Способ (варианты) и система снижения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом

Способ (варианты) и система снижения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Это изобретение относится к области техники моторных транспортных средств, а более точно, к впуску воздуха в системах двигателя моторного транспортного средства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатель с наддувом может предлагать большую эффективность использования топлива и более низкие выбросы, чем безнаддувные двигатели аналогичной мощности. Во время переходных условий, однако, мощность, эффективность использования топлива и производительность управления выбросами двигателя с наддувом могут страдать. Такие переходные условия могут содержать быстрое возрастание или убывание нагрузки двигателя, скорости вращения двигателя или массового расхода воздуха. Например, когда нагрузка двигателя быстро возрастает, компрессор турбонагнетателя может требовать повышенного крутящего момента, чтобы выдавать увеличенный расход воздуха. Такой крутящий момент, однако, может не иметься в распоряжении, если турбина, которая приводит в движение компрессор, не полностью раскручена. Как результат, нежелательное запаздывание мощности может возникать до того, как поток всасываемого воздуха нарастает до требуемого уровня.

Ранее было выявлено, что системы двигателя с турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью накопления сжатого воздуха и использования накопленного сжатого воздуха для дополнения заряда воздуха из компрессора турбонагнетателя. Например, Пурсифулл и другие описывают систему в US 2011/0132335, в которой сжатый воздух накапливается в резервуаре наддува и дозируется во впускной коллектор, когда недостаточно сжатого воздуха, доступного из компрессора турбонагнетателя. В частности, резервуар наддува заряжается свежим всасываемым воздухом и/или вытекающим потоком из одного или более не снабжаемых топливом цилиндров. Посредством дозирования добавочного сжатого воздуха из резервуара наддува во впускной коллектор, крутящий момент, соответствующий дозируемому воздуху, может быть обеспечен для удовлетворения потребности в крутящем моменте при раскручивании турбины.

Однако авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такой системы. В одном из примеров, если резервуар наддува имеет небольшой объем, наддувочный воздух может быть в начале способным подавать достаточное количество воздуха для обеспечения повышенного требуемого крутящего момента, но после того, как запас истощен, к примеру, на более высоких скоростях вращения двигателя, турбина может все еще не быть раскрученной и, таким образом, крутящий момент может падать вслед за начальным повышением. Такая производительность может быть хуже, чем вообще отсутствие компенсации. Кроме того еще, давление воздуха, дозируемого резервуаром наддува, может не быть достаточно высоким, чтобы преодолевать давление наддува. Как результат, даже с выпускаемым наддувочным воздухом, запаздывание турбонагнетателя может не может быть преодолено в достаточной степени.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, по меньшей мере некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены способом для двигателя. В одном из вариантов осуществления предложен способ снижения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом, включающий в себя этапы, на которых заряжают резервуар наддува во время цикла двигателя, предшествующего нажатию педали акселератора, сжатым воздухом из впускного коллектора и подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, в ответ и при нажатии педали акселератора, когда двигатель работает в первом режиме, выпускают находящийся под давлением заряд из резервуара наддува во впускной коллектор, ниже по потоку от впускного дросселя, в течение некоторой продолжительности времени, с закрытым дросселем, и после этой продолжительности времени, направляют сжатый воздух из компрессора во впускной коллектор с открытым впускным дросселем, и обеспечивают протекание сжатого воздуха через канал, присоединенный в месте выше по потоку от дросселя и ниже по потоку от компрессора к резервуару наддува, и в ответ и при нажатии педали акселератора, когда двигатель работает в втором режиме, отличном от первого режима, выпускают находящийся под давлением заряд из резервуара наддува в выпускной коллектор выше по потоку от турбины.

Указанное направление сжатого воздуха из компрессора во впускной коллектор с открытым впускным дросселем после этой продолжительности времени предпочтительно включает в себя этап, на котором открывают впускной дроссель из закрытого положения.

Нажатие педали акселератора предпочтительно осуществляют при работе двигателя с наддувом.

Выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор в течение некоторой продолжительности времени с закрытым дросселем предпочтительно включает в себя этап, на котором осуществляют выпускание в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока давление ниже по потоку от дросселя, не будет выше порогового значения при раскручивании турбины.

