用于具有兩級渦輪增壓器的發(fā)動機的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供用于發(fā)動機的各種系統(tǒng)。在一個例子中，該系統(tǒng)包括兩級渦輪增壓器，該兩級渦輪增壓器具有第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器，該第一渦輪增壓器具有第一渦輪和第一壓縮機并且第二渦輪增壓器具有第二渦輪和第二壓縮機，其中第一渦輪和第二渦輪并聯(lián)布置并且第一壓縮機和第二壓縮機串聯(lián)布置。該系統(tǒng)可以包括聯(lián)接第一渦輪和第二渦輪的渦輪進口的管道以及聯(lián)接在該管道與第一渦輪的渦輪進口之間的閥以節(jié)流通向第一渦輪的流。
【專利說明】用于具有兩級渦輪增壓器的發(fā)動機的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型中所公開的主題涉及用于包括兩級渦輪增壓器的內(nèi)燃機的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓器可以用于發(fā)動機系統(tǒng)，以增加被供給至發(fā)動機的空氣的壓力以用于燃燒。在一個例子中，渦輪增壓器包括渦輪，該渦輪聯(lián)接在發(fā)動機的排氣通道中，該渦輪至少部分地驅(qū)動壓縮機以增加進入空氣壓力。在一些例子中，發(fā)動機系統(tǒng)可以包括兩個或多個渦輪增壓器以進一步增加進入空氣的壓力，例如包括兩個渦輪增壓器的兩級渦輪增壓器。在這種例子中，渦輪可以串聯(lián)布置并且壓縮機可以串聯(lián)布置，因此進入空氣通過兩個壓縮機并且排放氣體通過兩個渦輪。然而，在部分負荷條件期間，渦輪增壓器的效率可能降低。
[0003]在一種解決方式中，提供節(jié)流旁路，使得排放氣體可以在部分負荷發(fā)動機操作期間繞過排氣通道中的渦輪中的一個，以便提高渦輪增壓器效率。然而，旁路可能在全負荷操作下造成較高的背壓，從而產(chǎn)生損耗并且降低渦輪增壓器效率。此外，由于在系統(tǒng)中包括旁路，可能增加系統(tǒng)所需的包裝空間。
實用新型內(nèi)容
[0004]在一個實施例中，一種發(fā)動機系統(tǒng)包括兩級渦輪增壓器。該兩級渦輪增壓器可以包括具有第一渦輪和第一壓縮機的第一渦輪增壓器以及具有第二渦輪和第二壓縮機的第二渦輪增壓器。第一渦輪和第二渦輪并聯(lián)布置并且第一壓縮機和第二壓縮機串聯(lián)布置。該系統(tǒng)可以包括聯(lián)接第一渦輪和第二渦輪的渦輪進口的管道、以及聯(lián)接在管道與第一渦輪的渦輪進口之間的閥。
[0005]其中，所述閥聯(lián)接在所述第一渦輪的渦輪進口中的管道的下游。
[0006]其中，所述閥是比例控制閥。
[0007]其中，所述第一壓縮機定位在位于主環(huán)境空氣進口下游和所述第二壓縮機上游的發(fā)動機的進氣通道中。
[0008]所述的系統(tǒng)還包括定位在副環(huán)境空氣進口處的止回閥，所述止回閥在所述第一壓縮機下游和所述第二壓縮機上游沿所述發(fā)動機的進氣通道定位。
[0009]所述的系統(tǒng)還包括中冷器，所述中冷器定位在所述第一壓縮機下游和副環(huán)境空氣進口上游的進氣通道中。
[0010]所述的系統(tǒng)還包括后冷器，所述后冷器定位在所述第二壓縮機下游。
[0011]所述的系統(tǒng)還包括排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)，所述排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)具有定位在所述第一渦輪和所述第二渦輪的進口上游的排放氣體進口。
[0012]通過將第一渦輪和第二渦輪并聯(lián)布置，流過第一渦輪的排放氣體可以不流過第二渦輪。此外，通過包括位于第一渦輪進口上游的閥，通向第一渦輪的排氣流可以減少。通過該方式，由連接第一渦輪與第二渦輪的管道造成的損失以及由旁路管道造成的損失可以減少。在操作期間，能夠關(guān)閉第一渦輪，由此通過將系統(tǒng)的操作點移至具有效率相對較高的區(qū)域而使全部流通過第二渦輪。此外，包裝空間的體積可以與其他多級渦輪增壓器不同。
