伸。在IEM152外部，第一蓄氣室156引導(dǎo)來自第一氣缸子集(例如，內(nèi)部氣缸2和3)的排氣通過渦輪增壓器102的渦輪機142，而第二蓄氣室158引導(dǎo)來自第二氣缸子集(例如，外部氣缸I和4)的發(fā)動機排氣直接通過可布置在第二蓄氣室158中的一個或多個排放控制裝置，這些裝置用于在發(fā)動機排氣被釋放到大氣中之前處理通道中的發(fā)動機排氣。因為在第二蓄氣室中流動的排氣繞過渦輪機，所以可減小與第二蓄氣室連通的兩個氣缸中的泵送做功，這可以提高燃料效率。在排氣經(jīng)過渦輪機142之后，來自第一蓄氣室的排氣通過渦輪機出口通道160被引導(dǎo)至位于排放控制裝置上游的第二蓄氣室。在圖1的實施例中，所述一個或多個排放控制裝置包括密偶催化劑162和車底催化劑(underbody catalyst) 164。
[0047]渦輪機旁通通道166可以可選地包括在系統(tǒng)中，以允許第一蓄氣室156中的排氣經(jīng)由布置在渦輪機旁通通道中的廢氣旁通閥168的控制而繞過渦輪機142。渦輪機旁通通道166可以連接至渦輪機142上游的第一蓄氣室156，并且連接于渦輪機出口通道160以連接這兩個通道。當(dāng)廢氣旁通閥168完全關(guān)閉時，第一蓄氣室156中的所有排氣流可以被引導(dǎo)通過渦輪機142，然后通過渦輪機出口通道160。當(dāng)廢氣旁通閥168完全打開時，第一蓄氣室156中的幾乎所有排氣流都可以繞過渦輪機142并且直接流入渦輪機出口通道中。這樣，繞過渦輪機的排氣的量可以通過調(diào)節(jié)廢氣旁通閥168來控制。
[0048]催化劑旁通通道170也可以可選地包括在系統(tǒng)中，使得排氣可以繞過密偶催化劑162。催化劑旁通通道170的一端，可以在第二蓄氣室158與渦輪機旁通通道166和渦輪機出口通道160的連接處之間連接于渦輪機出口通道160。催化劑旁通通道170的另一端，可以在密偶催化劑與車底催化劑之間連接于第二蓄氣室158。催化劑旁通節(jié)流閥172可以布置在催化劑旁通通道中。當(dāng)催化劑旁通節(jié)流閥172處于完全打開狀態(tài)時，渦輪機出口通道中的排氣可以流過催化劑旁通通道，并且因而繞過密偶催化劑。相反，當(dāng)催化劑旁通節(jié)流閥172處于完全關(guān)閉狀態(tài)時，渦輪機出口通道中的排氣可以流過渦輪機出口通道進入密偶催化劑162上游的第二蓄氣室158。在一些實施例中，催化劑旁通節(jié)流閥的開度可以被控制為使得渦輪機出口通道中的期望比例的排氣繞過密偶催化劑，而排氣的剩余部分繼續(xù)在渦輪機出口通道中并流過密偶催化劑。
[0049]如圖1所示，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)180可以將來自排氣系統(tǒng)的期望部分的排氣通過各種EGR通道引導(dǎo)至進氣系統(tǒng)。第一 EGR通道182可以將第二蓄氣室158連接于壓縮機128的上游的壓縮機通道124。第二 EGR通道184可以將渦輪機出口通道160連接于壓縮機128的上游的壓縮機通道124。第三EGR通道186可以將第一蓄氣室156連接于壓縮機128的下游的壓縮機通道124。第一 EGR通道182可以包括第一 EGR閥188，第二 EGR通道184可以包括第二 EGR閥190，并且第三EGR通道186可以包括第三EGR閥192。提供給進氣系統(tǒng)114的EGR的量可以由控制器112通過第一 EGR閥、第二 EGR閥和第三EGR閥來改變?？蛇x地，EGR傳感器可以布置在EGR通道內(nèi)，并且可以指示每個通道中的排氣的壓力、溫度和濃度中的一個或多個。EGR系統(tǒng)180可以通過使發(fā)動機排氣的一部分再循環(huán)回到進氣系統(tǒng)114而有利地減少NOx排放。