При нажатии педали акселератора, когда двигатель работает в первом режиме, давление выше по потоку от дросселя предпочтительно находится ниже порогового значения, при этом выпускание в течение некоторой продолжительности времени, с закрытым дросселем включает выпускание до тех пор, пока давление выше по потоку от дросселя не будет на или выше порогового значения.

Выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор ниже по потоку от дросселя в течение некоторой продолжительности времени в ответ и при нажатии педали акселератора предпочтительно включает выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор ниже по потоку от дросселя посредством другого канала, соединенного ниже по потоку от дросселя, при этом первый запорный клапан расположен в канале, а другой запорный клапан расположен в другом канале.

Предпочтительно осуществляют работу двигателя в первом режиме, когда давление находящегося под давлением заряда, накопленного в резервуаре наддува, выше, чем пороговое давление, и осуществляют работу двигателя во втором режиме, когда давление находящегося под давлением заряда, накопленного в резервуаре наддува, ниже, чем пороговое давление.

Предпочтительно осуществляют работу двигателя в первом режиме, когда уровень наддува двигателя выше, чем пороговый уровень наддува при нажатии педали акселератора, и осуществляют работу двигателя во втором режиме, когда уровень наддува двигателя ниже, чем пороговый уровень наддува при нажатии педали акселератора.

Когда уровень наддува двигателя при нажатии педали акселератора выше, чем давление находящегося под давлением заряда, накопленного в резервуаре наддува, предпочтительно осуществляют работу двигателя только во втором режиме.

Согласно другому варианту предложен способ снижения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом, включающий в себя этап, на котором в ответ на нажатие педали акселератора, при давлении на входе дросселя ниже порогового значения, последовательно выпускают находящийся под давлением заряд из резервуара наддува в каждый из впускного коллектора ниже по потоку от впускного дросселя и выпускного коллектора выше по потоку от турбины турбонагнетателя, включая удерживание впускного дросселя закрытым при выпуске находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор, а затем открывают дроссель и направляют сжатый воздух из компрессора турбонагнетателя во впускной коллектор и из места ниже по потоку от компрессора, причем порядок последовательного выпуска основан на давлении наддува двигателя, давлении выхлопных газов.

Выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор при удерживании впускного дросселя закрытым предпочтительно продолжают в течение некоторой продолжительности времени до тех пор, пока давление на входе дросселя не будет на или выше порогового значения, при этом направление сжатого воздуха с открытым дросселем выполняют через некоторую продолжительность времени.

Способ предпочтительно дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют установку момента зажигания на первую установку момента времени во время выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор при удерживании впускного дросселя закрытым, и регулируют установку момента зажигания на вторую, иную установку момента времени при направлении сжатого воздуха с открытым дросселем.

Способ предпочтительно дополнительно включает во время цикла двигателя, предшествующего нажатию педали акселератора, заряжают резервуар наддува сжатым воздухом из места ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от впускного дросселя и подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, для накопления находящегося под давлением заряда, имеющего первое процентное содержание рециркулируемых выхлопных газов (EGR), при давлении на входе дросселя ниже порогового значения осуществляют работу двигателя с рециркулируемыми выхлопными газами низкого давления и/или высокого давления, при этом первая установка момента времени основана на первом процентном содержании EGR, а вторая установка момента времени основана на втором процентном содержании EGR, причем второе процентное содержание EGR является процентным содержанием EGR сжатого воздуха, направленного из компрессора во впускной коллектор.

Нажатие педали акселератора предпочтительно осуществляют при работе двигателя с наддувом.

Выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор предпочтительно включает в себя этап, на котором открывают выпускной клапан резервуара при поддержании впускного клапана зарядки резервуара закрытым.

Направление сжатого воздуха с открытым дросселем предпочтительно дополнительно включает в себя этап, на котором прекращают выпускание находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор, причем указанное прекращение включает поддержание каждого из выпускного клапана резервуара и впускного клапана зарядки резервуара закрытым.