[0013]在另一個實施例中，提供一種用于具有排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)和兩級渦輪增壓器的發(fā)動機的方法，該兩級渦輪增壓器包括第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器。該方法包括:基于發(fā)動機負荷，調(diào)節(jié)通向第一渦輪增壓器的排放氣體流，其中第一渦輪增壓器的渦輪與第二渦輪增壓器的渦輪并聯(lián)布置，并且第一渦輪增壓器的壓縮機與第二渦輪增壓器的壓縮機串聯(lián)布置；以及調(diào)節(jié)從第一渦輪和第二渦輪二者上游抽取的排放氣體再循環(huán)的量。
[0014]其中，調(diào)節(jié)通向所述第一渦輪增壓器的渦輪的排放氣體流包括調(diào)節(jié)定位在所述第一渦輪增壓器的渦輪的進口上游的閥。
[0015]其中，調(diào)節(jié)排放氣體再循環(huán)的量包括調(diào)節(jié)定位在所述第一渦輪增壓器的渦輪的進口上游的閥。
[0016]其中，通過調(diào)節(jié)定位在所述第一渦輪增壓器的渦輪的進口上游的閥來調(diào)節(jié)排放氣體再循環(huán)的量是基于發(fā)動機操作條件。
[0017]其中，調(diào)節(jié)所述閥以在發(fā)動機負荷大于閾值時打開。
[0018]所述的方法還包括在所述閥打開時從位于所述第一渦輪增壓器的壓縮機上游的主空氣進口接收環(huán)境空氣。
[0019]其中，調(diào)節(jié)所述閥以在發(fā)動機負荷小于閾值時關(guān)閉。
[0020]所述的方法還包括在所述閥關(guān)閉時從位于所述第一渦輪增壓器的壓縮機下游和所述第二渦輪增壓器的壓縮機上游的副空氣進口接收空氣。
[0021]其中，所述閥是比例控制閥，并且其中調(diào)節(jié)排放氣體再循環(huán)的量包括調(diào)節(jié)所述閥的位置以增加或減少通過所述閥的排氣流。通過該方式，該兩級渦輪增壓器可以被控制使得發(fā)動機通過一個或兩個渦輪增壓器操作。在一個例子中，第一渦輪可以在發(fā)動機處于部分負荷條件時關(guān)閉，由此改進第二渦輪的壓力比。此外，通過調(diào)節(jié)通向第一渦輪排放氣體流，可以調(diào)節(jié)背壓使得可以調(diào)節(jié)排放氣體再循環(huán)的量。
[0022]在另一個實施例中，一種用于發(fā)動機的系統(tǒng)包括第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器，該第一渦輪增壓器包括第一渦輪和第一壓縮機二者，第一渦輪具有定位在排放氣體通過其流動的第一排氣通道中的第一渦輪進口，第一壓縮機定位在進氣通道的主空氣進口(primary air inlet)下游并且進入空氣通過該進氣通道流動,該第二潤輪增壓器包括第二渦輪和第二壓縮機二者，第二渦輪具有定位在排放氣體通過其流動的第二排氣通道中的第二渦輪進口，第二壓縮機定位在進氣通道中的第一壓縮機下游。該系統(tǒng)還包括:限定了連通管道的結(jié)構(gòu)，該連通管道將所述第一排氣通道聯(lián)接到位于第一渦輪進口和第二渦輪進口上游的第二排氣通道；排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)，該排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)具有位于第一渦輪和第二渦輪的進口上游的排放氣體進口 ；以及閥，該閥定位在連通管道與第一渦輪的進口之間，該閥可操作地調(diào)節(jié)通向第一渦輪和通向排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)的排放氣體流的量。
[0023]所述的系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器與所述閥通信并且可操作地基于發(fā)動機負荷來控制所述閥打開或關(guān)閉。
[0024]所述的系統(tǒng)還包括止回閥，所述止回閥定位在副空氣進口處，所述副空氣進口定位在所述第一壓縮機的下游和所述第二壓縮機的上游。
