СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ ВСАСЫВАЕМОГО ВОЗДУХА (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR CONTROLLING INTAKE AIR FLOW (VARIANTS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системам и способам управления потоком всасываемого воздуха через два впускных проточных канала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели с турбонаддувом используют турбонагнетатель для сжатия всасываемого воздуха и повышения выходной мощности двигателя. Турбонагнетатель может использовать турбину с приводом от выхлопных газов для осуществления привода компрессора, который сжимает всасываемый воздух. По мере того как скорость вращения компрессора повышается, увеличенный наддув выдается в двигатель. По приему повышенное требование крутящего момента может занимать некоторое время, чтобы турбина и компрессор увеличивали скорость вращения и выдавали запрошенный наддув. Эта задержка в реакции турбонагнетателя, называемая запаздыванием турбонагнетателя, может приводить к задержке выдачи запрошенной мощности двигателя. Объем системы впуска двигателя также может задерживать время для повышения давления такого объема воздуха. По существу, задержка турбонагнетателя и увеличенный объем системы впуска могут приводить к задержкам реакции крутящего момента двигателя.
Другие попытки преодолеть запаздывание турбонагнетателя и задержки реакции крутящего момента двигателя заключаются во включении электрического вспомогательного компрессора в основном впускном канале. Несмотря на то что электрический компрессор может обеспечивать добавочный наддув, электрический компрессор по-прежнему должен повышать давление всего объема воздуха системы впуска, тем самым задерживая реакцию крутящего момента. Еще один способ уменьшения задержек реакции крутящего момента двигателя включает в себя использование компоновки сдвоенного турбонагнетателя, в которой два турбонагнетателя расположены параллельно или последовательно вдоль впускного тракта. Несмотря на то что добавление второго турбонагнетателя может уменьшать запаздывание турбонагнетателя, это также может увеличивать размер и себестоимость системы двигателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из примеров проблемы, описанные выше, могут быть преодолены способом управления потоком всасываемого воздуха через два впускных проточных канала двигателя. Первый проточный канал может включать в себя компрессор с приводом от турбины, а второй проточный канал может включать в себя электрический компрессор. По приему повышенного запроса крутящего момента электрический компрессор во втором проточном канале может обеспечивать повышенный наддув во впускной коллектор двигателя.
В одном из аспектов изобретения предложен способ управления потоком всасываемого воздуха, включающий в себя этапы, на которых:
временно открывают дроссель в первом впускном проточном канале ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов, в ответ на нажатие педали акселератора водителем, и
электрически приводят в действие электрический компрессор для нагнетания потока во впускной коллектор через второй впускной проточный канал, присоединенный между первым впускным проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором, и
закрывают дроссель и открывают клапан рециркуляции компрессора, выполненный с возможностью отведения всасываемого воздуха вокруг компрессора турбонагнетателя, в ответ на увеличение давления впускного коллектора до порогового давления при приведении в действие электрического компрессора.
В одном из вариантов предложен способ, в котором временное открывание дросселя включает в себя этапы, на которых открывают дроссель до порогового открывания и поддерживают пороговое открывание для повышения давления в коллекторе от давления ниже порогового до порогового давления.
В одном из вариантов предложен способ, в котором этап, на котором закрывают дроссель и открывают клапан рециркуляции компрессора, включает в себя этап, на котором медленно уменьшают открывания дросселя при медленном увеличении открывания клапана рециркуляции компрессора для обеспечения равномерного массового расхода воздуха во впускной коллектор.
В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговым давлением является атмосферное давление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором электрическое приведение в действие электрического компрессора включает в себя этап, на котором приводят в действие электрический компрессор на скорости вращения, основанной на требуемом уровне наддува для требования крутящего момента при нажатии педали акселератора.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором повторно открывают дроссель в ответ на давление наддува, большее, чем давление во впускном коллекторе.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых прекращают электрическое приведение в действие электрического компрессора и закрывают клапан рециркуляции компрессора, при повторном открывании дросселя.
В одном из вариантов предложен способ, в котором повторное открывание дросселя дополнительно осуществляют в ответ на снижение уровня мощности электрического компрессора ниже порогового уровня даже при непревышении давлением наддува давления впускного коллектора.
В одном из вариантов предложен способ, в котором нажатие педали акселератора водителем указывают увеличением положения педали, при этом способ дополнительно содержит этапы, на которых в ответ на требование крутящего момента, меньшее, чем пороговое требование крутящего момента, направляют всасываемый воздух через первый впускной проточный канал, поддерживают выключенным электрический компрессор, и регулируют дроссель на основании требования крутящего момента для обеспечения требуемого массового расхода воздуха для требования крутящего момента.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют установку момента зажигания при приведении в действие электрического компрессора на основании температуры во впускном коллекторе.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ управления потоком всасываемого воздуха, включающий в себя этапы, на которых:
в первом состоянии направляют поток всасываемого воздуха через первый проточный канал, содержащий первый дроссель и компрессор с приводом от турбины, и регулируют первый дроссель для обеспечения требуемого крутящего момента;
во втором состоянии направляют поток всасываемого воздуха через второй проточный канал, содержащий электрический компрессор, причем второй проточный канал присоединен между первым проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором, и
во втором состоянии в ответ на достижение или превышение давлением впускного коллектора порогового давления закрывают первый дроссель и открывают клапан рециркуляции компрессора, расположенный в канале вокруг компрессора с приводом от турбины.
В одном из вариантов предложен способ, в котором требуемый крутящий момент представляет собой требуемый водителем крутящий момент, при этом направление потока всасываемого воздуха через первый проточный канал включает в себя этап, на котором увеличивают открывание первого дросселя в ответ на требуемый водителем крутящий момент для обеспечения требуемого массового расхода воздуха для требуемого водителем крутящего момента.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первое состояние включает в себя состояние, при котором требование крутящего момента находится на или меньше, чем пороговое значение, а второе состояние включает в себя состояние, при котором требование крутящего момента больше, чем пороговое значение.
В одном из вариантов предложен способ, в котором направление потока всасываемого воздуха через второй проточный канал включает в себя этапы, на которых приводят в действие электрический компрессор, при этом второй проточный канал содержит второй дроссель, и способ дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют второй дроссель для изменения количества всасываемого воздуха, обеспечиваемого во впускной коллектор от второго проточного канала.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первое состояние включает в себя состояние, при котором требование крутящего момента находится на или меньше, чем пороговое значение, и определяемая потеря крутящего момента от запаздывания зажигания не меньше, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя, а второе состояние включает в себя состояние, при котором требование крутящего момента больше, чем пороговое значение, и определяемая потеря крутящего момента от запаздывания зажигания меньше, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых в третьем состоянии, при котором давление наддува больше, чем давление впускного коллектора при нагнетании потока всасываемого воздуха через второй проточный канал, открывают первый дроссель, чтобы направлять поток всасываемого воздуха через первый проточный канал, прекращают приведение в действие электрического компрессора и закрывают клапан рециркуляции компрессора.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ управления потоком всасываемого воздуха, включающий в себя этапы, на которых:
направляют поток всасываемого воздуха через проточный канал, содержащий компрессор с приводом от турбины, за которым следует охладитель наддувочного воздуха с открытым клапаном рециркуляции компрессора, выполненным с возможностью отведения всасываемого воздуха вокруг компрессора с приводом от турбины; при этом
сжимают воздух, охлажденный охладителем наддувочного воздуха, компрессором с электроприводом и направляют его во впускной коллектор.
В одном из вариантов предложен способ, в котором направление осуществляют в ответ на нажатие педали акселератора водителем, при этом сжатие компрессором с электроприводом уменьшают при закрывании клапана рециркуляции компрессора после раскручивания компрессора с приводом от турбины до порогового уровня.
В одном из вариантов предложен способ, в котором воздух, сжимаемый компрессором с электроприводом, подают во впускной коллектор с обходом дросселя в параллельном канале.
В одном из вариантов предложен способ, в котором клапан рециркуляции выхлопных газов полностью закрывают при направлении потока всасываемого воздуха через проточный канал и сжатии воздуха, охлажденного охладителем наддувочного воздуха, и дополнительно регулируют установку момента зажигания при охлаждении воздуха компрессора охладителем наддувочного воздуха компрессором с электроприводом.
В одном из примеров, в ответ на нажатие педали акселератора водителем, дроссель в первом впускном проточном канале ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов может временно открываться. Одновременно электрический компрессор может подвергаться приводу, чтобы также нагнетать поток во впускной коллектор через второй впускной проточный клапан, второй проточный канал присоединен между первым впускным проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором. Более точно, дроссель может полностью открываться, и электрический компрессор может включаться в ответ на нажатие педали акселератора или повышенное требование крутящего момента. Как только давление в коллекторе повышается до атмосферного давления, дроссель может закрываться,
и клапан рециркуляция компрессора может открываться наряду с продолжением осуществления привода электрического компрессора для выдачи подвергнутого наддуву воздуха во впускной коллектор. В течение этого времени компрессор с приводом от турбины может увеличивать скорость вращения, тем самым повышая давление наддува в первом впускном канале. В ответ на повышение давления наддува выше давления в коллекторе, дроссель может открываться, а клапан рециркуляции компрессора может закрываться, чтобы обеспечивать требуемый наддув. Таким образом, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться, тем самым уменьшая задержку реакции крутящего момента двигателя.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1A - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя первый впускной проточный канал и первый вариант осуществления второго впускного проточного канала.
