Способ эксплуатации двигателя

Способ эксплуатации двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к эксплуатации двигателей с турбонаддувом.

Уровень техники

В двигателях с турбонаддувом используется турбонагнетатель для сжатия впускного воздуха и увеличения полезной мощности двигателя. Турбонагнетатель может использовать турбину с приводом от выхлопных газов для приведения в движение компрессора, который сжимает впускной воздух. По мере увеличения скорости компрессора увеличивается и степень наддува двигателя. При получении повышенного запроса на крутящий момент турбине и компрессору может понадобиться некоторое время для ускорения и создания необходимого наддува. Данная задержка реакции турбонагнетателя, известная как турбояма, может привести к задержке достижения запрашиваемой мощности двигателя. На увеличение времени, затрачиваемого на сжатие воздуха, также может повлиять объем системы впуска двигателя. Таким образом, турбояма и большой объем системы впуска могут привести к увеличению задержек ответного изменения крутящего момента.

Другие попытки устранения турбоямы и задержки ответного изменения крутящего момента двигателя включают в себя установку вспомогательного электрического компрессора в первичный впускной канал. Хотя электрический компрессор может создать повышенный наддув, электрическому компрессору по-прежнему придется сжимать весь объем воздуха в системе впуска, что приведет к увеличению задержки ответного изменения крутящего момента. Другой способ уменьшения задержки ответного изменения крутящего момента двигателя включает в себя установку двойного турбонагнетателя, включающего в себя два параллельно или последовательно установленных турбонагнетателя, расположенных вдоль впускного тракта. Хотя установка второго турбонагнетателя может снизить длительность турбоямы, данный вариант также может привести к увеличению размера и стоимости системы двигателя.

Раскрытие изобретения

В одном примере описанные выше проблемы могут быть решены с помощью управления потоком впускного воздуха через два параллельных впускных канала двигателя. Первый канал может содержать компрессор с турбоприводом, а второй канал может содержать электрический компрессор. При получении запроса на увеличенный крутящий момент электрический компрессор во втором канале может создавать повышенный наддув для впускного коллектора двигателя.

В одном примере при увеличении водителем нагрузки на двигатель при неизменных оборотах (нажатии на педаль газа) может быть временно открыт дроссель в первом впускном канале, расположенном ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов. В это же время можно привести в движение электрический компрессор для того, чтобы направить поток во впускной коллектор через второй впускной канал, расположенный параллельно первому впускному каналу. В частности, можно полностью открывать дроссель и включать электрический компрессор при увеличении нагрузки на двигатель при неизменных оборотах или увеличении запрашиваемого крутящего момента. После увеличения давления в коллекторе до атмосферного давления дроссель может быть закрыт, при этом электрический компрессор продолжит подавать наддувочный воздух во впускной коллектор. В это же время компрессор с турбоприводом может увеличить скорость, что приведет к увеличению давления наддува в первом впускном канале. Если давление наддува превысит давление в коллекторе, дроссель может быть открыт для обеспечения необходимого наддува. Таким образом, длительность турбоямы может быть уменьшена, что приведет к уменьшению задержки ответного изменения крутящего момента двигателя.

Следует понимать, что приведенное выше краткое описание изобретения представлено в упрощенной форме для изложения сущности нескольких концепций, которые будут подробно описаны далее. При этом объект изобретения не ограничен вариантами выполнения, которые исправляют вышеуказанные недостатки или недостатки, упомянутые в любой другой части данного описания.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1А представлено схематическое изображение примера системы двигателя, включающей в себя первый впускной канал и первый вариант второго впускного канала.

На Фиг.1В представлено схематическое изображение примера системы двигателя, включающей в себя первый впускной канал и второй вариант второго впускного канала.

На Фиг.2, 3 и 5 представлены блок-схемы способов регулировки потока впускного воздуха, проходящего через первый и второй впускные каналы в зависимости от условий работы двигателя.

На Фиг.4 представлен графический пример регулировок работы дросселя и электрического компрессора в зависимости от условий работы двигателя.

