CN101424212A - 包括旋转分离的进气压缩机和排气涡轮的内燃机压缩系统 - Google Patents

包括旋转分离的进气压缩机和排气涡轮的内燃机压缩系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包括旋转分离的进气压缩机和排气涡轮的内燃机压缩系统。在一个示例中，提供一种车辆推进系统。该系统包括：具有至少一个汽缸的内燃发动机；可操作以选择性地至少允许进气进入汽缸的进气门；可操作以选择性地从汽缸排出燃烧产物的排气门；经进气门与汽缸连通的进气压缩机；经排气门与汽缸连通的排气涡轮；及控制系统，该控制系统配置为至少在一定工况下以不同于涡轮的转速操作压缩机，并响应于压缩机的转速调节在进气门和排气门之间的开启重叠量。

Description

包括旋转分离的进气压缩机和排气涡轮的内燃机压缩系统
技术领域
本发明涉及一种车辆推进系统。
背景技术
内燃发动机可以使用涡轮增压器或增压器增加进气压力以提高发动机性能。涡轮增压器通常包括与排气涡轮旋转地连接的进气压缩机，其中涡轮通过从排气流中吸取能量向压缩机提供推力。当涡轮不能够从排气流中吸取足够的能量或排气流没有足够的能量驱动压缩机时，一些涡轮增压器可以包括马达以辅助压缩机产生足够的推力。
本发明的发明人认识到上述涡轮增压器的一个缺点，即压缩机和涡轮旋转地连接，这限制了操作压缩机和涡轮的操作状态。例如，通过增加绕过涡轮的排气流量可以减少压缩机喘振，这可以通过增加设置在涡轮的旁通通道中的废气门的开启实现。通过减少涡轮吸取的排气能量的量，由于旋转的连接，可以减少压缩机提供的转速和由此产生的增压压力，从而减少或消除压缩机喘振。然而，通过增加排气的旁通流量，还会减少发动机系统的效率，因为大量的排气能量通过废气门传递到环境中而没有被涡轮吸取。
发明内容
本发明人在本文中提供通过一种车辆推进系统可以解决上述问题中的至少一些的各种方法，该车辆推进系统包括：具有至少一个汽缸的内燃发动机；经进气门与汽缸连通的进气压缩机；旋转连接到压缩机的轴的电机；经排气门与汽缸连通的排气涡轮；及控制系统，该控制系统配置为至少在一定工况下以不同于涡轮的转速操作压缩机，并响应于压缩机喘振的工况调节电机以减少喘振，同时继续经排气涡轮从发动机的排气流吸取能量。注意在该方法中还可以使用涡轮废气门以控制涡轮操作，然而，通过调节与压缩机旋转地连接的电机以调节压缩机转速和/扭矩，可以减少或避免喘振，使通过涡轮旁通分流的排气流量减少。在一些示例中，可以完全地去除废气门和涡轮旁通通道，从而减少发动机系统的成本和复杂性。至少在一些工况下，通过减少涡轮旁通，可以操作涡轮经与涡轮旋转地连接的第二电机产生电能，进而可以用于驱动压缩机的电机或其他的负载。
在美国专利6,647,724号中描述了另一种方法，通过提供一种包括增加供应到内燃发动机的进气压力的电动压缩机和从发动机接收的排气产生电能的电动涡轮的涡轮增压器可以解决旋转连接的压缩机和涡轮的一些潜在的缺点。通过独立于涡轮机械地操作电动压缩机，在要求更快速增加增压压力的工况下可以减少涡轮增压器迟滞。然而，本发明的发明人还认识到在给定的工况下独立于涡轮的操作状态调节压缩机操作状态可以影响在发动机汽缸中保留的排气剩余量。若在给定的工况下发动机保留的排气剩余量或排气剩余浓度不够或剩余保留过多，会减少系统的效率，发生失火，和/或增加发动机的噪声、振动和不平稳性(NVH)。
本发明人在本文中提供解决上述剩余保留的问题中的至少一些的另一种方法，在一个示例中该方法包括一种车辆推进系统，包括：具有至少一个汽缸的内燃发动机；可操作以选择性地至少允许进气进入汽缸的进气门；可操作以选择性地从汽缸排出燃烧产物的排气门；经进气门与汽缸连通的进气压缩机；经排气门与汽缸连通的排气涡轮；及控制系统，该控制系统配置为至少在一定工况下以不同于涡轮的转速操作压缩机，并响应于压缩机的转速调节进气门和排气门之间的开启重叠量。控制系统还可以响应于涡轮的转速或涡轮和压缩机之间的转速差调节开启重叠量。以此方式，即使独立于彼此调节压缩机和涡轮的操作状态，可以调节气门正时以在发动机汽缸中保留预定量的排气剩余。
本发明的发明人还认识到上述方法的又一些问题。例如，一些发动机可以在每个使用不同水平的增压以及不同水平的排气剩余产物和排气剩余保留的多个不同的燃烧模式的一个中操作。若通过调节压缩机简单地增加增压，汽缸中保留的排气剩余量和/或浓度也会改变，从而取决于当前使用的燃烧模式潜在地影响发动机的性能。例如，二行程燃烧模式比四行程燃烧模式具有更高的剩余保留率，因为在二行程模式下气门重叠正时更短。在另一个示例中，火花点火模式比使用自动点火点燃燃料和空气混合物的均质进气压缩点火模式使用更低浓度的先前燃烧循环的排气剩余。
本发明人还在本文中提供解决关于剩余保留的上述问题中的至少一些的又一种方法，在一个示例中该方法包括操作发动机的方法，包括：在第一工况下，在第一燃烧模式下操作发动机，同时调节压缩机以提供较高水平的增压到发动机，且以相对于压缩机的第一转速差操作涡轮；在第二工况下，在第二燃烧模式下操作发动机，同时调节压缩机以提供较低水平的增压到发动机，且以相对于压缩机的第二转速差操作涡轮。以此方式，基于当前使用的燃烧模式，可以提供合适水平的增压到发动机，同时在发动机汽缸中保留适合于选择的燃烧模式的排气剩余量。
本发明的发明人还认识到关联于使用旋转分离的一对压缩机和涡轮的发动机的又一些问题。例如，在发动机的暖机中，若操作涡轮以从排气流中吸取排气能量，则排气处理装置会花更长的时间达到预定的工作温度。然而，在这些工况下，可以要求附加的增压压力。因此，在一个示例中，提供一种操作具有内燃发动机的车辆推进系统的方法，其中内燃发动机具有进气压缩机和排气系统，该排气系统包括具有涡轮发电机的排气涡轮和设置在涡轮的下游的排气处理装置。该方法包括：在排气系统的低温工况下，操作涡轮发电机以将发动机产生的较少量的排气能量转变成电能，且以相对于涡轮发电机转速的第一转速差操作压缩机马达；在排气系统的高温工况下，操作涡轮发电机以将较多量排气能量转变为电能，且以小于第一转速差的相对于涡轮发电机的转速的第二转速差操作压缩机马达，其中排气系统的温度工况包括排气处理装置的温度；在低温工况下操作涡轮以在发电机上提供第一排气背压，在高温工况下操作涡轮以在发动机上提供大于第一排气背压的第二排气背压。以此方式，可以响应于排气处理装置的温度调节从排气流去除的排气能量的量以促进排气系统的快速加热，同时通过压缩机提供足够的增压压力到发电机。
本发明的发明人还认识到又一些问题。例如，在一些工况下，可以预定减少的发动机增压水平以满足车辆驾驶员的扭矩要求，同时在其他的工况下，可以预定增加的发电机增压水平。本发明人还认识到当涡轮与压缩机旋转分离时，通过减少压缩机转速和/或扭矩促使的发电机增压的减少，不必伴随涡轮扭矩或转速的相应减少。例如，在发动机怠速状态下，即使不操作压缩机或较低程度地操作压缩机，可以操作涡轮以从排气流中吸取能量。然而，在给定的发动机操作状态下，在未预定附加的增压的工况下压缩机会充当进气系统的障碍。因此，在压缩机不工作期间发动机效率降低，因为发动机通过压缩机输入空气。
因此，在一个示例中，本发明人通过一种操作包括与第一电机旋转连接的第一进气压缩机和与第二电机旋转连接的排气涡轮的内燃发动机的方法提供解决该问题的方法，该方法包括：响应于发动机的第一操作状态：相对于经开启压缩机旁通阀通过压缩机的进气流量增加通过压缩机的旁通通道的进气流量；及第二电机经涡轮吸取从发动机流出的排气能量产生第一电能量；响应于发动机的第二操作状态：相对于经关闭压缩机旁通阀通过压缩机的进气流量减少通过压缩机的旁通通道的进气流量；供应电能到第一电机以增加压缩机的转速；第二电机经涡轮从发动机吸取排气能量产生大于第一量的第二电能量；及调节涡轮相对于压缩机的转速以改变第二电机产生的第二电能量。以此方式，在要求较低量增压或压缩机不工作的工况下可以增加发动机效率。
附图说明
图1示出示例车辆推进系统的示意图；
图2示出图1的推进系统的示例汽缸的示意图；
图3示出描述响应于工况调节压缩机和涡轮的操作的示例控制策略的流程图；
图4A和图4B示出描述协调压缩机及涡轮操作与气门正时及重叠的示例控制策略的流程图；
图5示出描述响应于发动机的燃烧模式调节压缩机及涡轮的操作的示例控制策略的流程图；
