CN108331660B - 用于增压空气冷却器除冰的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于增压空气冷却器除冰的系统和方法。提供了用于当发动机被关闭时给升压发动机系统的增压空气冷却器除冰的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括再循环空气通过包括激活的电动机械增压器和CAC的旁路通道。空气通过压缩来变暖，并且融化在CAC中积聚的冰。

Description

用于增压空气冷却器除冰的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年1月19日提交的德国专利申请NO.102017200800.8的优先权。为了所有目的，上述申请的整个内容被并入本文以供参考。
技术领域
本发明大体涉及用于控制车辆发动机以给增压空气冷却器除霜的方法和系统。
背景技术
所述类型的内燃发动机被用作机动车辆驱动单元。在本公开的背景下，词语“内燃发动机”包含柴油发动机以及奥托循环发动机和混合动力内燃发动机(例如，利用混合动力燃烧过程进行运转的内燃发动机)。混合动力发动机也可以使用包含除了IC发动机外可以以驱动的形式连接到内燃发动机从而从内燃发动机吸收动力或作为可切换辅助驱动装置输出额外功率/动力(power)的电机的混合动力驱动装置。
在内燃发动机的发展中，希望最小化燃料消耗。此外，寻求污染排放物的减少，以便符合将来对于污染排放物的限制值。因而，内燃发动机因此被更普遍地装备有增压布置，其中机械增压主要是用于增加功率的方法。用于发动机中的燃烧过程的增压空气被压缩，导致在每个工作循环更大质量的增压空气到每个汽缸的供应。以此方式，燃料质量并且因此平均压力可以被增加。
机械增压可以增加内燃发动机的功率且同时保持扫气容积不变，或减小扫气容积的同时保持相同的功率。机械增压均导致体积功率输出的增加并且导致更有利的功率-重量比。如果扫气容积减小，考虑到相同的车辆边界条件而言，可以将负荷集合朝向较高的负荷转变，在较高的负荷下燃料消耗率较低。内燃发动机的机械增压因此帮助最小化燃料消耗，从而改善内燃发动机的效率。
对于机械增压，通常使用排气涡轮增压器，在排气涡轮增压器中压缩机和涡轮被布置在同一轴上。热排气流被供给到涡轮，并且随着能量的释放而在涡轮中膨胀，因此使得轴旋转。通过排气流向涡轮并且最终向轴释放的能量被用于驱动同样被布置在该轴上的压缩机。压缩机运送并且压缩供给到其的增压空气，因此获得汽缸的机械增压。增压空气冷却器(CAC)可以在进气系统中被布置在压缩机的下游，在压缩的增压空气进入汽缸之前，所述增压空气冷却器(CAC)对压缩的增压空气进行冷却。CAC降低温度并且由此增加增压空气的密度，使得CAC的冷却效应通过允许更大的空气质量被输送而改善汽缸的增压。通过冷却的压缩发生。
然而，燃烧空气的冷却会造成问题。在冷却的过程中，如果未达到气态气流的成分的露点温度或空气饱和，燃烧空气中之前含有的仍然处于气态形式的液体(特别地水)会冷凝出来。如果析出的冷凝物未被连续排出并且例如由于气流的运动或借助于所使用的增压空气冷却器的合适的布置或构造而以极其少量的方式被供应给汽缸，冷凝物会聚集在增压空气冷却器中和/或在增压空气冷却器下游的进气系统中。例如在由于转弯而存在横向加速的情况下或当在斜坡上或在隆起上面行进时，冷凝物会以不可预测的方式且以相对大量的方式从CAC被突然吸入到进气系统内。后者也被称为水锤现象，这不仅会导致内燃发动机的运转的严重干扰，而且导致CAC下游的部件的退化。
如果燃烧空气含有再循环的排气，上面描述的问题会被进一步加剧。通过增加再循环的排气(EGR)流速，燃烧空气中的各个排气成分的比率/分数(fraction)并且特别是排气中含有的水的比率可以增加。因此，在现有技术中，EGR流速在一些情况下被限制，以便减少冷凝的水量或防止冷凝。
冷凝物的形成可以被高湿度的环境空气和低环境温度促进，其中在存在低环境温度的情况下，特别地温度在结冰点之下，冰可以形成，例如，冷凝的水在进气系统中结冰。如果冰颗粒或冰沉积形成在CAC中，进气系统中的冷却器的流阻增加，并且冷却器两侧的压力损失增加，从而降低机械增压内燃发动机的效率。
解决CAC内的冰的形成的各种尝试包括增加CAC的温度的方法。Wolf在德国专利申请10,2008028,194中示出了一种示例方法。其中，确定增压空气冷却器两侧的压差以推测增压空气冷却器的结冰状态。如果增压空气冷却器的结冰被识别，则位于增压空气冷却器中的冰可以通过增加冷却器进口处的增压空气温度来融化，并且因此可以减少冷却器两侧的压力损失。空气的进口温度可以通过各种方法来增加，例如，通过增加流入的空气的压力和/或降低冷却器的冷却功率。
在美国专利申请9,109,505中示出了解决CAC的结冰的另一示例方法。其中，包括涡轮增压器压缩机以及压缩机旁路的发动机系统可以将压缩机下游的CAC的出口耦接至压缩机进口。压缩机再循环阀(CRV)被设置在压缩机旁路中，从而控制气流通过旁路。在导致CAC中的冰形成的状况期间，配合关闭排气涡轮废气门来打开CRV。增加使涡轮自旋的排气压力，从而导致由压缩机压缩的空气的变暖。变暖的空气在压缩机和CAC周围被再循环，由此加快CAC的变暖。
然而，发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，在关闭，即未点火内燃发动机的情况下，特别地如果内燃发动机在存在低于结冰点的温度的情况下一般仅在短时段内进行运转，也能够观察到CAC的结冰。由于在运转期间未被融化的位于增压空气冷却器中的冰，大量的冰可以在增压空气冷却器中形成，并且在内燃发动机的每一个运转阶段之后新形成额外的冰。
发明内容
在一个示例中，上面描述的问题可以通过一种用于机械增压内燃发动机的方法来解决，所述机械增压内燃发动机具有至少一个汽缸盖，包含至少一个汽缸，其中每个汽缸具有至少一个进气口，所述至少一个进气口由用于经由进气系统供应空气的进气管路毗连，每个汽缸具有至少一个出气口，所述至少一个出气口由用于经由排气排出系统排出排气的排气管路毗连，增压空气冷却器(CAC)被提供在所述进气系统中，以及可电动驱动的压缩机被布置在所述进气系统中，所述可电动驱动的压缩机是排气涡轮增压器的压缩机，并且其中所述内燃发动机具有旁路管路，所述旁路管路从所述进气系统分支出来，以便在所述可电动驱动的压缩机下游且在所述CAC下游形成第一接合点，并且通向所述进气系统，以便在所述可电动驱动的压缩机上游且在所述增压空气冷却器上游形成第二接合点。以此方式，CAC可以被充分地变暖以融化在CAC中形成的冰。
作为一个示例，可电动驱动的压缩机在压缩期间加热位于进气系统中的空气，并且经由旁路管路将加热的空气运送回到所述进气系统的进气侧，即运送回到所述进气系统的进口。即使当对排气涡轮增压器的升压辅助未被请求时或在车辆是在低能量消耗模式下运转的混合动力电动车辆的车辆状况下，电动压缩机也可以运转。以此方式，空气可以被再循环通过电动压缩机，使得额外的压缩空气导致空气的变暖。变暖的空气可以融化在CAC中冷凝的冰，由此避免CAC的性能的降低。维持由涡轮增压器压缩机和电动压缩机提供的空气增压，并且防止对CAC的退化。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被随附的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了机械增压混合动力电动发动机的实施例。