Согласно другому аспекту предложена система снижения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом, содержащая двигатель с наддувом, содержащий впускной и выпускной коллектор, турбонагнетатель, содержащий компрессор и турбину/ резервуар наддува, соединенный с каждым из впускного и выпускного коллектора, и контроллер с машиночитаемыми командами, хранимыми в постоянном машиночитаемом носителе, для, во время цикла двигателя, предшествующего нажатию педали акселератора, заряда резервуара наддува сжатым воздухом из впускного коллектора и подвергнутыми сгоранию выхлопными газами из выпускного коллектора, для накопления находящегося под давлением заряда, имеющего процентное содержание EGR, при нажатии педали акселератора, приведения в действие компрессора, когда процентное содержание EGR накопленного, находящегося под давлением заряда ниже, чем пороговая величина, повышения давления в цилиндре посредством выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор при удерживании впускного дросселя закрытым, и регулирования установки момента зажигания на первую установку момента, при этом первая установка момента времени основана на величине и процентном содержании EGR выпускаемого, находящегося под давлением заряда, и когда процентное содержание EGR накопленного, находящегося под давлением заряда выше, чем пороговая величина, выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в выпускной коллектор выше по потоку от турбины.

Выпускание из резервуара наддува во впускной коллектор предпочтительно включает в себя этап, на котором открывают впускной клапан выпускания резервуара, чтобы выпускать находящийся под давлением заряд из резервуара наддува во впускной коллектор, ниже по потоку от дросселя, при этом резервуар наддува соединен с впускным коллектором посредством первого канала, соединенного ниже по потоку от впускного дросселя, и второго канала, соединенного выше по потоку впускного дросселя.

Контроллер предпочтительно дополнительно содержит команды для после выпускания резервуара наддува во впускной коллектор, когда процентное содержание EGR накопленного, находящегося под давлением заряда ниже, чем пороговая величина, дополнительного повышения давления в цилиндре посредством направления сжатого воздуха из компрессора во впускной коллектор при открывании закрытого дросселя, и регулирования установки момента зажигания на вторую, иную установку момента времени при направлении сжатого воздуха из компрессора во впускной коллектор, при этом вторая установка момента времени основана на количестве и давлении сжатого воздуха, направляемого во впускной коллектор.

Контроллер предпочтительно содержит дополнительные команды для, когда процентное содержание EGR накопленного, находящегося под давлением заряда ниже, чем пороговая величина, выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор при удерживании дросселя закрытым до тех пор, пока давление в коллекторе ниже по потоку от дросселя не совпадет с давлением на входе дросселя выше по потоку от дросселя.

Таким образом, дроссель может быть закрыт, чтобы предоставлять наддувочному воздуху из компрессора возможность предварительно заряжаться выше по потоку от дросселя при выпускании наддувочного воздуха из резервуара наддува ниже по потоку от дросселя.

Например, при нажатии педали акселератора, когда давление на входе дросселя (TIP) ниже порогового значения, компрессор может быть приведен в действие с закрытым дросселем, чтобы повышать TIP, при выпускании наддувочного воздуха высокого давления ниже по потоку от закрытого дросселя, чтобы удовлетворять запрос на крутящий момент. Затем, как только TIP выше порогового значения, дроссель может быть открыт и предварительно заряженный наддувочный воздух высокого давления из компрессора может быть выпущен выше по потоку от дросселя в двигатель, чтобы удовлетворять запрос крутящего момента. По существу, посредством предварительной зарядки наддувочного воздуха компрессора с закрытым дросселем, TIP может повышаться быстрее, чем было бы возможным в ином случае. Посредством предоставления наддувочному воздуху из резервуара возможности выпускаться во впуск при повышенном давлении наддувочного воздуха компрессора, запаздывание турбины может быть преодолено лучше, к тому же при удовлетворении потребления крутящего момента. В общем и целом, улучшается производительность двигателя с наддувом.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. 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.1 схематично показывает аспекты примерной системы двигателя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 иллюстрирует примерный способ зарядки резервуара наддува одним или более из подвергнутых сгоранию выхлопных газов и свежего всасываемого воздуха.

Фиг.3 иллюстрирует примерный способ выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной или выпускной коллектор.

Фиг.4 иллюстрирует примерный способ выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува для обеспечения EGR высокого давления.

Фиг.5 иллюстрирует примерный способ выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор при предварительной зарядке давления наддува компрессора.