图6示出描述调节在发动机的汽缸中保留的排气剩余量的示例控制策略的流程图；
图7A-图7F示出描述示例控制策略实施方案的图表；
图8示出描述解决压缩机喘振的示例控制策略的流程图；
图9示出控制排气热量的流程图；
具体实施方式
图1示出示例车辆推进系统100的示意图。推进系统100包括具有在112、114、116、及118所示的多个燃烧室或汽缸的内燃发动机110。参考图2提供示例发动机汽缸的详细描述。虽然该具体的示例示出发动机110包括四个汽缸，但应理解在其他的示例中发动机110可以包括任何合适数目的汽缸。
发动机110可以经总体上在130所示的进气系统接收进气，及经总体上在150所示的排气系统排出燃烧气体。进气系统130可以包括具有节气门134的进气通道132。通过控制器180可以调节节气门134的位置以改变提供到发动机110的进气流量以及节气门的下游的进气系统中的压力。进气通道132可以与如压缩机136的压缩装置连通。可以提供压缩机旁通通道138使进气绕过压缩机136。旁通阀140可以沿着压缩机旁通通道138设置。可以调节旁通阀140的位置以改变通过压缩机136的进气的比例。在一些示例中，旁通通道138和旁通阀140可以略去。
压缩机136和旁通通道138的出口可以在进气通道142结合。在一些示例中，节气门141可以沿着进气通道142设置，从而节气门134可以略去。因此，节气门可以设置在压缩机136的上游和/或下游。然而，在其他的示例中，进气系统可以不包括节气门。进气通道142可以向进气歧管144提供进气，进气歧管144选择地和独立地经相应的进气门与汽缸112-118的每个连通，其中的一个示例如图2所示。
可以提供排气歧管152以从汽缸112-118的每个接收燃烧产物。因此，汽缸112-118的每个可以选择地和独立地经相应的排气门与排气歧管152连通，其中的一个示例如图2所示。排气歧管152可以向排气通道154提供发动机的各汽缸产生的排气。排气通道154可以与排气涡轮156连通。可以提供涡轮旁通通道158使排气绕过涡轮156。旁通阀160(例如废气门)可以沿着涡轮旁通通道158设置。可以改变旁通阀160的位置以调节通过涡轮156的排气的比例。在一些示例中，旁通通道158和旁通阀160可以略去。涡轮156和旁通通道158的出口可以在排气通道162结合。
排气通道162可以包括排气处理装置153。排气处理装置153可以包括一个或多个排气催化剂、捕集器、过滤器、或其他合适的排气处理构件。排气通道162还可以具有向控制器180提供包括流过排气通道162的排气温度和/或排气处理装置153的温度的排气系统温度的温度指示的传感器151。例如，如图1所示，传感器151可以直接连接到排气处理装置153。然而，在其他的示例中，传感器151可以部分地设置在排气处理装置153的上游或下游的排气通道162的排气流中。
发动机110可以包括输出轴或曲轴120。曲轴120可以经中间变速器连接到一个或多个车辆驱动轮。在推进系统100配置为混合动力推进系统的情况下，曲轴120还可以与在下文简单地称为马达的发电机/马达190连接。在一个示例中马达190可以包括电动马达。因此，推进系统100可以配置为混合动力电动车辆(HEV)。马达190可以选择地操作为马达或发电机。例如，在一些工况下马达190可以向曲轴120和/或车辆驱动轮提供功，在其他工况下，如在再生制动操作期间，马达190可以从曲轴120和/或车辆驱动轮吸取功。
压缩机136如图所示经轴137固定地连接到马达172。在一个示例中，马达172包括电动马达。通过改变向马达172提供或从马达172吸取的电能量可以调节压缩机136的转速、扭矩、和/或旋转方向。因此，可以操作马达172以促使压缩机136向发动机提供增压，或马达172可以操作为发电机，从而压缩机可以从进气流中吸取能量以产生电能。
涡轮156如图所示经轴157固定地连接到马达174。在一个示例中，马达174可以包括电动马达。通过改变向马达174提供或从马达174吸取的电能量可以调节涡轮156的转速、扭矩、和/或旋转方向。在一个示例中，可以操作马达174促使涡轮156从排气流中吸取能量或可操作马达174以向排气流增加能量。当操作涡轮从排气流中吸取能量时，马达174可以操作为发电机。另外，通过改变涡轮的操作可以增加或减少在发动机上提供的排气背压水平。例如，通过增加经涡轮从排气流中吸取的能量的量可以增加排气背压，通过减少从排气流中吸取的能量的量可以减少排气背压。
虽然可以调节马达174的操作以改变涡轮提供的背压，但在涡轮配置为可变几何涡轮(VGT)的情况下还可以调节涡轮的几何特性。在一个示例中，系统控制器可以发出如155所示的指令信号到配置为调节涡轮几何特性的可变几何执行器，从而进一步控制从排气流吸取的能量的量并进而控制涡轮提供的排气背压的水平。
因为压缩机136经轴137与马达172旋转连接，涡轮156经轴157与第二马达174旋转连接，压缩机和涡轮不需要围绕相同的旋转轴旋转。因此，不像具有彼此旋转连接的压缩机和涡轮的涡轮增压器，如图1所示的配置允许以各种可选的配置使压缩机及涡轮与发动机装配在一起。例如，压缩机136和涡轮156的旋转轴不必平行，且在压缩机136和涡轮156的旋转轴之间的空间上设置的各种发动机系统构件，从而减少在可移动车辆上安装的推进系统的发动机装配约束。然而，应理解可以在一些示例中设置压缩机136和涡轮156以使压缩机136和涡轮156的旋转轴彼此平行或共线。此外，如图1所示，可以配置压缩机136以便压缩机136未旋转连接到系统的任何其他的排气涡轮，可以配置涡轮156以便涡轮156未旋转连接到系统的任何其他的压缩机。此外，图1还示出发动机110如何只经单个压缩机接收进气，及只经单个涡轮排出燃烧产物。然而，在其他的示例中，两个或多个压缩机可以沿着具有单个支路或多个支路的进气系统130串联设置或并联设置；两个或多个涡轮可以沿着具有单个支路或多个支路的排气系统150串联或并联设置。
可以通过马达控制器176控制马达172和马达174的操作。如通过马达控制器176所控制，包括电机的马达172在马达操作中可以从储能装置178接收电能，且可以在发电机操作中供应电能到储能装置178。类似地，如通过马达控制器176所控制，包括电机的马达174在马达操作中从储能装置178接收电能，在发电机操作中供应电能到储能装置178。此外，马达174可以经马达控制器176供应电能到马达172，同样马达172可以供应电能到马达174。储能装置178可以包括存储电能的一个或多个电池和/或电容。
通过分别改变旁通阀140和旁通阀160的位置还可以调节压缩机136提供的增压水平和涡轮提供的排气背压水平。例如，通过开启旁通阀140增加通过旁通通道138的空气流量在给定的压缩机操作状态下可以减少增压水平。类似地，通过开启旁通阀160增加通过旁通通道158的排气流量在给定的涡轮操作状态下可以减少排气背压的水平。在一些示例中，如在较低发动机转速或发动机负载下，当压缩机136未操作时，控制器180可以增加旁通阀140的开启以减少通过压缩机136的进气流量从而减少进气系统的阻力。例如，在怠速工况下，可以减少或消除输入到压缩机136的马达172的电能量，且可以开启旁通阀140，而在较高转速或负载工况下，可以关闭旁通阀140且可以向马达172提供电能以操作压缩机136向发动机110提供增加的增压压力。
当推进系统100包括马达190时，马达控制器176可以调节马达190产生的电能量，且可以改变提供到储能装置178和/或马达172和马达174中的任意一个使用的电能量。类似地，马达控制器176可以调节马达172和/或马达174产生的电能量，且可以改变提供到储能装置178和/或马达190的电能量。图3提供马达控制器执行的各种能量管理模式的示意图。
马达控制器176可以由系统控制器180控制。控制器176和控制器180的结合包括如本文所述和如图2详细所示的控制系统。注意在一些示例中控制器176和控制器180可以结合为单个控制器。
控制器180可以经用户输入装置接收驾驶员要求的指示。例如，踏板位置传感器126可以确定车辆驾驶员124改变的加速器踏板122的位置。以此方式，控制系统可以确定用户要求的发动机的扭矩、转速、或负载。