图2示出了用于在导致发动机的增压空气冷却器中的冰形成的状况下使机械增压混合动力电动发动机运转的流程图。
图3示出描绘机械增压器和在发动机的旁路通道中的旁通阀的运转的示例发动机操作映射图。
具体实施方式
以下描述涉及用于给增压空气冷却器(CAC)除冰的系统和方法。CAC可以被布置在与升压辅助装置(诸如电动机械增压器)耦接的涡轮增压混合动力发动机系统中。在图1处示出了这种发动机系统的示例实施例。可以包括具有控制通过其中的气流的旁通阀的旁路通道，以将压缩空气从CAC下游的进气通道再循环至机械增压器压缩机进口上游的区域。发动机控制器可以被配置为在低环境温度可以导致CAC中的冰形成的状况下执行控制程序(诸如图2的示例程序)来使机械增压器和空气再循环路径的旁通阀运转。
发动机系统可以包含排气驱动的涡轮增压器以给向发动机的汽缸输送的进气升压。涡轮增压器具有借助于通过从发动机的排气歧管引导排气的排气通道的排气流自旋的排气涡轮。压缩机通过驱动轴被连接至涡轮，涡轮的旋转通过所述驱动轴被机械地传递给压缩机。被布置在进气系统中的压缩机给进气升压，因此增加向汽缸输送的用于燃烧的空气的密度。
然而，会在借助于排气涡轮增压来实现所有发动机转速范围内的功率的增加并且特别地没有延迟方面遇到困难。在未达到某一发动机转速的情况下可以观察到相对严重的扭矩下降。扭矩下降由增压压力比对涡轮压力比或涡轮功率的依赖性引起。如果发动机转速被降低，这导致较小的排气质量流量并且因此导致较低的涡轮压力比或较低的涡轮功率。因此，朝向较低的发送机转速，增压压力比同样减小。这相当于扭矩下降。
在存在增加的负荷需求的情况下，在此期间涡轮功率必须被增加以便为压缩机提供所需的驱动功率，通过排气涡轮增压来升压的内燃发动机的性能可被降低直到延迟的时段。在内燃发动机的瞬时运转中，这导致不期望的某一减速效果。
改善排气涡轮增压内燃发动机的扭矩特性是可能的。例如，可以减少涡轮横截面以及排气排放(blow-off)设备的同时提供。这样的涡轮也被称为废气门涡轮。如果排气质量流量超过阈值，在所谓的排气排放的过程中一部分排气流经由旁路管路被引导经过涡轮。该方法具有这样的缺点，即在相对高的发送机转速下或在相对大的排气流速的情况下升压行为更不令人满意。
该扭矩特征也可以受串联连接的多个排气涡轮增压器的布置的影响。通过串联连接两个排气涡轮增压器，其中一个排气涡轮增压器充当高压级并且一个排气涡轮增压器充当低压级，发动机特性映射图或压缩机特性映射图能够被有利地扩展，尤其是沿较小的压缩机流量的方向并且还沿较大的压缩机流量的方向两者。
具体地，在充当高压级的排气涡轮增压器内，喘振极限能够沿更小的压缩机流量的方向被转移，因此即使在小压缩机流量的情况下也能够获得高增压压力比，这相当大地改善在较低的发动机转速范围内的扭矩特性。这通过配置用于小排气质量流的高压涡轮并且通过提供在增加的排气质量流量的情况下借助于其将增加量的排气引导经过高压涡轮的旁路管路来实现。旁路管路在高压涡轮的上游从排气排出系统分支出来，并且在低压涡轮的上游再次通向排气排出系统，其中切断元件被布置在旁路管路中，以便控制被引导经过高压涡轮的排气流。
通过将被布置在涡轮增压器下游的装置中的一个配置为电动机械增压器，适合于多个升压装置(例如，涡轮增压器)的发动机系统的瞬时响应，可以被进一步改善。当排气使用热排气的排气能量时，机械增压器直接或间接地从发动机汲取能量，至少只要驱动能量不来自能量回收源，这就会降低发动机的效率。如果机械增压器或压缩机不是能够借助于电机即电动地驱动的机械增压器或压缩机，用于功率传输的机械或运动学连接一般被布置在机械增压器与内燃发动机之间，这也不利地影响或确定发动机舱中的封装。
然而，相比于排气涡轮增压器，机械增压器可以由辅助驱动装置驱动，允许机械增压器在极小的延迟并且不管发动机的运转状态的情况下产生期望的升压压力并且总是使期望的升压压力可用。这特别适合于可以由电机电动地驱动并且因此独立于曲轴的旋转速度的机械增压器。
使用电动机械增压器的其他优点包括发动机降速，由此也实现较低的燃料消耗率。在存在相对高的负荷的情况下降速在低发动机转速下使用低燃料消耗。因此允许发动机以增加燃料效率同时产生最小马力来维持巡航速度的转速运转。而且，从机械增压器提供升压辅助可以在没有任何效率损失的情况下减少氮氧化物排放。同时，碳氢化合物排放可以被积极地影响。与燃料消耗直接相关的一氧化碳的排放可以随着降低的燃料消耗而减少。
机械增压发动机可以被装备有可电动驱动的压缩机，除了被用于发动机的机械增压外，当内燃发动机处于关闭状态时，所述可电动驱动的压缩机还通过压缩将热引入到位于进气系统中的空气内，使得加热的空气(例如，处于升高温度的空气)被供应给被布置在进气系统中的CAC。以此方式，在内燃发动机关闭之后CAC中的冰形成可以以有效的方式被消除，或位于CAC中的仍然结冰的水可以被融化并且从CAC被排出。
由于当内燃发动机处于关闭状态、阀驱动装置被停用并且进气口不再被打开用于空气的供应时没有空气要被供应或可以被供应给汽缸，发动机被装备有允许加热的空气在回路中被运送或通过机械增压器的可电动驱动的压缩机被循环的旁路管路。旁路管路从进气系统分支出来，以便在可电动驱动的压缩机下游且在CAC下游形成第一接合点，并且通向进气系统，以便在可电动驱动的压缩机上游且在CAC上游形成第二接合点。可电动驱动的压缩机可以被布置在CAC的下游或上游，但是优选被布置在CAC的上游，使得热尽可能靠近进气系统中的加热的空气要使物体(诸如CAC)变暖的那点被引入到空气中。
在排气涡轮增压发动机中，可电动驱动的压缩机可以被布置在进气系统中、在排气涡轮增压器的压缩机的下游。因此，由可电动驱动的压缩机加热的空气未通过排气涡轮增压器的压缩机来运送。通过将可电动驱动的压缩机布置在排气涡轮增压器的压缩机的下游，在二级压缩或机械增压布置的背景下可电动驱动的压缩机可以是高压级。
可电动驱动的压缩机的驱动功率可以不由发动机直接且同时提供，因此即使当发动机处于停用状态并且没有点火正在所述发动机中被执行时，可电动驱动的压缩机也可以被用于压缩或用于热的引入。只要上面描述的需求情况不再存在，可电动驱动的压缩机就可以被停用。可电动驱动的压缩机也可以在内燃发动机的正常运转(例如，低发动机转速与负荷)期间被使用，以便改善在低发动机转速下或在存在低排气流速的情况下发动机和扭矩特性的瞬时运转行为。
关于运转的内燃发动机的机械增压，相比于排气涡轮增压器，不管发动机的当前运转状态如何，即使在存在较低的排气流速或低曲轴转速的情况下，可电动驱动的压缩机可以产生期望的升压压力并且使期望的升压压力可用，并且可以在没有延迟的情况下这样做。
在机械增压发动机的一些示例中，将升压空气再循环通过电动驱动的压缩机的旁路管路可以被装备有切断元件，也被称为旁通阀。打开切断元件允许旁路管路被打开，并且因此如果CAC的结冰要被防止或减少，则允许借助于可电动驱动的压缩机来再循环加热的空气。通过调整切断元件，要通过可电动驱动的压缩机来再循环的空气流速可以被控制并且被调整。冰的形成和位于增压空气冷却器中的仍然结冰的水因此可以被融化并且从CAC被排出。然而，加热的空气的温度和/或空气流速未高到足以使融化的冰汽化。
液体水可以被分离并且被收集在容器中。然而，气相水不容易被分离并且被收集。当发动机处于关闭状态时在可电动驱动的压缩机停用之后气态水的存在可以再次导致冷凝和冰的形成。为了避免这种问题，加热的空气的温度必须被维持在防止水在融化期间汽化的阈值之下。因此，传感器可以被包括在旁路管路中，用于通过测量来检测经由旁路管路运送或再循环的空气的温度。传感器可以被布置在被提供在旁路管路中的切断元件的上游。
