具有二級渦輪增壓的內(nèi)燃機的控制的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及具有二級渦輪增壓系統(tǒng)的內(nèi)燃機的控制操作。
【背景技術】
[0002]內(nèi)燃機(ICE)經(jīng)常需要在長期的時段可靠地產(chǎn)生相當大的水平的動力。許多這樣的ICE組件使用增壓裝置，例如廢氣渦輪機驅(qū)動的渦輪增壓器，以在氣流進入發(fā)動機的進氣歧管之前壓縮該氣流以便增加動力和效率。
[0003]具體地說，渦輪增壓器是一種離心式氣體壓縮機，其迫使比在環(huán)境大氣壓力下以其他方式可實現(xiàn)的更多的空氣以及由此更多的氧氣進入到ICE的燃燒室中。被壓入ICE中的附加質(zhì)量的含氧空氣改進了發(fā)動機的容積效率，允許它在給定的循環(huán)中燃燒更多燃料，從而產(chǎn)生更多動力。
[0004]在增加整個發(fā)動機效率和響應的努力中，一些ICE使用二級渦輪增壓系統(tǒng)，其包括由較低排氣流驅(qū)動的較小的渦輪增壓器和由較高排氣流驅(qū)動的較大的渦輪增壓器。在這樣的二級系統(tǒng)中的兩個渦輪增壓器之間的過渡典型地基于特定的發(fā)動機構造和操作要求進行控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開內(nèi)容的一個實施例致力于一種包括汽缸體的內(nèi)燃機。汽缸體限定汽缸和安裝到汽缸體的汽缸蓋。往復運動活塞被布置在汽缸內(nèi)并且曲軸被布置在汽缸體中并由活塞旋轉(zhuǎn)。進氣閥操作地連接到汽缸蓋并被構造為控制空氣到汽缸的供給，用于在其中燃燒。排氣閥操作地連接到汽缸蓋并被構造為控制燃燒后氣體從汽缸的移除。發(fā)動機還包括第一機構，其被構造為提供可變排氣閥正時，即，變化排氣閥的打開和/或關閉正時。發(fā)動機還包括渦輪增壓系統(tǒng)，其構造為給來源于環(huán)境的氣流加壓用于輸送到汽缸。渦輪增壓系統(tǒng)包括低流量的渦輪增壓器和高流量的渦輪增壓器。每個渦輪增壓器被構造為由燃燒后氣體驅(qū)動。渦輪增壓系統(tǒng)還包括流量控制裝置，其被構造為選擇性地導引燃燒后氣體到低流量和高流量的渦輪增壓器。
[0006]發(fā)動機另外包括控制器，其被構造為當發(fā)動機在低于預定轉(zhuǎn)速且高于預定負荷的第一模式下操作時經(jīng)由流量控制裝置引導燃燒后氣體到低流量的渦輪增壓器并且經(jīng)由第一機構選擇用于打開排氣閥的第一預定正時。控制器另外被構造為當發(fā)動機在預定轉(zhuǎn)速處或以上的第二模式下操作時經(jīng)由流量控制裝置導引燃燒后氣體到高流量的渦輪增壓器并且經(jīng)由第一機構選擇用于打開排氣閥的第二預定正時。與用于打開排氣閥的第二預定正時相比，用于打開排氣閥的第一預定正時用來俘獲更少的燃燒后氣體并在汽缸中產(chǎn)生更少的火花敲擊(spark knock)。
[0007]發(fā)動機可包括排氣凸輪軸，其被構造為調(diào)節(jié)排氣閥的打開和關閉。另外，第一機構可被構造為經(jīng)由變化用于排氣閥的打開定相和打開持續(xù)時間中的至少一個來提供可變排氣閥正時。
[0008]第一機構還可包括排氣凸輪軸移相器，用于通過經(jīng)由排氣凸輪軸移相器改變排氣凸輪軸相對于曲軸的位置的位置來調(diào)節(jié)用于排氣閥的打開定相。
[0009]排氣凸輪軸可包括第一凸輪凸部和第二凸輪凸部.在這種情況下，第一凸輪凸部可經(jīng)由第一排氣閥打開持續(xù)時間提供用于打開排氣閥的第一預定正時，第二凸輪凸部可經(jīng)由第二排氣閥打開持續(xù)時間提供用于打開排氣閥的第二預定正時。
[0010]第一機構另外可包括搖臂，該搖臂具有構造為經(jīng)由第一凸輪凸部促動排氣閥的第一表面和構造為經(jīng)由第二凸輪凸部促動排氣閥的第二表面。
[0011]控制器還可被構造為當發(fā)動機在低于預定轉(zhuǎn)速和低于預定負荷的第三模式下操作時經(jīng)由流量控制裝置導引燃燒后氣體到高流量的渦輪增壓器并且經(jīng)由第一機構選擇用于打開排氣閥的第二預定正時。
[0012]發(fā)動機可另外包括第二機構，其被構造為提供可變的進氣閥正時，S卩，變化進氣閥的打開和/或關閉正時。在這種情況下，控制器另外被構造為當發(fā)動機在第一和第二模式的每個下操作時經(jīng)由第二機構選擇用于打開進氣閥的第一預定正時。另外，在這種情況下，控制器被構造為當發(fā)動機在第三模式下操作時經(jīng)由第二機構選擇用于打開進氣閥的第二預定正時。用于打開進氣閥的第一預定正時用來在第一模式下俘獲更少空氣在汽缸中并在第二模式下產(chǎn)生增強的發(fā)動機功率輸出，與用于打開進氣閥的第二預定正時相比。進氣閥正時的這樣的控制還用來在第一模式下產(chǎn)生和以上所述的單獨控制排氣閥正時相比更少的敲擊。