На Фиг.6 представлен графический пример регулировок работы дросселя, электрического компрессора и рециркуляционного клапана компрессора в зависимости от условий работы двигателя.

Осуществление изобретения

Настоящее описание относится к системам и способам регулировки потока впускного воздуха через два впускных канала. Система двигателя, например система двигателя с Фиг.1А-1В, может включать в себя первый впускной канал с компрессором с турбоприводом, и второй впускной канал с электрическим компрессором. В одном примере, как показано на Фиг.1А, второй впускной канал может проходить параллельно первому впускному каналу, при этом второй канал соединяет участок впускного канала, расположенный выше по потоку от компрессора с турбоприводом, в впускным коллектором. В другом примере, как показано на Фиг.1В, второй впускной канал может соединять участок первого впускного канала, расположенный ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от дросселя, и впускной коллектор. Потоком, проходящим через первый и второй впускные каналы, можно управлять с помощью регулировки положения дросселя в первом впускном канале и режима работы электрического компрессора. На Фиг.2, 3 и 5 представлены способы регулировки дросселя, рециркуляционного клапана компрессора и электрического компрессора для направления потока воздуха через первый и второй впускные каналы в зависимости от условий вождения и условий работы двигателя. На Фиг.4 и 6 представлены примеры графиков изменения работы электрического компрессора и дросселя в зависимости от запрашиваемого крутящего момента, давления в коллекторе и давления наддува.

На Фиг.1А и Фиг.1В представлены схематические изображения примера двигателя 10, который может входить в движительную систему автомобиля. Двигатель 10 изображен с четырьмя цилиндрами 30. Однако в соответствии с изобретением также может быть использовано и другое количество цилиндров. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, при помощи системы управления, содержащей контроллер 12, а также сигналов, вводимых водителем 132 автомобиля с помощью устройства 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для подачи пропорционального сигнала РР о положении педали. Каждая камера сгорания (например, цилиндр) 30 двигателя 10 может содержать стенки камеры сгорания с установленным в ней поршнем (не изображено). Поршни могут быть соединены с коленчатым валом 40 для того, чтобы возвратно-поступательное движение поршня переходило во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по крайней мере с одним ведущим колесом транспортного средства и использовать выходной крутящий момент двигателя для обеспечения движения транспортного средства. Коленчатый вал 40 также может быть использован для привода генератора 152 переменного тока. Генератор 152 переменного тока может быть использован для зарядки и/или подачи энергии на электрический компрессор 150. В соответствии с настоящим изобретением контроллер 12 может управлять работой электрического компрессора 150. Также электрический компрессор 150 может быть приведен в движение с помощью накопленного заряда или энергии от генератора 152 переменного тока.

Камеры 30 сгорания могут получать воздух из впускного коллектора 44 и выпускать газы сгорания через выпускной коллектор 46 в выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут селективно соединяться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные и выпускные клапаны (не показаны). В некоторых вариантах камера 30 сгорания может иметь два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.

Топливные форсунки 50 показаны соединенными непосредственно с камерой 30 сгорания для прямого впрыска топлива пропорционально ширине импульса сигнала FPW от контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 50 обеспечивает так называемый прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания; однако следует принять во внимание, что также возможно использование впрыска во впускные каналы. Топливо может быть подано на топливную форсунку топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу.

Во время процесса, называемого в данном документе зажиганием, происходит зажигание впрыснутого топлива с помощью известных устройств зажигания, например, с помощью свечи 52 зажигания, что приводит к его горению. Момент зажигания может быть установлен таким образом, чтобы искра подавалась до (с опережением) или после (с запаздыванием) времени, установленного производителем. Например, момент зажигания может быть установлен с запаздыванием относительно момента максимального крутящего момента (МВТ) для управления детонацией в двигателе или с опережением при условиях высокой влажности. В частности, МВТ может быть установлен с опережением для компенсации низкой скорости горения. В одном примере момент зажигания может быть установлен с запаздыванием во время увеличения нагрузки на двигатель при неизменных оборотах. Как будет сказано ниже, момент зажигания также может быть установлен с запаздыванием относительно МВТ для снижения вероятности детонации при направлении более теплого впускного воздуха через второй впускной канал 34 и впускной коллектор 44.