用于冷凝物的收集容器可以被布置在进气系统中、在CAC的下游。容器收集液体水并且从进气系统的其余部分移除水，减轻由冷凝物的形成引起的问题。分离出的冷凝物由于运动学而被增压气流夹带，并且被排出或被分离到收集容器内。
像CAC中的水，位于收集容器中的水可以结冰。收集容器中的冰的形成不影响CAC的性能，因为它不阻挡进气系统或使收集容器退化。收集容器中的冰沉积也不导致进气系统中的增加的压力损失。机械增压器压缩机下游的进气系统中的这种压力损失可以导致增压压力的下降或增压压力损失，这在发动机的机械增压的背景下是不期望的，并且阻碍了有效的机械增压。
当发动机处于关闭状态时，可电动驱动的压缩机在经由收集容器的回路中运送加热的潮湿空气，例如，当它在旁路管路中并且在进气系统中循环时，运送的空气经过收集容器。CAC可以被配置为是自排水的，通过将冷凝物排到收集容器内来避免CAC中的冷凝物积聚。
作为一个示例，使发动机适合于多个升压装置(例如，机械增压器或涡轮增压器)的其他效果可以包括发动机的小型化。由于机械增压器相对于涡轮增压器的较小尺寸，小型化效果通过组合涡轮增压器与机械增压器而非两个排气涡轮增压器的多级机械增压来增强。此外，相比于具有单个升压装置的类似内燃发动机，以此方式被机械增压的内燃发动机的响应行为被相当大地改善，因为相对小的高压级是更不惰性的，并且较小尺寸的机械增压器的转子可以被更快地加速。机械增压发动机的扭矩特性此外可以通过被并联布置的多个涡轮增压器(例如，通过被并联布置的相对小的涡轮横截面的多个涡轮)来改善，其中涡轮在增加的排气流速的情况下被连续激活。
现在转向图1，图示了示例升压发动机系统100，包含车辆102的发动机10。在一些示例中，车辆102可以是具有可用于一个或更多个车辆车轮47的多个扭矩源的混合动力电动车辆。在所示出的示例中，车辆102的动力传动系统包括发动机10和电机52，所述电机52可以是马达或马达/发电机(M/G)。当一个或更多个离合器53被接合时，发动机10和电机52经由变速器48被连接至车辆车轮47。在图1的示例中，第一离合器53被示出在发动机10与电机52之间，并且第二离合器53被布置在电机52与变速器48之间。控制器12可以命令每个离合器53的致动器使离合器接合或脱离，由此使发动机10与电机52和被连接至其的部件连接或断开并且/或者使电机52与变速器48和被连接至其的部件连接或断开。例如，当离合器53被接合时，来自发动机10的扭矩可以经由曲轴40、变速器48和动力传动系统轴84被传递给车辆车轮47。变速器48可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一类型的变速器。变速器48可以是包括多个齿轮比以允许发动机10以与车轮47不同的转速旋转的固定比变速器。通过改变第一离合器53的扭矩传递能力(例如，离合器滑动量)，可以调节经由动力传动系统轴84被传递给车轮的发动机扭矩量。
动力传动系统可以以各种方式进行配置，包括被配置为并联、串联或串-并联混合动力车辆。在电动车辆实施例中，系统电池45可以是向电机52输送电功率以为车辆车轮47提供扭矩的牵引电池。在一些实施例中，电机52也可以作为发电机进行运转以例如在制动运转期间提供电功率来给系统电池45充电。应认识到，在包括非电动车辆实施例的其他实施例中，系统电池45可以是被耦接至交流发电机(ALT)46的典型的启动、照明、点火(SLI)电池。
交流发电机46可以被配置为在发动机运行期间使用从曲轴汲取的发动机扭矩给系统电池45充电。此外，交流发电机46可以基于其对应的电力需求为发动机的一个或更多个电气系统提供功率，所述电气系统诸如一个或更多个辅助系统，包括加热、通风与空气调节(HVAC)系统、车灯、车载娱乐系统以及其他辅助系统。电压调节器可以被耦接至交流发电机46，以便基于系统使用要求(包括辅助系统需求)调节交流发电机的功率输出。
在所描绘的实施例中，发动机10是被配置有多级升压装置的复合升压发动机。具体地，发动机10包括被分级在第二升压装置上游的第一升压装置。在本文中，第一升压装置是主要升压装置，而第二升压装置是辅助升压装置，但是其他构成可以是可能的。主要升压装置被配置为涡轮增压器15，而辅助升压装置被配置为电动机械增压器(ES)13。所描绘的构造导致(涡轮增压器15的)第一压缩机114在第二压缩机110上游被设置在发动机进气通道42中。第二压缩机110是被连接至电动马达108并且被配置为利用来自电动马达108的电动辅助进行运转的ES 13的压缩机。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，升压装置的其他组合和构造可以是可能的。例如，在替代实施例中，涡轮增压器15可以是具有被耦接至压缩机、涡轮或涡轮增压器轴的电动马达的电动涡轮增压器，而机械增压器被配置有一个或两个压缩机。机械增压器也可以是电动或机械的机械增压器。在其他示例中，第一和第二升压装置两者都可以是电动机械增压器或电动涡轮增压器。
ES 13的可电动驱动的第二压缩机110可以被配置为小于涡轮增压器15的第一压缩机114。在其中第二压缩机110被设置在第一压缩机114下游的进气系统中的布置中，第二压缩机110可以在二级压缩的背景下被用作高压级。因此，当发动机10处于关闭状态时，较小尺寸的第二压缩机110往往足以用于加热并循环空气。
涡轮增压器15包括第一压缩机114，所述第一压缩机114由涡轮116驱动。第一压缩机114被示为经由轴19被机械地耦接至涡轮116的涡轮增压器压缩机，所述涡轮116通过膨胀发动机排气来驱动。在一个实施例中，涡轮增压器可以是双涡管装置。在另一实施例中，涡轮增压器涡轮116具有固定涡轮几何形状。总体系统成本可以通过使用便宜的固定涡轮几何形状来减少，其中如果提供了导向叶片或导向装置，涡轮116的喷嘴的导向叶片不仅是静止的，而且是完全不可移动的。然而，为了改善扭矩特性，涡轮116可以是在下面关于废气门90进一步描述的废气门涡轮。
涡轮增压器15的其他示例可以包括被配置有可变涡轮几何形状的涡轮增压器15。可变涡轮几何形状增加了增压的灵活性。涡轮几何形状可以被连续地调整至内燃发动机的相应运转点和目前排气质量流量。用于影响流动方向的导向叶片被布置在涡轮116的叶轮上游。相比于涡轮116的旋转叶轮的叶轮叶片，导向叶片不旋转。导向叶片被布置为是静止的，但是可围绕轴线旋转使得接近涡轮叶轮叶片的气流可以被控制。
此外，具有可变涡轮几何形状的涡轮116与具有可变压缩机几何形状的第一压缩机114的组合可以允许涡轮增压器15即使在非常低的排气流速存在的情况下也输送高增压压力。当小排气流速被引导通过涡轮116时，可变压缩机几何形状可以被使用，使得通过压缩机导向叶片的调整，压缩机特性映射图中的第一压缩机114的喘振极限可以沿小压缩机流量的方向被移动，并且因此防止第一压缩机114在喘振极限之外运转。当高排气流速在涡轮上游被分支出来并且诸如在排气再循环系统(EGR)中被再循环时，可变压缩机几何形状也导致高空气再循环率。如果涡轮增压器15的涡轮116具有可变涡轮几何形状，可变压缩机几何形状可以连续地适合于涡轮几何形状。