Фиг. 1B - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя первый впускной проточный канал и второй вариант осуществления второго впускного проточного канала.
Фиг. 2, 3 и 5 - блок-схемы последовательности операций способов регулировки потока всасываемого воздуха через первый и второй впускные проточные каналы в ответ на условия работы двигателя.
Фиг. 4 - графический пример регулировок дросселя и электрического компрессора в ответ на условия работы.
Фиг. 6 - графический пример регулировок дросселя, электрического компрессора и клапана рециркуляции компрессора в ответ на условия работы двигателя.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание относится к системам и способам регулировки потока всасываемого воздуха через два впускных проточных канала. Система двигателя, такая как система двигателя, показанная на фиг. 1A-1B, может включать в себя первый впускной проточный канал с компрессором с приводом от турбины и второй впускной проточный канал с электрическим компрессором. В одном из примеров, как показано на фиг. 1A, второй впускной проточный канал может быть параллельным с первым впускным проточным каналом, второй проточный канал присоединен между впускным каналом, выше по потоку от компрессора с приводом от турбины, и впускным коллектором. В еще одном примере, как показано на фиг. 1B, второй впускной проточный канал может быть присоединен между первым впускным проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от дросселя, и впускным коллектором. Поток через первый и второй впускные каналы может регулироваться посредством регулировки положения дросселя в первом впускном канале и работы электрического компрессора. Фиг. 2, 3 и 5 иллюстрируют способы регулировки дросселя, клапана рециркуляции компрессора и электрического компрессора для нагнетания потока воздуха через первый и второй впускные проточные каналы в ответ на условия вождения и работы двигателя. Фиг. 4 и 6 показывают примерные регулировки электрического компрессора и дросселя в ответ на требование крутящего момента, давление в коллекторе и давление наддува.
Фиг. 1A и фиг. 1B - принципиальные схемы, показывающие примерный двигатель 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 показан с четырьмя цилиндрами иди камерами 30 сгорания. Однако другие количества цилиндров могут использоваться в соответствии с данным раскрытием. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Каждая камера 30 сгорания (например, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания с поршнем (не показан), расположенным в них. Поршни могут быть присоединены к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства и использовать крутящий момент на выходном валу двигателя, чтобы приводить в движение автомобиль. Коленчатый вал 40 также может использоваться для привода генератора 152 переменного тока. Генератор 152 переменного тока может использоваться для зарядки и/или питания электрического компрессора 150. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, контроллер 12 может инициировать работу электрического компрессора 150. Электрический компрессор 150 в таком случае может приводиться в действие с использованием накопленного заряда или мощности из генератора 152 переменного тока.
Камеры 30 сгорания могут принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 и могут выпускать выхлопные газы через выпускной коллектор 56 в выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные клапаны и выпускные клапаны (не показаны). В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Топливные форсунки 50 показаны присоединенными непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 50 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания; однако следует принимать во внимание, что впрыск во впускной канал также возможен. Топливо может подаваться в топливную форсунку 50 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива.
В процессе, указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 52 зажигания, приводя к сгоранию. Установка момента искрового зажигания может управляться, чтобы искра возникала до (с опережением) или после (с запаздыванием) предписанного производителем момента времени. Например, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию от установки момента максимального тормозного момента (MBT) для борьбы с детонацией в двигателе или подвергаться опережению в условиях высокой влажности. В частности, MBT может подвергаться опережению, чтобы учитывать низкую скорость горения. В одном из примеров искровое зажигание может подвергаться запаздыванию при нажатии педали акселератора. Как дополнительно обсуждено ниже, установка момента зажигания также может подвергаться запаздыванию от MBT для ослабления детонации при направлении более разогретого всасываемого воздуха через второй впускной проточный канал 34 и впускной коллектор 44.
Впускной коллектор 44 может принимать всасываемый воздух из первого впускного проточного канала 32 (например, первого проточного канала) и/или второго впускного проточного канала 34 (например, второго проточного канала). Впускной канал 42 может подавать воздух в оба этих канала. Фиг. 1A показывает первый вариант осуществления второго впускного проточного канала 34 наряду с тем, что фиг. 2A показывает второй вариант осуществления второго впускного проточного канала 34. Эти два варианта осуществления второго впускного проточного канала дополнительно описаны ниже.
Первый проточный канал 32 присоединяется к впускному каналу 42 выше по потоку от компрессора 60 турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов (например, компрессора). Первый проточный канал 32 присоединяется к впускному коллектору 44 ниже по потоку от дросселя 21. Таким образом, первый проточный канал 32 включает в себя дроссель 21, имеющий дроссельную заслонку 22 для регулирования потока через первый проточный канал 32 и во впускной коллектор 44. В этом конкретном примере положение (TP) дроссельной заслонки 22 может меняться контроллером 12, чтобы давать возможность электронного управления дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 21 может эксплуатироваться для варьирования впускного воздуха, выдаваемого из первого проточного канала 32 в камеры 30 сгорания. Например, контроллер 12 может регулировать дроссельную заслонку 22 для увеличения открывания дросселя 21. Увеличение открывания дросселя 21 может увеличивать количество воздуха, подаваемого во впускной коллектор 44. В альтернативном примере открывание дросселя 21 может уменьшаться или полностью закрываться, чтобы перекрывать поток воздуха из первого проточного канала 32 во впускной коллектор 44. В некоторых вариантах осуществления, дополнительные дроссели могут присутствовать во впускном канале 42, такие как дроссель выше по потоку от компрессора 60 (не показан).
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую часть выхлопных газов из выпускного канала 48 в первый проточный канал 32 через канал EGR, такой как канал 140 EGR высокого давления. Величина EGR, выдаваемая во впускной канал 42, может меняться контроллером 12 посредством клапана EGR, такого как клапан 142 EGR высокого давления. В некоторых условиях система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания. Фиг. 1A-1B показывают систему EGR высокого давления, где EGR направляется из выше по потоку от турбины турбонагнетателя в ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 140 EGR. Фиг. 1A-1B также показывают систему EGR низкого давления, где EGR направляется из ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в выше по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 156 EGR низкого давления. Клапан 154 EGR низкого давления может регулировать величину EGR, подаваемой во впускной канал 42. В некоторых вариантах осуществления двигатель может включать в себя обе системы, EGR высокого давления и EGR низкого давления, как показано на фиг. 1A-1B. В других вариантах осуществления, двигатель может включать в себя любую из системы EGR высокого давления или системы EGR низкого давления. Когда работоспособна, система EGR может вызывать формирование конденсата из сжатого воздуха, особенно когда сжатый воздух охлаждается охладителем наддувочного воздуха, как подробнее описано ниже.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 60, расположенный вдоль первого проточного канала 32. Что касается турбонагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 62, например, через вал или другое соединительное устройство. Турбина 62 может быть расположена вдоль выпускного канала 48. Различные компоновки могут быть предусмотрены для осуществления привода компрессора. Что касается нагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1A-1B, компрессор 60 может приводиться в действие главным образом турбиной 62. Турбина 62 может приводиться в действие выхлопными газами, протекающими через выпускной канал 48. Таким образом, движение от механического привода турбины 62 может осуществлять привод компрессора 60. По существу, скорость вращения компрессора 60 может быть основана на скорости вращения турбины 62. По мере того как скорость вращения компрессора 60 возрастает, больший наддув может выдаваться через первый проточный канал 32 во впускной коллектор 44.
Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя регулятор 26 давления наддува для отведения выхлопных газов от турбины 62. Дополнительно, впускной канал 42 может включать в себя перепускной клапан или клапан 27 рециркуляции компрессора (CRV), выполненный с возможностью отводить всасываемый воздух вокруг компрессора 60. Регулятор 26 давления наддува и/или CRV 27 может управляться контроллером 12, чтобы открываться, например, когда требуется более низкое давление наддува.
Первый проточный канал 32 может дополнительно включать в себя охладитель 80 наддувочного воздуха (CAC) (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. В некоторых вариантах осуществления CAC 80 может быть воздушно-воздушным теплообменником. В других вариантах осуществления CAC 80 может быть воздушно-жидкостным теплообменником. CAC 80 также может быть CAC переменного объема. Горячий наддувочный воздух (подвергнутый наддуву воздух) из компрессора 60 поступает на вход CAC 80, остывает, по мере того как он проходит через CAC, а затем выходит, чтобы поступать во впускной коллектор 44 двигателя. Поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через CAC, чтобы помогать охлаждению наддувочного воздуха.