Воздух во впускной коллектор 44 может поступать из первого впускного канала 32 (например, первого канала) и/или второго впускного канала 34 (например, второго канала). Из впускного канала 42 воздух может быть подан в оба данных канала. На Фиг.1А показан первый вариант второго впускного канала 34, а на Фиг.2А показан второй вариант второго впускного канала 34. Эти два варианта второго впускного канала будут подробно рассмотрены ниже.

Первый канал 32 соединен с впускным каналом 42 выше по потоку от компрессора турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов, например, компрессора 60. Первый канал 32 соединен с впускным коллектором 44 ниже по потоку от дросселя 21. Таким образом, первый канал 32 включает в себя дроссель 21, имеющий дроссельную заслонку 22 для регулировки потока, проходящего через первый канал 32 во впускной коллектор 44. В данном конкретном примере положение (TP) дроссельной заслонки 22 может быть изменено контроллером 12 для обеспечения электронного управления дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 21 может быть использован для изменения количества впускного воздуха, поступающего от первого канала 32 в камеры 30 сгорания. Например, контроллер 12 может регулировать положение дроссельной заслонки 22 для увеличения степени открытия дросселя 21. Увеличение степени открытия дросселя 21 может привести к увеличению количества воздуха, поступающего во впускной коллектор 44. В качестве альтернативы степень открытия дросселя 21 может быть уменьшена или он может быть полностью закрыт для перекрывания потока воздуха от первого канала 32 во впускной коллектор 44. В некоторых вариантах осуществления во впускном канале 42 могут быть установлены дополнительные дроссели, например дроссель может быть расположен выше по потоку от компрессора 60 (не показан).

Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направить необходимую часть выхлопных газов из выпускного канала 48 в первый канал 32 через канал EGR, например, через канал 140 EGR высокого давления. Количество EGR, поступающих во впускной канал 42, может быть изменено контроллером 12 с помощью клапана EGR, например клапана 142 EGR высокого давления. При некоторых условиях система EGR может быть использована для регулировки температуры воздушно-топливной смеси в камере сгорания. На Фиг.1А-1В показана система EGR высокого давления, в которой EGR направляются из участка выше по потоку от турбины турбонагнетателя в участок ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 140 EGR. На Фиг.1А-1В также показана система EGR низкого давления, в которой EGR направляются из участка ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в участок выше по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 156 EGR низкого давления. Клапан 154 EGR низкого давления может регулировать количество EGR, поступающих во впускной канал 42. В некоторых вариантах осуществления двигатель может включать в себя как систему EGR высокого давления, так и систему EGR низкого давления, как показано на Фиг.1А-1В. В других вариантах осуществления двигатель может включать в себя либо систему EGR низкого давления, либо систему EGR высокого давления. Во время работы в систему EGR может попасть образующийся из сжатого воздуха конденсат, в частности при охлаждении сжатого воздуха с помощью охладителя наддувочного воздуха, как будет подробно описано ниже.

Двигатель 10 может также содержать компрессионное устройство, например турбонагнетатель или компрессор наддува, содержащий, по меньшей мере, компрессор 60, размещенный вдоль впускного коллектора 44. Для турбонагнетателя компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 62, например, через вал или другой соединительный механизм. Турбина 62 может быть размещена вдоль выпускного канала 48. Для приведения в движение компрессора могут быть использованы различные устройства. Для компрессора наддува компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электромашиной, и может не иметь турбины. Таким образом, степень сжатия, которая обеспечивается для одного или более цилиндров двигателя с помощью турбонагнетателя или компрессора наддува, может регулироваться контроллером 12.