图2示出控制系统200控制的发动机110的示例汽缸的示意图。例如，图2详细示出图1的汽缸116。注意发动机其他的汽缸可以包括如汽缸116的类似的配置。汽缸116通过汽缸壁236限定且活塞232可移动地定位在其中。活塞232如图所示连接到曲轴120。进气和/或燃料可以经进气门252从进气歧管144进入到汽缸116中，燃烧的产物可以经排气门254从汽缸116排出。注意在一些示例中，发动机110的每个汽缸，包括汽缸116可以具有两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。
可以通过气门执行器251控制进气门252。在该具体的示例中，气门执行器251配置为凸轮执行器，通过改变相对于曲轴的位置的凸轮和/或凸轮轴的位置和/或通过使用凸轮廓线变换可以调节气门正时，从而可以选择地使用第二凸轮以提供替代的气门正时。然而，在其他的示例中，可以使用电磁气门执行器而不是凸轮执行器。不管具体的进气门硬件，通过控制系统200可以调节进气门的开启和关闭正时。传感器255可以向控制系统200提供进气门位置的指示。
可以通过气门执行器253控制排气门254。在该具体的示例中，气门执行器253配置为凸轮执行器。然而，在其他的示例中，可以使用电磁气门执行器而不是凸轮执行器。不管具体的排气门硬件，通过控制系统200可以调节排气门的开启和关闭正时。传感器257可以向控制系统200提供排气门位置的指示。排气可以经排气门254从汽缸116排到排气歧管152。
燃料可以经燃料喷射器266提供到汽缸116。在该具体的示例中，燃料喷射器266配置为进气道喷射器。然而，在其他的示例中，燃料喷射器266可以配置为缸内喷射器以提供所称的直接喷射。响应于控制系统200提供的预定燃料喷射正时燃料喷射器266可以从驱动器268接收喷射指令信号。燃料喷射器266可以从包括燃料箱、燃料导轨、及燃料泵的燃料系统(未示出)接收燃料。
通过点火系统288所控制，如火花塞292的点火装置可以配置为提供点火火花到汽缸。控制系统200可以调节点火系统288提供的点火正时。
控制系统200为参考图1先前描述的控制器176和控制器180的示例。因此，应理解控制系统200可以包括单个控制器或多个不同的控制器。不管该具体的配置，控制系统200可以包括与推进系统的各种传感器和执行器通信的输入/输出接口202、中央处理器(CPU)204、只读存储器(ROM)206、随机存取存储器(RAM)208和/或保活存储器(KAM)210、这些的每个可以经数据总线连通。中央处理器204可以执行存储器中存储的指令以实施本文描述的各种控制方法和例程。除了先前描述的传感器和执行器之外，控制系统200可以经传感器212接收在冷却套管214处的发动机温度的指示，且可以经来自霍尔效应传感器218或与曲轴120通信的其他合适的传感器的齿面点火感测信号(PIP)接收曲轴位置和/或发动机转速的指示。
虽然未在图1和图2中示出，进气系统130和排气系统150可以包括设置与控制系统通信的各种温度和/或压力指示传感器。例如，进气系统130可以包括沿着压缩机的上游的进气通道132设置的温度和/或压力指示传感器以及沿着位于压缩机的下游的进气通道142或进气歧管144内设置的温度和/或压力指示传感器。排气系统150可以包括设置在排气歧管152或排气通道154内的涡轮156的上游的温度和/或压力指示传感器以及沿着位于涡轮156的下游的排气通道162设置的温度和/或压力指示传感器。进气系统和排气系统内的这些温度和/或压力的指示通过控制系统可以用来确定压缩机提供的增压水平和涡轮产生的排气背压水平，以及使控制系统推断用于反馈控制的压缩机和涡轮的转速、扭矩、及旋转方向。
图3示出描述响应于车辆推进系统的工况调节压缩机和涡轮的操作的示例控制策略的流程图。在310，可以确定推进系统的工况。例如，控制系统可以从先前描述的各种传感器以及在下文描述的指示各种工况的其他合适的传感器获得工况信息。工况可以包括以下一个或多个：发动机转速、发动机扭矩、发动机负载、发动机汽缸执行的燃烧模式、包括环境空气温度和压力的环境条件、进气歧管压力(例如增压压力)、排气歧管压力(例如排气背压)、排气温度、发动机温度、节气门位置、进气门及排气门正时和开启重叠、压缩机旁通阀位置、涡轮旁通阀位置、进气流量和排气流量、加速器踏板位置、包括转速、扭矩及旋转方向的指示的压缩机和关联马达的操作状态、包括转速、扭矩及旋转方向的指示的涡轮和关联马达的操作状态、在配置为可变几何涡轮时涡轮的几何特性、马达190的操作状态和储能装置178的充电状态、及其他合适的工况。
在320，基于在310确定的工况为压缩机选择目标扭矩、转速、和/或旋转方向。在330，基于在310确定的工况为涡轮选择目标扭矩、转速、和/或旋转方向。例如，响应于确定的工况控制系统可以参考在存储器中存储的图表、查找表、或函数以为压缩机和涡轮选择目标扭矩、转速、和/或旋转方向。注意响应于相同或不同的工况可以选择压缩机和涡轮的操作参数。
在一个非限制的示例中，可以协调压缩机操作的转速及扭矩与涡轮操作的转速及扭矩以控制保留在发动机汽缸中的剩余量。例如，当增加涡轮从排气流中吸取的能量的量(例如通过增加涡轮的负扭矩和转速)时，可以增加涡轮提供的排气背压。如在图7A所示，在给定的气门重叠下，通过增加排气背压，可以增加来自先前燃烧事件在汽缸中保留的剩余量。在给定的气门重叠下，通过减少经涡轮吸取的排气流能量的量(例如通过减少负扭矩或向排气流提供正扭矩)，可以减少排气背压，从而减少汽缸保留的剩余量。
在另一个示例中，如图7B所示，在给定的气门重叠下，当增加压缩机提供的增压水平(例如通过增加正压缩机扭矩和/或转速)时，可以减少汽缸中保留的剩余量。相反，在给定的气门重叠下，通过减少压缩机提供的增压水平(例如通过减少压缩机的正扭矩和/或转速)，可以增加汽缸中保留的剩余量。
此外，在如图7C所示的给定的一组的压缩机和涡轮操作参数下可以调节气门重叠。例如，通过减少气门重叠和/或通过调节相对于活塞位置的排气门开启和关闭的相对正时可以增加汽缸保留的剩余量。相反，通过增加气门重叠和/或通过调节相对于活塞位置的排气门开启和关闭的相对正时可以减少汽缸保留的剩余量。
因为压缩机和涡轮未彼此机械连接，而是经相应的马达独立于彼此驱动，可以更有效率地控制发动机汽缸中的剩余保留。例如，相对于涡轮转速、扭矩、及旋转方向可以调节压缩机转速和扭矩，从而在仅装置中的一个响应于要求的汽缸中保留的剩余量的增加或减少时进行控制响应，或通过以不同比率调节压缩机和涡轮，协调压缩机和涡轮的相应的响应时间及硬件极限，控制系统可以响应于更多或更少的剩余保留的需求。
在340，调节压缩机马达的操作以实现在320选择的目标扭矩、转速、和/或旋转方向。类似地，在350，可以调节涡轮马达的操作以实现在330选择的目标扭矩、转速、和/或旋转方向。接下来，例程可以返回，其中反馈或前馈控制可以用来响应于改变的工况控制涡轮和压缩机操作。
图4A为描述响应于压缩机和/或涡轮操作如何调节气门正时或气门重叠的示例的流程图。在410和412，可以分别确定压缩机和涡轮的扭矩、转速、和/或旋转方向。例如，控制系统可以从马达172获得压缩机转速、扭矩、和/或旋转方向的指示，及从马达174获得涡轮转速、扭矩、和/或旋转方向的指示。在其他示例中，轴137和轴157可以包括向控制系统提供压缩机和涡轮转速及扭矩的指示的转速或扭矩传感器。还在其他的示例中，可以从在进气系统或排气系统内设置的空气流量传感器推断压缩机和/或涡轮的转速、扭矩、和/或旋转方向。
在414，可以确定在压缩机和涡轮之间的扭矩或转速差。例如，控制系统可以比较压缩机转速或扭矩的指示与涡轮的转速和扭矩。在416，响应于在414确定的压缩机和涡轮的扭矩和/或转速之间的差可以调节气门正时和/或气门开启重叠。附加地或替代地，响应于发动机的转速可以调节开启重叠。例如，在给定的压缩机操作状态下随着发动机转速增加可以增加进气门和排气门的开启重叠。
在一个非限制的示例中，随着压缩机扭矩和/或转速减少，控制系统可以增加排气门关闭正时和进气门开启正时之间的重叠量；或随着压缩机扭矩和/或转速增加，可以减少重叠量。例如该方法可以用来在发动机汽缸中保持预定的剩余水平，同时调节压缩机提供到发动机的增压水平。然而，在其他的示例中，随着压缩机提供的增压的增加，可以增加进气门正时和排气门正时之间的重叠量，或随着压缩机提供的增压减少，可以减少进气门正时和排气门正时之间的重叠量。如参考图5和图6所述，相对于汽缸实施的燃烧模式类型可以改变汽缸内保留的剩余量。