Таким образом, первый проточный канал 32 включает в себя компрессор 60, CAC 80 и дроссель 21. Первый проточный канал 32 имеет первый объем впуска воздуха (например, первый объем), который включает в себя объем воздуха компрессора 60, объем воздуха CAC 80 и объем воздуха проточных трубопроводов. Этот объем впуска воздуха первого проточного канала 32 может задерживать время, которое требуется для повышения давления первого объема всасываемого воздуха. Как результат, подача наддувочного воздуха во впускной коллектор 44 может занимать некоторую продолжительность времени. Кроме того, если большое требование крутящего момента требует повышенного наддува, может занимать дополнительное время, чтобы компрессор повышал скорость вращения, которая дает требуемый наддув. Как результат, выходной крутящий момент может понижаться до тех пор, пока турбонагнетатель увеличивает скорость вращения, тем самым приводя к запаздыванию турбонагнетателя.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1A, второй проточный канал 34 присоединяется к впускному каналу 42 выше по потоку от компрессора 60 (например, компрессора с приводом от турбины) и присоединяется к впускному коллектору ниже по потоку от дросселя 21. По существу, второй проточный канал 34 параллелен первому проточному каналу 32. В альтернативном варианте осуществления, как показано на фиг. 1B, второй проточный канал 34 присоединен между первым проточным каналом 32, ниже по потоку от CAC 80 и выше по потоку от дросселя 21, и впускным коллектором 44 ниже по потоку от дросселя 21. По существу, вход второго проточного канала 32 находится скорее ниже по потоку от CAC 80 и компрессора, нежели выше по потоку от компрессора 60, как показано на фиг. 1A. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1B, охлажденный наддувочный воздух может втягиваться во второй проточный канал 34 и во впускной коллектор 44. В еще одном другом варианте осуществления второй проточный канал 34 взамен может присоединяться к первому проточному каналу 32 выше по потоку от CAC 80, а затем присоединяться к впускному коллектору 44 ниже по потоку от дросселя 21.
Второй проточный канал 34 включает в себя элемент наддува. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1A-1B, элемент наддува является электрическим компрессором 150. В альтернативном варианте осуществления элемент наддува может быть другим типом приводного элемента, таким как пневматический, гидравлический, зубчатый, цепной или ременной элемент с приводом от двигателя. Электрический компрессор 150 может использоваться для наддува всасываемого воздуха и подачи подвергнутого наддуву воздуха во впускной коллектор 44. Как описано выше, электрический компрессор может питаться накопленной энергией, выдаваемой генератором переменного тока или другим источником электропитания. Контроллер 12 может активизировать работу электрического компрессора 150, в том числе включение, выключение и регулировку скорости вращения электрического компрессора. Скорость вращения электрического компрессора 150 может быть основана на запросе крутящего момента. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, электрический компрессор 150 может эксплуатироваться для регулирования потока подвергнутого наддуву воздуха через второй проточный канал 34 в ответ на условия работы двигателя, такие как давление наддува, давление во впускном коллекторе (MAP) и требование крутящего момента.
В одном из примеров электрический компрессор 150 может использоваться для усиления или ослабления потока через второй проточный канал 34. Например, когда электрический компрессор 150 выключен (например, не вращается) поток всасываемого воздуха может не поступать и не течь через второй проточный канал 34 во впускной коллектор 44. Таким образом, воздух может течь только через второй проточный канал 34, когда электрический компрессор 150 включен и приводится в действие контроллером 12. По мере того как возрастает скорость вращения электрического компрессора 150, величина потока воздуха и наддува, подаваемого во впускной коллектор через второй проточный канал 34, может повышаться. В некоторых вариантах осуществления второй проточный канал может иметь возможный дроссель 24, имеющий дроссельную заслонку 25 для регулирования потока воздуха через второй проточный канал 34 и во впускной коллектор 44. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 25 может меняться контроллером 12. Таким образом, дроссель 24 может эксплуатироваться для изменения количества всасываемого воздуха, выдаваемого из второго проточного канала 34 во впускной коллектор 44. Например, контроллер 12 может регулировать дроссельную заслонку 25 для увеличения открывания дросселя 24. Увеличение открывания дросселя 21 может увеличивать количество воздуха, подаваемого во впускной коллектор 44. В альтернативном примере открывание дросселя 24 может уменьшаться или полностью закрываться, чтобы перекрывать поток воздуха из второго проточного канала 34 во впускной коллектор 44. В качестве альтернативы, дроссель 24 может быть заменен односторонним клапаном, предоставляющим возможность максимальной величины потока во впускной коллектор 44, но не позволяющий всасываемому воздуху в первом проточном канале 32 вытекать выше по потоку через второй проточный канал 34, когда электрический компрессор 150 не эксплуатируется.
В альтернативных вариантах осуществления второй проточный канал 34 может включать в себя элемент охладителя наддувочного воздуха, такой как охладитель наддувочного воздуха, расположенный ниже по потоку от электрического компрессора 150. Охладитель наддувочного воздуха во втором проточном канале 34 может охлаждать подвергнутый электрическому наддуву заряд воздуха перед тем, как он поступает во впускной коллектор 44. Охладитель наддувочного воздуха может быть охладителем наддувочного воздуха с воздушным охлаждением наддувочного воздуха или охладителем наддувочного воздуха с водяным охлаждением наддувочного воздуха.
Второй проточный канал 34 имеет второй объем впуска воздуха (например, второй объем), который включает в себя объем воздуха электрического компрессора 60 и объем воздуха проточных трубопроводов. Второй объем впуска воздуха может быть меньшим в варианте осуществления, показанном на фиг. 1B, чем варианте осуществления, показанном на фиг. 1A. Кроме того, фиг. 1A-1B могут не быть начерчены в масштабе. По существу, второй проточный канал 34 может быть более коротким, чем он выглядит на фиг. 1A-1B, по сравнению с первым проточным каналом 32. Дополнительно, электрический компрессор 150 может быть расположен поблизости от впускного коллектора 44, чтобы дополнительно уменьшать объем заряда и впуска воздуха.
Второй объем второго проточного канала 34 может быть меньшим, чем первый объем первого проточного канала 32. По существу, второй проточный канал 34 может выдавать наддувочный воздух во впускной коллектор 44 быстрее, чем первый проточный канал 32. Как дополнительно описано ниже со ссылкой на фиг. 2-3, контроллер может регулировать положение дросселя 21 и работу электрического компрессора 150 для регулирования потока воздуха через первый и второй проточные каналы. Таким образом, повышенный наддув может подаваться быстрее в ответ на повышенное требование крутящего момента, тем самым уменьшая запаздывание турбонагнетателя.
Контроллер 12 показан на фиг. 1A-1B в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10 для выполнения различных функций для работы двигателя 10. В дополнение к таким сигналам, обсужденным ранее, эти сигналы могут включать в себя измерение вводимого массового расхода воздуха с датчика 120 MAF; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, схематично показанного в одном месте в пределах двигателя 10; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя, как обсуждено; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122, как обсуждено. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров датчик 118 на эффекте Холла, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала 40.
Другие датчики, которые могут отправлять сигналы в контроллер 12, включают в себя датчик 124 температуры на выходе охладителя 80 наддувочного воздуха и датчик 126 давления наддува. Другие не изображенные датчики также могут присутствовать, такие как датчик для определения скорости всасываемого воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха, и другие датчики. В некоторых примерах микросхема 106 постоянного запоминающего устройства запоминающего носителя может быть запрограммирована машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые микропроцессорным блоком 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные процедуры описаны в материалах настоящего описания на фиг. 2-3.
Система по фиг. 1A предусматривает систему двигателя, включающую в себя систему впуска с двумя параллельными проточными каналами во впускной коллектор двигателя. Первый проточный канал может включать в себя дроссель и компрессор с приводом от турбины. Второй проточный канал, параллельный первому проточному каналу, может включать в себя электрический компрессор. Более точно, второй проточный канал может быть присоединен между впускным каналом, выше по потоку от компрессора с приводом от турбины, и впускным коллектором. Система двигателя дополнительно может включать в себя контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки потока всасываемого воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на условия вождения. В одном из примеров условия вождения могут включать в себя нажатие педали акселератора и/или требование крутящего момента выше или ниже порогового значения.
Система по фиг. 1B предусматривает систему двигателя, включающую в себя систему впуска с двумя проточными каналами во впускной коллектор двигателя. Первый проточный канал может включать в себя дроссель, охладитель наддувочного воздуха, компрессор с приводом от турбины и клапан рециркуляции компрессора, работоспособный для направления потока воздуха вокруг компрессора с приводом от турбины. Второй проточный канал, присоединенный между первым проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором, может включать в себя электрический компрессор. Система двигателя дополнительно может включать в себя контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки потока всасываемого воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на условия вождения. В одном из примеров условия вождения могут включать в себя нажатие педали акселератора и/или требование крутящего момента выше или ниже порогового значения.
Как описано выше, впускной коллектор двигателя может принимать всасываемый воздух через два впускных канала. Первый проточный тракт или канал может включать в себя компрессор турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов (например, приводимый в действие турбиной) и впускной дроссель. Второй проточный тракт или канал может включать в себя электрический компрессор. Контроллер может регулировать положение впускного дросселя и работу электрического компрессора для регулировки потока воздуха через первый и второй проточные каналы. Например, контроллер может увеличивать открывание впускного дросселя для повышения величины потока воздуха через первый проточный канал. В качестве альтернативы, контроллер может уменьшать открывание впускного дросселя, увеличивать открывание клапана рециркуляции компрессора (CRV) и/или побуждать работу электрического компрессора повышать величину потока воздуха через второй проточный канал. В одном из примеров контроллер может закрывать дроссель и активизировать работу электрического компрессора, так чтобы весь всасываемый воздух проходил через второй проточный канал. В еще одном примере контроллер может открывать дроссель и прекращать работу электрического компрессора, так чтобы весь всасываемый воздух проходил через первый проточный канал. В еще одном другом примере контроллер может частично открывать дроссель наряду с работой электрического компрессора, тем самым предоставляя всасываемому воздуху возможность течь через оба, первый проточный канал и второй проточный канал.