В вариантах осуществления с Фиг.1А-1В компрессор 60 может приводиться в действие, в основном, турбиной 62. Турбина 62 может приводиться в действие от выхлопных газов, проходящих через выпускной канал 48. Таким образом, работа турбины 62 может привести в действие компрессор 60. Следовательно, скорость компрессора 60 может зависеть от скорости турбины 62. По мере увеличения скорости компрессора 60 будет увеличиваться наддув через первый канал 32 во впускной коллектор 44.

Кроме того, выпускной канал 48 может иметь перепускную заслонку 26 для перенаправления выхлопного газа от турбины 62. Впускной канал 42 может дополнительно содержать рециркуляционный клапан 27 компрессора (CRV), предназначенный для перенаправления впускного воздуха в обход компрессора 60. Перепускная заслонка 26 и/или CRV 27 могут управляться контроллером 12 на открывание, например, когда требуется меньшее давление наддува.

Первый канал 32 может также содержать охладитель 80 наддувочного воздуха (САС) (например, промежуточный охладитель) для снижения температуры турбонагнетаемых всасываемых газов. В некоторых вариантах охладитель 80 наддувочного воздуха может представлять собой теплообменник «воздух-воздух». В некоторых вариантах охладитель 80 наддувочного воздуха может представлять собой теплообменник «воздух-жидкость». САС 80 может представлять собой САС с переменным объемом. Горячий наддувочный воздух из компрессора 60 поступает во впускное отверстие САС 80, охлаждается по мере прохождения через САС, а затем выходит, попадая во впускной коллектор 44 двигателя. Поток наружного воздуха может попасть в двигатель 10 через переднюю часть автомобиля и пройти через САС, способствуя охлаждению наддувочного воздуха.

Таким образом, первый канал 32 включает в себя компрессор 60, САС 80 и дроссель 21. Первый канал 32 имеет первый объем для впускного воздуха (например, первый объем), который включает в себя объем для воздуха компрессора 60, объем для воздуха САС 80 и объем для воздуха трубопровода. Данный объем для впускного воздуха первого канала 32 может увеличить время, необходимое для сжатия первого объема впускного воздуха. В результате этого подача наддувочного воздуха во впускной коллектор 44 занимает некоторое время. Кроме того, если высокий запрашиваемый крутящий момент требует увеличенного наддува, компрессору может понадобиться некоторое время для увеличения скорости для создания необходимого наддува. В результате этого выходной крутящий момент может быть снижен до тех пор, пока не увеличится скорость турбонагнетателя, что приведет к возникновению турбоямы.

В варианте осуществления с Фиг.1А второй канал 34 соединен с впускным каналом 42 выше по потоку от компрессора 60 (например, компрессора с турбоприводом) и с впускным коллектором ниже по потоку от дросселя 21. В данном случае второй канал 34 проходит параллельно первому каналу 32. В альтернативном варианте осуществления, как показано на Фиг.1В, второй канал 34 соединяет участок первого канала 32, расположенный ниже по потоку от САС 80 и выше по потоку от дросселя 21, и впускной коллектор 44 ниже по потоку от дросселя 21. Таким образом, впускное отверстие во второй канал 32 расположено ниже по потоку от САС 80 и компрессора 60, а не выше по потоку от компрессора 60, как показано на Фиг.1А. В варианте осуществления с Фиг.1В охлажденный воздух турбонаддува может быть подан во второй канал 34 и во впускной коллектор 44. В еще одном варианте осуществления второй канал 34 может вместо этого соединяться с первым каналом 32 выше по потоку от САС 80, а затем соединяться с впускным коллектором 44 ниже по потоку от дросселя 21.

