具有进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的发动机系统技术方案

本发明专利技术涉及具有进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的发动机系统。提供一种用于发动机的操作的方法。所述方法包括：在第一工况期间，允许进气气流通过定位在汽缸上游的进气空气供应涡轮机以驱动发电机，所述发电机耦接至能量存储装置，以及抑制进气气流通过布置于具有所述进气空气供应涡轮机的平行流布置中的马达驱动的压缩机，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，该马达耦接至所述能量存储装置。所述方法还包括：在第二工况期间，允许进气气流通过所述马达驱动的压缩机同时所述马达驱动的压缩机接收来自所述马达的转动输入，以及抑制进气气流通过所述进气空气供应涡轮机。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请要求2015年4月28日提交的德国专利申请No.102015207791.8的优先权，其全部内容在此通过引用被并入本文。
技术介绍
涡轮增压器被并入内燃发动机中以改进燃烧操作。由涡轮增压器提供的升压允许发动机产生更大的功率输出或能够使发动机缩小尺寸同时提供相当于较大自然吸气发动机的功率输出。DE 102013203042 A1公开了用于内燃发动机的涡轮增压器，其具有油润滑轴承、用于油的供应管路和用于油的通流限制器。在DE 102013203042 A1中公开的涡轮增压器能够在所增加的发动机功率不是所期望时产生过量的升压，从而增加发动机的低效率。排气驱动涡轮增压器也能够经历由惯性、摩擦和涡轮增压器中压缩机负荷引起的滞后。涡轮增压器滞后消极地影响了车辆节流响应，这能够降低车辆消费者的吸引力。
技术实现思路
为了解决上述问题中至少一些问题，提供了一种用于发动机操作的方法。该方法包括在第一工况期间，允许进气气流通过定位于汽缸上游的进气空气供应涡轮机(intake air-supply turbine)以驱动发电机，该发电机耦接至能量存储装置，以及抑制进气气流通过布置于具有进气空气供应涡轮机的平行流布置(parallel flow arrangement)中的马达驱动的压缩机(motor-driven compressor)，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，所述马达耦接至能量存储装置。该方法还包括在第二工况期间，允许进气气流通过马达驱动的压缩机同时马达驱动的压缩机接收来自马达的转动输入，以及抑制进气气流通过进气空气供应涡轮机。当单独或结合附图时，本说明书的上述优点和其它优点以及特征将从以下具体实施方式中更容易地明白。应该理解，提供上述
技术实现思路
是为了以简化形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或基本
特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开任何部分中的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出在示例性实施例中具有进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的机动车辆；图2示出用于包括进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的内燃发动机的系统的操作的方法；以及图3示出用于包括进气空气供应涡轮机和马达驱动的压缩机的内燃发动机的系统的操作的更详细方法。具体实施方式本说明书涉及机动车辆，其具有内燃发动机、供气道(air-supply tract)、排气道(exhaust gas tract)以及布置于供气道中的压缩机。机动车辆可包括提供改进的发动机升压和效率以及其它优点的供气道。