图4B为描述响应于气门正时和/或气门重叠如何调节压缩机和/或涡轮的示例的流程图。在430，可以确定进气门的开启和关闭正时。例如，控制系统可以从传感器255确定进气门的位置并由此确定进气门开启和关闭的正时。在432，可以确定排气门的开启和关闭正时。例如，控制系统可以从传感器257确定排气门的位置并由此确定排气门开启和关闭的正时。
在434，例如通过比较在430和432确定的气门正时，可以确定排气门关闭和进气门开启之间的气门重叠。在436，响应于在434确定的气门重叠可以调节压缩机和涡轮的相对转速和/或扭矩。例如，控制系统可以增加或减少压缩机相对于涡轮的转速和/或扭矩；或控制系统可以增加或减少涡轮相对于压缩机的转速和/或扭矩。注意可以独立地控制涡轮或压缩机的转速和扭矩以便可以增加转速，同时减少扭矩和/或相反。
以此方式，响应于气门正时或气门重叠可以调节涡轮和/或压缩机的操作。因此，当在汽缸内保留预定的燃烧剩余水平时，可以协调气门正时和增压。例如，随着气门重叠增加或减少，控制系统可以增加压缩机和涡轮之间的相对转速和/或扭矩差以在汽缸内保留预定的剩余量。如参考图5和图6所述，通过汽缸的燃烧模式可以控制汽缸保留的剩余水平。
图5是描述响应于汽缸的燃烧模式调节压缩机和/或涡轮操作的示例控制策略的流程图。在510，可以确定推进系统的工况。在510确定的工况可以与在310先前描述的那些相同。例如，控制系统可以确定当前和/或目标发动机转速、发动机扭矩、和/或发动机负载工况。
在512，响应于在512确定的工况，可以选择燃烧模式。注意可以单个汽缸为基础选择燃烧模式，或将发动机作为整体选择燃烧模式。在一个示例中，在给定的工况下，控制系统可以参考存储器中存储的燃烧模式图表或查找表以选择汽缸实施的至少一个燃烧模式。例如，在较高发动机负载或发动机转速下，可以选择第一燃烧模式，而在较低发动机负载或发动机转速下，可以选择第二燃烧模式。
在该具体的示例中，如在514、516、518、及520判断，控制系统可以选择几个燃烧模式中的一个。然而，在其他的示例中，更少数目或更多数目的燃烧模式可用于选择。此外，在一些示例中，车辆驾驶员经用户可选择燃烧模式开关可以选择燃烧模式或可用的燃烧模式的数目。
若在514，汽缸执行四行程压缩点火(CI)模式，则例程继续进行到522，从而在四行程压缩点火模式下可以调节压缩机和/或涡轮操作，每720度曲轴转角汽缸执行一次空燃进气的压缩点火。
在一个非限制的示例中，无论四行程或二行程，CI模式可以包括所称的均质进气压缩点火模式(HCCI)，从而通过活塞压缩执行空燃进气自动点火。相比较于使用喷射燃料启动燃烧的柴油机式压缩点火，通过在预定点火正时将汽缸内的温度和压力调节到足以自燃的水平可以引起HCCI的进气的自动点火。另外，除了柴油燃料之外，在HCCI中使用的燃料可以包括汽油。控制汽缸内的温度和压力及自动点火正时的一种方法为改变来自先前燃烧循环的汽缸保留的剩余量。在CI模式下和更具体地在HCCI模式下，在给定的一组工况下可以将压缩机(或涡轮)的转速和/或扭矩调节到目标转速和扭矩设定点。以此方式，在汽缸中可以保留目标或预定的剩余量以进行四行程CI模式。
若在516，汽缸执行二行程压缩点火模式，则例程继续进行到524，从而在二行程压缩点火模式下可以调节压缩机和/或涡轮操作，每360度曲轴转角汽缸执行一次空燃进气的压缩点火。在一个示例中，响应于相对于四行程模式在二行程模式中产生的剩余保留的增加，在二行程模式下可以操作压缩机以增加增压水平，因为在二行程操作中气门重叠事件较短。以此方式，即使在一些工况下汽缸可以在四行程模式下操作，及在其他的工况下汽缸在二行程模式下操作时，可以在汽缸中保留目标或预定的剩余量。
若在518，汽缸执行四行程火花点火(SI)模式，则例程继续进行到526，从而在四行程火花点火模式下可以调节压缩机和/或涡轮操作，其中通过火花塞以每720度曲轴转角一次的频率点燃汽缸内的空燃进气。注意在SI模式下汽缸中保留的目标剩余量比在CI模式下少，因为通过点火火花启动空燃进气的点火，而不是通过汽缸执行的压缩启动空燃进气的点火。
若在520，汽缸执行二行程火花点火模式，则例程继续进行到528，从而在二行程火花点火模式下可以调节压缩机和/或涡轮操作，每360度曲轴转角汽缸执行一次空燃进气的点火。在一些示例中，在二行程SI中压缩机提供的增压水平比在四行程SI中大以减少汽缸中保留的剩余水平，这是因为在二行程模式中气门重叠较短。
在530，如参考图4A的操作416在先前描述，响应于选择的燃烧模式可以调节汽缸的气门正时和/或气门重叠，且响应于在操作522、524、526、及528中的一个执行的压缩机和/或涡轮调节可以调节汽缸的气门正时和/或气门重叠。因此，可以协调气门正时及重叠的调节与涡轮及压缩机操作以保留适用于选择的燃烧模式的剩余量。
虽然参考图5描述了各种燃烧模式，包括均质进气压缩点火模式、火花点火模式、二行程模式、四行程模式，但是发动机汽缸还可以实施其他的燃烧模式。例如，在第一工况下通过点燃分层进气和在另一工况下通过点燃均质进气，一些火花点火模式可以实施燃烧。类似地，在第一工况下压缩点火模式可以使用均质进气点火，在第二工况下可以使用分层进气点火。当在汽缸中产生分层进气时，喷射器执行的第一早期燃料喷射在燃烧室中产生更均质的混合物，之后第二后期燃料喷射在如火花塞的点火源附近产生浓燃料区域。
不管发动机使用的各种燃烧模式，在给定的一组工况下可以独立可选择的转速和扭矩设定点操作压缩机和涡轮。例如，在第一燃烧模式下，在给定的一组工况下，可以第一转速和/或扭矩差操作涡轮和压缩机。在第二燃烧模式下，在给定的一组工况下，可以第二转速和/或扭矩差操作涡轮和压缩机。以此方式，压缩机可以提供适合于每种燃烧模式的增压水平，同时可以操作涡轮以改变适用于具体发动机汽缸燃烧模式的剩余保留。
在一个非限制的示例实施例中，控制系统可以操作发动机以便在第一工况下，在第一燃烧模式下操作发动机，同时调节压缩机提供较高水平增压到发动机，且以相对于压缩机的第一转速差操作涡轮，在第二工况下，在第二燃烧模式下操作发动机，同时调节压缩机提供较低水平的增压到发动机，以相对于压缩机的第二转速差操作涡轮。第一工况可以包括不同于第二工况的发动机转速或发动机负载。以此方式，可以提供适用于给定的发动机燃烧模式的增压压力，同时通过控制压缩机和涡轮的相对转速在发动机汽缸中保留一定排气剩余水平。
图6示出描述调节发动机的汽缸中保留的排气剩余量的示例控制策略的流程图。在610，如参考310先前描述，控制系统确定车辆推进系统的工况。例如，控制系统可以确定汽缸的当前燃烧模式或在其他工况下汽缸将切换到的预定燃烧模式。
若在612，增加汽缸保留的剩余量，则可以执行在616-622的操作的一个或多个。或者，若剩余保留未增加，则例程继续进行到614。例如，基于包括当前燃烧模式以及指示用户要求的扭矩的驾驶员输入的当前工况，控制系统可以判断是增加还是减少剩余保留。其中工况的变化可以指令切换到不同的燃烧模式，控制系统可以在612判断汽缸保留的剩余量增加或者如参考614所述减少。注意在给定的燃烧模式下，控制系统可以参考存储器中存储的查找表、模式图、或其他的算法以基于包括发动机负载、发动机转速、及驾驶员要求的发动机扭矩确定要保留的适合的剩余量。
为增加剩余保留，在616，可以调节压缩机操作以减少压缩机提供到汽缸的增压水平。在一个示例中，控制系统可以减少提供到压缩机马达的电能量(例如电力)以减少压缩机转速和/或扭矩，从而减少压缩机增压。在另一个示例中，可以开启压缩机旁通阀以减少通过压缩机的进气的流量，从而减少增压并增加剩余保留。
在618，可以调节涡轮的操作以增加排气背压，从而增加汽缸中保留的剩余量。例如，控制系统可以增加通过涡轮马达将排气流的动能和热能转化成电能产生的电能量，从而增加汽缸的排气增压。在另一个示例中，通过关闭涡轮旁通阀可以减少通过涡轮旁通(若有的话)的排气流。以此方式，可以增加排气背压，从而增加剩余保留。
