[发明专利]涡轮增压发动机的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年9月9日提交的名称为“对发动机进行涡轮增压的方法和系统（Method and system for turbocharging an engine）”的美国专利申请序列号12/878,838的继续部分，其全部内容并入本文以供参考。

技术领域

本说明书涉及用于提高涡轮增压发动机的热效率的方法。该方法在涡轮增压发动机内提供EGR可以是特别有益的。

背景技术

为了努力满足严格的联邦政府排放标准，发动机系统可以被构造成具有排气再循环（EGR）系统，其中至少一部分排气被再循环到发动机进气。这样的EGR系统能够减少排气排放且同时还能够提高燃料经济性，特别是在较高发动机增压水平的情况下。

这样EGR系统的一个示例在US6,135,088中由Duret示出。这里，发动机汽缸的第一入口被构造成输送EGR而第二入口被构造成输送由压缩机增压的新鲜空气到汽缸。以此方式，在汽缸内可以实现充气分层从而改善自发点火。

发明内容

不过，在这里本发明人已经意识到这种系统的潜在性问题。作为一个示例，在一些情况下，会不需要充气分层。而且，需要均质的充气来增强发动机性能并且改进EGR优势。作为另一示例，可能难以维持充气分层，这是因为两个入口通过一个公共出口排放排气。作为又一示例，如果使用排气涡轮机来驱动压缩机的话，则Duret教导的理想效果不再存在。

因此在一个示例中，这些问题中的一部分可以通过一种操作增压发动机的方法至少部分被解决，该方法包括：通过第一进气道从两个排气道中的一个向发动机汽缸抽吸处于或低于大气压力的至少一些再循环排气；以及通过与两个排气道中的另一个联接的单独的第二进气道向所述汽缸抽吸处于压缩机压力的至少一些新鲜空气。以此方式，新鲜的增压空气可以独立于再循环排气被传输。之后，空气充气可以在汽缸内彼此混合且与燃料混合。之后，结合的空气充气-燃料混合物可以在汽缸内燃烧。

例如，一定量的排气（即低压EGR）可以从第一排气道通过第一EGR通道被抽吸到第一进气道内。EGR可经由第一排气门从第一排气道被自然吸气并且通过第一进气道的第一进气门在第一较早进气门正时以处于或低于大气压力的情况被输送至发动机汽缸。例如，可以在进气冲程开始时输送EGR。同时，一定量的新鲜进气空气可以通过被包括在第二进气道内的涡轮增强器压缩机被抽吸。这样，第二进气道可以分离于第一进气道，并且涡轮增压器可以仅联接到第二进气道而不联接到第一进气道。同样，压缩机可以被与第二进气道联接的第二排气道内所包括的涡轮机驱动。例如，被压缩的新鲜进气空气可以在第二进气门正时通过第二进气道的第二进气门被抽吸到发动机汽缸内，该第二进气门正时迟于第一进气门正时（例如可以在进气冲程已经开始并且第一进气门已经打开之后吸入被增压的新鲜空气）。低压EGR（LP-EGR）和增压新鲜进气空气可以在汽缸内混合。此外，空气充气混合物可以在汽缸内与燃料混合并燃烧。

以此方式，分层的空气充气可以被输送到汽缸不过会在燃烧前在汽缸内与燃料均质混合。通过保持EGR离开压缩机，可以减少对压缩机的堵塞和污染。通过不将压缩机功消耗在输送EGR上，能够提高涡轮增压器的效率。此外，通过在汽缸内而不是在其之前使用输送的增压新鲜空气与输送的EGR混合，可以减少进气道内使用EGR对增压进气空气的稀释。通过使得EGR输送分离于增压输送，还能够减少涡轮增压器控制以及EGR控制中的延迟，特别是在瞬态期间。这样，分离的进气道还可以使得能够使用较小的涡轮增压器来提供期望增压而不会有损增压效率。总而言之，提高了发动机效率和性能。

在另一示例中，提供减少涡轮增压器迟滞的方法。所述方法包括：响应踩加速器踏板，增加进气空气的量并且减少经由第一进气道被输送到汽缸的再循环排气的量，且同时操作与不同的第二进气道联接的压缩机，从而增加经由第二进气道被输送到汽缸的增压进气空气的量以从踩加速器踏板开始持续一时间段。

在另一示例中，增加进气空气的量并且减少再循环排气的量包括打开第一进气道内的第一进气节气门且同时闭合被联接在第一排气道和第一进气道之间的第一EGR通道内的第一EGR阀。

在另一示例中，所述时间段包括压缩机获得阈值速度之前的时间段。

在另一示例中，方法还包括在所述时间段流逝之后，减少进气空气的量且同时增加经由第一进气道被输送到汽缸的再循环排气的量。