在一个示例中，机动车辆可包括内燃发动机、供气道、排气道以及布置于供气道中的压缩机。机动车辆可额外地具有发电机和布置于压缩机下游供气道中的进气空气供应涡轮机。因此，进气空气供应涡轮机具有在操作期间流经其间的进气空气并因此定位于汽缸的上游，所述汽缸与具有流经其间的排气的定位于汽缸下游的排气涡轮机相对。继续前面的示例，进气空气供应涡轮机可以连接至发电机以便将扭矩传递至发电机。压缩机可以包括在排气涡轮增压器中并且在该情况下连接至布置于排气道中的排气涡轮机。排气涡轮机可以定位于汽缸的下游并且被配置为将扭矩传递至压缩机。可以有利的是，对于能量恢复，特别是当压缩机由吸收来自排气流的能量并由此驱动压缩机的排气涡轮机驱动时，借助进气空气供应涡轮机以使用增压压力是可能的，所述增压压力由上游压缩机产生并且其对于当前驱动情形不是所期望的。当进气空气供应涡轮机经由涡轮机轴将扭矩输入提供至发电机时，发电机产生能量。由发电机产生的能量能够用于驱动其它部件，诸如马达驱动器压缩机。供应空气的通流量还会受到进气空气供应涡轮机的影响。也就是说，供
应至汽缸的空气量可受到进气空气供应涡轮机的影响。因此，阀门可以定位在供气道中的管道的一个或多个中。能够操作阀门以调节流动至下游汽缸的进气空气量。此外，由于涡轮机的性能，在涡轮机操作期间行进通过进气空气供应涡轮机的供应空气扩展并变得更冷。冷却的进气空气能够有利于减少发动机中的燃烧爆震。减少燃烧爆震能够相应地增加发动机燃烧效率。在另一个示例中，供气道可包括彼此平行延伸的多个管道。也就是说，管道具有平行流布置，在所述平行流布置中管道的入口彼此连接(例如，直接连接)并且管道的出口彼此连接(例如，直接连接)。继续该示例，进气空气供应涡轮机可以布置于包括在供气道的多个管道中的进气空气供应涡轮机管道中。因此，引导所期望的空气供应流通过进气空气供应涡轮机是可能的，例如，在部分负荷操作期间以及在其它操作期间，引导空气在进气空气供应涡轮机周围，使得空气绕过进气空气供应涡轮机。在机动车辆的另一个示例中，进气空气供应涡轮机可具有可调节的导向叶片。也就是说，可以调节导向叶片的几何结构以改变流经进气空气供应涡轮机的进气空气量。结果，能够以更多通用的方式使用进气空气供应涡轮机并且能够更有效地操作。例如，可以调节进气空气供应涡轮机中的导向叶片以增加/减少从进气空气供应涡轮机供应至汽缸的空气。以这种方式，可变几何结构进气空气供应涡轮机能够作为发动机节流机构以向汽缸提供期望的气流量。在另一个示例中，发电机可以以能够改变用于驱动发电机所需要的扭矩的方式而构造。也就是说，进气空气供应涡轮机能够将不同量值的转动输入提供至发电机。此外，发电机可以是电气发电机。在此示例中，发电机因此可以用作进气空气供应涡轮机上的可变负荷。进气空气供应涡轮机上发电机的可变负荷因此能够用于节流流经涡轮机的空气供应。例如，当增加的进气空气节流是期望的时，可以调节发电机以将增加的负荷施加于进气空气供应涡轮机上，从而减缓涡轮机速度。在另一方面，当降低的进气空气节流是期望的时，可以调节发电机以将降低的负荷量施加于进气空气供应涡轮机上，从而增加涡轮机速度。在机动车辆的另一个示例中，发电机可以操作地连接至能量存储装置(例如，电池、电容器等等)。因此，由发电机提供的能量能够被存储并且如果需
要可用于其它应用中。以这种方式，能量可以被保存于机动车辆中，从而增加车辆效率并提高燃料经济性。在此示例中，马达可以操作地连接至能量存储装置。在该示例中，当需要时，马达能够因此用存储在能量存储装置中的能量操作。应该清楚的是，存储在能量存储装置中的能量可以先前由发电机产生。以这种方式，能量能够被保存于发动机中以增加发动机效率。例如，进气系统中的过量能量能够在某些工况(例如，低负荷、减速等等)期间通过供应空气涡轮机的操作和发电机被转移至能量存储装置。随后，在其它工况(例如，高负荷、加速等等)期间，存储在能量装置中的过量能量能够用于驱动马达驱动的压缩机以增加发动机输出。结果，能够增加发动机效率。在机动车辆的另一个示例中，额外压缩机可以布置在供气道中的压缩机的下游。