Дополнительно, в варианте осуществления, показанном на фиг. 1B, контроллер может увеличивать открывание CRV при закрывании дросселя и направлении потока воздуха через второй проточный канал. В одном из примеров увеличение открывания CRV может включать в себя полное открывание CRV. В еще одном примере увеличение открывания CRV может включать в себя открывание CRV, если CRV закрыт. Открывание CRV при закрывании дросселя предоставляет потоку воздуха возможность течь из впускного канала (например, впускного канала 42, показанного на фиг. 1B), через CRV в первый проточный канал выше по потоку от второго проточного канала и во второй проточный канал. В то время как CRV открыт, и всасываемый воздух проходит через второй проточный канал, турбина может осуществлять привод компрессора в первом проточном канале. Контроллер затем может уменьшать открывание CRV при повторном открывании дросселя.
Поток всасываемого воздуха через первый и/или второй проточные каналы может регулироваться в ответ на условия работы двигателя. В одном из примеров, электрический компрессор нормально может быть выключен, и от небольшого до никакого количества всасываемого воздуха может течь через второй проточный канал. Таким образом, всасываемый воздух может течь через первый проточный канал во впускной коллектор. Контроллер может регулировать положение дросселя для увеличения или уменьшения открывания дросселя, чтобы повышать или понижать массовый расход воздуха в двигатель. Дополнительно, увеличение скорости вращения компрессора может повышать давление наддува и MAP воздуха, поступающего во впускной коллектор двигателя. По существу, по мере того как скорость вращения турбины и компрессора возрастает, величина наддува, выдаваемого во впускной коллектор, также может возрастать. При более высоком требовании крутящего момента двигателя может запрашиваться повышенный массовый расход воздуха и наддув. Таким образом, дроссель может управляться в ответ на запрос крутящего момента, чтобы подавать запрошенный массовый расход воздуха для требования крутящего момента. В некоторых случаях компрессор может не вращаться достаточно быстро, чтобы мгновенно подавать требуемое давление наддува для данного запроса крутящего момента. Таким образом, может быть задержка между тем, когда принимается требование крутящего момента, и когда запрошенный крутящий момент выводится двигателем. Эта задержка, в материалах настоящего описания указываемая ссылкой как запаздывание турбонагнетателя, является результатом времени, которое занимает, чтобы компрессор увеличивал скорость вращения и подавал требуемый наддув.
В некоторых вариантах осуществления электрический компрессор второго проточного канала может использоваться для подачи наддува в двигатель. Например, в ответ на требование крутящего момента выше порогового уровня, электрический компрессор может эксплуатироваться для подачи подвергнутого наддуву всасываемого воздуха во впускной коллектор. Пороговый уровень может быть основан на текущей скорости вращения компрессора с приводом от турбины и величине наддува, требуемой для требования крутящего момента. В одном из примеров пороговый уровень может снижаться для более низкой скорости вращения компрессора и более высокого запрошенного уровня наддува. В еще одном примере пороговый уровень может быть заданным уровнем, основанным на турбонагнетателе. В некоторых примерах требование крутящего момента выше порогового уровня может включать в себя нажатие педали акселератора в качестве указываемого увеличением положения педали и/или положения дросселя.
Контроллер может регулировать поток через первый и второй проточный каналы для подачи запрошенного наддува как можно быстрее. Более точно, по приему требования крутящего момента, большего, чем пороговый уровень, контроллер может увеличивать открывание дросселя (например, дросселя 21, показанного на фиг. 1A-1B), чтобы направлять повышенный поток воздуха через первый проточный канал. Одновременно, контроллер может включать и осуществлять привод электрического компрессора для направления всасываемого воздуха через второй проточный канал. Электрический компрессор может подавать наддув на впуск двигателя, тем самым, предоставляя возможность возрастать выходному крутящему моменту. Как только давление в коллекторе (например, MAP) находится на или больше, чем атмосферное давление, дроссель может закрываться, тем самым перекрывая поток воздуха через первый проточный канал. Электрический компрессор может продолжать подавать наддув во впускной коллектор. Одновременно, компрессор с приводом от турбины может увеличивать скорость вращения по мере того, как возрастает скорость вращения турбины. По мере того как компрессор раскручивается, давление наддува может возрастать. Когда давление наддува возрастает выше MAP, контроллер может повторно открывать дроссель, чтобы направлять поток воздуха через первый проточный канал и выдавать требуемый наддув для требования крутящего момента. Дроссель (например, дроссель 21, показанный на фиг. 1A-1B) может открываться с регулируемой скоростью, чтобы обеспечивать относительно постоянный переходный процесс массового расхода воздуха во впускной коллектор. В это время контроллер может останавливать работу электрического компрессора, тем самым понижая поток воздуха через второй проточный канал. Направление потока воздуха через два проточных канала таким образом может уменьшать время, которое занимает подача наддува для повышенного запроса крутящего момента, тем самым уменьшая запаздывание турбонагнетателя. Дополнительные подробности об этих регулировках представлены ниже со ссылкой на фиг. 2-3.
В варианте осуществления, где второй проточный канал присоединен между первым проточным каналом, ниже по потоку от CAC, и впускным коллектором (как показано на фиг. 1B), контроллер дополнительно может регулировать открывание CRV. Например, когда дроссель закрывается в ответ на MAP, являющееся большим, чем атмосферное давление, контроллер также может открывать CRV. Это предоставляет повышенному потоку воздуха возможность проходить во второй проточный канал и электрический компрессор. В то время как второй проточный канал подает наддув на впуск двигателя, компрессор с приводом от турбины может увеличивать скорость вращения по мере того, как возрастает скорость вращения турбины. От малой до отсутствующей нагрузка может быть на компрессоре с приводом от турбины, тем самым предоставляя скорости вращения компрессора с приводом от турбины возможность повышаться с более быстрым темпом. По существу, дроссель затем может повторно открываться скорее, чем если бы CRV оставался закрытым в течение этого времени. Когда контроллер повторно открывает дроссель в ответ на повышение давления наддува выше MAP, контроллер также может закрывать CRV. Дополнительные подробности об этих регулировках представлены на фиг. 2 и 5.
При переходе с предоставления потока всасываемого воздуха через первый проточный канал на второй проточный канал и с второго проточного канала на первый проточный канал контроллер может регулировать дроссель и электрический компрессор, поэтому массовый расход воздуха в потоке всасываемого воздуха остается постоянным и равномерным. Например, как обсуждено выше, для перехода с предоставления потока воздуха через первый проточный канал на предоставление потока воздуха через второй проточный канал контроллер может закрывать дроссель в первом проточном канале и осуществлять привод электрического компрессора во втором проточном канале. Закрывание дросселя и приведение в действие электрического компрессора может координироваться, так чтобы относительно постоянный массовый расход воздуха выдавался на требуемом уровне во впускной коллектор. Например, контроллер может тотчас же включать электрический компрессор или посредством медленного повышения скорости вращения наряду с одновременным постепенным закрыванием дросселя в первом проточном канале. Дополнительно, электрический компрессор может включаться до, в или после момента закрывания дросселя, чтобы сглаживать переходный процесс массовый расход воздуха. Таким образом, уровень массового расхода воздуха может поддерживаться на требуемом уровне.
Дополнительные условия работы двигателя могут регулироваться в зависимости от того, какой впускной проточный канал подает поток всасываемого воздуха во впускной коллектор. Например, если дроссель закрыт, поток воздуха не течет через первый проточный канал, клапан EGR высокого давления может закрываться, поэтому EGR не течет в первый проточный канал. Если двигатель включает в себя систему EGR низкого давления, клапан EGR низкого давления может открываться для повышения потока EGR через систему EGR низкого давления, в то время как дроссель в первом проточном канале закрыт. Таким образом, EGR может обеспечиваться из системы EGR низкого давления во второй проточный канал.
Кроме того, регулировки установки момента зажигания могут производиться на основании того, какой впускной проточный канал выдает поток всасываемого воздуха, и результирующей температуры всасываемого воздуха. Например, первый впускной проточный канал включает в себя CAC для охлаждения сжатого воздуха перед тем, как он поступает во впускной коллектор. Это понижает температуру воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, тем самым уменьшая детонацию в двигателе. Однако второй проточный канал может не включать в себя элемент охлаждения, такой как CAC. Кроме того, как показано в варианте осуществления на фиг. 1A, второй проточный канал может направлять неохлажденный всасываемый воздух во впускной коллектор. Таким образом, всасываемый воздух, выходящий из второго проточного канала и поступающий во впускной коллектор, может быть более разогретым, чем всасываемый воздух, выходящий из первого проточного канала. Более разогретый всасываемый воздух, поступающий в цилиндры двигателя, может давать в результате детонацию. Поэтому в условиях, когда второй впускной проточный канал выдает поток всасываемого воздуха в цилиндры двигателя, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию для ослабления детонации. В качестве альтернативы, когда поток всасываемого воздуха направляется через первый впускной проточный канал, установка момента зажигания может поддерживаться или подвергаться запаздыванию в меньшей степени, чем когда поток всасываемого воздуха направляется через второй впускной проточный канал.
Как обсуждено и показано на фиг. 1B, вход во второй проточный канал может быть присоединен к первому проточному каналу ниже по потоку от CAC. В этом варианте осуществления установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию в меньшей степени или поддерживаться, поскольку воздушный заряд уже может быть частично охлажден. В альтернативных вариантах осуществления второй проточный канал также может включать в себя охладитель наддувочного воздуха или другое средство охлаждения наддувочного воздуха после прохождения через электрический компрессор. В этом примере регулировки установки момента зажигания могут не быть обязательными. Таким образом, регулировки установки момента зажигания могут зависеть от конфигурации второго проточного канала, а впоследствии величины охлаждения, обеспечиваемого для наддувочного воздуха.
