CN105525985B - 双涡轮增压发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供带有顺序并联双涡轮增压器的内燃发动机的布置，其中至少一台涡轮增压器具有电能转换器，该电能转换器可以任选地用作在该内燃发动机的低转速范围内驱动压缩机的电动机或者为所连接的电池充电的发电机。

Description

双涡轮增压发动机

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年10月21日提交的德国专利申请号102014221333.9的优先权，出于所有目的通过引用将该申请的全部内容合并于此。

技术领域

本说明书总体上涉及至少控制车辆的第一电能转换器的方法和系统。

背景技术

涡轮增压器可以将经压缩的燃烧空气提供给内燃发动机的一个或多个汽缸。涡轮增压器包括涡轮机和压缩机，二者可以具有相似的构造并且被安装在接合轴上。排气的质量流可以使涡轮机中的涡轮机叶轮旋转以便转动压缩机。扭矩经由接合轴被传递到进气管道中的压缩机叶轮，其结果是压缩机对燃烧空气进行压缩。

只要有足够的排气流进涡轮机中，旋转速度就足以将压缩机转动至期望的压缩机速度。然而，将足够的排气提供到处于较低负载的涡轮机存在一定的挑战。响应于低发动机负载下的突然加速，涡轮可能以延迟方式(例如涡轮滞后(turbo lag))反应。

可以在高转速范围内使用两个涡轮增压器，然而在低转速范围内，如果仅使用一个涡轮机，所述涡轮机可以更加迅速地积累增压压力。

在使用相继的双涡轮增压器时的问题可能包括对第二涡轮增压器的启动或停用的过程中的扭矩波动和相应的功率波动的控制，以及用于启动或停用第二涡轮增压器的昂贵的排气瓣阀(flap valve)控制机构。此外，即便在使用相继的双涡轮增压器时，仍有来自连续驱动的涡轮增压器的一部分排气能量未被使用，并且对低压和/或高压排气返回的控制是困难的。诸位发明人在此已经认识到，能够保证内燃发动机的有效涡轮增压且同时避免所列举缺点的相继的双涡轮增压器是可能的。为了解决以上描述的低负载时的问题，两个涡轮增压器可以并联地使用。更具体地，这两个涡轮增压器可以是相继的，其中第一涡轮增压器在发动机运行期间被连续驱动并且第二涡轮增压器仅在导致至第一涡轮增压器的涡轮机的排气流不充分的发动机条件期间被驱动。

发明内容

在一个示例中，以上描述的问题可以由用于涡轮增压发动机的系统来解决，该涡轮增压发动机具有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，该第一涡轮增压器至少包括第一涡轮机和第一压缩机，该第二涡轮增压器至少包括第二涡轮机和第二压缩机，其中该第一涡轮增压器和该第二涡轮增压器并联布置，该系统具有排气管线和第一电能转换器，该排气管线包括定位在该发动机与该第二涡轮机之间的气门装置，该第一电能转换器定位在该第二涡轮机与该第二压缩机之间的第二轴上。以此方式，第二压缩机能够在排气流不足的期间辅助第一压缩机。

作为一个示例，第一涡轮机可以进一步包括带有通向第二涡轮机的旁路通道的废气门，并且因此通常未使用的排气可以被用于驱动第二涡轮机。此外，第一涡轮增压器可以包括第二电能转换器，该第二电能转换器被定位在第一涡轮机与第一压缩机之间的第一轴上。第一电能转换器和第二电能转换器可以基于排气流和电池荷电状态中的一个或多个来运行。

应理解的是，提供上述概述是用于以简化形式引入将在以下具体实施方式部分中进一步描述的多种概念的选择。其并不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或本质特征，该主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决以上指出的或在本公开的任何部分指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了根据本发明带有第一电能转换器的布置的示例性实施例。

图2示出了根据图1的带有额外的第二电能转换器的布置。

图3示出了根据图1的带有额外的第二电能转换器的布置。

图4示出了根据图1的带有额外的第二电能转换器的布置。

图5示出了用于基于各种条件以电动机模式或发电机模式来运行第一电能转换器和第二电能转换器的方法。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及具有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的内燃发动机的布置，其中至少该第二涡轮增压器额外地具有电能转换器。如图2至图4所示，第一涡轮增压器还可以包括单独的电能转换器，其中该单独的电能转换器能够以电动机模式或发电机模式来运行。在图5中示出了基于排气流和/或电池的荷电状态来运行这些电能转换器的方法。