Фиг.6-8 показывают примерные последовательности операций способов зарядки и выпускания резервуара наддува согласно настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам снижения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом, содержащим резервуар наддувочного воздуха, такой как в системе двигателя по фиг.1. Посредством выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара наддува во впускной коллектор или выпускной коллектор в ответ на нажатие педали акселератора, температуры и давления выхлопных газов могут быстро повышаться, и турбина устройства наддува может быстро раскручиваться. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, такой как примерный способ по фиг.2, для зарядки резервуара наддувочного воздуха одним или более из подвергнутых сгоранию выхлопных газов из выпускного коллектора или свежего всасываемого воздуха из впускного коллектора, когда имеются в распоряжении благоприятные возможности зарядки. Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью выполнения процедуру управления, такой как примерный способ по фиг.3, для выпускания находящегося под давлением заряда из резервуара во впускной коллектор и/или выпускной коллектор на основании условий эксплуатации двигателя, а также состава заряда, имеющегося в распоряжении в резервуаре. При выпускании во впускной коллектор, контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, такой как примерный способ по фиг.4, для выпускания находящегося под давлением заряд во впускной коллектор из резервуара наряду с удерживанием впускного дросселя открытым, а затем, открыванием дросселя, как только давление на входе дросселя было повышено в достаточной мере. Эта координация предоставляет давлению на входе дросселя возможность преимущественно повышаться наряду с тем, что запрос на крутящий момент удовлетворяется зарядом, выпускаемым из резервуара наддува. Как показано на фиг.5, во время выбранных условий наддува, когда запрошена EGR высокого давления, контроллер также может быть выполнен с возможностью повышения давления подвергнутых сгоранию выхлопных газов, накопленных в резервуаре, посредством смешивания их со сжатым всасываемым воздухом, а затем, доставки смеси заряда высокого давления во впускной коллектор. Примерные последовательности операций способов зарядки и выпускания показаны со ссылкой на фиг.6-8. Посредством повышения температуры и давления выхлопных газов, раскручивание турбины можно ускорять для уменьшения запаздывания турбонагнетателя. Посредством использования резервуара наддува, чтобы давать EGR высокого давления возможность выдаваться во время условий эксплуатации с наддувом, производительность двигателя с наддувом может быть улучшена.

Фиг.1 схематично показывает аспекты примерной системы 100 двигателя, содержащей двигатель 10. В изображенном варианте осуществления, двигатель является двигателем с наддувом, соединенным с турбонагнетателем 13, содержащим компрессор, приводимый в движение турбиной 16. Более точно, свежий воздух вводится по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздушный фильтр 12 и протекает в компрессор 14. Компрессор может быть любым пригодным компрессором всасываемого воздуха, таким как компрессор нагнетателя с приводом от электродвигателя или с приводом от ведущего вала. В системе 10 двигателя, однако, компрессор является компрессором турбонагнетателя, механически соединенным с турбиной 16 через вал 19, турбина 16 приводится в движение расширяющимися выхлопными газами двигателя. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), где геометрия турбины активно меняется в зависимости от скорости вращения двигателя.

Как показано на фиг.1, компрессор 14 соединен через охладитель 18 наддувочного воздуха к дроссельному клапану 20. Дроссельный клапан 20 соединен с впускным коллектором 22 двигателя. Из компрессора, сжатый заряд воздуха протекает через охладитель наддувочного воздуха и дроссельный клапан во впускной коллектор. Охладитель наддувочного воздуха, например, может быть теплообменником из воздуха в воздух или из воздуха в воду. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора считывается датчиком 24 давления воздуха в коллекторе (MAP). Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть соединен последовательно между входом и выходом компрессора 14. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапаном, выполненным с возможностью открывания в выбранных условиях эксплуатации, чтобы сбрасывать избыточное давление наддува. Например, перепускной клапан компрессора может открываться во время условий замедления скорости вращения двигателя для предотвращения помпажа компрессора.

Впускной коллектор 22 соединен с рядом камер 30 сгорания через ряд впускных клапанов (не показаны). Камеры сгорания, кроме того, соединены с выпускным коллектором 36 через ряд выпускных клапанов (не показаны). В изображенном варианте осуществления, показан одиночный выпускной коллектор 36. Однако, в других вариантах осуществления, выпускной коллектор может содержать множество секций выпускного коллектора. Конфигурации, имеющие множество секций выпускного коллектора могут давать выходящему потоку из разных камер сгорания возможность быть направленному в разные местоположения в системе двигателя.

