Способ управления потоком всасываемого воздуха (варианты)

Способ управления потоком всасываемого воздуха (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системам и способам управления потоком всасываемого воздуха через два впускных проточных канала.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двигатели с турбонаддувом используют турбонагнетатель для сжатия всасываемого воздуха и повышения выходной мощности двигателя. Турбонагнетатель может использовать турбину с приводом от выхлопных газов для осуществления привода компрессора, который сжимает всасываемый воздух. По мере того как скорость вращения компрессора повышается, увеличенный наддув выдается в двигатель. По приему повышенное требование крутящего момента может занимать некоторое время, чтобы турбина и компрессор увеличивали скорость вращения и выдавали запрошенный наддув. Эта задержка в реакции турбонагнетателя, называемая запаздыванием турбонагнетателя, может приводить к задержке выдачи запрошенной мощности двигателя. Объем системы впуска двигателя также может задерживать время для повышения давления такого объема воздуха. По существу, задержка турбонагнетателя и увеличенный объем системы впуска могут приводить к задержкам реакции крутящего момента двигателя.

Другие попытки преодолеть запаздывание турбонагнетателя и задержки реакции крутящего момента двигателя заключаются во включении электрического вспомогательного компрессора в основном впускном канале. Несмотря на то что электрический компрессор может обеспечивать добавочный наддув, электрический компрессор по-прежнему должен повышать давление всего объема воздуха системы впуска, тем самым задерживая реакцию крутящего момента. Еще один способ уменьшения задержек реакции крутящего момента двигателя включает в себя использование компоновки сдвоенного турбонагнетателя, в которой два турбонагнетателя расположены параллельно или последовательно вдоль впускного тракта. Несмотря на то что добавление второго турбонагнетателя может уменьшать запаздывание турбонагнетателя, это также может увеличивать размер и себестоимость системы двигателя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из примеров проблемы, описанные выше, могут быть преодолены способом управления потоком всасываемого воздуха через два впускных проточных канала двигателя. Первый проточный канал может включать в себя компрессор с приводом от турбины, а второй проточный канал может включать в себя электрический компрессор. По приему повышенного запроса крутящего момента электрический компрессор во втором проточном канале может обеспечивать повышенный наддув во впускной коллектор двигателя.

В одном из аспектов изобретения предложен способ управления потоком всасываемого воздуха, включающий в себя этапы, на которых:

временно открывают дроссель в первом впускном проточном канале ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов, в ответ на нажатие педали акселератора водителем, и

электрически приводят в действие электрический компрессор для нагнетания потока во впускной коллектор через второй впускной проточный канал, присоединенный между первым впускным проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором, и

закрывают дроссель и открывают клапан рециркуляции компрессора, выполненный с возможностью отведения всасываемого воздуха вокруг компрессора турбонагнетателя, в ответ на увеличение давления впускного коллектора до порогового давления при приведении в действие электрического компрессора.

В одном из вариантов предложен способ, в котором временное открывание дросселя включает в себя этапы, на которых открывают дроссель до порогового открывания и поддерживают пороговое открывание для повышения давления в коллекторе от давления ниже порогового до порогового давления.

В одном из вариантов предложен способ, в котором этап, на котором закрывают дроссель и открывают клапан рециркуляции компрессора, включает в себя этап, на котором медленно уменьшают открывания дросселя при медленном увеличении открывания клапана рециркуляции компрессора для обеспечения равномерного массового расхода воздуха во впускной коллектор.

В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговым давлением является атмосферное давление.

В одном из вариантов предложен способ, в котором электрическое приведение в действие электрического компрессора включает в себя этап, на котором приводят в действие электрический компрессор на скорости вращения, основанной на требуемом уровне наддува для требования крутящего момента при нажатии педали акселератора.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором повторно открывают дроссель в ответ на давление наддува, большее, чем давление во впускном коллекторе.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых прекращают электрическое приведение в действие электрического компрессора и закрывают клапан рециркуляции компрессора, при повторном открывании дросселя.

В одном из вариантов предложен способ, в котором повторное открывание дросселя дополнительно осуществляют в ответ на снижение уровня мощности электрического компрессора ниже порогового уровня даже при непревышении давлением наддува давления впускного коллектора.