Осуществление запаздывания установки момента зажигания может приводить к некоторой величине потери крутящего момента. По мере того как искровое зажигание подвергается дальнейшему запаздыванию, величина потери крутящего момента может возрастать. Таким образом, направление потока воздуха через второй проточный канал может приводить к потере крутящего момента, обусловленной осуществлением запаздывания искрового зажигания для избегания детонации. Однако направление потока воздуха через первый проточный канал также может давать в результате потерю крутящего момента, обусловленную запаздыванием турбонагнетателя. Например, потеря крутящего момента может происходить вследствие времени, которое занимает, чтобы компрессор с приводом от турбины увеличивал скорость вращения для выдачи требуемого наддува. В некоторых случаях потеря крутящего момента от осуществления запаздывания зажигания может быть большей, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя. В этих условиях поток воздуха может направляться через первый проточный канал вместо второго проточного канала, даже если требование крутящего момента больше, чем пороговый уровень. Способы регулировки потока всасываемого воздуха через первый и второй проточные каналы на основании потери крутящего момента дополнительно обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 2-3 и 5.
Таким образом, в ответ на нажатие педали акселератора водителем, дроссель в первом впускном проточном канале ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов может временно открываться. В одном из примеров нажатие педали акселератора водителем может указываться увеличением положения педали. Дополнительно, в ответ на нажатие педали акселератора водителем, электрический компрессор может электрически приводиться в действие, чтобы нагнетать поток во впускной коллектор через второй впускной проточный канал. В одном из примеров второй впускной проточный канал может быть параллельным с первым впускным проточным каналом. В еще одном примере второй впускной проточный канал может быть присоединен между первым впускным проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором.
В одном из примеров временное открывание дросселя включает в себя открывание дросселя до порогового открывания и поддержку порогового открывание для повышения давления в коллекторе от ниже порогового давления до порогового давления. Контроллер затем может закрывать дроссель в ответ на повышение давления в коллекторе до порогового давления. В одном из примеров контроллер дополнительно открывает клапан рециркуляции компрессора в ответ на повышение давления в коллекторе до порогового давления. Пороговое давление может быть атмосферным давлением.
Осуществление электрического привода электрического компрессора включает в себя приведение в действие электрического компрессора на скорости вращения, основанной на требуемом уровне наддува для требования крутящего момента при нажатии педали акселератора. Дроссель может повторно открываться в ответ на давление наддува, находящееся выше, чем давление коллектора. По повторному открыванию дросселя контроллер может прекращать осуществление электрического привода электрического компрессора. В одном из вариантов осуществления контроллер дополнительно может закрывать клапан рециркуляции компрессора по повторному открыванию дросселя. В еще одном примере повторное открывание дросселя может происходить в ответ на снижение уровня мощности электрического компрессора ниже порогового уровня. Кроме того, запаздывание зажигания может увеличиваться при приведении в действие электрического компрессора, чтобы нагнетать поток во впускной коллектор через второй впускной проточный канал.
Фиг. 2 показывает способ 200 для определения, через какой впускной проточный канал направлять всасываемый воздух во впускной коллектор. Способ начинается на этапе 202 посредством оценки и/или измерения условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, положение педали (PP), требование крутящего момента, установку момента зажигания, положение дросселя, MAP, давление наддува, массовый расход воздуха, и т.д. На этапе 204 способ включает в себя определение, является ли крутящий момент большим, чем пороговый уровень. В одном из примеров повышение требования крутящего момента может указываться увеличением положения дросселя и/или положения педали. В еще одном примере требование крутящего момента, большее, чем пороговый уровень, может являться результатом нажатия педали акселератора водителем. Нажатие педали акселератора водителем может указываться резким увеличением положения педали. Кроме того, пороговый уровень может быть основан на требовании крутящего момента, который может давать в результате запаздывание турбонагнетателя. Например, может занимать некоторую продолжительность времени, чтобы компрессор с приводом от турбины создавал требуемый наддув для порогового уровня требования крутящего момента. Эта продолжительность времени может приводить к задержке выходного крутящего момента двигателя. По существу пороговый уровень может быть дополнительно основан на текущей скорости вращения компрессора и/или давлении наддува.
Возвращаясь на этап 204, если требование крутящего момента не больше, чем пороговое значение, контроллер может направлять всасываемый воздух через первый проточный канал на этапе 206. Направление потока воздуха через первый проточный канал может включать в себя регулировку положения дросселя на основании требования крутящего момента. Кроме того, контроллер может поддерживать электрический компрессор выключенным на этапе 206, поэтому большая часть или весь всасываемый воздух проходит через первый проточный канал. В одном из примеров второй проточный канал может включать в себя дроссель или однонаправленный клапан, который закрывается, чтобы блокировать воздух от протекания через второй проточный канал. В качестве альтернативы, если требование крутящего момента больше, чем пороговое значение, на этапе 204, способ переходит на этап 208, чтобы увеличивать открывание дросселя (например, дросселя в первом проточном канале). В одном из примеров это может включать в себя открывание дросселя до порогового открывания. Пороговое открывание может быть максимальной величиной открывания, чтобы дроссель был полностью открыт. Увеличение открывания дросселя на этапе 208 может давать в результате повышение массового расхода воздуха и MAP.
На этапе 212 контроллер направляет всасываемый воздух через второй проточный канал, если удовлетворены условия вспомогательного протока. Как дополнительно описано на фиг. 3, эти условия могут включать в себя потерю крутящего момента от запаздывания зажигания, являющуюся меньшей, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя. В первом примере, как дополнительно представлено на фиг. 3, направление всасываемого воздуха через второй проточный канал может включать в себя закрывание впускного дросселя в первом проточном канале и приведение в действие электрического компрессора. Во втором примере, как дополнительно представлено на фиг. 5, направление всасываемого воздуха через второй проточный канал может включать в себя закрывание впускного дросселя и открывание CRV в первом проточном канале и приведение в действие электрического компрессора.
Фиг. 3 показывает способ 300 регулировки потока всасываемого воздуха через первый и второй проточные каналы (такие как первый и второй проточные каналы 32 и 34, соответственно, показанные на фиг. 1A) в ответ на условия работы двигателя. Более точно, способ 300 продолжается из способа 200, чтобы направлять поток воздуха через первый вариант осуществления второго проточного канала, как показано на фиг. 1A. В этом варианте осуществления направление потока воздуха через второй проточный канал включает в себя осуществление потока всасываемого воздуха из выше по потоку от компрессора с приводом от турбины, через второй проточный канал и во впускной коллектор.
Поток воздуха может направляться через второй проточный канал, когда требование крутящего момента возрастает выше порогового уровня (как описано на этапе 204 в способе 200), и удовлетворены условия вспомогательного протока. Как описано выше, условия вспомогательного протока могут включать в себя время, когда ожидаемая потеря крутящего момента от запаздывания искрового зажигания меньше, чем ожидаемая потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя. По существу, на этапе 301 способ включает в себя определение, является ли потеря крутящего момента от запаздывания зажигания меньшей, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя. Потеря крутящего момента от запаздывания искрового зажигания может быть результирующей потерей крутящего момента, обусловленной осуществлением запаздывания зажигания для уменьшения детонации при направлении более разогретого воздуха через второй проточный канал. Потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя может быть результирующей потерей крутящего момента, обусловленной направлением потока воздуха через первый проточный канал и ожиданием, чтобы компрессор с приводом от турбины создавал требуемый наддув для требования крутящего момента. Если потеря крутящего момента от осуществления запаздывания зажигания не меньше, чем потеря крутящего момента, обусловленная запаздыванием турбонагнетателя (например, потеря крутящего момента от запаздывания зажигания больше, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя), способ переходит на этап 302, чтобы направлять поток воздуха через первый проточный канал. Таким образом, даже если требование крутящего момента больше, чем пороговое значение, поток всасываемого воздуха направляется через первый проточный канал, чтобы уменьшать потери выходного крутящего момента. Однако, если, на этапе 301, потеря крутящего момента от запаздывания зажигания меньше, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя, контроллер направляет всасываемый воздух через второй проточный канал на этапе 303. Таким образом, в некоторых примерах, контроллер может одновременно открывать впускной дроссель в первом проточном канале (как описано) и направлять поток воздуха через второй проточный канал для повышения наддува.
Более точно, на этапе 303, контроллер осуществляет привод электрического компрессора и направляет всасываемый воздух через второй проточный канал. Приведение в действие компрессора на этапе 302 может включать в себя включение электрического компрессора и работу электрического компрессора на скорости вращения, основанной на требуемом уровне наддува для требования крутящего момента. Например, электрический компрессор может оставаться выключенным до тех пор, пока требование крутящего момента и/или положение педали увеличивается выше порогового значения. В этот момент скорость вращения компрессора может повышаться с повышением требования крутящего момента. В еще одном примере электрический компрессор может только включаться или выключаться. По существу, электрический компрессор может работать на одной скорости вращения, когда включен. В еще одном другом примере, скорость вращения электрического компрессора может быть основана на количестве энергии, запасенной (или имеющейся в распоряжении мощности) в электрическом компрессоре. Например, если меньшая мощность имеется в распоряжении для работы электрического компрессора, электрический компрессор может приводиться в действие на более низкой скорости вращения, чем требуется уровнем наддува.