[0050]圖2示出了基于當(dāng)前瞬態(tài)工況和所需發(fā)動機轉(zhuǎn)矩而操作渦輪增壓器和機械增壓器的示例性方法200。圖2可以例如與圖1的發(fā)動機結(jié)合使用。
[0051]在步驟202中，方法200包括判斷瞬態(tài)工況是否存在。瞬態(tài)工況可以例如包括駕駛員輕點油門和發(fā)動機冷起動。在這種瞬態(tài)工況期間，僅僅是渦輪增壓器的壓縮機可能無法提供充分的增壓。然而，理想的是，一旦達到穩(wěn)態(tài)狀況，則僅僅由渦輪增壓器的壓縮機提供增壓，以便通過電控離合器使機械增壓器與發(fā)動機脫離接合，并因而減小發(fā)動機上的負荷。
[0052]如果存在瞬態(tài)工況，那么步驟202中的回答為“是”，并且方法200繼續(xù)到步驟204。在步驟204中，方法200包括僅僅使用機械增壓器對進氣進行壓縮。用于執(zhí)行步驟204的示例性方法在圖3中示出并在下文進行了描述。通過僅僅使用機械增壓器對進氣進行壓縮，渦輪增壓器的壓縮機受到較小的阻力，這有助于渦輪增壓器的渦輪機快速地旋轉(zhuǎn)到期望轉(zhuǎn)速，以便最終可以僅僅由渦輪增壓器提供期望的增壓值。
[0053]在切換到僅由機械增壓器增壓的模式之后，方法200繼續(xù)到步驟206。在步驟206中，方法200包括判斷渦輪增壓器的渦輪機是否在期望的速度下旋轉(zhuǎn)。作為一個示例，期望的速度可以是渦輪增壓器的壓縮機提供能達到駕駛員請求的扭矩的增壓量的速度。
[0054]如果步驟206中的回答為“否”，那么方法200返回到步驟204以繼續(xù)利用機械增壓器對進氣進行壓縮，從而給渦輪增壓器更多的時間旋轉(zhuǎn)到期望的速度。否則，如果步驟206中的回答為“是”，那么方法200繼續(xù)到步驟208。
[0055]在步驟208中，方法200包括判斷請求的發(fā)動機扭矩是否大于閾值。作為一個示例，閾值可對應(yīng)于發(fā)動機扭矩量，其中僅僅通過機械增壓器的增壓或僅僅通過渦輪增壓器的壓縮機的增壓不能夠達到該發(fā)動機扭矩量。
[0056]如果步驟208中的回答為“否”，那么方法200繼續(xù)到步驟210。在步驟210中，方法200包括僅僅使用渦輪增壓器的壓縮機對進氣進行壓縮。用于執(zhí)行步驟210的示例性方法在圖3中示出并在下文進行了描述。通過在請求的扭矩處于允許這種操作的值時僅僅使用渦輪增壓器的壓縮機來提供增壓，機械增壓器可以有利地通過電控離合器與發(fā)動機曲軸脫離接合從而減小發(fā)動機的負荷。
[0057]另外，如果步驟208中的回答為“是”，那么方法200繼續(xù)到步驟212。在步驟212中，方法200包括利用機械增壓器和渦輪增壓器的壓縮機兩者對進氣進行壓縮。用于執(zhí)行步驟212的示例性方法在圖3中示出并在下文進行了描述。當(dāng)請求的發(fā)動機扭矩超過閾值時，機械增壓器和渦輪增壓器的壓縮機兩者都可以向發(fā)動機提供增壓。在這種操作期間，由機械增壓器提供的增壓防止在僅僅渦輪增壓機的壓縮機增壓狀況期間可能發(fā)生的遲滯，并且由渦輪增壓器提供的增壓減少了對機械增壓器的需求并因而減小了發(fā)動機的負荷和/或能量使用，這取決于如何為渦輪增壓器供能。
[0058]返回到步驟202，如果不存在瞬態(tài)工況，那么回答為“否”并且方法200結(jié)束。
[0059]圖3示出了用于執(zhí)行三種增壓模式的示例性方法300。圖3的方法可以例如與圖1中描繪的發(fā)動機和圖2的方法結(jié)合使用。圖2的方法可以用來判斷在給定的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)期間哪種增壓模式是合適的，圖3的方法可以用來執(zhí)行該增壓模式。應(yīng)當(dāng)理解，在一些示例中，增壓模式可以交疊，并且這種交疊可以被動態(tài)控制以實現(xiàn)傳動系校準，從而優(yōu)化運轉(zhuǎn)性能感覺和燃料經(jīng)濟性。