在第一实施例中，一种用于机动车辆的内燃发动机可以包括第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，该第一涡轮增压器包括至少第一涡轮机和至少第一压缩机，该第二涡轮增压器具有至少第二涡轮机和至少第二压缩机。第一涡轮增压器和第二涡轮增压器可以并联布置，并且至少一个气门装置可以被定位在从排气管道到第二涡轮机的排气横向管线中，以控制通向第二涡轮机的排气的流动。第一电能转换器可以被耦连到在第二涡轮机与第二压缩机之间的第二涡轮增压器的轴上。

第二涡轮增压器中的第一电能转换器可以弥补在第一涡轮增压器的运行期间响应于启动第二涡轮增压器而可能产生的扭矩波动，该第二涡轮增压器电驱动第二压缩机直到排气压力足以能够驱动第二涡轮机。此外，第二压缩机还可以由第一电能转换器驱动，而不用启动第二涡轮增压器来建立增压压力，以便避免在第一涡轮增压器运行和第二涡轮增压器完全不工作的期间可能出现的密封问题。

此外，还可以通过将排气从第一涡轮机的废气门传导出并进入第二涡轮机而将第一电能转换器运行为发电机，该第二涡轮机随后驱动该发电机。以此方式，通常未使用的排气可以用于产生能量。在通过控制第二压缩机的转子旋转速度使排气返回到第二压缩机的情况下，还可以由第一电能转换器来控制增压压力的产生。

在另一个实施例中，至少第二电能转换器被定位在第一涡轮机与第一压缩机之间的第一轴上，使得第二涡轮增压器包括第一电能转换器并且第一涡轮增压器包括第二电能转换器。因此，只要排气不足以在低转速范围内驱动这些涡轮机，两个涡轮增压器的压缩器就可以被电驱动。此外，一个电能转换器可以因此以发电机模式来运行，同时另一个以电动机模式来运行。因此，还可以有利地控制两个压缩机的转子速度。

电池被电连接到第一电能转换器和第二电能转换器中的一个或多个上。该电池用于为以电动机模式运行的第一电能转换器和第二电能转换器提供电能。如果这些电能转换器以发电机模式运行，则电池可以被再充电。因此，这些电能转换器可以任选地运行为电动机或发电机。

可以经由排气再循环系统(EGR)将排气引入第一压缩机和/或第二压缩机中。EGR用于减少排气中的氮氧化物的排放并且减少充气循环损失。这可以涉及低压EGR。可替代地，排气还可以经由高压EGR引入进气管道中，该引入是在一个或多个压缩机的下游实施的，使得高压排气不流经第一压缩机和/或第二压缩机。

如上所述，这些涡轮增压器并联布置。当内燃发动机以高转速运行并且两个涡轮增压器都需要压缩时，两个涡轮增压器都可以作为传统双涡轮增压器来运行。在这两个涡轮增压器之间划分内燃发动机的排气能量。提供给这两个涡轮增压器的排气能量可以大体相等或不相等。

此外，从第一涡轮机的废气门到第二涡轮机的废气门管线被定位在排气系统中。该废气门管线可以将通常未使用的排气能量提供给第二涡轮机以便以发电机模式驱动第一电能转换器。该发电机模式可以增加电耦合至第一电能转换器的电池的当前荷电状态(SOC)。

机动车辆包括具有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的内燃发动机，该第一涡轮增压器包括至少第一涡轮机和至少第一压缩机，该第二涡轮增压器具有至少第二涡轮机和至少第二压缩机。第一涡轮增压器和第二涡轮增压器并联布置，并且在从排气管道到第二涡轮机的排气横向管线中布置和形成了至少一个气门装置以至少部分地打开或关闭排气横向管线，其中至少第一电能转换器被布置在第二涡轮机与第二压缩机之间的第二轴上。

这个或这些电能转换器可以任选地被用作用于驱动这些压缩机的电动机或用作于给电池充电的发电机。

第一涡轮增压器的不间断运行可以包括将排气传导进入第一涡轮机中并且由第一压缩机压缩吸入空气。通过将在排气横向管线中的气门装置打开可以启动第二涡轮增压器，从而将排气传导进入第二涡轮机中以便由第二压缩机对吸入空气进行额外压缩。第二压缩机可以由处于电动机模式的第一电能转换器来运行，直到足够以大体上相等的速度来运行第二压缩机。可以通过第二压缩机的缓慢加速(run-up)来避免扭矩的波动。此外，如果在两个涡轮增压器中均布置电能转换器，则第一压缩机和第二压缩机可以分别由处于电动机模式的第二电能转换器或第一电能转换器来运行。