В одном из вариантов предложен способ, в котором нажатие педали акселератора водителем указывают увеличением положения педали, при этом способ дополнительно содержит этапы, на которых в ответ на требование крутящего момента, меньшее, чем пороговое требование крутящего момента, направляют всасываемый воздух через первый впускной проточный канал, поддерживают выключенным электрический компрессор, и регулируют дроссель на основании требования крутящего момента для обеспечения требуемого массового расхода воздуха для требования крутящего момента.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют установку момента зажигания при приведении в действие электрического компрессора на основании температуры во впускном коллекторе.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ управления потоком всасываемого воздуха, включающий в себя этапы, на которых:

в первом состоянии направляют поток всасываемого воздуха через первый проточный канал, содержащий первый дроссель и компрессор с приводом от турбины, и регулируют первый дроссель для обеспечения требуемого крутящего момента;

во втором состоянии направляют поток всасываемого воздуха через второй проточный канал, содержащий электрический компрессор, причем второй проточный канал присоединен между первым проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором, и

во втором состоянии в ответ на достижение или превышение давлением впускного коллектора порогового давления закрывают первый дроссель и открывают клапан рециркуляции компрессора, расположенный в канале вокруг компрессора с приводом от турбины.

В одном из вариантов предложен способ, в котором требуемый крутящий момент представляет собой требуемый водителем крутящий момент, при этом направление потока всасываемого воздуха через первый проточный канал включает в себя этап, на котором увеличивают открывание первого дросселя в ответ на требуемый водителем крутящий момент для обеспечения требуемого массового расхода воздуха для требуемого водителем крутящего момента.

В одном из вариантов предложен способ, в котором первое состояние включает в себя состояние, при котором требование крутящего момента находится на или меньше, чем пороговое значение, а второе состояние включает в себя состояние, при котором требование крутящего момента больше, чем пороговое значение.

В одном из вариантов предложен способ, в котором направление потока всасываемого воздуха через второй проточный канал включает в себя этапы, на которых приводят в действие электрический компрессор, при этом второй проточный канал содержит второй дроссель, и способ дополнительно включает в себя этап, на котором регулируют второй дроссель для изменения количества всасываемого воздуха, обеспечиваемого во впускной коллектор от второго проточного канала.

В одном из вариантов предложен способ, в котором первое состояние включает в себя состояние, при котором требование крутящего момента находится на или меньше, чем пороговое значение, и определяемая потеря крутящего момента от запаздывания зажигания не меньше, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя, а второе состояние включает в себя состояние, при котором требование крутящего момента больше, чем пороговое значение, и определяемая потеря крутящего момента от запаздывания зажигания меньше, чем потеря крутящего момента от запаздывания турбонагнетателя.

В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых в третьем состоянии, при котором давление наддува больше, чем давление впускного коллектора при нагнетании потока всасываемого воздуха через второй проточный канал, открывают первый дроссель, чтобы направлять поток всасываемого воздуха через первый проточный канал, прекращают приведение в действие электрического компрессора и закрывают клапан рециркуляции компрессора.

В одном из дополнительных аспектов предложен способ управления потоком всасываемого воздуха, включающий в себя этапы, на которых:

направляют поток всасываемого воздуха через проточный канал, содержащий компрессор с приводом от турбины, за которым следует охладитель наддувочного воздуха с открытым клапаном рециркуляции компрессора, выполненным с возможностью отведения всасываемого воздуха вокруг компрессора с приводом от турбины; при этом

сжимают воздух, охлажденный охладителем наддувочного воздуха, компрессором с электроприводом и направляют его во впускной коллектор.

В одном из вариантов предложен способ, в котором направление осуществляют в ответ на нажатие педали акселератора водителем, при этом сжатие компрессором с электроприводом уменьшают при закрывании клапана рециркуляции компрессора после раскручивания компрессора с приводом от турбины до порогового уровня.

В одном из вариантов предложен способ, в котором воздух, сжимаемый компрессором с электроприводом, подают во впускной коллектор с обходом дросселя в параллельном канале.

В одном из вариантов предложен способ, в котором клапан рециркуляции выхлопных газов полностью закрывают при направлении потока всасываемого воздуха через проточный канал и сжатии воздуха, охлажденного охладителем наддувочного воздуха, и дополнительно регулируют установку момента зажигания при охлаждении воздуха компрессора охладителем наддувочного воздуха компрессором с электроприводом.