在620，可以调节气门正时以减少进气门开启和排气门开启之间的气门重叠。通过减少气门重叠，可以增加汽缸中保留的剩余量。在622，可以协调节气门位置与在操作616、618、及620中的一个或多个执行的各种调节以保持进入发动机的预定空气流量。例如，当减少压缩机增压时，可以开启节气门到较大程度以保持进入汽缸的目标空气流量。以此方式，可以减少对发动机的剩余保留率的调节造成的扭矩的波动，特别是在减少压缩机增压以增加剩余保留水平的情况下。
若在614判断减少剩余保留，则可以执行操作624-630中的一个或多个。例如，在624，可以调节压缩机的操作以增加提供到发动机的增压水平。控制系统可以增加提供到压缩机马达的电能量以增加压缩机的转速和/或扭矩。通过增加压缩机增压，可以减少汽缸中保留的剩余量，特别是在使用气门重叠的情况下。
在626，可以调节涡轮的操作以减少在发动机上的排气背压。例如，控制系统可以经涡轮从排气流吸取较少能量，进而通过涡轮马达转化为电能；或涡轮可以向排气流提供能量。通过降低从排气流的能量吸取率或通过向排气流提供能量，可以减少在发动机上的背压，从而减少在汽缸中的剩余保留。
在628，可以调节气门正时以增加气门重叠。气门重叠的增加可以增加新鲜进气到汽缸的交换，且可以增加汽缸中的排气剩余的去除。另外，可以调节节气门位置协调在操作624、626、及628中的一个或多个进行的调节以保持到发动机的预定的空气流量。例如，响应于压缩机提供的增压的增加还可以关闭节气门以减少将提供到发动机的增加的空气流量的附加的影响。以此方式，可以减少对发动机的剩余保留率的调节造成的扭矩的波动，特别是在使用增加压缩机增压来减少剩余水平的情况下。
图7A-7F示出描述示例控制策略实施方案的图表。图7A示出描述如何通过调节涡轮的操作增加排气背压来增加发动机的汽缸中保留的剩余量，同时气门重叠和压缩机增压基本上保持不变的示例。相反，通过减少涡轮产生的排气背压可以减少剩余量。例如，通过从排气流中吸取附加的能量可以增加涡轮产生的排气背压。
图7B示出描述如何通过调节压缩机的操作以减少提供到发动机的增压水平来增加发动机的汽缸中保留的剩余量，同时气门重叠和排气背压可以基本上保持不变的示例。相反，通过调节压缩机的操作增加提供到发动机的增压水平可以减少汽缸中保留的剩余量。
图7C示出描述如何通过减少进气门和排气门的开启状态之间的气门重叠增加发动机汽缸中保留的剩余量，同时涡轮和压缩机操作可以基本上保持不变的示例。相反，通过增加气门重叠可以减少汽缸中保留的剩余量。
图7D示出描述如何通过改变包括参考图7A-图7C先前描述的涡轮和/或压缩机操作，以及气门重叠的两个或多个操作参数调节汽缸中保留的剩余量的示例。
图7E示出描述如何通过首先调节第一操作参数和随后调节第二操作参数调节汽缸中保留的剩余量的示例。例如，图7E示出如何首先减少压缩机增压，随后增加涡轮产生的背压以增加剩余保留。因此，取决于是增加还是减少剩余保留可以不同的顺序或同时调节如涡轮操作、压缩机操作、和/或气门操作的不同的操作参数。
图7F示出描述如何通过以不同的比率改变两个操作参数调节汽缸中保留的剩余量的示例。例如，图7F示出如何调节涡轮操作以相比较于压缩机增压的减少将背压减少到较小的程度，从而促使保留的剩余量的整体增加。因此，可以在增加剩余保留的方向调节一个或多个操作参数，同时在减少剩余保留的方向调节一个或多个其他的操作参数，进而汽缸中保留的剩余量的整体变化可以基于这些操作参数的相对变化率。
图8示出描述解决压缩机喘振的示例控制策略的流程图。在810，控制系统可以确定相关于压缩机喘振的工况。参考操作310描述的各种工况，控制系统可以使用在给定的通过压缩机的进气的体积流量以及压缩机两端的压力比下的压缩机转速和扭矩的指示。例如，控制系统可以参考存储器中存储的压缩机喘振图以使控制系统在不发生压缩机喘振的适合的工况范围内选择性地操作压缩机。
然而，在一些工况下，如在低发动机转速和/或低体积进气空气流量工况下，过高的压缩机转速会导致压缩机喘振。通过减少相对于通过压缩机的进气的体积流量的压缩机转速可以减少压缩机喘振。因此，在812，例程可以判断是否减少压缩机转速。若在812回答为是，例程可以继续进行到814。若在812回答为否，例程可以返回。
在814，可以减少提供到压缩机马达的电能或电力的量以减少压缩机转速。如在816所示，协调压缩机转速的减少，可以增加节气门开启以保持到发动机的预定空气流量。还可以增加压缩机旁通阀开启以进一步减少压缩机喘振。
图9示出描述在不同的排气系统温度工况下控制压缩机和涡轮操作的示例方法的流程图。在910，可以确定包括排气处理装置的温度的排气系统的温度。在912，若排气系统和/或排气处理装置的温度高于阈值温度，则例程可以继续进行到916，其中通过涡轮和关联的马达可以增加排气能量到电能的转化。或者，若在912，排气系统和/或排气处理装置的温度不高于阈值温度，则例程继续进行到914，其中可以减少排气能量到电能的转化。例如，取决于排气系统的温度工况，控制系统可以调节涡轮的几何特性、绕过涡轮的排气流量(例如经旁通阀160)、和/或马达174的扭矩负载以改变涡轮提供的背压，以及调节从排气流吸取的排气能量的量。以此方式，在较冷的排气温度工况下，如在发动机起动或在排气系统的暖机阶段中，可以增加提供到排气处理装置的排气能量以促进更快的加热。当发生排气处理装置的充分加热时，例如，当温度超过阈值时，可以增加涡轮吸取的排气能量的量，从而涡轮马达可以产生附加的电能。
在918，在选择的燃烧模式下操作压缩机提供合适的增压压力和汽缸排气剩余的清除(例如响应于气门重叠)。例如，在排气系统的较热和较冷工况下以不同于涡轮的转速差操作压缩机，以便即使在涡轮转速随着排气系统温度变化时，在发动机上保持合适的增压压力并保留预定的剩余水平。
在使用上述方法的一些的另一个非限制示例方案中，车辆推进系统可以包括内燃发动机，内燃发动机包括至少一个汽缸；可操作以选择性地至少允许进气进入汽缸的进气门；可操作以选择性地从汽缸排出燃烧产物的排气门；经进气门与汽缸连通的进气压缩机；与压缩机旋转连接的第一电机；经排气门与汽缸连通的排气涡轮；与压缩机旋转连接的第二电机；及具有包含可执行指令的存储器的控制系统：在车辆加速事件的较早阶段，通过相对于第二电机的转速调节第一电机的转速经压缩机提供初始的较高增压压力到发动机，且操作进气门和排气门以在进气门和排气门之间提供初始较小量的开启重叠；在车辆的加速事件的稍后阶段，通过相对于第二电机的转速调节第一电机的转速经压缩机提供随后较低增压压力到发动机，且操作进气门和排气门以在进气门和排气门之间提供稍后较大量的开启重叠。以此方式，控制系统在加速事件中可以调节提供到发动机的增压压力以满足车辆驾驶员的发动机性能要求，同时还响应于压缩机提供的增压调节气门重叠以在发动机汽缸中保持合适水平的排气剩余。
应注意，本文中包括的示例控制和估值例程可用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文所述的具体例程可以表示任何数量的处理策略中的一种或多种，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种步骤、操作或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或在一些情况下略去。类似地，处理的顺序不是实现本文中所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为便于演示和说明而提供。取决于所使用的具体策略，可以重复执行所示步骤或功能中的一个或多个。此外，所述步骤可以在图形上表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
应理解，在本文中公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4、及其他的发动机类型。本公开的主题包括在本文中公开的各种系统和配置，及其他特征、功能，和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。