在一个示例中，第一涡轮增压器的运行可以包括：在第二涡轮增压器未被用于压缩并且排气横向管线中的气门装置被关闭的阶段中(例如排气没有从发动机直接流到第二涡轮机)，将排气传导进入第一涡轮机并且由第一压缩机压缩吸入空气。将排气从第一涡轮机的废气门穿过废气门管线传导至第二涡轮机以便以发电机模式运行第一电能转换器。结果，否则未使用的排气能量可以被用于给连接到第二涡轮增压器的第一电能转换器的并且也可能连接到第一涡轮增压器的第二电能转换器的电池充电。

另外或可替代地，可以打开排气管线中的气门装置以便使排气流入第二涡轮机中，从而启动第二压缩机。因此，第一压缩机和第二压缩机都可以压缩增压空气流。增压空气可以指流到第一压缩机和/或第二压缩机的吸入气体。增压空气可以是吸入空气与低压EGR的混合物。响应于流到第一涡轮机和第二涡轮机的排气均足够，可以以发电机模式运行第一电能转换器以便使电池再生(例如提高SOC)。另外或可替代地，也可以以发电机模式运行第二电能转换器。换言之，当第一涡轮增压器和第二涡轮增压器由排气流提供动力时，电池可以被再充电。如果SOC低于下阈值或者足够的排气流被提供给第一涡轮增压器和第二涡轮增压器时，电池可以被再充电以便满足驾驶者需求。

现转到图1，在图1的图示中表示了具有相继并联双涡轮增压器15a、15b的内燃发动机6的系统20。第一涡轮增压器15a和第二涡轮增压器15b可以各自包括分别将涡轮机2a或2b连接到压缩机3a或3b的轴1a或1b。内燃发动机6的排气被传导穿过排气管道7a并且可以驱动涡轮机2a。当气门装置16至少部分地打开时，排气还可以驱动第二涡轮机2b，从而允许排气穿过排气横向管线7b流到第二涡轮机2b，而不流到第一涡轮机2a。

第二涡轮增压器15b具有第一电能转换器4b，该第一电能转换器被布置在第二涡轮机2b与第二压缩机3b之间的第二轴1b上。如所描绘的，电能转换器4b以电动机模式M运行。可替代地，还可以以发电机模式G运行电能转换器4b，这将在图3和图4中所示出。此外，系统20中存在控制装置18，该控制装置可以监测和调整涡轮增压器15a、15b的控制参数，特别是电能转换器4a、4b和压缩机3a、3b的控制参数。控制装置18可以被电耦合至控制器100。

第一涡轮机2a和第二涡轮机2b包括各自的第一废气门和第二废气门5a或5b。第一涡轮增压器2a的第一废气门5a可以经由废气门排气管线7c流体连通至第二涡轮机2b。可以在废气门排气管线7c中存在废气门阀17，以便控制来自废气门5a的排气流动。第二废气门5b可以将旁通的排气引导至大气环境。

进气管道14中的增压空气冷却器10可以冷却经压缩的增压空气和/或吸入的增压空气以便通过冷却进行压缩。被布置在进气管道14中在内燃发动机6正前方的节气门11可以调节进入一个或多个汽缸的空气量，以用于内燃发动机6的功率控制。

在根据图1的示例性实施例中，对于排气再循环(EGR)系统12a，排气在第一涡轮机2a后被去除、被传导穿过冷却器12c并且被传导进入第一压缩机3a以便给发动机6提供低压EGR。EGR还可以被传导进入第二压缩机3b或进入两个压缩机3a、3b中。EGR还可以在第二涡轮机2b后被去除。为了冷却，EGR也可以被传导穿过增压空气冷却器10。也可以任选地使用高压EGR12b(由虚线示出)，其中排气被从第一涡轮机2a的上游引出、被传导穿过冷却器12c并且被再次引到增压空气冷却器10和节气门11的下游。