[0060]在302中，方法300包括例如通過執(zhí)行方法200的方法來判斷執(zhí)行哪種增壓模式。
[0061]如果選擇了僅由機械增壓器增壓模式，那么方法300從步驟302繼續(xù)到步驟304。在步驟304中，執(zhí)行僅由機械增壓器增壓模式。這包括在步驟310中通過離合器將機械增壓器與發(fā)動機的曲軸連接。該離合器可以是諸如圖1中描繪的離合器174的電控離合器。在這種情況下，如果機械增壓器和曲軸還沒有通過離合器連接的話，控制器112可以向電控離合器174發(fā)送使離合器將機械增壓器與曲軸連接的信號。這樣，機械增壓器的壓縮機可以由發(fā)動機曲軸驅(qū)動。在其他的非限制性示例中，除曲軸之外，機械增壓器的壓縮機還可以由被電池供電的電機驅(qū)動，或者僅由電機驅(qū)動。
[0062]執(zhí)行僅由機械增壓器增壓模式還包括在步驟312中完全關(guān)閉壓縮機節(jié)流閥以及完全打開機械增壓器節(jié)流閥。如圖1所示，壓縮機節(jié)流閥136可以布置在渦輪增壓器的壓縮機128的下游，機械增壓器節(jié)流閥126可以布置在機械增壓器104的下游。通過完全關(guān)閉壓縮機節(jié)流閥以及完全打開機械增壓器節(jié)流閥，進氣被從第一進氣通道116引導(dǎo)至機械增壓器通道122而不進入壓縮機通道124中。
[0063]在步驟314中，執(zhí)行僅由機械增壓器增壓模式還包括完全關(guān)閉渦輪機廢氣旁通閥。如圖1所示，渦輪機廢氣旁通閥168可以布置在渦輪機旁通通道166中。完全關(guān)閉渦輪機廢氣旁通閥起到關(guān)閉渦輪機旁通通道的作用，這導(dǎo)致第一蓄氣室中的所有排氣流過渦輪機142。通過在僅由機械增壓器增壓的增壓模式期間使第一蓄氣室中的所有排氣流過渦輪機，可以更快地達到期望的渦輪機轉(zhuǎn)速，例如使得可僅僅使用渦輪增壓器或者與機械增壓器結(jié)合地使用以向發(fā)動機提供增壓。
[0064]在步驟316中，執(zhí)行僅由機械增壓器增壓模式還包括基于預(yù)期的發(fā)動機排放來控制催化劑旁通節(jié)流閥?；陬A(yù)期的發(fā)動機排放來控制催化劑旁通節(jié)流閥的示例性方法在圖4中示出并將在下文中描述。
[0065]返回到步驟302，如果選擇了機械增壓器和渦輪增壓器壓縮機增壓模式，那么方法300從步驟302繼續(xù)到步驟306。
[0066]在步驟306中，執(zhí)行機械增壓器和渦輪增壓器壓縮機增壓模式。這包括在步驟308中通過離合器使機械增壓器與發(fā)動機的曲軸連接，正如前面針對步驟310所描述的。
[0067]執(zhí)行機械增壓器和渦輪增壓器壓縮機增壓模式還包括:在步驟320中基于發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)控制渦輪增壓器壓縮機和機械增壓器節(jié)流閥的開度值。如圖1所示，壓縮機節(jié)流閥136可以布置在渦輪增壓器壓縮機128的下游，機械增壓器節(jié)流閥126可以布置在機械增壓器104的下游。除了諸如機械增壓器壓縮機的壓縮機轉(zhuǎn)速的其他因素之外，機械增壓器節(jié)流閥的開度值也影響第一進氣通道116中的將在機械增壓器通道122中流動的進氣的比例。類似地，除了諸如渦輪增壓器壓縮機的轉(zhuǎn)速的其他因素之外，渦輪增壓器壓縮機節(jié)流閥的開度值也影響第一進氣通道116中的將在壓縮機通道124中流動的進氣的比例。各種發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)可以影響渦輪增壓器和機械增壓器節(jié)流閥的期望開度值。例如，渦輪增壓器壓縮機和機械增壓器節(jié)流閥各自的期望開度值可以在組合在一起時是引起提供請求的發(fā)動機扭矩的增壓值的量。作為另一個示例，渦輪增壓器壓縮機節(jié)流閥的期望開度值可以受到當(dāng)前渦輪機轉(zhuǎn)速、和/或在當(dāng)前渦輪機轉(zhuǎn)速下壓縮機在各種壓縮機節(jié)流閥開度值下發(fā)生喘振的可能性影響。