В одном из примеров, в ответ на нажатие педали акселератора водителем, дроссель в первом впускном проточном канале ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов может временно открываться. Одновременно электрический компрессор может подвергаться приводу, чтобы также нагнетать поток во впускной коллектор через второй впускной проточный клапан, второй проточный канал присоединен между первым впускным проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и впускным коллектором. Более точно, дроссель может полностью открываться, и электрический компрессор может включаться в ответ на нажатие педали акселератора или повышенное требование крутящего момента. Как только давление в коллекторе повышается до атмосферного давления, дроссель может закрываться,

и клапан рециркуляция компрессора может открываться наряду с продолжением осуществления привода электрического компрессора для выдачи подвергнутого наддуву воздуха во впускной коллектор. В течение этого времени компрессор с приводом от турбины может увеличивать скорость вращения, тем самым повышая давление наддува в первом впускном канале. В ответ на повышение давления наддува выше давления в коллекторе, дроссель может открываться, а клапан рециркуляции компрессора может закрываться, чтобы обеспечивать требуемый наддув. Таким образом, запаздывание турбонагнетателя может уменьшаться, тем самым уменьшая задержку реакции крутящего момента двигателя.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. 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. 1A - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя первый впускной проточный канал и первый вариант осуществления второго впускного проточного канала.

Фиг. 1B - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя первый впускной проточный канал и второй вариант осуществления второго впускного проточного канала.

Фиг. 2, 3 и 5 - блок-схемы последовательности операций способов регулировки потока всасываемого воздуха через первый и второй впускные проточные каналы в ответ на условия работы двигателя.

Фиг. 4 - графический пример регулировок дросселя и электрического компрессора в ответ на условия работы.

Фиг. 6 - графический пример регулировок дросселя, электрического компрессора и клапана рециркуляции компрессора в ответ на условия работы двигателя.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание относится к системам и способам регулировки потока всасываемого воздуха через два впускных проточных канала. Система двигателя, такая как система двигателя, показанная на фиг. 1A-1B, может включать в себя первый впускной проточный канал с компрессором с приводом от турбины и второй впускной проточный канал с электрическим компрессором. В одном из примеров, как показано на фиг. 1A, второй впускной проточный канал может быть параллельным с первым впускным проточным каналом, второй проточный канал присоединен между впускным каналом, выше по потоку от компрессора с приводом от турбины, и впускным коллектором. В еще одном примере, как показано на фиг. 1B, второй впускной проточный канал может быть присоединен между первым впускным проточным каналом, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от дросселя, и впускным коллектором. Поток через первый и второй впускные каналы может регулироваться посредством регулировки положения дросселя в первом впускном канале и работы электрического компрессора. Фиг. 2, 3 и 5 иллюстрируют способы регулировки дросселя, клапана рециркуляции компрессора и электрического компрессора для нагнетания потока воздуха через первый и второй впускные проточные каналы в ответ на условия вождения и работы двигателя. Фиг. 4 и 6 показывают примерные регулировки электрического компрессора и дросселя в ответ на требование крутящего момента, давление в коллекторе и давление наддува.

Фиг. 1A и фиг. 1B - принципиальные схемы, показывающие примерный двигатель 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 показан с четырьмя цилиндрами иди камерами 30 сгорания. Однако другие количества цилиндров могут использоваться в соответствии с данным раскрытием. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Каждая камера 30 сгорания (например, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания с поршнем (не показан), расположенным в них. Поршни могут быть присоединены к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства и использовать крутящий момент на выходном валу двигателя, чтобы приводить в движение автомобиль. Коленчатый вал 40 также может использоваться для привода генератора 152 переменного тока. Генератор 152 переменного тока может использоваться для зарядки и/или питания электрического компрессора 150. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, контроллер 12 может инициировать работу электрического компрессора 150. Электрический компрессор 150 в таком случае может приводиться в действие с использованием накопленного заряда или мощности из генератора 152 переменного тока.

Камеры 30 сгорания могут принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 и могут выпускать выхлопные газы через выпускной коллектор 56 в выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные клапаны и выпускные клапаны (не показаны). В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

Топливные форсунки 50 показаны присоединенными непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 50 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания; однако следует принимать во внимание, что впрыск во впускной канал также возможен. Топливо может подаваться в топливную форсунку 50 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива.

В процессе, указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 52 зажигания, приводя к сгоранию. Установка момента искрового зажигания может управляться, чтобы искра возникала до (с опережением) или после (с запаздыванием) предписанного производителем момента времени. Например, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию от установки момента максимального тормозного момента (MBT) для борьбы с детонацией в двигателе или подвергаться опережению в условиях высокой влажности. В частности, MBT может подвергаться опережению, чтобы учитывать низкую скорость горения. В одном из примеров искровое зажигание может подвергаться запаздыванию при нажатии педали акселератора. Как дополнительно обсуждено ниже, установка момента зажигания также может подвергаться запаздыванию от MBT для ослабления детонации при направлении более разогретого всасываемого воздуха через второй впускной проточный канал 34 и впускной коллектор 44.