Второй канал 34 включает в себя компонент наддува. В вариантах осуществления с Фиг.1А-1В компонент наддува представляет собой электрический компрессор 150. В альтернативном варианте осуществления компонент наддува может представлять собой другой тип ведущего компонента, например пневматический, гидравлический, зубчатый, цепной или ременной компонент с приводом от двигателя. Электрический компрессор 150 может быть использован для наддува впускного воздуха и подачи наддувочного воздуха во впускной коллектор 44. Как было описано выше, электрический компрессор может приводиться в движение с помощью энергии, накопленной генератором переменного тока или другим источником питания. Контроллер 12 может управлять электрическим компрессором 150, в частности включать, выключать электрический компрессор и регулировать его скорость. Скорость электрического компрессора 150 может зависеть от запрашиваемого крутящего момента. В соответствии с настоящим изобретением управление электрическим компрессором 150 может осуществляться для изменения потока наддувочного воздуха, проходящего через второй канал 34, в ответ на условия работы двигателя, например давление наддува, давление во впускном коллекторе (MAP) и запрашиваемый крутящий момент.

В одном примере электрический компрессор 150 может быть использован для увеличения или уменьшения потока, проходящего через второй канал 34. Например, когда электрический компрессор 150 выключен (например, не вращается), поток впускного воздуха может не поступать и не проходить через второй канал 34 во впускной коллектор 44. Таким образом, воздух может проходить через второй канал 34 только при включенном электрическом компрессоре 150, управляемом с помощью контроллера 12. По мере увеличения скорости электрического компрессора 150 также может произойти увеличение наддува и количества воздуха во впускной коллектор через второй канал 34. В некоторых вариантах осуществления второй канал может иметь дополнительный дроссель 24, имеющий дроссельную заслонку 25 для регулировки потока воздуха, проходящего через второй канал 34 во впускной коллектор 44. В данном конкретном примере положение дроссельной заслонки 25 может быть изменено с помощью контроллера 12. Таким образом, дроссель 24 может быть использован для изменения количества впускного воздуха, поступающего от второго канала 34 во впускной коллектор 44. Например, контроллер 12 может регулировать положение дроссельной заслонки 25 для увеличения степени открытия дросселя 24. Увеличение степени открытия дросселя 21 может привести к увеличению количества воздуха, подаваемого во впускной коллектор 44. В качестве альтернативы степень открытия дросселя 24 может быть уменьшена или он может быть полностью закрыт для блокировки потока воздуха, проходящего от второго канала 34 во впускной коллектор 44. В качестве альтернативы дроссель 24 может быть заменен на односторонний клапан, пропускающий максимальный поток во впускной коллектор 44 и предотвращающий попадание впускного воздуха в первый канал 32 вверх по потоку относительно второго канала 34, когда электрический компрессор 150 не работает.

В альтернативных вариантах осуществления второй канал 34 может включать в себя компонент охлаждения наддувочного воздуха, например охладитель наддувочного воздуха, расположенный ниже по потоку от электрического компрессора 150. Охладитель наддувочного воздуха во втором канале 34 может охлаждать воздух турбонаддува, сжатый с помощью электрического устройства, до того, как он попадет во впускной коллектор 44. Охладитель наддувочного воздуха может представлять собой воздуховоздушный охладитель наддувочного воздуха или воздухожидкостный охладитель наддувочного воздуха.

Второй канал 34 имеет второй объем для впускного воздуха (например, второй объем), который включает в себя объем для воздуха электрического компрессора 150 и объем для воздуха трубопровода. Второй объем для впускного воздуха может быть меньше в варианте осуществления с Фиг.1В, чем в варианте осуществления с Фиг.1А. Также следует отметить, что на Фиг.1А-1В может быть не соблюден масштаб. Таким образом, второй канал 34 может быть короче, чем показано на Фиг.1А-1В по сравнению с первым каналом 32. Кроме того, электрический компрессор 150 может быть расположен рядом с впускным коллектором 44, чтобы дополнительно уменьшить объем наддувочного воздуха и объем впускного воздуха.

Второй объем второго канала 34 может быть меньше, чем первый объем первого канала 32. Таким образом, второй канал 34 может подавать наддувочный воздух во впускной коллектор 44 быстрее, чем первый канал 32. Как будет подробно описано ниже со ссылкой на Фиг.2-3, контроллер может регулировать положение дросселя 21 и работу электрического компрессора 150 для изменения потока воздуха, проходящего через первый и второй каналы. Таким образом, увеличенный наддув может быть подан быстрее в ответ на увеличение запрашиваемого крутящего момента, что позволит уменьшить длительность турбоямы.