[0013]第二機構可被構造為經(jīng)由變化用于進氣閥的打開定相和打開持續(xù)時間的至少一個來提供可變進氣閥正時。
[0014]發(fā)動機可包括進氣凸輪軸，其被構造為調(diào)節(jié)進氣閥的打開和關閉。另外，第二機構可包括具有進氣凸輪軸移相器的進氣凸輪軸，以便通過經(jīng)由進氣凸輪軸移相器改變進氣凸輪軸相對于曲軸的位置的位置來調(diào)節(jié)用于進氣閥的打開定相。
[0015]第二機構可以是具有第一凸輪凸部和第二凸輪凸部的進氣凸輪軸。在這種情況下，第一凸輪凸部被構造為經(jīng)由第一進氣閥打開持續(xù)時間來提供用于打開進氣閥的第一預定正時，第二凸輪凸部被構造為經(jīng)由第二進氣閥打開持續(xù)時間來提供用于打開進氣閥的第二預定正時。
[0016]本公開內(nèi)容的另一實施例致力于一種通過使用如上所述的控制器來控制內(nèi)燃機的操作的方法。
[0017]—種控制內(nèi)燃機的操作的方法，所述內(nèi)燃機具有:
[0018]限定汽缸的汽缸體；
[0019]安裝到汽缸體的汽缸蓋；
[0020]布置在所述汽缸內(nèi)的往復運動的活塞；
[0021]布置在所述汽缸體中并由所述活塞旋轉(zhuǎn)的曲軸；
[0022]進氣閥，該進氣閥操作地連接到汽缸蓋并被構造為控制空氣到汽缸的輸送，用于在其中燃燒；
[0023]排氣閥，該排氣閥操作地連接到汽缸蓋并被構造為控制燃燒后氣體從汽缸的移除；
[0024]第一機構，該第一機構被構造為提供用于排氣閥的可變正時；以及
[0025]渦輪增壓系統(tǒng)，該渦輪增壓系統(tǒng)被構造為給從環(huán)境接收到的空氣加壓，用于輸送到汽缸，所述渦輪增壓系統(tǒng)包括低流量的渦輪增壓器和高流量的渦輪增壓器以及流量控制裝置，每個渦輪增壓器被構造為由燃燒后氣體驅(qū)動，且流量控制裝置被構造為選擇性地導引所述燃燒后氣體到低流量和高流量的渦輪增壓器；
[0026]所述方法包括:
[0027]當發(fā)動機在低于預定轉(zhuǎn)速且高于預定負荷的第一模式下操作時通過被構造為調(diào)節(jié)發(fā)動機的操作的控制器經(jīng)由所述流量控制裝置的控制來導引所述燃燒后氣體到低流量的渦輪增壓器并且經(jīng)由第一機構的控制選擇用于打開排氣閥的第一預定正時；以及
[0028]當所述發(fā)動機在預定轉(zhuǎn)速處或以上的第二模式下操作時通過所述控制器經(jīng)由所述流量控制裝置的控制導引所述燃燒后氣體到高流量的渦輪增壓器，并且經(jīng)由所述控制器經(jīng)由第一機構的控制選擇用于打開排氣閥的第二預定正時；
[0029]其中用于打開排氣閥的第一預定正時與用于打開排氣閥的第二預定正時相比俘獲更少的燃燒后氣體在汽缸中。
[0030]且其中所述第一機構包括構造為調(diào)節(jié)排氣閥的打開和關閉的排氣凸輪軸并且被構造為經(jīng)由變化用于排氣閥的打開定相和打開持續(xù)時間的至少一個提供可變正時。
[0031]且其中所述第一機構還包括排氣凸輪軸移相器，所述方法進一步包括通過經(jīng)由所述排氣凸輪軸移相器改變所述排氣凸輪軸相對于曲軸的位置的位置而經(jīng)由第一機構的控制來調(diào)節(jié)用于排氣閥的打開定相。
[0032]且其中所述排氣凸輪軸包括第一凸輪凸部和第二凸輪凸部，其中第一凸輪凸部構造為經(jīng)由第一排氣閥打開持續(xù)時間提供用于打開排氣閥的第一預定正時，第二凸輪凸部構造為經(jīng)由第二排氣閥打開持續(xù)時間提供用于打開排氣閥的第二預定正時，所述方法進一步包括調(diào)節(jié)第一機構以選擇性地提供所述第一和第二排氣閥打開持續(xù)時間。
[0033]且其中第一機構另外包括具有第一表面和第二表面的搖臂，其中所述第一表面構造為經(jīng)由第一凸輪凸部促動所述排氣閥，第二表面構造為經(jīng)由第二凸輪凸部促動所述排氣閥。
[0034]該方法進一步包括當所述發(fā)動機在低于預定轉(zhuǎn)速且低于預定負荷的第三模式下操作時通過控制器經(jīng)由所述流量控制裝置的控制導引所述燃燒后氣體到高流量的渦輪增壓器并且經(jīng)由第一機構的控制選擇用于打開排氣閥的第二預定正時。
[0035]其中發(fā)動機另外包括構造為提供用于進氣閥的可變正時的第二機構，