[发明专利]用于提高发动机性能的增压空气管理

说明书

技术领域

本申请涉及汽车工程领域，更具体而言，涉及汽车发动机系统中的进气。

背景技术

增压发动机可比具有类似功率的自然进气发动机提供更大的燃料效率和更低的排放。但是，在过渡工况中，增压发动机的功率、燃料效率和排放控制性能可能受损害。这样的过渡工况可包括快速增加或降低发动机负载、发动机转速或质量空气流量。例如，当发动机负载快速增加时，涡轮增压器压缩机可要求增加的扭矩，以输送增加的空气流量。但是，如果驱动压缩机的涡轮不充分旋转加速(spun up)，则这样的扭矩不可得。结果，在进气流量积累到需要的水平之前，可能发生不期望的功率迟滞。

之前已经认识到，涡轮增压发动机系统可适于存储压缩空气和利用存储的压缩空气，以补充涡轮增压器压缩机的空气充量。例如，Pursifull等在US2011/0132335描述了这样的系统，其中压缩空气存储在增压储器中，并在可自涡轮增压器压缩机得到不足的压缩空气时被分配到进气歧管中。具体地，增压储器被充以新鲜进气和/或来自一个或多个未得到燃料的汽缸的排气。通过将来自增压储器的额外压缩空气分配到进气歧管中，可提供相应于分配空气的扭矩，以在涡轮旋转加速时满足扭矩要求。

然而，本文发明人已经确认了这样的系统的潜在问题。作为一个例子，如果增压储器具有小的体积，则增压空气最初可能够供应足够的空气，以提供增加的期望扭矩，但在供应耗尽后，诸如在较高发动机转速下，涡轮可仍不旋转加速，因而扭矩可在初始增加后减小。这样的性能可能比根本没有补偿差。进一步，由增压储器分配的空气的压力可能不足够高，而不能克服增压压力，或者储器中的充气可能主要是排气，因而提供少量的过量氧气用于燃烧，以补偿涡轮迟滞。

发明内容

因此，上述问题中的至少一些可通过用于涡轮增压发动机的方法解决。在一个实施方式中，方法包括，响应踩加速器踏板，通过将加压充气由增压储器排至排气歧管，减少涡轮迟滞。以这种方式，加压充气被排至排气歧管，以快速提高排气压力。

例如，在踩加速器踏板之前的先前发动机操作中，增压储器可能已经被充以主要来自排气歧管的燃烧排气。响应于踩加速器踏板，包括燃烧排气的加压充气可被排至排气歧管。结果，涡轮的排气压力可被增加，以加快涡轮转动加速(spool-up)。通过提供充气给排气歧管，随着涡轮以比发动机进气低的速率消耗气体，其可以更容易地延续较长的持续时间。以这种方式，提高的排气压力可有助于补偿涡轮迟滞，并在响应踩加速器踏板时保持持续增加发动机输出。

在另一实施方式中，用于涡轮增压发动机的方法包括选择性地使增压储器充以来自进气歧管的新鲜进气和来自排气歧管的燃烧排气中的一种或多种；并且，响应踩加速器踏板，将加压充气自增压储器排至排气歧管，以减少涡轮迟滞。

在另一实施方式中，选择性地充气包括充以新鲜进气和燃烧排气，以存储具有选定EGR百分比的增压储器充气。

在另一实施方式中，排出包括在正进气歧管对排气歧管压力状况(positive intake manifold to exhaust manifold pressure condition)期间排出，和排至排气歧管直到涡轮速度达到临界速度，或直到进气增压压力达到临界增压压力。

在另一实施方式中，方法还包括在排出期间调节向发动机汽缸的燃料喷射量和/或正时，该调节基于排出的加压充气，以便维持排气空燃比处于化学计量或在化学计量附近。

在另一实施方式中，将加压充气排至排气歧管包括将第一量的加压充气自增压储器排至排气歧管，方法还包括响应于踩加速器踏板，进一步将第二、不同量的加压充气自增压储器排至进气歧管。

在另一实施方式中，发动机系统包括：增压发动机；涡轮增压器；增压储器，其连接至进气歧管和排气歧管中的每一个；和控制器，其具有计算机可读指令，以响应踩加速器踏板，将包括空气和燃烧排气的充气自储器排至涡轮增压器涡轮上游的排气歧管，以减少涡轮迟滞。

在另一实施方式中，增压储器通过第一阀和第二阀中的每一个连接至排气歧管，并且，其中将充气自储器排至排气歧管包括打开第二阀同时保持第一阀关闭。

在另一实施方式中，控制器还包括指令，以在踩加速器踏板之前，使储器充以来自进气歧管的压缩空气和来自排气歧管的燃烧排气，其中充以来自排气歧管的燃烧排气包括打开第一阀同时保持第二阀关闭。

在另一实施方式中，排出持续一段时间直到涡轮上游的排气压力处于增压储器压力。