Впускной коллектор 44 может принимать всасываемый воздух из первого впускного проточного канала 32 (например, первого проточного канала) и/или второго впускного проточного канала 34 (например, второго проточного канала). Впускной канал 42 может подавать воздух в оба этих канала. Фиг. 1A показывает первый вариант осуществления второго впускного проточного канала 34 наряду с тем, что фиг. 2A показывает второй вариант осуществления второго впускного проточного канала 34. Эти два варианта осуществления второго впускного проточного канала дополнительно описаны ниже.

Первый проточный канал 32 присоединяется к впускному каналу 42 выше по потоку от компрессора 60 турбонагнетателя с приводом от выхлопных газов (например, компрессора). Первый проточный канал 32 присоединяется к впускному коллектору 44 ниже по потоку от дросселя 21. Таким образом, первый проточный канал 32 включает в себя дроссель 21, имеющий дроссельную заслонку 22 для регулирования потока через первый проточный канал 32 и во впускной коллектор 44. В этом конкретном примере положение (TP) дроссельной заслонки 22 может меняться контроллером 12, чтобы давать возможность электронного управления дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 21 может эксплуатироваться для варьирования впускного воздуха, выдаваемого из первого проточного канала 32 в камеры 30 сгорания. Например, контроллер 12 может регулировать дроссельную заслонку 22 для увеличения открывания дросселя 21. Увеличение открывания дросселя 21 может увеличивать количество воздуха, подаваемого во впускной коллектор 44. В альтернативном примере открывание дросселя 21 может уменьшаться или полностью закрываться, чтобы перекрывать поток воздуха из первого проточного канала 32 во впускной коллектор 44. В некоторых вариантах осуществления, дополнительные дроссели могут присутствовать во впускном канале 42, такие как дроссель выше по потоку от компрессора 60 (не показан).

Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую часть выхлопных газов из выпускного канала 48 в первый проточный канал 32 через канал EGR, такой как канал 140 EGR высокого давления. Величина EGR, выдаваемая во впускной канал 42, может меняться контроллером 12 посредством клапана EGR, такого как клапан 142 EGR высокого давления. В некоторых условиях система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания. Фиг. 1A-1B показывают систему EGR высокого давления, где EGR направляется из выше по потоку от турбины турбонагнетателя в ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 140 EGR. Фиг. 1A-1B также показывают систему EGR низкого давления, где EGR направляется из ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в выше по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 156 EGR низкого давления. Клапан 154 EGR низкого давления может регулировать величину EGR, подаваемой во впускной канал 42. В некоторых вариантах осуществления двигатель может включать в себя обе системы, EGR высокого давления и EGR низкого давления, как показано на фиг. 1A-1B. В других вариантах осуществления, двигатель может включать в себя любую из системы EGR высокого давления или системы EGR низкого давления. Когда работоспособна, система EGR может вызывать формирование конденсата из сжатого воздуха, особенно когда сжатый воздух охлаждается охладителем наддувочного воздуха, как подробнее описано ниже.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 60, расположенный вдоль первого проточного канала 32. Что касается турбонагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 62, например, через вал или другое соединительное устройство. Турбина 62 может быть расположена вдоль выпускного канала 48. Различные компоновки могут быть предусмотрены для осуществления привода компрессора. Что касается нагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1A-1B, компрессор 60 может приводиться в действие главным образом турбиной 62. Турбина 62 может приводиться в действие выхлопными газами, протекающими через выпускной канал 48. Таким образом, движение от механического привода турбины 62 может осуществлять привод компрессора 60. По существу, скорость вращения компрессора 60 может быть основана на скорости вращения турбины 62. По мере того как скорость вращения компрессора 60 возрастает, больший наддув может выдаваться через первый проточный канал 32 во впускной коллектор 44.

Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя регулятор 26 давления наддува для отведения выхлопных газов от турбины 62. Дополнительно, впускной канал 42 может включать в себя перепускной клапан или клапан 27 рециркуляции компрессора (CRV), выполненный с возможностью отводить всасываемый воздух вокруг компрессора 60. Регулятор 26 давления наддува и/или CRV 27 может управляться контроллером 12, чтобы открываться, например, когда требуется более низкое давление наддува.