气门装置16被定位在排气横向管线7b中，以便允许将排气从内燃发动机6传递到第二涡轮机2b。通过打开气门装置16，排气可以被传导至第二涡轮机2b。通过关闭气门装置16，第二涡轮增压器15b可以不再从发动机6直接接收排气。另一个控制阀13用于控制从第二压缩机3b到进气管道7b的增压空气量。因此，基于期望的增压空气流量与由压缩机3a提供的经压缩的增压空气流量之间的差值来致动控制阀13。举例而言，随着该差值增加，控制阀13可以被移动到更加打开的位置，以允许来自压缩机3b的更多增压空气，从而满足期望的增压空气流量。

因此，如图1的实施例所示，涡轮增压器15a和15b被同时驱动。涡轮机2a从发动机6接收排气以便持续地驱动压缩机3a，从而将经压缩的空气提供给发动机6。然而，由于流到涡轮机2a的排气量不充足，压缩机3a可能不能够提供足够的压缩空气量。结果，通过第一电能转换器4b运行于电动机模式M和打开气门装置16以允许一部分排气流到第二涡轮机2b二者中的一个或多个来启动压缩机3b。如果打开了气门装置16并且第一电能转换器4b以电动机模式运行，则这两个部件可以相结合地工作，使得压缩机3b充分地旋转以能够补充由压缩机3a提供的压缩空气流量，从而满足增压空气需求。

现转到图2，其示出了与图1的实施例基本上类似的系统20，该系统进一步包括定位在第一涡轮机2a与第一压缩机3a之间的第一轴1a上的第二电能转换器4b。第一电能转换器和第二电能转换器4b和4a分别被显示为以电动机模式运行。以此方式，第一压缩机3a和第二压缩机3b都至少部分地被电驱动，直到排气流足以驱动第一涡轮机2a和第二涡轮机2b两者。另外或可替代地，如果排气流足以驱动第一涡轮机2a或第二涡轮机2b，则对应地，第一电能转换器4b或第二电能转换器4a可以被停用或切换到发电机模式。

现转向图3，其示出了基本上类似于图1和图2的系统20，然而，出于简洁的原因省略了EGR系统12a，并且电池9和可变发电机负载8被显示为电耦合至第一电能转换器4b。电池9可以驱动处于电动机模式的第一电能转换器4b，而处于发电机模式的第一电能转换器可以给电池9再充电。如果排气流足够将第一涡轮机2a驱动到足够高的速度以使第一压缩机2a能够提供所需要的增压空气，则如图所示，可以使第一电能转换器以发电机模式G运行以便对电池9再充电(例如提高荷电状态)。气门装置16被关闭并且排气不经由排气横向管线7b从发动机6流至涡轮机2b。废气门阀17被打开以便使一部分排气旁通绕过涡轮机2a并且进入第二涡轮机2b，以便使第一电能转换器以发电机模式运行。以此方式，如上所述，通常未使用的排气能量被加以利用。V_G是由第一电能转换器4b产生并提供给电池9的电压。R_G是可变发电机负载8的电阻。

另外或可替代地，如果电池9的SOC高于荷电阈值(例如电池被充满)，这可以由可变发电机负载8来测量，则第一电能转换器4b可以被停用(例如不处于电动机模式或发电机模式)，同时第二电能转换器4a继续以电动机模式运行以辅助驱动压缩机3a。

现转向图4，与图3中的系统20相比，带有双涡轮增压器15a、15b的内燃发动机6的系统20具有将第二电能转换器4a电耦合到电池9和可变发电机负载8上的扩展电流电路。第二电能转换器4a和第一电能转换器4b以发电机模式G运行。因此，电池9可以由电能转换器4a、ab两者来充电。响应于电池9的SOC低于下荷电阈值(例如电池被耗尽)，电能转换器4a和4b均可以以发电机模式来运行。响应于排气流足够驱动第一涡轮机2a与第二涡轮机2b中的一个或多个，电池9可以进一步由两个电能转换器来再充电。

如果第二电能转换器4a和第一电能转换器4b均应该以发电机模式G来运行，则(通过打开气门装置16)将排气引导穿过排气管道7和7b至涡轮机2a或2b。以此方式，举例而言，如果不需要通过涡轮增压器15a、15b对进气管道增压，或者如果必须对电池快速充电，则连接到电能转换器4a、4b上的电池9被充电。