由排气驱动的涡轮116的旋转强迫第一压缩机114的旋转。新鲜空气沿着进气通道42经由空气箱112被引入到发动机10内，并且流至第一压缩机114。在选定的状况下，通过调整压缩机再循环阀(CRV)62的开度，由涡轮增压器15压缩的空气可以通过压缩机再循环通道60从第一压缩机114的出口被再循环到进口。CRV 62可以是连续可变阀，并且增加CRV 62的开度可以包括致动(或激励)阀的螺线管。在一些实施例中，CRV 62可以在升压发动机运转期间部分打开以提供喘振裕度。在本文中，部分打开位置可以是缺省阀位置。然后，响应于喘振的指示，CRV 62的开度可以被增加。例如，CRV62可以从缺省的部分打开位置朝向完全打开位置被调整，其中打开的程度基于喘振的指示(例如，压缩机比、压缩机流速、压缩机两侧的压差等)。在替代示例中，CRV 62可以在升压发动机运转(例如，峰值性能状况)期间被保持关闭，以减少升压响应时间并增加峰值性能。
第一压缩机114的运转增加了进气通道42中的第一压缩机114下游的升压压力。由第一压缩机114升压的空气流入由电动马达108驱动的ES 13的第二压缩机中。具体地，第二压缩机110的叶轮可以由沿着机械增压器压缩机轴80从电动马达108接收的功率驱动。在一些示例中，ES 13的第二压缩机110可以额外地由发动机曲轴40经由离合器和齿轮机构来驱动。电动马达108可以由车载能量存储装置(诸如系统电池45)提供功率。电动马达108可以额外或替代地由交流发电机46提供功率。向电动马达108输送的电功率量可以被改变，以便调整ES 13的占空比。在一个示例中，向电动马达108输送的电功率量可以被增加，以增加第二压缩机110的转速。由于电动辅助，ES 13可以被迅速地加速自旋，从而提供快速作用或高频升压致动。
电动马达108可以被配置为马达-发电机。因此，在当电动辅助被需要用于升压累积时的状况下，电动马达108可以提供正扭矩来驱动ES 13的离心式压缩机(或涡轮增压器轴)以改善瞬时升压压力输送。然而，电动马达108也能够通过“制动”马达轴进行能量回收。其中，负扭矩可以被应用于压缩机(或轴)，从而降低压缩机转速并且同时给被耦接至马达的系统电池(诸如电池45)充电。
由第一和/或第二压缩机压缩的空气然后经由以该顺序通过增压空气冷却器(CAC)18(在本文中也被称为中间冷却器)和节流阀20中的每一个的通道被引导至进气歧管22。进气歧管压力(例如，进气歧管内的空气充气的压力)可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器124来确定。例如，CAC 18可以是空气-空气热交换器或水-空气热交换器。收集容器17被耦接至CAC 18以收集来自CAC 18的冷凝物。
在一个示例中，CAC 18可以以一角度进行设置，使得向下的斜坡被形成在CAC18的进口与出口之间，所述出口在所述进口的下游，并且以重力驱动的方式帮助冷凝物的运送以消除任何积聚。当CAC 18的进口被布置为大地测量学地高于出口时，CAC 18可以被配置为是自排水的。冷凝物然后可以沿着向下的斜坡从CAC的进口流至出口，以积聚在收集容器17中。
旁路70的第一接合点73可以在CAC 18下游且在节气门20上游的点处从进气通道142分支出来。旁路70也在第二接合点75处耦接至进气通道142，所述第二接合点75在第一接合点73的上游并且在第一压缩机114与第二压缩机110之间的点处。用于空气流动的路径由旁路70提供，所述旁路70可以沿第一方向将升压的空气从CAC 18的下游再循环至第二压缩机110的进口上游的进气通道142。替代地，由第一压缩机114压缩的空气可以沿相反的第二方向通过旁路70从第二接合点75流至第一接合点73，以绕过ES 13并且直接向进气歧管22输送由第一压缩机114升压的空气。
旁路70包括被布置在流动路径中的旁通阀72。旁通阀72可以控制通过旁路70的流动，并且在一个示例中，可以被配置为开/闭阀。替代地，旁通阀72可以是连续可变阀。在一些实施例中，旁通阀72可以在升压发动机运转期间关闭，以允许ES 13在发动机瞬变期间或当由第一压缩机114供应的升压不足以满足升压需求时提供升压辅助。旁通阀72可以在高发动机转速且低负荷期间、当降速可以发生时、当ES 13未被激活时被打开，并且可以被绕过而不会不利地影响发动机性能。空气沿第二方向从第一压缩机114流过旁路70，并且经由处于至少部分打开位置中的节流阀20被输送至进气歧管22。
当旁通阀72打开、ES 13被激活但是节流阀20关闭时，空气可以沿第一方向流过旁路70。当车辆102静止时，节流阀20可以关闭，其中发动机10在车辆关闭模式下或当车辆102正在空转时被关闭。当车辆102是混合动力电动车辆时，空转可以包含发动机系统转变为允许发动机被关闭同时仅仅从系统电池45汲取能量的电动车辆(EV)模式。ES 13的电动马达108在空转期间的额外运转可以减小混合动力电动车辆的全电动范围(AER)，因此ES 13在通过旁路70的空气再循环期间的运转可以在短暂的时间间隔内发生。替代地，如果车辆102具有例如不适合于EV模式的常规IC发动机，则当车辆102被关闭并且交流发电机46未激活时的ES 13的运转可以导致电池45的耗尽，并且因此由ES 13驱动的空气的再循环不会是期望的。
旁路70也可以包括旁路温度传感器71以测量流过旁路70的空气的温度。当发动机10被关闭时，ES 13的致动和旁通阀72的开度可以基于由旁路温度传感器71检测到的空气温度和由湿度传感器54检测到的进气的湿气水平的组合。
例如，当由旁路温度传感器71测量到的空气温度降至可以导致CAC 18中的水结冰的第一阈值之下时，控制器12可以命令ES 13打开并且打开旁通阀72。空气被再循环通过旁路70并且通过压缩来变暖，因此使CAC 18变暖并且防止水结冰和/或使在CAC 18中形成的冰融化。当由旁路温度传感器71检测到的温度达到第二阈值时，ES 13可以被停用并且旁通阀72关闭，其中所述第二阈值高于第一阈值但是在可以引起汽化的温度之下。
为了有效地利用再循环的升压空气使CAC 18变暖并且避免变暖的空气的损失，再循环可以在封闭的系统内发生。因此，用于减轻CAC 18中的冰形成的运转也可以包括关闭CRV 62，关闭EGR阀88，以及关闭发动机10的每个汽缸30的进气门或排气门中的至少一个。冷却剂泵可以被停用以阻止流动通过耦接到CAC 18和/或其他热交换装置(诸如散热器)的冷却管道的冷却剂对CAC 18的冷却效应。此外，CAC 18的除霜可以配合车辆102的加热、通风与空气调节(HVAC)系统来进行。例如，在冷环境状况下的初始车辆启动期间，HVAC系统被用来使车辆车厢变暖以及给吹过车辆102的挡风玻璃的空气除湿，并且热可以被传递给HVAC系统的空气调节装置的冷凝器。热通常损失到环境，但是反而可以被引导至进气通道42。通过利用车厢除霜期间产生的热，暖空气可以被引入到CAC 18以在初始启动之后的车辆运转的早期阶段期间防止CAC 18中的冰形成。
经过CAC 18的空气被冷却，并且空气的密度在流至进气歧管22之前被增加。进气歧管22通过一系列进气门(未示出)被耦接至一系列燃烧室30。燃烧室经由一系列排气门(未示出)被进一步耦接至排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管区段或组。具有多个排气歧管区段的构造可以使得来自不同燃烧室的废气能够被引导至发动机系统中的不同位置。
在一个实施例中，排气门和进气门中的每一个可以被电子地致动或控制。在另一实施例中，排气门和进气门中的每一个可以被凸轮致动或控制。不论是被电子地致动还是凸轮致动，排气门和进气门打开和关闭的正时可以针对期望的燃烧和排放控制性能进行调整。例如，凸轮正时可以经由可变凸轮正时系统来调整，以将进气凸轮和排气凸轮移动至为给定工况提供最佳体积效率的位置。