本申请的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权利要求可能引用“一个”元素或“第一”元素或其等价。这样的权利要求应被理解为包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本申请权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括在本申请的主题之内。

Claims (12)

1.一种车辆推进系统，包括：
具有至少一个汽缸的内燃发动机；
经进气门与汽缸连通的进气压缩机；
旋转连接到压缩机的轴的电机；
经排气门与汽缸连通的排气涡轮；及
控制系统，所述控制系统配置为至少在一定工况下以不同于涡轮的转速操作压缩机，并响应于压缩机喘振的工况调节电机以减少喘振，同时继续经排气涡轮从发动机的排气流吸取能量。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统配置为通过响应于发动机消耗的进气的流量调节电机的转速以响应于压缩机喘振的工况调节电机。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统配置为通过响应于发动机消耗的进气的流量调节电机传递到压缩机的扭矩量以响应于压缩机喘振的工况调节电机。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统配置为减少供应到电机的电能量以减少喘振。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括旋转连接到涡轮的轴的第二电机；所述第二电机配置为通过涡轮吸取排气流能量产生电能。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制系统还配置为供应第二电机产生的电能的至少一部分到旋转连接到压缩机的轴的电机。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括储能装置，所述控制系统还配置为供应第二电机产生的电能的至少一部分到储能装置。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，压缩机和涡轮不围绕相同的旋转轴旋转。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，压缩机的旋转轴不与涡轮的旋转轴平行。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，涡轮不与车辆推进系统的任何进气压缩机旋转连接。
11.一种车辆推进系统，包括：
具有至少一个汽缸的内燃发动机；
可操作以选择性地至少允许进气进入汽缸的进气门；
可操作以选择性地从汽缸排出燃烧产物的排气门；
经进气门与汽缸连通的进气压缩机；
经排气门与汽缸连通的排气涡轮；及
控制系统，所述控制系统配置为至少在一定工况下以不同于涡轮的转速操作压缩机，并响应于压缩机的转速调节在进气门和排气门之间的开启重叠量。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制系统还配置为响应于发动机的转速调节开启重叠量。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269064A (zh) * 2010-06-02 2011-12-07 福特环球技术公司 避免排气至冷却剂热交换器中的冷却剂过热
CN103189616A (zh) * 2010-11-05 2013-07-03 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN103370513A (zh) * 2010-12-13 2013-10-23 霍尼韦尔国际公司 用于涡轮增压器的旋转阀单元
CN103939208A (zh) * 2014-05-07 2014-07-23 江苏科技大学 一种集成式涡轮增压-燃气发电系统
CN105452629A (zh) * 2013-07-05 2016-03-30 法雷奥电机控制系统公司 用于热机的空气回路的组件
CN105863823A (zh) * 2015-02-11 2016-08-17 福特环球技术公司 用于升压控制的方法和系统
CN105909387A (zh) * 2015-02-24 2016-08-31 通用电器技术有限公司 用于操作燃气涡轮装置的方法
CN105927370A (zh) * 2016-05-06 2016-09-07 吉林大学 电辅助涡轮增压系统及其控制方法
CN107035511A (zh) * 2015-10-23 2017-08-11 本田技研工业株式会社 内燃机的控制装置
CN110475954A (zh) * 2017-03-17 2019-11-19 利滕斯汽车合伙公司 涡轮增压器系统、形成其一部分的压缩机系统及对通向发动机的空气流进行控制的方法
CN111033013A (zh) * 2017-11-17 2020-04-17 宝马股份公司 具有可致动的排气涡轮机的排气引导装置

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4595701B2 (ja) * 2005-06-21 2010-12-08 トヨタ自動車株式会社 電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置
US7541687B2 (en) * 2006-03-10 2009-06-02 Deere & Company Method and system for managing an electrical output of a turbogenerator
JP4877200B2 (ja) * 2007-11-06 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4900333B2 (ja) * 2007-11-13 2012-03-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102008010103A1 (de) * 2008-02-20 2009-08-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Antriebstrangs eines Fahrzeugs
US20100146968A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Alexander Simpson Emission system, apparatus, and method
JP5152135B2 (ja) * 2008-12-19 2013-02-27 日産自動車株式会社 過給式エンジンの吸気量制御装置
CA2762184A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Icr Turbine Engine Corporation Gas turbine energy storage and conversion system
US20110030641A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 International Engine Intellectual Property Company, Llc Throttle loss recovery and supercharging system for internal combustion engines
JP5448873B2 (ja) * 2010-01-21 2014-03-19 三菱重工業株式会社 エンジン排気エネルギー回収装置、これを備える船舶、これを備える発電プラント、エンジン排気エネルギー回収装置の制御装置およびエンジン排気エネルギー回収装置の制御方法
US20120291749A1 (en) * 2010-01-27 2012-11-22 Tzunan Chuang Air Inlet System of Engine