现在转到图5，其描绘了用于结合第一涡轮增压器和第二涡轮增压器运行第一电能转换器和第二电能转换器的方法500。用于实施方法500的指令可以通过控制器基于存储在该控制器的存储器上的指令并结合从该发动机系统的多个传感器(例如参考图1在上面描述的那些传感器)接收的信号来实行。根据以下描述的方法，控制器可以采用发动机系统的多个发动机致动器来调整发动机运行。举例而言，控制器可以调整耦连到气门上(例如本文中描述的这些气门之一)的致动器的信号，从而在发动机运行期间调整该气门的位置。

可以参考上述附图的实施例中所描绘的部件来描述方法500。具体而言，可以参考第一涡轮增压器15a、第二涡轮增压器15b、第一涡轮机2a、第二涡轮机2b、第一压缩机3a、第二压缩机3b、第一电能转换器4a、第二电能转换器4b以及电池9来描述方法500。

方法500可以在502处开始，在该处方法500包括确定、估算和/或测量当前发动机运行参数。这些当前发动机运行参数可以包括发动机转速、发动机负载、进气歧管真空度、车辆速度、排气质量流量和空燃比中的一项或多项。

在504处，方法500包括测量电池的荷电状态(SOC)。如上所述，电池至少被电连接至第一电能转换器，其中该第一转换器能够电辅助第二压缩机。响应于排气流不能将对应于第二压缩机的第二涡轮机旋转到期望的涡轮转速，可以给第二压缩机提供电辅助。另外或可替代地，第一涡轮增压器可以包括也电耦合至电池的第二电能转换器，如参考图4所描述。荷电状态可以经由可变发电机负载(例如可变发电机负载8)来测量。

在506处，方法500基于所测量的SOC来确定是否希望立即对电池充电。例如，如果SOC为零或接近零，则可能希望给电池充电。另外或可替代地，如果SOC低于下阈值则希望给电池充电，其中下阈值是基于不足以电辅助压缩机的SOC。

如果希望对电池再充电，则方法500行进至508以确定排气流量是否高于上阈值流量。该上阈值可以基于能够驱动车辆的两个涡轮机而不给压缩机提供电辅助的排气流。以此方式，排气流足够给发动机提供期望体积的压缩增压空气。

如果排气流量不高于上阈值流量，则方法500可以行进至510以使第一转换器以发电机模式运行并且使第二转换器以电动机模式运行。低于上阈值流量的排气流可能能够驱动这些涡轮机中的一个或不能驱动任何涡轮机。结果，这些转换器中的至少一个可以以电动机模式来运行。处于发电机模式的第一转换器可以给电池再充电，而第二转换器可以电辅助第一涡轮增压器的第一压缩机，从而将足够的压缩增压空气提供给发动机。第一涡轮增压器的废气门可以至少部分地打开，以便将一部分排气流从第一涡轮机转移至第二涡轮机。第一转换器可以将通过用旁通的排气旋转第二涡轮机而产生的动能转化为待提供给电池的电能。

返回到508，如果方法500确定排气流量高于上阈值流量，则方法500可以行进至512以使第一电能转换器和第二电能转换器以发电机模式运行。当排气流量高于上阈值流量时，两个涡轮机均可以接收足够的排气流，以便驱动它们对应的压缩机，从而将所要求的压缩增压空气提供给发动机。因此，两个转换器均可以以发电机模式运行，以便更加迅速地给电池再充电。第一涡轮增压器的废气门可以至少部分地打开，以便驱动处于发电机模式中的第二转换器。

在514处，方法500可以继续监测电池的SOC。如果电池的SOC增加到超过下阈值，则如以下将描述的，这些转换器中的一个或多个可以切换到电动机模式或被停用。

返回到506，如果方法500确定不期望立即再充电，则方法500继续至516以确定排气流量是否低于下阈值流量。下阈值流量可以基于排气流不能驱动第一和/或第二涡轮机以便充分地给第一和/或第二压缩机提供动力，从而给发动机提供期望的压缩增压空气。

如果排气流量低于下阈值流量，则方法500行进至518以使第一电能转换器和第二电能转换器以电动机模式来运行，以便分别电辅助第二压缩机和第一压缩机。电池可以给第一电能转换器和第二电能转换器提供动力。