После включения электрического компрессора контроллер может регулировать установку момента зажигания на этапе 304. Регулировки установки момента зажигания могут быть основаны на температуре наддувочного воздуха, проходящего через второй проточный канал и поступающий во впускной коллектор двигателя. Например, в ответ на приведение в действие электрического компрессора для направления более разогретого всасываемого воздуха через второй проточный канал, контроллер может осуществлять запаздывание установки момента зажигания на этапе 304. Величина запаздывания зажигания может быть основана на температуре воздуха, проходящего через второй проточный канал, и/или движущей скорости вращения электрического компрессора. Например, для большего требования крутящего момента электрический компрессор может вращаться с большей частотой, чтобы давать повышенный наддув. Это может повышать температуру всасываемого воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, тем самым увеличивая опасность детонации. Как результат, искровое зажигание может подвергаться запаздыванию на большую величину. Контроллер может продолжать регулировать искровое зажигание при направлении всасываемого воздуха через второй проточный канал. Например, после закрывания дросселя (дополнительно описанного ниже на этапе 312) контроллер может повышать величину запаздывания зажигания вследствие увеличенного количества более разогретого воздуха, входящего во впускной коллектор.
На этапе 308 способ включает в себя определение, находится ли MAP на или выше порогового давления. В одном из примеров пороговое давление является атмосферным давлением. В еще одном примере пороговое давление может быть давлением, большим или меньшим, чем атмосферное давление. Если MAP по-прежнему находится ниже порогового давления на этапе 308, контроллер поддерживает текущее открывание дросселя на этапе 310. Как только MAP достигает и/или возрастает выше порогового давления, контроллер закрывает дроссель в первом проточном канале на этапе 312. Закрывание дросселя на этапе 312 может включать в себя медленное уменьшение открывания дросселя, чтобы выдавать относительно равномерный массовый расход воздуха на впуск двигателя. Таким образом, непрерывный массовый расход воздуха может выдаваться во впускной коллектор.
При приведении в действие электрического компрессора компрессор с приводом от турбины может увеличивать скорость вращения. Как результат, давление наддува ниже по потоку от компрессора с приводом от турбины может повышаться. На этапе 314 способ определяет, является ли давление наддува большим, чем MAP. Если давление наддува не больше, чем MAP, контроллер продолжает приведение в действие электрического компрессора и поддерживает дроссель закрытым на этапе 316. Однако, если давление наддува больше, чем MAP, способ переходит на этап 318, чтобы открывать дроссель для подачи требуемого наддува для требования крутящего момента. По открыванию дросселя контроллер прекращает приведение в действие электрического компрессора на этапе 320. Это может включать в себя прекращение потока воздуха через второй проточный канал. Кроме того, способ на этапе 320 может включать в себя возврат установки момента зажигания на его исходный или требуемый на данный момент уровень. В некоторых вариантах осуществления этапы на этапе 318 и 320 могут происходить одновременно, чтобы обеспечивать равномерный и непрерывный массовый расход воздуха. В одном из примеров это может включать в себя увеличение открывания дросселя наряду с замедлением и, в итоге, остановкой компрессора.
В качестве альтернативы, если электрический компрессор иссякает по мощности до того, как давление наддува возрастает выше MAP, дроссель может открываться в любом случае. Например, способ 300 может иметь добавочный этап после 314 и перед 316, который проверяет уровень мощности электрического компрессора. Если уровень мощности электрического компрессора находится ниже порогового уровня, способ может продолжаться на этапе 318, чтобы повторно открывать дроссель, даже если давление наддува не больше, чем MAP. Электрический компрессор, в таком случае, выключался бы на этапе 320, так чтобы он мог подзаряжаться для последующих нажатий педали акселератора.
Таким образом, контроллер может регулировать поток всасываемого воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на условия вождения. В одном из примеров регулировка потока всасываемого воздуха включает в себя увеличение открывания дросселя для направления потока воздуха через первый проточный канал в ответ на требование крутящего момента, меньшее, чем пороговое значение. В еще одном примере регулировка потока всасываемого воздуха включает в себя начальное увеличение открывания дросселя и приведение в действие электрического компрессора, чтобы одновременно направлять поток воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на требование крутящего момента, большее, чем пороговое значение. Дроссель затем может закрываться после начального увеличения открывания в ответ на давление в коллекторе, большее, чем атмосферное давление. Регулировка потока всасываемого воздуха дополнительно может включать в себя увеличение открывания дросселя и прекращение осуществления привода электрического компрессора для направления потока воздуха через первый проточный канал в ответ на требование крутящего момента, большее, чем пороговое значение, и давление наддува, большее, чем давление в коллекторе.
Фиг. 5 показывает способ 500 регулировки потока всасываемого воздуха через первый и второй проточные каналы (такие как первый и второй проточные каналы 32 и 34, соответственно, показанные на фиг. 1B) в ответ на условия работы двигателя. Более точно, способ 500 продолжается из способа 200, чтобы направлять поток воздуха через второй вариант осуществления второго проточного канала, как показано на фиг. 1B. В этом варианте осуществления направление потока воздуха через второй проточный канал включает в себя осуществление потока всасываемого воздуха из ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха в первом проточном канале, через второй проточный канал и во впускной коллектор.
Поток воздуха может направляться через второй проточный канал, когда требование крутящего момента возрастает выше порогового уровня (как описано на этапе 204 в способе 200). Таким образом, после увеличения открывания дросселя (как описано на этапе 208 в способе 200) контроллер может осуществлять привод электрического компрессора и направлять всасываемый воздух через второй проточный канал на этапе 502. Как обсуждено выше, приведение в действие компрессора на этапе 502 может включать в себя включение электрического компрессора и работу электрического компрессора на скорости вращения, основанной на требуемом уровне наддува для требования крутящего момента. Например, электрический компрессор может оставаться выключенным до тех пор, пока требование крутящего момента и/или положение педали увеличивается выше порогового значения. В этот момент скорость вращения компрессора может повышаться с повышением требования крутящего момента. В еще одном примере электрический компрессор может только включаться или выключаться. По существу, электрический компрессор может работать на одной скорости вращения, когда включен. В еще одном другом примере скорость вращения электрического компрессора может быть основана на количестве энергии, запасенной (или имеющейся в распоряжении мощности) в электрическом компрессоре. Например, если меньшая мощность имеется в распоряжении для работы электрического компрессора, электрический компрессор может приводиться в действие на более низкой скорости вращения, чем требуется уровнем наддува.
После включения электрического компрессора контроллер может регулировать установку момента зажигания на этапе 504. Регулировки установки момента зажигания могут быть основаны на температуре наддувочного воздуха, проходящего через второй проточный канал и поступающий во впускной коллектор двигателя. Поскольку второй проточный канал присоединен между первым проточным каналом, после CAC, и впускным коллектором в этом варианте осуществления, может быть необходимым меньшее запаздывание зажигания. Например, воздух, проходящий через второй проточный канал, может частично охлаждаться (например, охлаждаться посредством CAC в первом проточном канале). В некоторых вариантах осуществления, если второй проточный канал включает в себя элемент охлаждения наддувочного воздуха, от небольших до отсутствующих регулировки искрового зажигания могут быть необходимы на этапе 504.
На этапе 508 способ включает в себя определение, находится ли MAP на или выше порогового давления. В одном из примеров пороговое давление является атмосферным давлением. В еще одном примере пороговое давление может быть давлением, большим или меньшим, чем атмосферное давление. Если MAP по-прежнему находится ниже порогового давления на этапе 508, контроллер поддерживает текущее открывание дросселя на этапе 510. Как только MAP достигает и/или возрастает выше порогового давления, контроллер закрывает дроссель в первом проточном канале и открывает CRV на этапе 512. Закрывание дросселя и открывание CRV на этапе 512 может включать в себя медленное уменьшение открывания дросселя и увеличение открывания CRV, чтобы выдавать относительно равномерный массовый расход воздуха на впуск двигателя. Таким образом, непрерывный массовый расход воздуха может выдаваться во впускной коллектор.
При приведении в действие электрического компрессора компрессор с приводом от турбины может увеличивать скорость вращения. Как результат, давление наддува ниже по потоку от компрессора с приводом от турбины может повышаться. На этапе 514 способ определяет, является ли давление наддува большим, чем MAP. Если давление наддува не больше, чем MAP, контроллер продолжает приведение в действие электрического компрессора и поддерживает дроссель закрытым на этапе 516. Однако, если давление наддува больше, чем MAP, способ переходит на этап 518, чтобы открывать дроссель для подачи требуемого наддува для требования крутящего момента. По открыванию дросселя контроллер прекращает приведение в действие электрического компрессора и закрывает CRV на этапе 520. Это может включать в себя прекращение потока воздуха через второй проточный канал. Кроме того, способ на этапе 520 может включать в себя возврат установки момента зажигания на его исходный или требуемый на данный момент уровень. В некоторых вариантах осуществления этапы 518 и 520 могут происходить одновременно, чтобы обеспечивать равномерный и непрерывный массовый расход воздуха. В одном из примеров это может включать в себя увеличение открывания дросселя наряду с замедлением и, в итоге, остановкой компрессора.
В качестве альтернативы, если электрический компрессор иссякает по мощности до того, как давление наддува возрастает выше MAP, дроссель может открываться в любом случае. Например, способ 500 может иметь добавочный этап после 514 и перед 516, который проверяет уровень мощности электрического компрессора. Если уровень мощности электрического компрессора находится ниже порогового уровня, способ может продолжаться на этапе 518, чтобы повторно открывать дроссель, даже если давление наддува не больше, чем MAP. Электрический компрессор, в таком случае, выключался бы на этапе 520, так чтобы он мог подзаряжаться для последующих нажатий педали акселератора.