额外压缩机可以由马达(例如，电动马达)驱动并因此可称为马达驱动的压缩机。因此，经由两个压缩机提供所期望的增压压力是可能的。马达驱动的压缩机相对于涡轮增压器压缩机的优点在于：如果需要，能够独立于排气流的当前状态而操作。因此，在一些示例中，马达驱动的压缩机可以被操作以减少发动机中的涡轮滞后。例如，当需要时，马达驱动的压缩机可以在发动机功率转换期间操作以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机动车辆，其包括：内燃发动机；将进气空气提供至所述内燃发动机的供气道；接收来自所述内燃发动机的排气的排气道；布置于所述供气道中的压缩机；进气空气供应涡轮机，其布置于所述压缩机下游的所述供气道的进气空气供应涡轮机管道中并且被配置为将扭矩传递至耦接至能量存储装置的发电机；以及马达驱动的压缩机，其定位于具有在所述供气道中的第一进气管道的平行流布置中的马达驱动的压缩机管道中，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，所述马达被配置为耦接至所述能量存储装置。

【技术特征摘要】
2015.04.28 DE 102015207791.81.一种机动车辆，其包括：内燃发动机；将进气空气提供至所述内燃发动机的供气道；接收来自所述内燃发动机的排气的排气道；布置于所述供气道中的压缩机；进气空气供应涡轮机，其布置于所述压缩机下游的所述供气道的进气空气供应涡轮机管道中并且被配置为将扭矩传递至耦接至能量存储装置的发电机；以及马达驱动的压缩机，其定位于具有在所述供气道中的第一进气管道的平行流布置中的马达驱动的压缩机管道中，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，所述马达被配置为耦接至所述能量存储装置。2.根据权利要求1所述的机动车辆，还包括：定位于所述进气空气供应涡轮机管道中的进气空气供应涡轮机阀门，定位于所述马达驱动的压缩机管道中的马达驱动的压缩机阀门，以及控制系统，所述控制系统被配置为基于发动机工况调节通过所述进气空气供应涡轮机阀门和所述马达驱动的压缩机阀门的进气空气的流动。3.根据权利要求2所述的机动车辆，其中所述控制系统被配置为，在第一工况期间，打开所述进气空气供应涡轮机阀门以及关闭所述马达驱动的压缩机阀门。4.根据权利要求3所述的机动车辆，其中所述控制系统被配置为，在第二工况期间，打开所述马达驱动的压缩机阀门以及命令所述马达驱动所述马达驱动的压缩机并且关闭所述进气空气供应涡轮机阀门。5.根据权利要求3所述的机动车辆，其中所述第一工况包括所述压缩机正产生过量升压的状况。6.根据权利要求1所述的机动车辆，其中所述进气空气供应涡轮机具有可调节导向叶片。7.根据权利要求1所述的机动车辆，其中所述发电机被配置为接收来自所述进气空气供应涡轮机的可变扭矩输入。8.根据权利要求1所述的机动车辆，其中所述供气道包括定位于具有所述马达驱动的压缩机管道和所述进气空气供应涡轮机管道的平行流布置中的旁通管道。9.根据权利要求8所述的机动车辆，还包括定位于所述旁通管道中的旁通阀。10.根据权利要求1所述的机动车辆，其中所述压缩机连接至布置于所述排气道中的排气涡轮机，所述排气涡轮机被配置为将扭矩传递至所述压缩机。11.一种用于发动机系统的操作的方法，其包括：在第一工况期间，允许进气气流通过定位于汽缸上游的进气空气供应涡轮机以驱动旋转耦接至所述进气空气供应涡轮机的发电机，所述发电机耦接至能量存储装置；以及抑制进气气流通过布置于具有所述进气空气供应涡轮机的平行流布置中的马达驱动的压缩机，所述马达驱动的压缩机耦接至马达，所述马达耦接至所述能量存储装置；并且在第二工况期间，允许进...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克默林，H·M·金德尔，V·斯米利亚诺夫斯基，F·克拉默，F·A·萨默候夫，A·库斯克，F·J·布林克曼，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US