В одном из вариантов осуществления, каждые из выпускных и впускных клапанов могут быть с электронным приводом или управлением. В другом варианте осуществления, каждые из выпускных и впускных клапанов могут быть с кулачковым приводом или управлением. С любым из электронного привода или кулачкового привода, установка моментов открывания и закрывания выпускных и впускных клапанов может регулироваться по необходимости под требуемую производительность сгорания и контроля выхлопных газов.

Фиг.1 показывает электронную систему 38 управления, которая может быть любой электронной системой управления транспортного средства, в котором установлена система 10 двигателя. В вариантах осуществления, в которых по меньшей мере один впускной или выпускной клапан выполнен с возможностью открывания и закрывания согласно регулируемой установке фаз распределения, при этом регулируемая установка фаз распределения может управляться посредством электронной системы управления, чтобы регулировать количество выхлопных газов, присутствующих в камере сгорания во время воспламенения. Электронная система управления также может быть выполнена с возможностью управления открыванием, закрыванием и/или регулированием различных других клапанов с электронным приводом в системе двигателя - например, дроссельных клапанов, перепускных клапанов компрессора, регуляторов давления наддува, клапанов EGR и отсечных клапанов, различных впускных и выпускных клапанов резервуара - как необходимо для ввода в действие любой из функций управления, описанных в материалах настоящего документа. Кроме того, для оценки условий эксплуатации в связи с функциями управления системы двигателя, электронная система управления может быть функционально соединена с множеством датчиков, скомпонованных на всем протяжении системы двигателя - датчикам расхода, датчикам температуры, датчикам положения педали, датчикам давления, и т.д.

Камеры 30 сгорания могут питаться одним или более видами топлива, такими как бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ, и т.д. Топливо может подаваться в камеры сгорания посредством непосредственного впрыска, впрыска во впускной канал, впрыска через корпус дроссельного клапана или любой их комбинации. В камерах сгорания, сгорание может инициироваться посредством искрового зажигания и/или воспламенения от сжатия.

Как показано на фиг.1, выхлопные газы из одной или более секций выпускного коллектора направляются в турбину 16, чтобы приводить в движение турбину. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, некоторое количество выхлопных газов взамен может направляться через сбросовый затвор (не показан), обходя турбину. Объединенный поток из турбины и сбросового затвора затем протекает через устройство 70 контроля выбросов. Вообще, одно или более устройств 70 контроля выбросов могут содержать один или более каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопных газов, выполненных с возможностью каталитической очистки потока выхлопных газов, тем самым снижая количество одного или более веществ в потоке выхлопных газов. Например, один из каталитических нейтрализаторов последующей очистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью улавливания NO_x из потока выхлопных газов, когда поток выхлопных газов обеднен, и восстанавливать захваченные NO_x, когда поток выхлопных газов обогащен. В других примерах, каталитический нейтрализатор последующей обработки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью осуществлять диспропорцию NO_x или избирательно восстанавливать NO_x посредством восстанавливающего агента. Кроме того в других примерах, каталитический нейтрализатор последующей очистки выхлопных газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или оксида углерода в потоке выхлопных газов. Разные каталитические нейтрализаторы последующей очистки выхлопных газов, имеющие любые такие функциональные возможности, могут быть скомпонованы в тонких покрытиях или где-нибудь еще в каскадах последующей очистки выхлопных газов отдельно или вместе. В некоторых вариантах осуществления, каскады последующей очистки выхлопных газов могут содержать регенерируемый сажевый фильтр, выполненный с возможностью улавливания и окисления частиц сажи в потоке выхлопных газов.

Все или часть очищенных выхлопных газов из устройства 70 контроля выбросов могут выбрасываться в атмосферу через выхлопную трубу 35. В зависимости от условий эксплуатации, однако, некоторая часть выхлопных газов может взамен отводиться в канал 51 EGR через охладитель 50 EGR и клапан 52 EGR на вход компрессора 14. Таким образом, компрессор выполнен с возможностью допуска выхлопных газов, отведенных ниже по потоку от турбины 16. Клапан EGR может открываться, чтобы допускать регулируемое количество охлажденных выхлопных газов на вход компрессора для требуемой производительности сгорания и контроля выбросов. Таким образом, система 10 двигателя выполнена с возможностью обеспечения внешнего EGR низкого давления (LP). Вращение компрессора, в дополнение к относительно длинному пути протекания EGR LP в системе 10 двигателя, обеспечивает превосходную гомогенизацию выхлопных газов в заряде всасываемого воздуха. Кроме того, расположение точек отбора и смешивания EGR обеспечивает очень эффективное охлаждение выхлопных газов для повышенной имеющейся в распоряжении массы EGR и улучшенной производительности.