Контроллер 12 показан на Фиг.1А-1В как традиционный микрокомпьютер, содержащий микропроцессорный блок 102 (CPU), порты 104 ввода/вывода (I/O), электронный носитель информации для извлекаемых программ и эталонных значений, показанных в данном частном случае как микросхема постоянного запоминающего устройства 106 (ROM), оперативную память 108 (RAM), оперативную энергонезависимую память ПО (KAM) и обычную шину данных. Контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, для выполнения различных функций, необходимых для эксплуатации двигателя 10. В дополнение к ранее рассмотренным сигналам, сюда входят следующие: измерение расхода воздуха (MAF) с помощью датчика 120 расхода воздуха; температуры хладагента двигателя (ЕСТ) от датчика температуры 112, схематично показанного в одном месте внутри двигателя 10; сигнал профиля зажигания (PIP) от датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; положение дроссельной заслонки (TP) от датчика положения дроссельной заслонки (описанной выше); абсолютное давление во впускном коллекторе (MAP) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя (RMP, об/мин) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала профиля зажигания (PIP). Сигнал давления в коллекторе (MAP) от датчика давления может быть использован для обеспечения индикации вакуума, или давления, во впускном коллекторе 44. Необходимо отметить, что могут быть использованы различные комбинации вышеуказанных датчиков, например, датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. В стехиометрическом режиме датчик MAP может выдавать показания о крутящем моменте двигателя. Этот датчик вместе с детектированной частотой вращения двигателя может предоставить расчет заряда (включая воздушный заряд), всасываемого в цилиндр. В одном примере датчик 118, который также используется как датчик частоты вращения двигателя, может производить заданное количество равномерно распределенных импульсов при каждом обороте коленчатого вала 40.

Другими датчиками, которые могут направлять сигналы контроллеру 12, являются температурный датчик 124, расположенный на выходе охладителя 80 наддувочного воздуха, и датчик 126 давления наддува. Также могут иметься другие датчики, не показанные на схеме, например, датчик для определения скорости воздушного потока на входе охладителя наддувочного воздуха и другие датчики. В некоторых примерах микросхема постоянного запоминающего устройства 106 может быть запрограммирована с помощью машиночитаемых данных, представляющих инструкции, выполняемые микропроцессорным блоком 102 для выполнения различных процессов, описанных ниже, а также их вариантов, которые отдельно не показаны. Примеры процедур изложены в данном описании изобретения со ссылкой на Фиг.2-3.

Система с Фиг.1А представляет собой систему двигателя, включающую в себя систему впуска с двумя параллельными каналами во впускной коллектор двигателя. Первый канал может включать в себя дроссель и компрессор с турбоприводом. Второй канал, параллельный первому каналу, может включать в себя электрический компрессор. В частности, второй канал может соединять участок впускного канала, расположенный выше по потоку от компрессора с турбоприводом, и впускной коллектор. Система двигателя может также включать в себя контроллер с машиночитаемыми инструкциями для регулировки потока впускного воздуха, проходящего через первый канал и второй канал, в ответ на условия вождения. В одном примере условия вождения могут включать в себя увеличение нагрузки на двигатель при неизменных оборотах и/или запрашиваемый крутящий момент выше или ниже порогового значения.

Система с Фиг.1В представляет собой систему двигателя, включающую в себя систему впуска с двумя каналами во впускной коллектор двигателя. Первый канал может включать в себя дроссель, охладитель наддувочного воздуха, компрессор с турбоприводом и рециркуляционный клапан компрессора, который предназначен для направления потока воздуха вокруг компрессора с турбоприводом. Второй канал, соединяющий участок первого канала, расположенный ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускной коллектор, может включать в себя электрический компрессор. Система двигателя может также включать в себя контроллер с машиночитаемыми инструкциями для регулировки потока впускного воздуха, проходящего через первый канал и второй канал, в ответ на условия вождения. В одном примере условия вождения могут включать в себя увеличение нагрузки на двигатель при неизменных оборотах и/или запрашиваемый крутящий момент выше или ниже порогового значения.