Первый проточный канал 32 может дополнительно включать в себя охладитель 80 наддувочного воздуха (CAC) (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. В некоторых вариантах осуществления CAC 80 может быть воздушно-воздушным теплообменником. В других вариантах осуществления CAC 80 может быть воздушно-жидкостным теплообменником. CAC 80 также может быть CAC переменного объема. Горячий наддувочный воздух (подвергнутый наддуву воздух) из компрессора 60 поступает на вход CAC 80, остывает, по мере того как он проходит через CAC, а затем выходит, чтобы поступать во впускной коллектор 44 двигателя. Поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через CAC, чтобы помогать охлаждению наддувочного воздуха.

Таким образом, первый проточный канал 32 включает в себя компрессор 60, CAC 80 и дроссель 21. Первый проточный канал 32 имеет первый объем впуска воздуха (например, первый объем), который включает в себя объем воздуха компрессора 60, объем воздуха CAC 80 и объем воздуха проточных трубопроводов. Этот объем впуска воздуха первого проточного канала 32 может задерживать время, которое требуется для повышения давления первого объема всасываемого воздуха. Как результат, подача наддувочного воздуха во впускной коллектор 44 может занимать некоторую продолжительность времени. Кроме того, если большое требование крутящего момента требует повышенного наддува, может занимать дополнительное время, чтобы компрессор повышал скорость вращения, которая дает требуемый наддув. Как результат, выходной крутящий момент может понижаться до тех пор, пока турбонагнетатель увеличивает скорость вращения, тем самым приводя к запаздыванию турбонагнетателя.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1A, второй проточный канал 34 присоединяется к впускному каналу 42 выше по потоку от компрессора 60 (например, компрессора с приводом от турбины) и присоединяется к впускному коллектору ниже по потоку от дросселя 21. По существу, второй проточный канал 34 параллелен первому проточному каналу 32. В альтернативном варианте осуществления, как показано на фиг. 1B, второй проточный канал 34 присоединен между первым проточным каналом 32, ниже по потоку от CAC 80 и выше по потоку от дросселя 21, и впускным коллектором 44 ниже по потоку от дросселя 21. По существу, вход второго проточного канала 32 находится скорее ниже по потоку от CAC 80 и компрессора, нежели выше по потоку от компрессора 60, как показано на фиг. 1A. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1B, охлажденный наддувочный воздух может втягиваться во второй проточный канал 34 и во впускной коллектор 44. В еще одном другом варианте осуществления второй проточный канал 34 взамен может присоединяться к первому проточному каналу 32 выше по потоку от CAC 80, а затем присоединяться к впускному коллектору 44 ниже по потоку от дросселя 21.

Второй проточный канал 34 включает в себя элемент наддува. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1A-1B, элемент наддува является электрическим компрессором 150. В альтернативном варианте осуществления элемент наддува может быть другим типом приводного элемента, таким как пневматический, гидравлический, зубчатый, цепной или ременной элемент с приводом от двигателя. Электрический компрессор 150 может использоваться для наддува всасываемого воздуха и подачи подвергнутого наддуву воздуха во впускной коллектор 44. Как описано выше, электрический компрессор может питаться накопленной энергией, выдаваемой генератором переменного тока или другим источником электропитания. Контроллер 12 может активизировать работу электрического компрессора 150, в том числе включение, выключение и регулировку скорости вращения электрического компрессора. Скорость вращения электрического компрессора 150 может быть основана на запросе крутящего момента. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, электрический компрессор 150 может эксплуатироваться для регулирования потока подвергнутого наддуву воздуха через второй проточный канал 34 в ответ на условия работы двигателя, такие как давление наддува, давление во впускном коллекторе (MAP) и требование крутящего момента.