[0068]在步驟322中，執(zhí)行機械增壓器和渦輪增壓器壓縮機增壓模式還包括基于運轉(zhuǎn)狀態(tài)控制渦輪機廢氣旁通閥開度值。如圖1所示，渦輪機廢氣旁通閥168可以布置在渦輪機旁通通道166中。第一蓄氣室156中通過流過渦輪機旁通通道166而繞過渦輪機142的排氣的比例，可取決于渦輪機廢氣旁通閥168的開度值。由于流過渦輪機的排氣的量影響渦輪機的轉(zhuǎn)速，所以通過控制渦輪機廢氣旁通閥的開度值，可以達到期望的渦輪機轉(zhuǎn)速。期望的渦輪機轉(zhuǎn)速可基于發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如，在壓縮機喘振即將發(fā)生但僅由機械增壓器不能夠提供足夠的增壓以滿足請求的發(fā)動機輸出扭矩的狀態(tài)期間，可稍微增大渦輪機廢氣旁通閥的開度值以降低渦輪機轉(zhuǎn)速至某種程度，同時仍然通過渦輪機增壓器壓縮機提供一定的增壓。
[0069]在步驟324中，執(zhí)行機械增壓器和渦輪增壓器壓縮機增壓模式還包括:基于預(yù)期的發(fā)動機排放來控制催化劑旁通節(jié)流閥?；陬A(yù)期的發(fā)動機排放來控制催化劑旁通節(jié)流閥的示例性方法在圖4中示出并將在下文中描述。[0070]返回到步驟302，如果選擇了僅由渦輪增壓器壓縮機增壓模式，那么方法300從步驟302繼續(xù)到步驟308。
[0071]在步驟308中，執(zhí)行僅由渦輪增壓器壓縮機增壓模式。這包括在步驟326中通過離合器使機械增壓器與發(fā)動機的曲軸斷開連接，因為在僅由渦輪增壓器壓縮機增壓模式期間可無需通過發(fā)動機驅(qū)動渦輪增壓器。離合器可以是諸如圖1中描繪的離合器174的電控離合器。在這種情況下，如果離合器和機械增壓器當(dāng)前通過離合器連接于曲軸的話，控制器112可以向電控離合器174發(fā)送使離合器將機械增壓器與曲軸斷開連接的信號。在另一個示例中，機械增壓器的壓縮機可以由電機驅(qū)動而不是由發(fā)動機驅(qū)動，在這種情況下，將采取其他措施以使得在僅由渦輪增壓器增壓模式期間并不驅(qū)動機械增壓器。
[0072]執(zhí)行僅由渦輪增壓器壓縮機增壓模式還包括:在步驟328中完全打開壓縮機節(jié)流閥以及完全關(guān)閉機械增壓器節(jié)流閥。如圖1所示，壓縮機節(jié)流閥136可以布置在渦輪增壓器的壓縮機128的下游，機械增壓器節(jié)流閥126可以布置在機械增壓器104的下游。通過完全打開壓縮機節(jié)流閥以及完全關(guān)閉機械增壓器節(jié)流閥，進氣被從第一進氣通道116引導(dǎo)至壓縮機通道124而不進入機械增壓器通道122中。
[0073]在步驟330中，執(zhí)行僅由渦輪增壓器壓縮機增壓模式還包括:基于運轉(zhuǎn)狀態(tài)以與前面針對322所描述的相同方式控制渦輪機廢氣旁通閥開度值。
[0074]在步驟332中，執(zhí)行僅由渦輪增壓器壓縮機增壓模式還包括:基于預(yù)期的發(fā)動機排放控制催化劑旁通節(jié)流閥?；陬A(yù)期的發(fā)動機排放控制催化劑旁通節(jié)流閥的示例性方法在圖4中示出并在下文中進行描述。
[0075]圖4示出了基于預(yù)期的不良發(fā)動機排放值來控制催化劑旁通節(jié)流閥的示例性方法400。圖4的方法可以與圖1中描繪的發(fā)動機一起使用，并且可以結(jié)合圖2和圖3所示的方法執(zhí)行。