可以向燃烧室30供应一种或更多种燃料，诸如汽油、醇混合燃料、柴油、生物柴油、压缩天然气等。可以经由直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或其任意组合向燃烧室供应燃料。在所描绘的示例中，由燃料喷射器66经由直接喷射为每个燃烧室30提供燃料(虽然在图1中仅示出了一个燃料喷射器，每个燃烧室包括被耦接至其的燃料喷射器)。可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道的燃料系统(未示出)向燃料喷射器66输送燃料。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火来发起燃烧。
如在图1中示出的，来自排气歧管36的排气被引导至涡轮116以驱动涡轮。当降低的涡轮扭矩被期望时，一部分排气反而可以被引导通过废气门90，绕过涡轮116。废气门致动器92(例如，废气门阀)可以被致动为打开，以经由废气门90消除从涡轮116的上游到涡轮116下游的位置的至少一些排气压力。通过降低涡轮116上游的排气压力，涡轮转速可以被降低。当增加的升压压力被需要时，第一压缩机114可以通过使涡轮116加速来进行加速。在其中，更多的涡轮扭矩通过引导要被引导通过涡轮而不通过废气门90的更大部分的排气来提供。废气门致动器92(例如，废气门阀)可以被致动为关闭以增加涡轮116上游的排气压力。通过增加涡轮116上游的排气压力，涡轮转速可以被增加。
来自涡轮116和废气门90的混合气流流过排放控制装置170。一般而言，排放控制装置170可以包括一个或更多个排气后处理部件，所述一个或更多个排气后处理部件被配置为减少排气流中的一种或更多种物质的量。例如，一个排气后处理部件可以被配置为，当排气流稀时从排气流捕集NOx，而当排气流浓时还原被捕集的NOx。在其他示例中，排气后处理部件可以被配置为在还原剂的帮助下使NOx比例失调或选择性地还原NOx。在其他示例中，排放控制装置170包括被配置为氧化残余的碳氢化合物和一氧化碳同时还原排气流中的NOx的三元催化剂。具有任何这类功能的不同排气后处理催化剂可以被分开地或一起布置在排放控制装置170中的胶固底漆(wash coat)或其他地方中。在一些实施例中，排放控制装置170可以进一步包括被配置为捕集并氧化排气流中的碳烟颗粒的可再生碳烟过滤器。
来自排放控制装置170的经处理的排气的全部或一部分可以经由排气管道35释放到大气内。然而，取决于工况，一些排气反而可以经由排气再循环(EGR)通道86被输送至进气通道42，所述排气再循环(EGR)通道86包括EGR冷却器(未示出)和EGR阀88。排气通道86在图1中被示为高压EGR(HP-EGR)回路，提供将涡轮116上游的高压区域处的排气歧管36耦接至旁路70的第一接合点73与节流阀20之间的另一高压区域处的进气通道42的通道。在发动机系统100的其他实施例中，也可以包括低压EGR回路(LP-EGR)，提供涡轮116下游与排放控制装置170上游之间的点到第一压缩机114上游的进气通道42之间的低压排气路径。排气的再循环和伴随的发动机稀释减少了氮氧化物(NOx)排放，并且因此增加的EGR气流可以减少NOx到环境的释放。
一个或更多个传感器也可以在第一压缩机114上游被耦接至进气通道42，用于确定进入压缩机的空气充气的成分和状况。这些传感器可以例如包括用于估计空气箱112上游的空气的大气压力的压力传感器58。其他传感器包括用于估计压缩机进口温度的温度传感器55和估计压缩机进口压力的压力传感器56。其他传感器可以例如包括空燃比传感器、湿度传感器等。同样地，一个或更多个传感器也可以在第一压缩机114下游且在第二压缩机110上游被耦接至进气通道42，用于确定进入第二压缩机的空气充气的成分和状况。在其他示例中，第一或第二压缩机进口状况(诸如湿度、温度等)中的一个或更多个可以基于发动机工况来推测。传感器可以估计在第二压缩机进口处从进气通道接收的进气的状况。湿度传感器54可以测量流入CAC 18的空气的湿气含量，而设置在CAC 18的进口和出口处的压力传感器可以测量CAC 18的进口和出口两侧的压力比。此外，节气门进口压力(TIP)传感器59可以被耦接在CAC 18的下游且在节流阀20的上游，用于估计向发动机输送的升压压力。
控制器12可以被包括在控制系统14中。控制器12被示为接收来自多个传感器16(在本文中描述的传感器的各种示例)的信息，并将控制信号发送至多个致动器81(在本文中描述的致动器的各种示例)。作为一个示例，传感器16可以包括位于涡轮116上游的排气传感器126、MAP传感器124、排气温度传感器128、排气压力传感器129、压缩机进口温度传感器55、压缩机进口压力传感器56、质量空气流量(MAF)传感器57、压力传感器58、TIP传感器59、湿度传感器54和旁路温度传感器71。诸如额外的压力、温度、空燃比和成分传感器的其他传感器可以被耦接至发动机系统100中的各种位置。致动器81可以例如包括节流阀20、旁通阀72、电动马达108、废气门致动器92、燃料喷射器66、CRV 62和EGR阀88。控制器12可以从各种传感器接收输入数据，处理该输入数据，并且基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令来采用各种致动器来调整发动机运转。控制器可以响应于经处理的输入数据而基于对应于一个或更多个程序(诸如在本文中关于图2描述的示例控制程序)被编程在其中的指令或代码来采用致动器。作为一示例，响应于在绕过ES的旁路通道处测量到的温度降至最小阈值之下，控制器可以致动驱动ES压缩机的电动马达并且将旁通阀致动为打开，以再循环空气来使CAC变暖。
在图2处示出了用于当混合动力电动车辆的发动机被关闭时给增压空气冷却器(CAC)除霜的示例方法200。发动机系统可以包括至少两个串联布置的进气压缩装置，至少一个进气压缩装置包括电动辅助。至少两个压缩装置中的一个可以是更慢作用(较低频率)的、更大的、排气驱动的装置，诸如图1的涡轮增压器15。两个压缩装置中的另一个可以是快速作用(较高频率)的、较小的压缩装置，诸如图1的电动机械增压器(ES)13。旁路被布置在CAC下游的区域至沿着进气通道的ES压缩机上游的区域之间，为升压空气提供再循环路线。用于执行方法200和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器(例如，图1的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并且配合从发动机系统的传感器(诸如在上面参照图1描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据在下面描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运转。
在202处，方法200包括估计和/或测量发动机和环境状况。在发动机关闭、ES关闭并且旁通阀关闭的情况下，车辆可以处于关闭模式或处于EV模式。在两种模式下，传感器、致动器和控制器基于从系统电池(诸如图1的电池45)汲取的能量来进行运转。所评价的状况的示例可以包括环境温度、大气压力、在进气通道的开口处测量到的环境湿度、如通过之前讨论的传感器检测到的进气通道内的湿气水平。