Таким образом, контроллер может регулировать поток всасываемого воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на условия вождения. В одном из примеров регулировка потока всасываемого воздуха включает в себя увеличение открывания дросселя для направления потока воздуха через первый проточный канал в ответ на требование крутящего момента, меньшее, чем пороговое значение. В еще одном примере регулировка потока всасываемого воздуха включает в себя начальное увеличение открывания дросселя и приведение в действие электрического компрессора, чтобы одновременно направлять поток воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на требование крутящего момента, большее, чем пороговое значение. Затем дроссель может закрываться, и клапан рециркуляции компрессора может открываться после начального увеличения открывания в ответ на давление в коллекторе, большее, чем атмосферное давление. Регулировка потока всасываемого воздуха дополнительно может включать в себя увеличение открывания дросселя, закрывание клапана рециркуляции компрессора и прекращение осуществления привода электрического компрессора для направления потока воздуха через первый проточный канал в ответ на требование крутящего момента, большее, чем пороговое значение, и давление наддува, большее, чем давление в коллекторе.
Фиг. 4 иллюстрирует графический пример регулировок дросселя и электрического компрессора в ответ на условия работы. Регулировки на фиг. 4 предназначены для первого варианта осуществления второго проточного канала, как проиллюстрированный на фиг. 1A. Более точно, график 400 показывает изменения положения педали на графике 402, изменения требования крутящего момента на графике 404, изменения положения дросселя (TP) на графике 406, изменения MAP (например, давления в коллекторе) на графике 408, изменения давления наддува на графике 410, изменения режима работы электрического компрессора на графике 412 и изменения установки момента зажигания на графике 418. Нажатие педали акселератора может указываться на графике 402 резким увеличением положения педали. Положение дросселя может находиться между закрытым и полностью открытым положением, как показано на графике 406. В одном из примеров исходным режимом работы электрического компрессора может быть выключенный. Работа электрического компрессора и увеличения скорости вращения электрического компрессора указаны на графике 412. В заключение, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию или опережению от MBT, как показано на графике 418.
До момента t1 положение педали находится в устойчивом положении (график 402), требование крутящего момента находится ниже порогового уровня 414 (график 404), а установка момента зажигания находится около MBT (график 418). Кроме того, дроссель частично открыт (406), MAP и давление наддува находятся ниже порогового давления 416 (например, атмосферного давления), а электрический компрессор выключен. По существу, поток всасываемого воздуха может быть проходящим через первый проточный канал, а не через второй проточный канал.
В момент t1 времени положение педали постепенно увеличивается (график 402). Это побуждает повышаться требование крутящего момента; однако он остается ниже порогового уровня 414 (график 404). Как результат, положение дросселя увеличивается (график 406), тем самым увеличивая массовый расход воздуха во впускной коллектор. Давление наддува возрастает, повышая MAP выше порогового давления 416 (графики 408 и 410). Электрический компрессор остается выключенным, поскольку требование крутящего момента меньше, чем пороговый уровень 414. Установка момента зажигания может слегка запаздывать от MBT в ответ на увеличение положения педали. В момент t2 времени положение педали уменьшается (график 402) и возвращается к устойчивому, нижнему уровню. В ответ уменьшаются требование крутящего момента и положение дросселя, тем самым понижая MAP и давление наддува.
В момент t3 времени происходит нажатие педали акселератора, как указано резким увеличением положения педали (график 402), тем самым повышая требование крутящего момента выше порогового уровня 414. В ответ на нажатие педали акселератора контроллер увеличивает открывание дросселя, так чтобы он полностью открывался (график 406), и включает электрический компрессор. По существу, наддувочный воздух может подаваться во впускной коллектор через первый проточный канал и второй проточный канал с момента t3 времени до момента t4 времени. MAP и давление наддува повышаются в момент t4 времени, MAP достигает порогового давления 416. Как результат, открывание дросселя уменьшается и, в конечном счете, закрывается, перекрывая поток воздуха через первый проточный канал. Контроллер продолжает осуществлять привод электрического компрессора для обеспечения наддува во впускной коллектор. Дополнительно, контроллер может дальше осуществлять запаздывание искрового зажигания в момент t4 времени и продолжать осуществление запаздывания зажигания, в то время как компрессор включен и нагнетает поток воздуха через второй проточный канал. Между моментом t4 времени и моментом t5 времени MAP продолжает повышаться по мере того, как всасываемый воздух проходит через электрический компрессор и во впускной коллектор. Между тем по мере того как компрессор с приводом от турбины увеличивает скорость вращения и продолжает работать, давление наддува повышается (график 410). В момент t5 времени давление наддува повышается выше MAP. Как результат, контроллер увеличивает открывание дросселя, чтобы выдавать запрошенный наддув для требования крутящего момента. Контроллер также прекращает приведение в действие компрессора, выключая компрессор и перекрывая поток воздуха через второй проточный канал (график 412). В момент t6 времени нажатие педали акселератора заканчивается, уменьшая требование крутящего момента и открывание дросселя.
В момент t7 времени происходит еще одно нажатие педали акселератора (график 402). Требование крутящего момента повышается выше порогового уровня 414. Однако потеря крутящего момента, обусловленная осуществлением запаздывания зажигания при направлении потока воздуха через второй проточный канал, может быть большей, чем потеря крутящего момента, обусловленная запаздыванием турбонагнетателя, при направлении потока воздуха через первый проточный канал. Таким образом, даже если требование крутящего момента больше, чем пороговый уровень 414, контроллер открывает дроссель, чтобы направлять поток воздуха через первый проточный канал (график 406), и поддерживает электрический компрессор выключенным (график 412). В момент t8 времени нажатие педали акселератора заканчивается, и открывание дросселя возвращается на требуемый на данный момент уровень.
Как показано на графике 400, поток всасываемого воздуха может направляться через первый и второй параллельные проточные каналы. В одном из примеров, в первом состоянии (как показанное в моменты t1 и t7 времени), поток всасываемого воздуха направляется через первый проточный канал, включающий в себя дроссель и компрессор с приводом от турбины. Направление потока всасываемого воздуха через первый проточный канал включает в себя увеличение открывания дросселя. В первом примере, как показано в момент t1 времени, первое состояние включает в себя те случаи, когда требование крутящего момента меньше, чем пороговое значение. Во втором примере, как показано в момент t7 времени, первое состояние включает в себя время, когда требование крутящего момента больше, чем пороговое значение, а потеря крутящего момента от осуществления запаздывания зажигания, обусловленного направлением потока всасываемого воздуха через второй проточный канал, больше, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя.
В еще одном примере, во втором состоянии (как показанное в момент t4 времени), поток всасываемого воздуха направляется через второй проточный канал, включающий в себя электрический компрессор, второй проточный канал параллелен первому проточному каналу. Направление потока всасываемого воздуха через второй проточный канал включает в себя приведение в действие электрического компрессора и закрывание дросселя, когда давление в коллекторе находится на или больше, чем пороговое давление. Как показано в момент t4 времени, второе состояние включает в себя время, когда требование крутящего момента больше, чем пороговое значение, а потеря крутящего момента от осуществления запаздывания зажигания при направлении потока всасываемого воздуха через второй проточный канал меньше, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя.
В третьем состоянии, как показанное в момент t5 времени, когда давление наддува больше, чем давление в коллекторе, при нагнетании потока всасываемого воздуха через второй проточный канал дроссель открывается, чтобы направлять поток всасываемого воздуха через первый проточный канал. Кроме того, в третьем состоянии, контроллер прекращает приведение в действие компрессора, чтобы останавливать поток воздуха от протекания через второй проточный канал.
Фиг. 6 иллюстрирует графический пример регулировок дросселя, клапана рециркуляции компрессора (CRV) и электрического компрессора в ответ на условия работы. Регулировки на фиг. 6 предназначены для второго варианта осуществления второго проточного канала, как проиллюстрированный на фиг. 1B. Более точно, график 600 показывает изменения положения педали на графике 602, изменения требования крутящего момента на графике 604, изменения положения дросселя (TP) на графике 606, изменения MAP (например, давления в коллекторе) на графике 608, изменения давления наддува на графике 610, изменения режима работы электрического компрессора на графике 612, изменения установки момента зажигания на графике 618 и изменения положения CRV на графике 620. Нажатие педали акселератора может указываться на графике 602 резким увеличением положения педали. Положение дросселя может находиться между закрытым и полностью открытым положением, как показано на графике 606. В одном из примеров, исходным режимом работы электрического компрессора может быть выключенный. Работа электрического компрессора и увеличения скорости вращения электрического компрессора указаны на графике 612. Дополнительно, положение CRV может находиться между закрытым и полностью открытым положением, как показано на графике 620. Однако, в альтернативных примерах, положение CRV может находиться между закрытым и полностью открытым. В заключение, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию или опережению от MBT, как показано на графике 618.
До момента t1 положение педали находится в устойчивом положении (график 602), требование крутящего момента находится ниже порогового уровня 614 (график 604), а установка момента зажигания находится около MBT (график 618). Кроме того, дроссель частично открыт (график 606), MAP и давление наддува находятся ниже порогового давления 616 (например, атмосферного давления), электрический компрессор выключен (график 612), а CRV закрыт (график 620). По существу, поток всасываемого воздуха может быть проходящим через первый проточный канал, а не через второй проточный канал.