В одном из примеров электрический компрессор 150 может использоваться для усиления или ослабления потока через второй проточный канал 34. Например, когда электрический компрессор 150 выключен (например, не вращается) поток всасываемого воздуха может не поступать и не течь через второй проточный канал 34 во впускной коллектор 44. Таким образом, воздух может течь только через второй проточный канал 34, когда электрический компрессор 150 включен и приводится в действие контроллером 12. По мере того как возрастает скорость вращения электрического компрессора 150, величина потока воздуха и наддува, подаваемого во впускной коллектор через второй проточный канал 34, может повышаться. В некоторых вариантах осуществления второй проточный канал может иметь возможный дроссель 24, имеющий дроссельную заслонку 25 для регулирования потока воздуха через второй проточный канал 34 и во впускной коллектор 44. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 25 может меняться контроллером 12. Таким образом, дроссель 24 может эксплуатироваться для изменения количества всасываемого воздуха, выдаваемого из второго проточного канала 34 во впускной коллектор 44. Например, контроллер 12 может регулировать дроссельную заслонку 25 для увеличения открывания дросселя 24. Увеличение открывания дросселя 21 может увеличивать количество воздуха, подаваемого во впускной коллектор 44. В альтернативном примере открывание дросселя 24 может уменьшаться или полностью закрываться, чтобы перекрывать поток воздуха из второго проточного канала 34 во впускной коллектор 44. В качестве альтернативы, дроссель 24 может быть заменен односторонним клапаном, предоставляющим возможность максимальной величины потока во впускной коллектор 44, но не позволяющий всасываемому воздуху в первом проточном канале 32 вытекать выше по потоку через второй проточный канал 34, когда электрический компрессор 150 не эксплуатируется.

В альтернативных вариантах осуществления второй проточный канал 34 может включать в себя элемент охладителя наддувочного воздуха, такой как охладитель наддувочного воздуха, расположенный ниже по потоку от электрического компрессора 150. Охладитель наддувочного воздуха во втором проточном канале 34 может охлаждать подвергнутый электрическому наддуву заряд воздуха перед тем, как он поступает во впускной коллектор 44. Охладитель наддувочного воздуха может быть охладителем наддувочного воздуха с воздушным охлаждением наддувочного воздуха или охладителем наддувочного воздуха с водяным охлаждением наддувочного воздуха.

Второй проточный канал 34 имеет второй объем впуска воздуха (например, второй объем), который включает в себя объем воздуха электрического компрессора 60 и объем воздуха проточных трубопроводов. Второй объем впуска воздуха может быть меньшим в варианте осуществления, показанном на фиг. 1B, чем варианте осуществления, показанном на фиг. 1A. Кроме того, фиг. 1A-1B могут не быть начерчены в масштабе. По существу, второй проточный канал 34 может быть более коротким, чем он выглядит на фиг. 1A-1B, по сравнению с первым проточным каналом 32. Дополнительно, электрический компрессор 150 может быть расположен поблизости от впускного коллектора 44, чтобы дополнительно уменьшать объем заряда и впуска воздуха.

Второй объем второго проточного канала 34 может быть меньшим, чем первый объем первого проточного канала 32. По существу, второй проточный канал 34 может выдавать наддувочный воздух во впускной коллектор 44 быстрее, чем первый проточный канал 32. Как дополнительно описано ниже со ссылкой на фиг. 2-3, контроллер может регулировать положение дросселя 21 и работу электрического компрессора 150 для регулирования потока воздуха через первый и второй проточные каналы. Таким образом, повышенный наддув может подаваться быстрее в ответ на повышенное требование крутящего момента, тем самым уменьшая запаздывание турбонагнетателя.

Контроллер 12 показан на фиг. 1A-1B в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10 для выполнения различных функций для работы двигателя 10. В дополнение к таким сигналам, обсужденным ранее, эти сигналы могут включать в себя измерение вводимого массового расхода воздуха с датчика 120 MAF; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, схематично показанного в одном месте в пределах двигателя 10; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя, как обсуждено; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122, как обсуждено. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров датчик 118 на эффекте Холла, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала 40.

Другие датчики, которые могут отправлять сигналы в контроллер 12, включают в себя датчик 124 температуры на выходе охладителя 80 наддувочного воздуха и датчик 126 давления наддува. Другие не изображенные датчики также могут присутствовать, такие как датчик для определения скорости всасываемого воздуха на входе охладителя наддувочного воздуха, и другие датчики. В некоторых примерах микросхема 106 постоянного запоминающего устройства запоминающего носителя может быть запрограммирована машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые микропроцессорным блоком 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные процедуры описаны в материалах настоящего описания на фиг. 2-3.

Система по фиг. 1A предусматривает систему двигателя, включающую в себя систему впуска с двумя параллельными проточными каналами во впускной коллектор двигателя. Первый проточный канал может включать в себя дроссель и компрессор с приводом от турбины. Второй проточный канал, параллельный первому проточному каналу, может включать в себя электрический компрессор. Более точно, второй проточный канал может быть присоединен между впускным каналом, выше по потоку от компрессора с приводом от турбины, и впускным коллектором. Система двигателя дополнительно может включать в себя контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки потока всасываемого воздуха через первый проточный канал и второй проточный канал в ответ на условия вождения. В одном из примеров условия вождения могут включ