[0076]在步驟402中，方法400包括針對當(dāng)前的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)確定預(yù)期的不良排放等級。例如，在進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)中的多個位置可以布置多種傳感器196以測量參數(shù)值，這些參數(shù)值例如為進氣-燃料比、進氣/排氣溫度、排氣NOx含量等。由這些傳感器測量的值可以被發(fā)送至控制器112，并且連同其他因素，控制器112可以基于感測的值確定預(yù)期的不良排放等級。
[0077]在步驟404中，方法400包括判斷預(yù)期的不良排放等級是否大于閾值。閾值可以是不良發(fā)動機排氣排放超過允許量時的值，如果不良發(fā)動機排氣排放僅由車底催化劑處理的話。允許量可例如是政府批準的量，或者可以與發(fā)動機的排放速率相關(guān)。
[0078]如果步驟404中的回答為“否”，那么在不超過允許量的情形下，不良發(fā)動機排氣排放可以僅由車底催化劑處理。在這種情況下，方法400從步驟404繼續(xù)到步驟406以完全打開催化劑旁通節(jié)流閥。例如，控制器112可以向催化劑旁通節(jié)流閥發(fā)送使節(jié)流閥完全打開的信號。完全打開催化劑旁通節(jié)流閥可以導(dǎo)致來自第一蓄氣室和第二蓄氣室的排氣通過流過不受阻的催化劑旁通通道170而繞過密偶催化劑162。第一蓄氣室中的排氣可流過渦輪機142和/或渦輪機旁通通道166 (這取決于渦輪機廢氣旁通閥168的開度值)，然后進入渦輪機出口通道160。密偶催化劑162的入口處的流動阻力，可高于催化劑旁通通道170的入口處的流動阻力。由于催化劑旁通通道的入口處的流動阻力較低，所以渦輪機出口通道中來自第一蓄氣室的大部分排氣或全部排氣可以流過催化劑旁通通道，從而繞過密偶催化劑。類似地，第二蓄氣室158中的大部分排氣或全部排氣可以轉(zhuǎn)移到渦輪機出口通道160中，然后由于催化劑旁通通道的入口處較低的流動阻力(相對于密偶催化劑的入口處的流動阻力而言)而進入催化劑旁通通道170中。在不導(dǎo)致不良排氣排放超過允許等級的狀態(tài)期間繞過密偶催化劑，可以有利地減小需要密偶催化劑再生的頻率。在步驟406之后，方法400結(jié)束。
[0079]否則，如果步驟404中的回答為“是”，那么方法400從步驟404繼續(xù)到步驟408以判斷發(fā)動機是否正在進行冷起動。在發(fā)動機冷起動期間，可預(yù)計到高等級的不良排氣排放。另外，在發(fā)動機冷起動期間，排氣催化劑可以處于起燃溫度以下的溫度，這可以降低催化劑減少不良排氣排放的能力。
[0080]如果步驟408中的回答為“是”，那么方法400繼續(xù)到步驟412以完全關(guān)閉催化劑旁通節(jié)流閥。例如，控制器112可以向催化劑旁通節(jié)流閥發(fā)送使節(jié)流閥完全關(guān)閉的信號。完全關(guān)閉催化劑旁通節(jié)流閥，可以使來自第一蓄氣室和第二蓄氣室的所有排氣在流過車底催化劑164之前流過密偶催化劑162。這種操作可以有利地加快在密偶催化劑處達到起燃溫度。另外，即便在密偶催化劑達到其起燃溫度之前，還能夠根據(jù)催化劑的類型在一定程度上處理不良排氣排放。因此，在密偶催化劑達到起燃溫度之前使排氣流過密偶催化劑，在排氣排放相對較高時的冷啟動狀態(tài)期間繞過催化劑可以是優(yōu)選的。在步驟412之后，方法400結(jié)束。
[0081]否則，如果步驟408中的回答為“否”并且發(fā)動機未進行冷起動，那么方法400繼續(xù)到步驟410，以基于預(yù)期的不良排放等級調(diào)節(jié)催化劑旁通節(jié)流閥開度值。由于最高的不良排放等級可能發(fā)生在發(fā)動機冷起動期間，所以在其他狀態(tài)期間，可以允許至少一部分排氣繞過密偶催化劑，從而減小密偶催化劑需要再生的頻率。因此，基于在步驟402中確定的預(yù)期的不良排放等級，控制器112可以確定催化劑旁通節(jié)流閥的最大開度值，這將確保不超過所允許的不良排放量，同時使通過密偶催化劑的排氣流最小。在步驟410之后，方法400結(jié)束。