在204处，方法200包括确定通过温度传感器(诸如图1的旁路温度传感器71)测量到的旁路中的空气的温度是否等于或小于最小温度阈值。最小温度阈值可以是在其之下流过进气通道并由CAC冷却的空气可以引起CAC中的冰形成的温度。在一个示例中，最小温度阈值可以低于水的结冰温度，在-5℃处。然而，最小温度阈值可以基于环境空气的相对湿度和在进气通道中检测到的湿气量而改变。例如，在空气中具有高水平湿气的地理区域中，进气可以含有更多汽化的水，导致CAC中的较高水平冷凝。由于当湿度被确定为高时冰形成的较大可能性，最小温度阈值可以被设定在暖于-5℃处。进气的湿度含量可以由布置在CAC上游的湿度传感器(诸如图1的湿度传感器54)检测。控制器可以查询被存储在控制器的存储器中的查找表并且相应地调节阈值温度，该查找表根据温度和湿度提供露点。
附加地或替代地，该方法可以确定CAC两侧的压力比是否等于或大于压力比阈值并且在发动机关闭之前将压力比存储在控制器的存储器中。压力比可以基于相对于由上述压力传感器检测的CAC进口处的压力的CAC出口处的压力，同时发动机正在运转并且由涡轮增压器压缩的空气流动通过CAC。由于CAC的通道中的冰形成并积聚，空气流可以变得越来越受限，从而导致P出口/P进口低于1，其中P出口是在CAC出口处测量的压力，P进口是在CAC进口处测量的压力。在一个示例中，压力比阈值可以被设定为P出口/P进口＝1。
此外，该方法可以相互独立地使用旁路空气温度阈值或CAC压力比阈值以继续进行。例如，如果压力比未降低到压力比阈值以下但旁路空气温度被确定为小于最小温度阈值，该方法继续到208。这可以由于由空气的快速运动导致的CAC中的湿气的冷凝引起的延迟。因此，CAC两侧的压力的降低可以不被检测直到CAC的通道中已经积聚最小量的冰。通过提供替代条件(例如，最小温度阈值)，可以完全阻止冰积聚。在另一示例中，如果旁路空气温度在最小温度阈值压力比以上但压力比低于压力比阈值，该方法也继续到208。
如果在旁路温度传感器处检测到的温度不低于最小阈值并且CAC两侧的压力比不低于压力比阈值，则在206处ES被维持关闭并且旁通阀被保持关闭。如果检测到温度等于或低于最小阈值并且/或者CAC两侧的压力比等于或高于压力比阈值，该方法继续到208以确定系统电池是否含有在最小荷电阈值之上的荷电水平。最小荷电阈值可以是电池中的足以使传感器、致动器运转并驱动ES的电动马达的荷电量。当发动机被关闭时，通过汽油动力马达(或其他燃料类型)的电池的再充电未被提供。因此，为了混合动力电动车辆经历混合动力能量系统的燃料经济性益处，最小荷电阈值在车辆空转期间可以被设定为如果荷电水平不足以运行两种运转则朝向维持车辆处于EV模式而非输送功率以激活ES引导电池充电。
如果测量或推测到电池荷电处于或小于最小阈值，该方法进入到206，维持ES关闭和旁通阀关闭。此外，如果电池荷电处于最小阈值，则该方法可以继续到206。如果电池荷电高于最小阈值，该方法继续到210以关闭发动机的每个汽缸的进气门或排气门。进气门和排气门可以是可电子致动的。响应于检测到旁路空气温度降至最小阈值之下并且电池荷电处于在最小荷电阈值之上的水平，可以命令压缩机再循环阀(例如，图1的CRV 62)和EGR阀(例如，图1的EGR阀88)关闭。
在212处，ES被激活并且旁通阀被打开，从而在214处允许空气通过旁路从CAC的下游再循环至ES压缩机的上游。再循环的空气由ES压缩机进行压缩，并且由此在经过CAC之前被变暖。CAC中的空气温度的增加引起在CAC的通道中形成的冰融化，所述冰可以通过被耦接至CAC的收集容器中的收集而从CAC被移除。
在216处，可以确定由旁路温度传感器测量到的空气温度是否等于或高于最大温度阈值。最大温度阈值可以基于流过CAC的空气暖到足以给CAC完全除霜但是未暖到足以汽化冷凝物的温度。在一个示例中，最大温度阈值可以是15℃。然而，最大温度阈值可以基于在CAC中形成的冰量而改变。所形成的冰量可以基于例如检测到的CAC的进口与出口之间的压差。CAC内的更多冰积聚导致CAC两侧的较大压降，并且较大的压差可以导致最大温度阈值的增加以适应更大的冰量。
如果检测到旁路中的温度在最大阈值之下，该方法返回到210以继续在每个汽缸的至少一个气门、CRV和EGR阀关闭的情况下再循环升压空气通过激活的ES和CAC。如果检测到温度在最大阈值处或最大阈值之上，该方法进入到218以停用ES并且关闭旁通阀，从而终止进气的再循环。
在图3中示出当混合动力电动车辆停机或处于电动车辆(EV)模式时，用于除冰该混合动力电动车辆的复合升压发动机的增压空气压缩机(CAC)的示例映射图300。混合动力电动车辆可以具有系统电池，该系统电池具有足够的电荷以在车辆停机或在EV模式下空转时运转机械增压器。在车辆进入停机或EV模式时，发动机的每个汽缸的排气门或进气门中的至少一个经调整关闭。映射图300在曲线302处描绘发动机致动，在曲线304处的旁路通道中的空气温度使增压空气从CAC的下游再循环到电动压缩机的气流以及曲线306处的布置在旁路通道中的关闭元件(例如，旁通阀)的位置。驱动布置在涡轮增压器的下游且在CAC的上游的电动机械增压器(ES)的电动马达的致动在曲线308处示出。在曲线310处示出EGR阀的定位并且在曲线312处示出压缩机再循环阀(CRV)的位置。所有的曲线沿x轴线随时间示出。通过水平虚线示出阈值。例如，曲线304包括确定冰何时在CAC中形成的最小温度阈值303和表示冰在其处解冻和冷凝物从CAC驱除的温度的最大温度阈值305。
在t1之前，发动机在运行，EGR阀打开，从而允许排气再循环到发动机的进气歧管，并且CRV部分打开以避免压缩机喘振。在旁路通道中的空气温度低，其低于最小阈值，从而指示环境温度(例如车辆外的温度)低。旁通阀关闭并且ES马达关闭。
在t1处，发动机关闭并且因此停用发动机，EGR阀关闭。EGR阀可以被设定为当发动机关闭时自动关闭以避免当发动机再打开时使EGR阀打开，其可以延迟排气歧管和进气歧管之间的驱动EGR流的压力差的产生。由于旁路通道中的空气温度低于最小阈值，旁通阀打开并且ES马达致动以再循环、压缩流过CAC的空气并使流过CAC的空气变暖。CRV关闭以防止空气损失。
在t1和t2之间，旁路通道中的空气温度逐渐变暖直到在t2处温度达到最大温度阈值。在旁路通道空气温度达到最大温度阈值之后，旁通阀关闭并且ES马达关闭。
以此方式，混合动力电动发动机系统可以具有至少一个可电动驱动的压缩机以被配置为机械增压发动机。在进入发动机的至少一个汽缸之前，增压空气可以由被提供在发动机的进气系统中的CAC来冷却。冷却有助于改善的增压(例如，改善的增压效率)，但是在冷环境状况下，当发动机被关闭时，冰可以积聚在CAC中，由此使CAC的性能退化。通过将发动机系统配置有旁路管路和可控制阀，当发动机被关闭、电动机械增压器被激活并且旁通阀打开时，空气可以被再循环通过旁路管路。由于空气从CAC的下游被再循环至机械增压器压缩机的上游，压缩使空气变暖，从而允许变暖的空气流过CAC并且融化积聚的冰。提供绕过电动机械增压器和CAC的再循环路径的技术效果是，当车辆正在EV模式下空转或被关闭时防止CAC中的冰积聚。