Как описано выше, впускной воздух может поступать во впускной коллектор двигателя через впускные каналы. Первый тракт или канал может содержать компрессор турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов (например, от турбины) и впускной дроссель. Второй тракт или канал может содержать электрический компрессор. Контроллер может управлять положением впускного дросселя и работой электрического компрессора для регулировки потока воздуха, проходящего через первый и второй каналы. Например, контроллер может увеличивать степень открытия впускного дросселя для увеличения потока воздуха, проходящего через первый канал. В качестве альтернативы контроллер может уменьшать степень открытия впускного дросселя, увеличивать степень открытия рециркуляционного клапана компрессора (CRV) и/или приводить в движение электрический компрессор для увеличения потока воздуха, проходящего через второй канал. В одном примере контроллер может закрывать дроссель и приводить в движение электрический компрессор таким образом, чтобы весь впускной воздух проходил через второй канал. В другом примере контроллер может открывать дроссель и останавливать электрический компрессор таким образом, чтобы весь впускной воздух проходил через первый канал. В еще одном примере контроллер может частично открывать дроссель во время работы электрического компрессора, что позволит впускному воздуху проходить через первый канал и второй канал.

Кроме того, в варианте осуществления с Фиг.1В контроллер может увеличивать степень открытия CRV, закрывая дроссель и направляя поток через второй канал. В одном примере увеличение степени открытия CRV может включать в себя полное открывание CRV. В другом примере увеличение степени открытия CRV может включать в себя открывание CRV, если до этого он был закрыт. Открывание CRV после закрывания дросселя позволяет потоку воздуха проходить от впускного канала (например, впускного канала 42 с Фиг.1В) через CRV в первый канал выше по потоку от второго канала и во второй канал. При открытом CRV и движении впускного воздуха через второй канал турбина может приводить в движение компрессор в первом канале. Затем после повторного открывания дросселя контроллер может уменьшать степень открытия CRV.

Поток впускного воздуха, проходящий через первый и/или второй каналы, может управляться в зависимости от условий работы двигателя. В одном примере электрический компрессор может быть выключен в нормальном состоянии, при этом впускной воздух может практически не проходить через второй канал. Таким образом, впускной воздух может проходить через первый канал во впускной коллектор. Контроллер может регулировать положение дросселя для увеличения или уменьшения степени открытия дросселя с целью увеличения или уменьшения массового расхода воздуха, попадающего в двигатель. Кроме того, увеличение скорости компрессора может привести к увеличению давления наддува и давления MAP воздуха, поступающего во впускной коллектор двигателя. Таким образом, по мере увеличения скорости турбины и компрессора может быть также увеличена степень наддува во впускной коллектор. При более высоком запрашиваемом крутящем моменте двигателя может понадобиться увеличенный массовый расход воздуха и наддув. Таким образом, положение дросселя может быть изменено в зависимости от запрашиваемого крутящего момента, что позволит обеспечить необходимый массовый поток для запрашиваемого крутящего момента. В некоторых случаях компрессор может вращаться недостаточно быстро для мгновенного создания давления наддува, требуемого для заданного запрашиваемого крутящего момента. Таким образом, может произойти задержка между моментом, когда запрашиваемый крутящий момент был принят, и моментом, когда двигатель достигнет необходимого выходного крутящего момента. Данная задержка, называемая в данном документе турбоямой, может возникнуть из-за времени, которое необходимо компрессору для увеличения скорости и подачи необходимого наддува.