在520处，方法500可以继续监测排气流量，以便确定排气流量是否足够驱动第一涡轮机以给第一压缩机提供动力，并且因此停用第二转换器或将第二转换器切换到发电机模式。

返回到516，如果排气流量高于下阈值并且因此至少能够驱动车辆的一个涡轮机，则方法500行进至522以确定排气流量是否低于上阈值，其中该上阈值高于第一阈值。如果排气流量在上阈值与第一阈值之间，则排气流量能够驱动车辆的至少一个涡轮机，从而给对应的压缩机提供动力以满足压缩增压空气需求。

如果排气流量低于第二阈值流量，则方法行进至524以确定电池的SOC是否小于上阈值SOC。上阈值SOC可以基于电池的满SOC。以此方式，电池的SOC高于上阈值SOC可以表示电池被充满。给超过上阈值的电池充电可能是所不希望的。

如果电池的SOC低于上阈值，则方法500行进至526以使第一转换器以电动机模式运行并且停用第二转换器。以此方式，可以对第二压缩机进行电辅助，同时第一压缩机完全由第一涡轮机驱动。此外，由于SOC高于上阈值SOC，第二电能转换器既不驱动第一压缩机，也不给电池再充电。

如果SOC低于阈值SOC，则方法500行进至528以使第一转换器以发电机模式运行并且使第二转换器以电动机模式运行。第一涡轮机的废气门至少部分地打开以便使第一转换器以发电机模式运行。第二转换器以电动机模式运行以便辅助第一转换器给第一压缩机提供动力。

返回到522，如果方法500确定排气流量不低于上阈值流量，则方法500行进至530以确定SOC是否低于上阈值，如以上关于524所描述的。在这些条件下，排气流能够驱动发动机的两个涡轮机并且电池不需要立即充电。定位在排气横向管线中的气门装置可以被打开，以便使排气从发动机直接流到第二涡轮机。因此，排气的大体上相等的部分可以被引导至第一涡轮机和第二涡轮机，以便基于期望的增压空气体积来将第一压缩机和第二压缩机驱动到期望的压缩机转速。

如果SOC不低于上阈值，则电池被充满并且方法500行进至532以停用第一转换器和第二转换器。

如果SOC低于上阈值，则方法500行进至534以使第一转换器和第二转换器中的至少一个以发电机模式运行。在一个示例中，第一转换器和第二转换器都可以以发电机模式运行。以此方式，第一涡轮机的废气门是至少部分打开的并且第一转换器和第二转换器均给电池再充电。

在536处，方法500继续监测电池SOC以便确定是否仍然期望充电状态。方法500还可以监测排气流以便确定排气流量是否下降至低于上阈值流量(例如要求这些转换器中的至少一个为电动机状态)。

示例性方法500本质上是说明性的并且可以使用其他示例性方法来运行第一电能转换器和第二电能转换器。此外，能够以交替的顺序来运行方法500中所示的程序。方法500展示了基于排气流量和电池的SOC来运行第一电能转换器和第二电能转换器的程序。

以此方式，第一电能转换器和第二电能转换器可以被用于包括双涡轮增压器的车辆。第一电能转换器和第二电能转换器可以由电池提供动力以响应于不充足的排气流量来电辅助对应的第二压缩机和第一压缩机。可替代地，响应于电池的再充电请求且排气流能够驱动车辆的至少一个涡轮机，第一电能转换器和第二电能转换器中的至少一个可以给电池再充电。利用第一电能转换器和第二电能转换器的技术效果可以是同时给车辆的电池充电并且电辅助车辆的至少一个压缩机。

应注意本文中包括的示例性控制和估算程序可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。在此公开的多种控制方法以及程序可以作为可执行指令被存储在非易失性存储器中并且可以由包括控制器与不同的传感器、致动器以及其他发动机硬件的组合的控制系统来实施。本发明描述的具体例程可代表任意数量处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。如此，可以按所示的顺序执行、并行执行所展示的各种动作、操作、和/或功能，或者在一些情况下有所省略。类似地，该处理顺序不是实现本文中所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而只是为了说明和描述的方便。根据所使用的具体策略，可以重复执行一个或多个所展示的动作、操作或功能。此外，所述的动作、操作和/或功能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的非易失性存储器中的代码，其中所述动作通过执行在包括与电子控制器结合的不同发动机硬件部件的系统中的指令来实施。

应理解，在本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，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缸以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以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合及子组合。

下述权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应该理解为包括一个或多个这类元件的结合，既不要求也不是排除两个或更多个这类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可以通过修改现有权利要求或通过在本申请或关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求，无论是宽于、窄于、等同于或不同于原始权利要求的范围，均被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (18)

