[发明专利]涡轮增压发动机及控制该涡轮增压发动机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有废气涡轮增压器的内燃发动机。

背景技术

废气涡轮增压器包括废气涡轮，该废气涡轮驱动压缩机，以使进气压力增压到大气压力以上，从而增加从发动机输出的功率。传统的涡轮增压发动机使用用于在整个发动机操作速度范围内增压的涡轮增压器。这会致使涡轮增压器选择范围窄和/或发动机性能低，这是因为期望小的、响应快的涡轮增压器用于发动机低速增压和快速响应，而期望较大的、限制较少的涡轮增压器用于在发动机速度较高时增加功率。涡轮增压器的尺寸以及用于在整个发动机操作范围内操作(特别是用于高速/高负载操作)的其他发动机部件会导致与附加的发动机结构关联的成本的增加、重量增加以及适应关联的更高的峰值压力以及更高的温度条件下的操作的材料更昂贵。另外，增加的发动机摩擦损失和重量可能会与更稳健的发动机结构相关联。

发明内容

一种用于控制具有废气涡轮增压器的多缸内燃发动机的系统或方法，所述废气涡轮增压器具有结合到涡轮的压缩机，所述系统或方法包括：响应于至少一个操作参数超过对应的阈值来使压缩机周围的进气流的至少一部分以及涡轮周围的排气流的至少一部分基本上同时改变方向。在一个实施例中，响应于发动机速度超过关联的阈值来基本上同时操作进气旁通阀和排气旁通阀，以使压缩机周围的几乎全部进气流以及涡轮周围的几乎全部排气流改变方向，从而使发动机在较高的发动机速度下作为自然吸气式发动机有效地操作。

本领域的普通技术人员将认识到与根据本公开的各个实施例关联的多种优点。例如，仅在较低的发动机速度下提供增压而在较高的发动机速度下提供自然吸气的发动机操作会产生更高效的增压系统以及更轻、更高效、成本最低的发动机。在较低的发动机速度下提供增压改善了性能体验，并通过针对具体应用的发动机的小型化以及更高效的动力传动系统匹配使燃油经济性得到提高。另外，由于仅在较低的发动机速度下应用增压，所以发动机结构和材料不需要升级，这会产生成本和重量优势同时降低制造复杂性。

通过以下结合附图对各个实施例进行的详细描述，以上优点及其他优点和特征将会显而易见。

附图说明

图1是示出根据本公开的具有涡轮增压器旁通的代表性发动机/车辆实施例的操作的框图；

图2是示出根据本公开的实施例的用于控制具有废气涡轮增压器的发动机的系统或方法的操作的流程图；

图3是示出作为根据本公开的代表性实施例的发动机速度的函数的扭矩的曲线图。

具体实施方式

如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出和描述的实施例的各种特征可与在一个或多个其他附图中示出的特征结合，以产生未被明确示出或描述的替代实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型会被期望用于具体应用或实施。用于说明的代表性实施例总体上涉及可在自然吸气模式下操作的小型(downsized)涡轮增压的四冲程、多缸内燃发动机。本领域的普通技术人员可利用其他发动机/车辆技术来认识到类似的应用或实施，所述其他发动机/车辆技术包括具有各种类型的气门机构和气门启用策略(可包括机械系统、机电系统和/或液压系统)的直喷式发动机和/或进气口喷射式发动机。

在图1中示出的代表性实施例中，系统10包括由内燃发动机驱动的车辆(未具体示出)，所述内燃发动机具有多个汽缸(由汽缸12表示)，所述多个汽缸具有相应的燃烧室14。如本领域的普通技术人员将理解的是，系统10包括各种传感器和致动器，以实现发动机/车辆的控制。可给每个汽缸12提供一个或多个传感器或致动器，或者可给发动机提供单个传感器或致动器。例如，每个汽缸12可包括四个换气气门(包括两个进气气门16和两个排气气门18，两个进气气门16中仅有一个在图中示出，两个排气气门18中仅有一个在图中示出)。然而，发动机可仅包括单个发动机冷却液温度传感器20。在图1中示出的实施例中，发动机包括与基于微处理器的控制器30通信的电磁或电子致动的进气气门16和排气气门18，以控制气门打开时间和气门关闭时间。其他实施例包括可选的气门构造以及使用机械、机电、液压和/或组合气门致动的气门控制。例如，在一个实施例中，进气气门16被电子致动，而排气气门18通过关联的凸轮轴(未示出)被依常规致动。可选地，例如，进气气门16和排气气门18利用具有推杆和摇臂的整体凸轮式构造而被依常规致动。在一个实施例中，为了获得更高的效率，发动机是使用改进的Atkinson(阿特金森)或Miller(米勒)燃烧循环操作的小型LIVC(进气气门延迟关闭)发动机。