В системе 10 двигателя, компрессор 14 является главным источником сжатого всасываемого воздуха, но в некоторых условиях, количество всасываемого воздуха, имеющегося в распоряжении из компрессора, может быть не отвечающим требованиям. Такие условия включают в себя периоды быстро возрастающей нагрузки двигателя, такие как немедленно после запуска, при нажатии педали акселератора или по выходу из перекрытия топлива при замедлении (DFSO). По существу, во время операции DFSO, впрыск топлива в один или более цилиндров двигателя избирательно выводится из работы в ответ на выбранные условия замедления или торможения транспортного средства. Во время по меньшей мере некоторых из этих условий быстрого возрастания нагрузки двигателя, количество сжатого всасываемого воздуха, имеющегося в распоряжении из компрессора, может быть ограничено вследствие турбины, не являющейся раскрученной до достаточно высокой скорости вращения (например, вследствие низких температуры или давления выхлопных газов). По существу, время, требуемое, чтобы турбина раскрутилась и привела в движение компрессор для обеспечения требуемого количества сжатого всасываемого воздуха, указывается ссылкой как запаздывание турбонагнетателя. Во время запаздывания турбонагнетателя, величина выдаваемого крутящего момента может не соответствовать запросу на крутящий момент, приводя к падению производительности двигателя.

Ввиду проблем, отмеченных выше, система 100 двигателя включает в себя резервуар 54 наддува. Резервуар наддува может быть любым резервуаром подходящего размера, выполненным с возможностью накопления находящегося под давлением заряда для выпускания позже. В качестве используемого в материалах настоящего описания, находящийся под давлением заряд указывает ссылкой на газ, накопленный в резервуаре 54. По существу, находящийся под давлением заряд, накопленный в резервуаре наддува, может содержать только чистый всасываемый воздух (например, сжатый всасываемый воздух, втягиваемый из впускного коллектора), только подвергнутые сгоранию выхлопные газы (например, подвергнутые сгоранию выхлопные газы из выпускного коллектора) или их комбинацию (например, смесь всасываемого воздуха и выхлопных газов, имеющую определенное процентное содержание EGR). В одном из вариантов осуществления, резервуар наддува может быть выполнен с возможностью накопления заряда с максимальным давлением, вырабатываемым компрессором 14. Различные впуски, выпуски и датчики могут быть соединены с резервуаром наддува, как конкретизировано ниже. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, датчик 56 давления соединен с резервуаром наддува и выполнен с возможностью ответа на давление заряда внутри него.

Система 100 двигателя, резервуар 54 наддува избирательно соединены с впускным коллектором 22 выше по потоку и ниже по потоку от впускного дроссельного клапана 20. Более конкретно, резервуар 54 наддува выполнен с возможностью выпускания находящегося под давлением заряда во впускной коллектор, ниже по потоку от впускного дроссельного клапана 20, через впускной клапан 84 выпускания резервуара наддува. Впускной клапан выпускания резервуара наддува может быть нормально закрытым клапаном, управляемым для открывания, когда требуется поток заряда из резервуара наддува во впускной коллектор. В некоторых сценариях, находящийся под давлением заряд может выдаваться, когда дроссельный клапан по меньшей мере частично открыт. Поэтому, запорный клапан 94 может быть соединен выше по потоку от дроссельного клапана и ориентирован для предотвращения выброса находящегося под давлением заряда из резервуара наддува в обратном направлении через дроссельный клапан. В других вариантах осуществления, запорный клапан может быть не включен в состав, и другие меры предприняты для предотвращения потока в обратном направлении через дроссельный клапан. В некоторых вариантах осуществления, конус восстановления давления (не показан) может быть соединен по текучей среде между резервуаром наддува и впускным коллектором, так чтобы находящийся под давлением заряд проводился через конус восстановления давления на выпуске из резервуара давления. Когда включен в состав, конус восстановления давления преобразует энергию потока обратно в энергию давления во время условий потока посредством подавления срыва потока со стенок трубопровода. В альтернативных вариантах осуществления, однако, конус восстановления давления может не быть включен в состав.