US8866334B2 (en) 2010-03-02 2014-10-21 Icr Turbine Engine Corporation Dispatchable power from a renewable energy facility
US9567950B2 (en) * 2010-03-25 2017-02-14 Ford Global Technologies, Llc Turbocharged engine with naturally aspirated operating mode
JP4968387B2 (ja) * 2010-04-20 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9037387B2 (en) * 2010-06-08 2015-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
JP5700237B2 (ja) * 2010-07-08 2015-04-15 株式会社Ihi 排熱回収装置
US8984895B2 (en) 2010-07-09 2015-03-24 Icr Turbine Engine Corporation Metallic ceramic spool for a gas turbine engine
CA2813680A1 (en) 2010-09-03 2012-03-08 Icr Turbine Engine Corporation Gas turbine engine configurations
US20120285166A1 (en) * 2011-05-11 2012-11-15 GM Global Technology Operations LLC Hybrid powertrain system
US9051873B2 (en) 2011-05-20 2015-06-09 Icr Turbine Engine Corporation Ceramic-to-metal turbine shaft attachment
AT511085B1 (de) * 2011-07-04 2012-09-15 Avl List Gmbh Hybridfahrzeug mit einer brennkraftmaschine und einer ersten elektrischen maschine
CN103375242B (zh) * 2012-04-23 2019-11-12 北京奋进科技有限公司 内燃机混合燃烧控制方法
GB2503713B (en) * 2012-07-05 2018-08-01 Ford Global Tech Llc Engine assembly with an Exhaust Driven Turbine
US10094288B2 (en) 2012-07-24 2018-10-09 Icr Turbine Engine Corporation Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine
DE102012014713A1 (de) * 2012-07-25 2014-01-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
KR101300699B1 (ko) * 2012-08-24 2013-08-26 한국에너지기술연구원 압축공기 에너지저장을 이용한 차량용 전력저장장치 및 이의 전력저장방법
JP2014062498A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の制御装置
US9599013B2 (en) 2013-04-15 2017-03-21 Ford Global Technologies, Llc Direct manifold boost assist device with throttle body manifold volume isolation
US9359940B2 (en) * 2013-04-15 2016-06-07 Ford Global Technologies, Llc Direct manifold boost assist device with throttle body manifold volume isolation
US20150114372A1 (en) * 2013-05-02 2015-04-30 Matthew Cobb Structures, functions, and methods regarding internal combustion engines
JP6112299B2 (ja) * 2013-06-14 2017-04-12 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
JP6011477B2 (ja) * 2013-06-28 2016-10-19 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
EP2995798A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine
US20190226419A1 (en) * 2014-10-23 2019-07-25 Xiangjin Zhou Hybrid combustion mode of internal combustion engine and controller thereof, internal combustion engine, and automobile
CN104533660B (zh) * 2014-12-24 2016-12-28 深圳智慧能源技术有限公司 废气透平发电机组
US9790849B2 (en) 2015-09-03 2017-10-17 Ford Global Technologies, Llc Method and system to operate a compressor for an engine
JP6322618B2 (ja) * 2015-12-07 2018-05-09 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
EP3390799A4 (en) * 2015-12-14 2019-08-14 Eaton Intelligent Power Limited OPTIMIZED ENGINE CONTROL WITH ELECTRICAL INTAKE AND EXHAUST
JP6672785B2 (ja) * 2015-12-25 2020-03-25 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
US9981654B2 (en) * 2016-06-02 2018-05-29 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for surge control
US10985608B2 (en) 2016-12-13 2021-04-20 General Electric Company Back-up power system for a component and method of assembling same
US10508590B2 (en) 2017-02-07 2019-12-17 Kohler Co. Forced induction engine with electric motor for compressor
JP6575554B2 (ja) * 2017-04-03 2019-09-18 トヨタ自動車株式会社 排気タービン発電システムとその制御装置
US10760479B2 (en) 2018-06-26 2020-09-01 Fca Us Llc Turbocharger surge management control techniques to eliminate surge valve