[0082]圖5示出了控制渦輪增壓器和機械增壓器以解決渦輪增壓器壓縮機喘振狀況的示例性方法500。渦輪增壓器壓縮機喘振是如下不良狀況，即，可能在高壓縮機轉(zhuǎn)速導(dǎo)致比發(fā)動機能夠在給定時間吸入的空氣更多的空氣被壓縮時發(fā)生的不良狀況。壓縮機出口處的高壓可強迫降低壓縮機轉(zhuǎn)速，并因而降低渦輪機轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)動機處理壓縮的進氣時，可再次增大渦輪機轉(zhuǎn)速，并且壓縮機轉(zhuǎn)速的相應(yīng)增大可使喘振狀況重復(fù)。因此，例如，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)沒有變化的情況下，可以允許喘振狀況，因為渦輪增壓器軸轉(zhuǎn)速在快速與慢速之間反復(fù)交替。方法500利用了發(fā)動機系統(tǒng)100存在機械增壓器和渦輪增壓器兩者，以解決這種不良的喘振狀況。
[0083]在步驟502中，方法500包括判斷是否正在發(fā)生渦輪增壓器壓縮機喘振。例如，控制器112可基于參數(shù)的感測值進行判斷，這些參數(shù)例如為在一定時期內(nèi)的渦輪增壓器軸轉(zhuǎn)速、壓縮機128的下游的壓縮機通道124中的壓力等。
[0084]如果步驟502中的回答為“否”，則說明并未發(fā)生渦輪增壓器壓縮機喘振，并且方法500結(jié)束。另外，如果步驟502中的回答為“是”，那么方法500繼續(xù)到步驟504。在步驟504中，方法500包括通過電控離合器將機械增壓器與發(fā)動機曲軸相連。如前面針對圖3在步驟310和步驟318中描述的，將機械增壓器與發(fā)動機曲軸相連可以使發(fā)動機驅(qū)動機械增壓器的壓縮機，并且被驅(qū)動的壓縮機可以向發(fā)動機提供增壓。應(yīng)當(dāng)理解，如果例如在渦輪增壓器壓縮機和機械增壓器增壓模式期間，機械增壓器已經(jīng)與發(fā)動機曲軸相連，那么在步驟504中可以不采取措施。
[0085]在步驟504之后，方法500繼續(xù)到步驟506。在步驟506中，方法500包括減小壓縮機節(jié)流閥的開度值以及增大機械增壓器節(jié)流閥的開度值。例如，壓縮機節(jié)流閥的開度值的減小量和機械增壓器節(jié)流閥的開度值的增大量，可以基于與當(dāng)前的喘振狀況和/或其他發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的感測參數(shù)值。減小壓縮機節(jié)流閥的開度值可以導(dǎo)致較少的空氣流過壓縮機128，這可有助于減輕壓縮機喘振。另外，增大機械增壓器節(jié)流閥的開度值可增大流過機械增壓器104的空氣的量，使得流過渦輪增壓器壓縮機的空氣的減小量對于向發(fā)動機輸送期望等級的增壓的輸送沒有不利影響。作為一個示例，如果當(dāng)檢測到喘振時發(fā)動機在僅由渦輪增壓器壓縮機增壓模式下運轉(zhuǎn)，那么可以完全關(guān)閉機械增壓器的節(jié)流閥直至在步驟506中增大該節(jié)流閥開度值。作為另一個示例，如果當(dāng)檢測到喘振時發(fā)動機在渦輪增壓器壓縮機和機械增壓器增壓模式下運轉(zhuǎn)，那么當(dāng)在步驟506中增大機械增壓器的節(jié)流閥的開度值時，機械增壓器的節(jié)流閥可以是已經(jīng)部分打開的。