1.一种发动机系统，包括：

涡轮增压发动机，其具有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，所述第一涡轮增压器至少包括第一涡轮机和第一压缩机，所述第二涡轮增压器至少包括第二涡轮机和第二压缩机，其中所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器是并联布置的；

排气管线，其包括定位在所述发动机与所述第二涡轮机之间的气门装置；以及

第一电能转换器，其被定位在所述第二涡轮机与所述第二压缩机之间的第二轴上，

其中所述第一涡轮机进一步包括废气门和流体耦连到所述第二涡轮机的废气门通道。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一涡轮增压器进一步包括第二电能转换器，所述第二电能转换器被定位在所述第一涡轮机与所述第一压缩机之间的第一轴上。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一电能转换器和所述第二电能转换器被电耦合至电池。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述第一电能转换器和所述第二电能转换器由所述电池提供动力，以便分别电辅助所述发动机的第二压缩机和第一压缩机。

5.如权利要求3所述的系统，其中所述第一电能转换器和所述第二电能转换器将所述涡轮机的动力运动转换为电能以便对所述电池再充电。

6.如权利要求1所述的系统，其中当所述废气门至少部分打开时，所述第一电能转换器处于发电机模式。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述第一涡轮机被连续地驱动并且所述第二涡轮机仅在所述气门装置至少部分打开时被驱动。

8.一种操作包括第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的发动机的方法，包括：

响应于排气流量和电池荷电状态，至少使耦连到第二涡轮增压器轴上的第一电能转换器以发电机模式运行，同时使耦连到第一涡轮增压器轴上的第二电能转换器以电动机模式运行，

其中所述第一涡轮增压器包括第一涡轮机，所述第二涡轮增压器包括第二涡轮机，并且所述第一涡轮机进一步包括废气门以及通向所述第二涡轮机的废气门通道。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包括响应于所述排气流量小于下阈值流量，使所述第一电能转换器和所述第二电能转换器均以所述电动机模式运行并且向对应的第二压缩机和第一压缩机提供电辅助。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括响应于立即充电请求和排气流量高于上阈值流量，使所述第一电能转换器和所述第二电能转换器均以发电机模式运行。

11.如权利要求8所述的方法，其中所述第二涡轮增压器进一步包括第二涡轮机，并且其中将定位在所述发动机与所述第二涡轮机之间的通道中的气门装置打开使一部分排气流到所述第二涡轮机。

12.如权利要求10所述的方法，其中响应于所述排气流量高于所述下阈值流量并且小于所述上阈值流量，所述第一电能转换器处于所述发电机模式并且所述第二电能转换器处于所述电动机模式。

13.如权利要求12所述的方法，其中以所述发电机模式运行所述第一电能转换器进一步包括将所述第一涡轮机的所述废气门致动到至少部分打开的位置。

14.如权利要求8所述的方法，其中排气被传导进入所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器的第一涡轮机和第二涡轮机中，同时所述第二电能转换器和所述第一电能转换器分别被运行为发电机。

15.一种发动机系统，包括：

双涡轮增压发动机；

第一涡轮增压器，其并联且相继于第二涡轮增压器，其中所述第一涡轮增压器包括在第一轴上的第一涡轮机和第一压缩机，并且其中所述第二涡轮增压器包括在第二轴上的第二涡轮机和第二压缩机；

排气横向管线，其定位在所述发动机与所述第二涡轮机之间，其中当气门装置处于打开位置时，排气经由所述排气横向管线直接流到所述第二涡轮机；

第一电能转换器，其定位在所述第二涡轮机与所述第二压缩机之间的第二轴上；

第二电能转换器，其定位在所述第一涡轮机与所述第一压缩机之间的第一轴上；以及

电池，其被电耦合到所述第一电能转换器和所述第二电能转换器，

其中所述第一涡轮机进一步包括废气门以及通向所述第二涡轮机的废气门通道。

16.如权利要求15所述的系统，进一步包括带有计算机可读指令的控制器，用于：

基于排气流和电池荷电状态中的一个或多个来改变所述第一电能转换器或所述第二电能转换器的运行模式。

17.如权利要求15所述的系统，其中所述第一涡轮增压器在发动机运行期间连续地接收排气。

18.如权利要求15所述的系统，其中所述第一电能转换器电辅助所述第二压缩机并且所述第二电能转换器电辅助所述第一压缩机。