KR20210070826A (ko) * 2019-12-05 2021-06-15 현대자동차주식회사 하이브리드 차량
JP2022123697A (ja) * 2021-02-12 2022-08-24 株式会社Subaru 過給システム
US11846257B2 (en) 2021-05-03 2023-12-19 Deere & Company Engine system with reversible exhaust gas recirculation pump for controlling bypass flow
US11591992B2 (en) 2021-05-05 2023-02-28 Deere & Company Engine system with air pump for enhanced turbocharger air exchange
US11572824B2 (en) 2021-05-13 2023-02-07 Deere & Company Electrified engine boost components for mitigating engine stalling in a work vehicle
US11536213B2 (en) 2021-05-19 2022-12-27 Deere & Company Engine system with electrified air system components for managing emissions of nitrogen oxides in a work vehicle
US11572673B2 (en) * 2021-06-25 2023-02-07 Deere & Company Work vehicle power system with decoupled engine air system components
US11939929B2 (en) 2021-08-19 2024-03-26 Deere &Company Engine electrified air system including electric turbocharger and exhaust gas recirculation pump

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2526100B2 (ja) * 1988-07-18 1996-08-21 株式会社 いすゞセラミックス研究所 過給機の制御装置
DE19655231B4 (de) * 1995-07-13 2012-04-26 Nissan Motor Co., Ltd. Dieselmotor-Steuervorrichtung mit einer Abgasregeleinrichtung
US5937807A (en) * 1998-03-30 1999-08-17 Cummins Engine Company, Inc. Early exhaust valve opening control system and method
SE514969C2 (sv) * 1999-09-15 2001-05-21 Saab Automobile Förbränningsmotor
US6647724B1 (en) * 2002-07-30 2003-11-18 Honeywell International Inc. Electric boost and/or generator
US6637205B1 (en) * 2002-07-30 2003-10-28 Honeywell International Inc. Electric assist and variable geometry turbocharger
JP3925397B2 (ja) * 2002-11-20 2007-06-06 トヨタ自動車株式会社 電動機付ターボチャージャ制御装置
US6871498B1 (en) * 2003-12-20 2005-03-29 Honeywell International, Inc. Compressor surge protector for electric assisted turbocharger
US7958727B2 (en) * 2005-12-29 2011-06-14 Honeywell International Inc. Electric boost compressor and turbine generator system

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269064B (zh) * 2010-06-02 2017-07-28 福特环球技术公司 避免排气至冷却剂热交换器中的冷却剂过热的运行发动机系统的方法
CN102269064A (zh) * 2010-06-02 2011-12-07 福特环球技术公司 避免排气至冷却剂热交换器中的冷却剂过热
CN103189616A (zh) * 2010-11-05 2013-07-03 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN103189616B (zh) * 2010-11-05 2015-05-06 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN103370513A (zh) * 2010-12-13 2013-10-23 霍尼韦尔国际公司 用于涡轮增压器的旋转阀单元
CN105452629A (zh) * 2013-07-05 2016-03-30 法雷奥电机控制系统公司 用于热机的空气回路的组件
CN103939208A (zh) * 2014-05-07 2014-07-23 江苏科技大学 一种集成式涡轮增压-燃气发电系统
CN105863823A (zh) * 2015-02-11 2016-08-17 福特环球技术公司 用于升压控制的方法和系统
CN105909387A (zh) * 2015-02-24 2016-08-31 通用电器技术有限公司 用于操作燃气涡轮装置的方法
CN107035511B (zh) * 2015-10-23 2019-04-30 本田技研工业株式会社 内燃机的控制装置
CN107035511A (zh) * 2015-10-23 2017-08-11 本田技研工业株式会社 内燃机的控制装置
CN105927370B (zh) * 2016-05-06 2018-12-18 吉林大学 电辅助涡轮增压系统及其控制方法
CN105927370A (zh) * 2016-05-06 2016-09-07 吉林大学 电辅助涡轮增压系统及其控制方法
CN110475954A (zh) * 2017-03-17 2019-11-19 利滕斯汽车合伙公司 涡轮增压器系统、形成其一部分的压缩机系统及对通向发动机的空气流进行控制的方法
CN110475954B (zh) * 2017-03-17 2021-08-17 利滕斯汽车合伙公司 涡轮增压器系统、压缩机系统及控制空气流的方法
CN111033013A (zh) * 2017-11-17 2020-04-17 宝马股份公司 具有可致动的排气涡轮机的排气引导装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7921944B2 (en) 2011-04-12
US20090107142A1 (en) 2009-04-30
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US8210292B2 (en) 2012-07-03
US20110088669A1 (en) 2011-04-21

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