[0086]在步驟506之后，方法500繼續(xù)到步驟508以判斷壓縮機喘振是否已經(jīng)解決。該判斷可以類似于發(fā)生壓縮機喘振的初始判斷。如果判定喘振還沒有解決，那么方法500返回到步驟506，以進一步減小壓縮機節(jié)流閥的開度值并且進一步增大機械增壓器節(jié)流閥的開度值。這樣，可進一步減小流過渦輪增壓器壓縮機的空氣的量以試圖減輕壓縮機喘振，同時可進一步增大流過機械增壓器的空氣的量以避免進氣升壓產(chǎn)生的波動，這種波動可能影響發(fā)動機輸出扭矩。在另一非限制性示例中，控制器112可以采取另外的措施來減小壓縮機喘振，例如減小第一節(jié)流閥118的開度值以減小進氣流的總量。
[0087]然而，如果喘振已經(jīng)解決，那么步驟508中的回答為“是”，并且方法500從步驟508繼續(xù)到步驟510以判斷當(dāng)前的增壓模式。例如，當(dāng)前的增壓模式可以存儲在控制系統(tǒng)194中的存儲器中。所存儲的值可以在執(zhí)行方法500之前已經(jīng)基于感測的參數(shù)值和離合器的連接狀態(tài)已經(jīng)確定，所述參數(shù)例如為壓縮機節(jié)流閥開度值、機械增壓器節(jié)流閥開度值，所述離合器諸如圖1所示的電控離合器174。
[0088]如果當(dāng)前增壓模式為僅由渦輪增壓器壓縮機增壓的模式，那么方法500繼續(xù)到步驟512。在步驟512中，方法500包括完全關(guān)閉機械增壓器節(jié)流閥和完全打開壓縮機節(jié)流閥。在步驟512之后，方法500繼續(xù)到步驟514，以通過電控離合器使機械增壓器與發(fā)動機曲軸斷開連接。通過從增壓回路中去除機械增壓器，這些動作可以恢復(fù)僅由渦輪增壓器壓縮機增壓的模式。根據(jù)機械增壓器的動力源，步驟514可以包括諸如使驅(qū)動機械增壓器的電機停機之類的其他動作。在步驟514之后，方法500結(jié)束。
[0089]否則，如果當(dāng)前的增壓模式是渦輪增壓器壓縮機和機械增壓器增壓模式，那么方法500繼續(xù)到步驟516。在步驟516中，方法500包括基于發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)調(diào)節(jié)壓縮機和機械增壓器節(jié)流閥的開度值。例如，節(jié)流閥的開度值可以恢復(fù)到執(zhí)行方法500之前節(jié)流閥的開度值。例如，在執(zhí)行方法500之前，控制器112可以將這種信息存儲在控制系統(tǒng)194中，并且可以在步驟516中訪問該信息以恢復(fù)先前的節(jié)流閥狀態(tài)。因此，可臨時調(diào)整節(jié)流閥開度值以減小壓縮機喘振，并且一旦已經(jīng)解決了喘振便可以被恢復(fù)。在步驟516之后，方法500結(jié)束。[0090]注意，本文包括的示例性控制和估計程序可用于各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本文所述的特定程序可代表任意數(shù)量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。這樣，示出的各種行為、操作或功能可以在所示順序執(zhí)行、并行執(zhí)行或者在一些情況下省略。類似地，處理順序不一定需要實現(xiàn)本文所述示例性實施例的功能和優(yōu)勢，而是為了便于說明和描述而提供。所述行為和功能中的一個或多個可以根據(jù)使用的特定策略而重復(fù)執(zhí)行。此外，所述行為可以圖形地表示編程到控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質(zhì)中的代碼。
