[发明专利]加压进气系统

说明书

本公开提供了“加压进气系统”。提供了用于增压发动机系统的方法和系统。在一个示例中，一种系统可包括具有两条路径的加压进气系统，第一路径用于向所述发动机输送环境空气，而第二路径用于向所述发动机输送增压空气。所述加压进气系统还适于储存增压空气，以便在需求更大的发动机扭矩的情况下更快地供应增压压力。

技术领域

本说明书总体涉及用于控制车辆发动机以提供增压空气充气的方法和系统。

背景技术/发明内容

通过将包括由涡轮驱动的压缩机的涡轮增压器结合到车辆的发动机中，可提高发动机的效率和功率输出。将另外的空气成比例地强制引入到发动机的燃烧室中引起另外燃料的燃烧，从而产生比从处于环境压力的进气获得的更多的动力。通常在压缩过程中对加压的空气或增压的空气进行加热，因为如果直接燃烧的话，可能增加发动机爆震的风险。因此，通常在空气进入发动机进气歧管之前使空气流动通过增压空气冷却器(CAC)来冷却增压空气，这一过程还增加空气密度并改善进气门节流响应。

由涡轮增压器的压缩机提供的空气压缩能够通过涡轮的旋转实现。通常，至少一部分排气被沿路线引导到涡轮，并且排气的膨胀导致涡轮转动。由于涡轮机械地联接到压缩机，所以当涡轮加快转动时，压缩机也加快转动。然而，在要求扭矩增加的时间与压缩机提供对应的增压压力的时间之间可能存在延迟。延迟，也称为涡轮迟滞，是由于涡轮在低发动机负荷下操作时的惯性和摩擦，并且对应于发动机产生足以使涡轮加速以便驱动压缩机的排气(例如，排气流量和温度)所需的持续时间。在此涡轮迟滞期间，增压发动机性能可能降级。

已经开发了各种方法来解决涡轮迟滞的问题，包括提供用于向发动机供应空气的替代路径。Sealy等人在美国专利6,561,169中示出一种示例性方法。在所述专利中，公开了一种增压空气管理系统，其中第一空气管道将处于环境压力的空气供应到进气歧管，并且第二空气管道使冷却的增压空气从增压空气冷却器(CAC)的下游流动到进气歧管。基于发动机的转速和负荷，经由气门来控制气流通过第一空气管道或第二空气管道。在低负荷期间，空气经由第一管道进行输送。在较高负荷期间，冷却的密集空气经由第二管道和CAC进行输送。

然而，本发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。可能存在这样的情况：经由第二管道提供的空气无法改善增压发动机性能。在Sealy的方法中，在低负荷条件期间关闭气门允许冷却的且密度高的压缩空气保持在第二管道内，并且当气门在随后的高负荷条件期间打开时释放。由于Sealy的增压空气管理系统适用于对涡轮增压器不太频繁的需求，所以CAC不在低负荷条件期间操作以改善燃料经济性。因此，基于环境条件，以及在CAC不操作的情况下压缩空气保持在第二管道中的持续时间，压缩空气的增压潜能可能降级。例如，在环境温度或湿度高的条件期间，保持在第二管道中的压缩空气的密度可能降低，从而在随后释放压缩空气时降低发动机的节流响应。如果在空气保留在密封的第二管道中的同时操作CAC，可能会失去增压发动机的燃料经济性益处。

在一个示例中，可通过用于减少涡轮迟滞的方法来解决上述问题，所述方法包括：在较高的发动机负荷下，经由进气通路将冷却的压缩空气抽吸到发动机中，以及在较低的发动机负荷下，在将冷却的压缩空气保留在进气通路中的同时经由管道将环境空气抽吸到发动机中。另外，基于在较低的发动机负荷期间传递到压缩空气的热量，将压缩空气从进气通路释放。以此方式，可改善扭矩需求的瞬时增加之后的增压压力响应时间。