图1示出了具有各种部件的相对定位的示例构造。至少在一个示例中，如果被示为彼此直接接触或直接耦接，那么此类元件可以分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示为彼此邻近或相邻的元件可以分别是彼此邻近或相邻的。作为一示例，彼此共面接触的部件放置可以被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，被设置为彼此分开、在其之间仅有空间而没有其他部件的元件可以被如此称之。作为又一示例，被示为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧或彼此的左侧/右侧可以相对于彼此被如此称之。另外，如在图中示出的，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶部点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底部点可以被称为部件的“底部”。如在本文中使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于图的垂直轴线，并且被用来描述图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示为在其他元件上方的元件被定位为在其他元件的正上方。作为又一示例，在图内描绘的元件的形状可以被称为具有哪些形状(例如，诸如为圆形的、直的、平坦的、弧形的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。另外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示为在另一元件内或被示为在另一元件外面的元件可以被如此称之。
在一个实施例中，机械增压内燃发动机包括至少一个汽缸盖，包含至少一个汽缸，其中：每个汽缸具有至少一个进气口，所述至少一个进气口由用于经由进气系统供应空气的进气管路毗连；以及每个汽缸具有至少一个出气口，所述至少一个出气口由用于经由排气排出系统排出排气的排气管路毗连；以及增压空气冷却器被提供在所述进气系统中；以及可电动驱动的压缩机被布置在所述进气系统中，所述可电动驱动的压缩机是电动机械增压器的压缩机；并且其中提供旁路管路，所述旁路管路从所述进气系统分支出来，以便在所述可电动驱动的压缩机下游且在所述增压空气冷却器下游形成第一接合点，并且通向所述进气系统，以便在所述可电动驱动的压缩机上游且在所述增压空气冷却器上游形成第二接合点。在发动机的第一示例中，旁路管路被装备有切断元件。在可选地包括第一示例的发动机的第二示例中，还包括其中传感器被布置在旁路管路中，并且检测(通过测量)经由旁路管道运送的空气的温度。在可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个的发动机的第三示例中，还包括其中提供用于绕过可电动驱动的压缩机的旁路管路。在可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个的发动机的第四示例中，还包括其中至少一个排气涡轮增压器被提供有被布置在所述排气排出系统中的涡轮和被布置在所述进气系统中的压缩机，并且可电动驱动的压缩机被布置在所述排气涡轮增压器的所述压缩机的下游的进气系统中，其中所述旁路管路通向所述进气系统，以便在所述可电动驱动的压缩机与排气涡轮增压器的所述压缩机之间形成第二接合点。在可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个的发动机的第五示例中，还包括其中所述增压空气冷却器被提供在所述进气系统中、在所述可电动驱动的压缩机的下游，并且增压空气冷却器被配置为自排水，并且是倾斜的，使到所述增压空气冷却器内的进口被布置为大地测量学地高于所述增压空气冷却器的出口，并且其中用于从增压空气冷却器收集用于冷凝物的收集容器被布置在所述进气系统中、在所述增压空气冷却器的下游和所述第一结合点的上游。在可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个的发动机的第六示例中，进一步包括，其中可电动驱动的压缩机被配置为小于至少一个排气涡轮增压器的压缩机。
在另一个实施例中，方法包括在发动机运转期间，运转布置在进气系统中在排气涡轮增压器下游的电动机械增压器，并且关闭发动机并且其后运转所述电动机械增压器以加热进气并使空气循环通过增压空气冷却器以消除在所述增压空气冷却器中的冰的形成。在第一示例中，方法包括其中当系统电池被至少充电到电池荷电的最小阈值并且其中设置有发动机的车辆在行驶时被电力唯一驱动时，所述电动机械增压器由系统电池驱动并且所述电动机械增压器的运转在所述发动机的关闭期间发生。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括其中在空气进气装置中的旁路管路具有第一结合和第二结合，所述第一结合在所述增压空气冷却器下游的所述发动机的进气系统分支，所述第二结合从机械增压器的可电动驱动的压缩机上游和排气涡轮增压器压缩机下游的进气系统分支，使得在关闭发动机状况期间空气经由电动机械增压器的运转被同时再循环通过所述可电动驱动的压缩机和所述增压空气冷却器。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括，其中所述旁路管路被装备有切断元件，在所述内燃发动机处于关闭状态时所述旁路管路借助于所述切断元件的打开来致动所述可电动驱动的压缩机。该方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且还包括，其中在所述旁路管路中提供用于通过测量检测通过所述旁路管路运送的空气的温度的传感器，其中使用所述可电动驱动的压缩机和/或所述传感器和/或所述切断元件控制所述运送的空气的所述温度，使得结冰的水融化，但是液体水不汽化。该方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，并且还包括，其中所述切断元件和用于检测由所述旁路管路运送的所述空气的温度的传感器都被布置在旁路管路中，并且当所述空气的所述温度降低到最小温度阈值之下时，所述传感器致动所述切断元件的打开。该方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个，并且还包括，其中所述切断元件的打开激活所述可电动驱动的压缩机，同时致动所述机械增压内燃发动机的EGR阀的关闭和排气涡轮增压器的压缩机再循环阀的关闭。该方法的第七示例可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个，并且还包括，其中所述可电动驱动的压缩机的致动使空气再循环通过所述旁路管路，并且其中空气被压缩并通过所述可电动驱动的压缩机变暖。该方法的第八示例可选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个，并且还包括，其中通过再循环通过所述可电动驱动的压缩机使空气变暖使增压空气冷却器变暖并且融化形成在所述增压空气冷却器中的冰。该方法的第九示例可选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个，并且还包括，其中通过使所述增压空气冷却器变暖融化的冰通过收集在耦接到所述增压空气冷却器的收集容器中被从所述增压空气冷却器移除。该方法的第十示例可选地包括第一示例至第九示例中的一个或多个，并且还包括，其中通过循环通过所述可电动驱动的压缩机使空气变暖使所述增压空气冷却器变暖并且防止冰在所述增压空气冷却器中形成。该方法的第十一示例可选地包括第一示例至第十示例中的一个或多个，并且还包括，其中当所述空气的温度达到最大温度阈值时，所述传感器测量的通过旁路管路运送的空气的温度致动所述切断元件的关闭。该方法的第十二示例可选地包括第一示例至第十一示例中的一个或多个，并且还包括，其中在所述旁路管路中的所述切断元件的所述关闭停用所述可电动驱动的压缩机。注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中，并且可以由包括控制器与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制系统执行。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以按所示顺序、并行地被执行，或在一些情况下被省略。同样，所述处理顺序不是实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点所必须要求的，而是为了便于图示说明和描述而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，其中通过配合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。