Кроме того, в дополнительных вариантах осуществления, таких, как когда находящийся под давлением заряд подается во впускной коллектор во время условий эксплуатации двигателя с наддувом, находящийся под давлением заряд может подаваться посредством впускного дроссельного клапана, удерживаемого закрытым в течение некоторой продолжительности времени. Как конкретизировано на фиг.5, дроссель может удерживаться закрытым до тех пор, пока резервуар наддува не выпущен полностью, или до тех пор, пока не достигнуто пороговое давление на входе дросселя. Затем, впускной клапан выпускания может закрываться, в то время как впускной дроссельный клапан открыт, чтобы предоставлять сжатому всасываемому воздуху из компрессора возможность выпускаться во впускной коллектор. Посредством временного удерживания дросселя закрытым, в то время как находящийся под давлением заряд выпускается в двигатель с наддувом, обратный поток в резервуар может уменьшаться, к тому же, наряду с предоставлением давлению сжатого всасываемого воздуха возможности повышаться выше, чем было бы возможным в ином случае. Комбинация выпускания высокого давления из резервуара, сопровождаемого воздухом высокого давления из компрессора, делает возможным лучшее удовлетворение запроса на крутящий момент, к тому же наряду с ускорением раскручивания турбины и уменьшением запаздывания турбонагнетателя.

В некоторых вариантах осуществления, удерживание дроссельного клапана закрытым в течение продолжительности времени может приводить к проблемам помпажа компрессора, когда дроссель по существу открыт. Если операция наддува при открывании дросселя ограничивается всплеском колебаний, контроллер может открывать предохранительный клапан наряду с открыванием дросселя, чтобы принимать меры в ответ на помпаж компрессора.

Резервуар 54 наддува также может заряжаться воздухом, втягиваемым из впускного коллектора ниже по потоку от компрессора 14 и охладителя 18 наддувочного воздуха. Более конкретно, резервуар 54 наддува выполнен с возможностью зарядки сжатым всасываемым воздухом из впускного коллектора, втягиваемым ниже по потоку от компрессора 14 и выше по потоку от впускного дроссельного клапана 20 через впускной клапан 82 зарядки резервуара наддува. Впускной клапан 82 зарядки резервуара наддува может быть нормально закрытым клапаном, управляемым для открывания, когда требуется поток находящегося под давлением заряда всасываемого воздуха из впускного коллектора в резервуар наддува. В одном из примеров, во время условий низкого наддува, впускной клапан зарядки может открываться, чтобы проводить по меньшей мере некоторое количество всасываемого воздуха, подвергнутого повышению давления компрессором, в резервуар 54 наддува. В качестве еще одного примера, во время условий высокого наддува, впускной клапан зарядки может открываться, чтобы проводить сжатый всасываемый воздух в резервуар 54 наддува, в котором он смешивается с предварительно накопленными подвергнутыми сгоранию выхлопными газами, чтобы вырабатывать EGR высокого давления. Затем, во время условий наддува, когда принимается кратковременный запрос EGR, EGR высокого давления выпускается во впускной коллектор через впускной клапан 84 выпускания для обеспечения запрошенного EGR высокого давления. Запорный клапан 92, соединенный выше по потоку от впускного клапана 82 зарядки, предоставляет сжатому воздуху из компрессора возможность протекать в резервуар наддува при условиях высокого давления на входе дросселя (TIP) и накапливаться в нем, но он предохраняет накопленный сжатый воздух от вытекания обратно в компрессор в условиях низкого TIP.

Резервуар 54 наддува также показан избирательно соединенным с выпускным коллектором 36 выше по потоку от турбины. Более конкретно, резервуар 54 наддува выполнен с возможностью выпускания находящегося под давлением заряда в выпускной коллектор, выше по потоку от турбины 16, через выпускной клапан 88 выпускания резервуара наддува. Выпускной клапан 88 выпускания резервуара наддува может быть нормально закрытым клапаном, управляемым для открывания, когда требуется поток заряда из резервуара наддува в выпускной коллектор. Запорный клапан 98 может быть соединен ниже по потоку от выпускного клапана