В некоторых вариантах осуществления электрический компрессор второго канала может быть использован для создания наддува для двигателя. Например, электрический компрессор может быть включен для подачи впускного наддувочного воздуха во впускной коллектор в ответ на запрашиваемый крутящий момент, превышающий пороговое значение. Пороговый уровень может быть основан на текущей скорости компрессора с турбоприводом и величине наддува, необходимого для запрашиваемого крутящего момента. В одном примере пороговый уровень может быть снижен для обеспечения меньшей скорости компрессора и большего уровня запрашиваемого наддува. В другом примере пороговый уровень может представлять собой предварительно установленный уровень, зависящий от турбонагнетателя. В некоторых примерах запрос крутящего момента, превышающего пороговый уровень, может включать в себя увеличение нагрузки на двигатель при неизменных оборотах, на что указывает увеличение степени нажатия на педаль и/или степени открытия дросселя.

Контроллер может отрегулировать поток, проходящий через первый и второй каналы, для создания запрашиваемого наддува за минимальное время. В частности, при достижении запрашиваемого крутящего момента, превышающего пороговый уровень, контроллер может увеличить степень открытия дросселя (например, дросселя 21 с Фиг.1А-1В) для направления увеличенного потока воздуха через первый канал. В это же время контроллер может включать и приводить в движение электрический компрессор для направления впускного воздуха через второй канал. Электрический компрессор может подавать наддув на впускное отверстие двигателя, что позволит увеличить выходной крутящий момент. Как только давление в коллекторе (например, MAP) достигнет или превысит атмосферное давление, дроссель можно будет закрыть, перекрыв тем самым поток воздуха, проходящий через первый канал. Электрический компрессор может продолжать подавать наддув на впускное отверстие двигателя. В это же время по мере увеличения скорости турбины может быть увеличена скорость компрессора с турбоприводом. По мере увеличения скорости вращения компрессора увеличится давление наддува. Когда давление наддува превысит давление MAP, контроллер может повторно открыть дроссель для направления потока воздуха через первый канал и создать необходимый наддув для запрашиваемого крутящего момента. Дроссель (например, дроссель 21 с Фиг.1А-1В) может открываться при регулируемой скорости для того, чтобы обеспечивать относительно постоянный массовый расход воздуха, поступающего во впускной коллектор. В это же время контроллер может останавливать работу электрического компрессора, что приведет к снижению потока воздуха, проходящего через второй канал. Направление потока воздуха через два канала, как было описано выше, может помочь снизить время создания наддува для запрашиваемого увеличения крутящего момента, что приведет к снижению длительности турбоямы. Подробно данные регулировки будут рассмотрены ниже со ссылкой на Фиг.2-3.

В варианте осуществления, в котором второй канал соединен с участком первого канала ниже по потоку от САС и впускным коллектором (как показано на Фиг.1В), контроллер может дополнительно регулировать степень открытия CRV. Например, контроллер также может открывать CRV в случаях, когда дроссель закрывается, когда давление MAP становится больше атмосферного давления. Это позволит обеспечить прохождение увеличенного потока воздуха через второй канал и электрический компрессор. Скорость компрессора с турбоприводом может расти по мере увеличения скорости турбины, когда наддув поступает на впускное отверстие двигателя через второй канал. Практически полное отсутствие нагрузки на компрессор с турбоприводом приводит к увеличению ускорения компрессора с турбоприводом. Таким образом, после этого дроссель может быть раньше повторно открыт по сравнению с ситуацией, когда CRV остается открытым в течение этого времени. При повторном открытии дросселя контроллером в ответ на ситуацию, когда давление наддува становится больше давления MAP, контроллер может также закрыть CRV. Подробно данные регулировки представлены на Фиг.2 и 5.

При переходе от подачи потока впускного воздуха через первый канал к подаче через второй канал и от подачи через второй канал к подаче через первый канал контроллер может регулировать положение дросселя и работу электрического компрессора таким образом, чтобы массовый расход воздуха, поступающего в поток впускного воздуха, оставался постоянным и ровным. Например, как было сказано выше, для перехода от подачи потока воздуха через первый канал к подаче потока воздуха через второй канал контроллер может закрыв