В момент t1 времени положение педали постепенно увеличивается (график 602). Это побуждает повышаться требование крутящего момента; однако он остается ниже порогового уровня 614 (график 604). Как результат, положение дросселя увеличивается (график 606), тем самым увеличивая массовый расход воздуха во впускной коллектор. Давление наддува возрастает, повышая MAP выше порогового давления 616 (графики 608 и 610). Электрический компрессор остается выключенным, а CRV остается закрытым, поскольку требование крутящего момента меньше, чем пороговый уровень 614. Установка момента зажигания может слегка запаздывать от MBT в ответ на увеличение положения педали. В момент t2 времени положение педали уменьшается (график 602) и возвращается к устойчивому, нижнему уровню. В ответ уменьшаются требование крутящего момента и положение дросселя, тем самым понижая MAP и давление наддува.
В момент t3 времени происходит нажатие педали акселератора, как указано резким увеличением положения педали (график 602), тем самым повышая требование крутящего момента выше порогового уровня 614. В ответ на нажатие педали акселератора контроллер увеличивает открывание дросселя, так чтобы он полностью открывался (график 606), и включает электрический компрессор. По существу, наддувочный воздух может подаваться во впускной коллектор через первый проточный канал и второй проточный канал с момента t3 времени до момента t4 времени. MAP и давление наддува повышаются в момент t4 времени, MAP достигает порогового давления 616. Как результат, открывание дросселя уменьшается и, в конечном счете, закрывается, перекрывая поток воздуха через первый проточный канал. В это время контроллер открывает PCV (график 620). В альтернативных вариантах осуществления открывание CRV в момент t4 времени может включать в себя частичное открывание CRV. Контроллер продолжает осуществлять привод электрического компрессора для обеспечения наддува во впускной коллектор. Дополнительно, контроллер может дальше осуществлять запаздывание искрового зажигания в момент t4 времени и продолжать осуществление запаздывания зажигания, в то время как компрессор включен и нагнетает поток воздуха через второй проточный канал. Однако меньшее запаздывание искрового зажигания может требоваться в этом втором варианте осуществления второго проточного канала, чем в первом варианте осуществления второго проточного канала, как показано на фиг.4. Между моментом t4 времени и моментом t5 времени MAP продолжает повышаться по мере того, как всасываемый воздух проходит через электрический компрессор и во впускной коллектор. Между тем по мере того как компрессор с приводом от турбины увеличивает скорость вращения и продолжает работать, давление наддува повышается (график 610). В момент t5 времени давление наддува повышается выше MAP. Как результат, контроллер закрывает CRV и увеличивает открывание дросселя, чтобы выдавать запрошенный наддув для требования крутящего момента. Контроллер также прекращает приведение в действие компрессора, выключая компрессор и перекрывая поток воздуха через второй проточный канал (график 612). В момент t6 времени нажатие педали акселератора заканчивается, уменьшая требование крутящего момента и открывание дросселя.
Как показано на графике 600, поток всасываемого воздуха может направляться через первый и второй проточные каналы. В одном из примеров, в первом состоянии (как показанное в момент t1 времени), поток всасываемого воздуха направляется через первый проточный канал, включающий в себя дроссель и компрессор с приводом от турбины. Направление потока всасываемого воздуха через первый проточный канал включает в себя увеличение открывания дросселя. Как показано в момент t1 времени, первое состояние включает в себя те случаи, когда требование крутящего момента меньше, чем пороговое значение.
В еще одном примере, во втором состоянии (как показанное в момент t4 времени), поток всасываемого воздуха направляется через второй проточный канал, включающий в себя электрический компрессор, второй проточный канал присоединен между первым проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором. Направление потока всасываемого воздуха через второй проточный канал включает в себя приведение в действие электрического компрессора и закрывание дросселя и открывание клапана рециркуляции компрессора, когда давление в коллекторе находится на или больше, чем пороговое давление. Как показано в момент t4 времени, второе состояние включает в себя те случаи, когда требование крутящего момента больше, чем пороговое значение.
В третьем состоянии, как показанное в момент t5 времени, когда давление наддува больше, чем давление в коллекторе, при нагнетании потока всасываемого воздуха через второй проточный канал, дроссель открывается, чтобы направлять поток всасываемого воздуха через первый проточный канал. Кроме того, в третьем состоянии, контроллер прекращает приведение в действие компрессора, чтобы останавливать поток воздуха от протекания через второй проточный канал, и закрывает клапан рециркуляции компрессора.
Таким образом, в ответ на требование крутящего момента и условия работы двигателя, требуемый наддув для требования крутящего момента может выдаваться посредством регулировки потока воздуха через первый и второй впускные проточные каналы. Первый проточный канал может включать в себя дроссель и компрессор с приводом от турбины. В одном из примеров, в ответ на нажатие педали акселератора, контроллер одновременно может направлять поток всасываемого воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал, увеличивая открывание дросселя, расположенного в первом проточном канале, и осуществляя привод электрического компрессора, расположенного во втором проточном канале. Когда давление в коллекторе достигает атмосферного давления, контроллер может закрывать дроссель и продолжать приведение в действие электрического компрессора. В некоторых вариантах осуществления контроллер дополнительно может открывать клапан рециркуляции компрессора. Электрический компрессор может выдавать требуемый наддув во впускной коллектор, в то время как возрастает давление наддува ниже по потоку от компрессора с приводом от турбины. Когда давление наддува во втором проточном канале повышается выше давления в коллекторе, контроллер может повторно открывать дроссель, чтобы выдавать дополнительный наддув, и прекращает приведение в действие компрессора. Таким образом, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться, и требуемый наддув для требования крутящего момента может выдаваться в двигатель.
Вариант осуществления относится к системе двигателя, содержащей систему впуска с двумя параллельными проточными каналами во впускной коллектор двигателя, первый проточный канал, включающий в себя дроссель и компрессор с приводом от турбины, второй проточный канал, параллельный первому проточному каналу, включающий в себя электрический компрессор, и контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки потока всасываемого воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на условия вождения. В одном из примеров регулировка потока всасываемого воздуха включает в себя увеличение открывания дросселя для направления потока воздуха через первый проточный канал в ответ на требование крутящего момента, меньшее, чем пороговое значение. В еще одном примере регулировка потока всасываемого воздуха включает в себя начальное увеличение открывания дросселя для направления потока воздуха через первый проточный канал и приведение в действие электрического компрессора для направления потока воздуха через второй проточный канал в ответ на требование крутящего момента, большее, чем пороговое значение, и закрывание дросселя после начального увеличения открывания в ответ на давление в коллекторе, большее, чем атмосферное давление. Регулировка потока всасываемого воздуха дополнительно включает в себя увеличение открывания дросселя для направления потока воздуха через первый проточный канал в ответ на требование крутящего момента, большее, чем пороговое значение, и давление наддува, большее, чем давление в коллекторе.
Еще один вариант осуществления относится к системе двигателя, содержащей систему впуска с двумя проточными каналами во впускной коллектор двигателя; первый проточный канал, включающий в себя дроссель, охладитель наддувочного воздуха, компрессор с приводом от турбины и клапан рециркуляции компрессора, работоспособный для направления потока воздуха вокруг компрессора с приводом от турбины; второй проточный канал, присоединенный между первым проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором, включающий в себя электрический компрессор; и контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки потока всасываемого воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на условия вождения. В одном из примеров регулировка потока всасываемого воздуха включает в себя увеличение открывания дросселя для направления потока воздуха через первый проточный канал в ответ на требование крутящего момента, меньшее, чем пороговое значение. В еще одном примере регулировка потока всасываемого воздуха включает в себя начальное увеличение открывания дросселя для направления потока воздуха через первый проточный канал и приведение в действие электрического компрессора для направления потока воздуха через второй проточный канал в ответ на требование крутящего момента, большее, чем пороговое значение, и закрывание дросселя и открывание клапана рециркуляции компрессора после начального увеличения открывания в ответ на давление в коллекторе, большее, чем атмосферное давление. Регулировка потока всасываемого воздуха дополнительно включает в себя увеличение открывания дросселя для направления потока воздуха через первый проточный канал в ответ на требование крутящего момента, большее, чем пороговое значение, и давление наддува, большее, чем давление в коллекторе.
Дополнительный вариант осуществления относится к способу двигателя, содержащему направление потока всасываемого воздуха через проточный канал, включающий в себя компрессор с приводом от турбины, сопровождаемый охладителем наддувочного воздуха с открытым перепускным клапаном компрессора, наряду со сжатием воздуха, охлажденного охладителем наддувочного воздуха компрессором с электроприводом и направлением его во впускной коллектор. Направление происходит в ответ на нажатие педали акселератора водителем, а сжатие компрессором с электроприводом уменьшается при закрывании перепускного клапана компрессора после того, как компрессор с приводом от турбины раскрутился до порогового уровня. Кроме того, воздух, сжимаемый компрессором с электроприводом, подается во впускной коллектор с обходом дросселя в параллельном канале. Дополнительно, клапан рециркуляции выхлопных газов полностью закрыт при направлении потока всасываемого воздуха через проточный канал и сжатия воздуха, охлажденного охладителем наддувочного воздуха.
Отметим, что примерные процедуры управления, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Кроме того, одна или более различных конфигураций системы могут использоваться в комбинации с одной или более описанных диагностических процедур. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.