应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造以及其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求具体地指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种机械增压内燃发动机，所述机械增压内燃发动机包括至少一个汽缸盖，包含至少一个汽缸，其中：
每个汽缸具有至少一个进气口，所述至少一个进气口由用于经由进气系统供应空气的进气管路毗连；以及
每个汽缸具有至少一个出气口，所述至少一个出气口由用于经由排气排出系统排出排气的排气管路毗连；以及
增压空气冷却器被提供在所述进气系统中；以及
可电动驱动的压缩机被布置在所述进气系统中，所述可电动驱动的压缩机是电动机械增压器的压缩机；并且
其中提供旁路管路，所述旁路管路从所述进气系统分支出来，以便在所述可电动驱动的压缩机下游且在所述增压空气冷却器下游形成第一接合点，并且通向所述进气系统，以便在所述可电动驱动的压缩机上游且在所述增压空气冷却器上游形成第二接合点，
其中当所述可电动驱动的压缩机由系统电池驱动，所述机械增压内燃发动机处于关闭状态时，并且所述系统电池被至少充电到最小荷电阈值的情况下，空气从所述第一接合点流动到所述第二接合点以消除所述增压空气冷却器中的冰形成，其中所述最小荷电阈值是电池中的足以唯一电力驱动车辆的运动并运转所述可电动驱动的压缩机的荷电量。
2.根据权利要求1所述的机械增压内燃发动机，其中所述旁路管路被装备有切断元件。
3.根据权利要求2所述的机械增压内燃发动机，其中传感器被布置在所述旁路管路中并且通过测量检测经由所述旁路管路运送的所述空气的温度。
4.根据权利要求3所述的机械增压内燃发动机，其中提供所述旁路管路用于绕过所述可电动驱动的压缩机。
5.根据权利要求1所述的机械增压内燃发动机，其中至少一个排气涡轮增压器被提供有被布置在所述排气排出系统中的涡轮以及被布置在所述进气系统中的压缩机，并且所述可电动驱动的压缩机被布置在所述进气系统中、在所述排气涡轮增压器的所述压缩机的下游，并且其中所述旁路管路通向所述进气系统，以便在所述可电动驱动的压缩机与所述排气涡轮增压器的所述压缩机之间形成所述第二接合点。
6.根据权利要求1所述的机械增压内燃发动机，其中所述增压空气冷却器被提供在所述进气系统中、在所述可电动驱动的压缩机的下游，并且所述增压空气冷却器被配置为自排水的并且是倾斜的，使得到所述增压空气冷却器内的进口被布置为大地测量学地高于所述增压空气冷却器的出口，并且用于从所述增压空气冷却器接收冷凝物的收集容器被布置在所述进气系统中、在所述增压空气冷却器的下游且在所述第一接合点的上游。
7.根据权利要求1所述的机械增压内燃发动机，其中所述可电动驱动的压缩机被配置为小于所述至少一个排气涡轮增压器的所述压缩机。
8.一种用于运转发动机的方法，其包括：
在发动机运转期间，运转布置在进气系统中在排气涡轮增压器下游的电动机械增压器；并且
关闭所述发动机并且之后运转所述电动机械增压器以加热进气空气并使所述进气空气循环通过增压空气冷却器以消除在所述增压空气冷却器中的冰的形成；并且
其中所述电动机械增压器由系统电池驱动，并且当所述系统电池被至少充电到最小荷电阈值时在所述发动机的关闭期间所述电动机械增压器运转，所述最小荷电阈值提供在车辆行驶时足以唯一电力驱动车辆的动力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在空气进气装置中的旁路管路具有第一结合和第二结合，所述第一结合在所述增压空气冷却器下游的所述发动机的进气系统分支，所述第二结合从所述电动机械增压器的可电动驱动的压缩机上游和排气涡轮增压器压缩机下游的进气系统分支，使得在关闭发动机状况期间进气空气经由所述电动机械增压器的运转被同时再循环通过所述可电动驱动的压缩机和所述增压空气冷却器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中运转所述电动机械增压器包括，当所述发动机处于关闭状态时，响应于通过所述旁路管路运送的所述进气空气的温度降低至阈值以下，打开所述旁路管路的切断元件，并且激活所述电动机械增压器的所述可电动驱动的压缩机。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述旁路管路中提供用于通过测量检测通过所述旁路管路运送的所述进气空气的温度的传感器，并且使用所述可电动驱动的压缩机和/或所述传感器和/或所述切断元件控制所述运送的进气空气的所述温度，使得结冰的水融化，但是液体水不汽化。
12.根据权利要求9所述的方法，其中切断元件和用于检测由所述旁路管路运送的所述进气空气的温度的传感器两者都被布置在所述旁路管路中，并且当所述进气空气的所述温度降低到最小温度阈值之下时，打开所述切断元件。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述切断元件的打开激活所述可电动驱动的压缩机，同时致动所述发动机的EGR阀的关闭和排气涡轮增压器的压缩机再循环阀的关闭。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述可电动驱动的压缩机的致动使进气空气再循环通过所述旁路管路，并且其中进气空气被压缩并通过所述可电动驱动的压缩机变暖。
15.根据权利要求14所述的方法，其中通过再循环通过所述可电动驱动的压缩机使进气空气变暖使所述增压空气冷却器变暖并且融化形成在所述增压空气冷却器中的冰。
16.根据权利要求15所述的方法，其中通过使所述增压空气冷却器变暖融化的冰通过收集在耦接到所述增压空气冷却器的收集容器中被从所述增压空气冷却器移除。
17.根据权利要求14所述的方法，其中通过循环通过所述可电动驱动的压缩机变暖的进气空气使所述增压空气冷却器变暖并且防止冰在所述增压空气冷却器中形成。
18.根据权利要求12所述的方法，其中响应于所述传感器测量的通过所述旁路管路运送的进气空气的所述温度处于或高于最大温度阈值，关闭所述切断元件。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括，响应于在所述旁路管路中的所述切断元件的所述关闭，停用所述可电动驱动的压缩机。
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