[0091]應(yīng)當(dāng)理解，本文公開的結(jié)構(gòu)和布置在本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實施例不應(yīng)在限制性的意義上來理解，因為眾多變型是可能的。例如，上面的技術(shù)可應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸以及其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)以及其他特征、功能和/或?qū)傩缘乃行路f和非顯而易見的組合和子組合。
[0092]所附權(quán)利要求特別指出被認為新穎和顯而易見的特定組合和子組合。這些權(quán)利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同稱謂。這樣的權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個或多個這種元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個或更多個這種元件?？梢酝ㄟ^對當(dāng)前的權(quán)利要求的修改或通過在本申請或相關(guān)申請中提出新的權(quán)利要求來要求保護所公開的特征、功能、元件和/或?qū)傩缘钠渌M合和子組合。無論與原始權(quán)利要求相比在范圍上更寬、更窄、相同還是不同，這些權(quán)利要求也被認作包括在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，包括: 集成式排氣歧管； 位于兩個外部氣缸的側(cè)面的兩個內(nèi)部氣缸的直列組，每個氣缸與所述集成式排氣歧管的四個排氣流道中的僅僅一個連通，所述內(nèi)部氣缸的排氣流道匯合到第一蓄氣室中，并且所述外部氣缸的排氣流道匯合到第二蓄氣室中； 具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機的入口與所述第一蓄氣室連通而不與所述第二蓄氣室連通；以及 機械增壓器，所述機械增壓器在發(fā)動機進氣歧管的上游與所述渦輪增壓器的壓縮機并聯(lián)布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述第一蓄氣室和所述第二蓄氣室是所述集成式排氣歧管的僅有的排氣出口，并且在所述集成式排氣歧管內(nèi)彼此不流體連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，還包括可釋放地連接于所述發(fā)動機的曲軸和所述機械增壓器的離合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，在所述進氣歧管的上游及并聯(lián)的所述機械增壓器和所述壓縮機的下游的通道中設(shè)置有中冷器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，還包括在密偶催化劑的上游與所述第二蓄氣室連通的所述渦輪機的出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，還包括將所述渦輪機入口與所述渦輪機出口連接的渦輪機旁通通道，以及布置在所述渦輪機旁通通道中的廢氣旁通閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，還包括將所述第二蓄氣室與所述壓縮機的入口連接的第一 EGR通道，將所述渦輪機出口與所述壓縮機的入口連接的第二EGR通道，以及將所述渦輪機入口與所述壓縮機的出口連接的第三EGR通道。
【文檔編號】F02B37/007GK203476491SQ201320509894
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月21日
【發(fā)明者】羅伯特·安德魯·韋德, 約翰·克里斯多夫·里格爾 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司