[0025]通過操作閥以調(diào)節(jié)通向第一渦輪的流的量，能夠在一定范圍的操作內(nèi)提高發(fā)動機操作效率。例如，通過在部分負荷條件期間關(guān)閉閥，節(jié)流損失和/或背壓可以減小同時保持期望的壓力比。例如，在全負荷條件期間，可以打開閥，使得兩個渦輪增壓器都可以提供充足的流。此外，可以通過調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)背壓；這樣一來，可以調(diào)節(jié)通向排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)的排放氣體流。
[0026]提供實用新型內(nèi)容以通過簡化形式引入在【具體實施方式】中進一步描述的對理念的選擇。不意味著確定所要求保護的主題的關(guān)鍵或基本特征，所要求保護的主題的范圍僅由【具體實施方式】之后的權(quán)利要求限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上文或者本實用新型的任何部分中所述的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]通過參照附圖閱讀以下對非限制性實施例的描述，本實用新型將得到更好的理解，其中在附圖中:
[0028]圖1示出了根據(jù)本實用新型的實施例的支承發(fā)動機系統(tǒng)的移動平臺的示例性實施例。
[0029]圖2示出了根據(jù)本實用新型的實施例的包括兩級渦輪增壓器的系統(tǒng)的示例性實施例。
[0030]圖3示出了根據(jù)本實用新型的實施例的包括兩級渦輪增壓器的系統(tǒng)的示例性實施例。
[0031]圖4示出了根據(jù)本實用新型的實施例的包括兩級渦輪增壓器的系統(tǒng)的示例性實施例。
[0032]圖5示出了流程圖，其中示出了用于包括兩級渦輪增壓器的系統(tǒng)的控制方法?！揪唧w實施方式】
[0033]下文的描述涉及用于包括兩級渦輪增壓器的發(fā)動機的方法和系統(tǒng)的各個實施例。在一個示例性系統(tǒng)中，渦輪增壓器包括具有第一渦輪和第一壓縮機的第一渦輪增壓器以及具有第二渦輪和第二壓縮機的第二渦輪增壓器，其中第一渦輪和第二渦輪并聯(lián)布置并且第一壓縮機和第二壓縮機串聯(lián)布置。該系統(tǒng)可以包括聯(lián)接第一渦輪和第二渦輪的渦輪進口的管道、以及聯(lián)接在管道與第一渦輪的渦輪進口之間的閥。例如，該閥可以被調(diào)節(jié)以基于發(fā)動機負荷來控制通向第一渦輪的排氣流。在另一個實施例中，該系統(tǒng)可以包括排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)。在這種實施例中，可以基于發(fā)動機操作條件調(diào)節(jié)該閥來控制排放氣體再循環(huán)的量。
[0034]本實用新型的發(fā)動機系統(tǒng)可以用于多種渦輪增壓的發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中的一些系統(tǒng)可以是固定的，而其它系統(tǒng)可以位于半移動或移動平臺上。半移動平臺可以在操作周期之間重新定位，例如被安裝在平板拖車上。移動平臺包括自推進車輛。這種車輛能夠包括采礦設(shè)備、船舶、公路運輸車輛、越野車輛(OHV)和軌道車輛。公路運輸能夠包括客用車輛以及商用或工業(yè)用車輛二者。為了圖示清楚起見，提供機車作為支承結(jié)合了本實用新型的實施例的系統(tǒng)的示例性移動平臺。
[0035]在討論本實用新型的發(fā)動機系統(tǒng)之前，公開了用于支承發(fā)動機系統(tǒng)的實施例的平臺的例子。具體而言，圖1示出了示例性火車100，包括被構(gòu)造成在軌道110上運行并且通過聯(lián)接器112彼此聯(lián)接的多輛機車102、104、106以及多節(jié)車廂108。多輛機車102、104、106包括領(lǐng)頭機車(lead locomotive) 102以及一輛或多輛遠距離機車104、106。盡管圖示的例子示出了三輛機車以及四節(jié)車廂，但是任何適當數(shù)量的機車和車廂都可以被包括在火車100 中。
[0036]在一個例子中，機車102可以是由柴油發(fā)動機10提供動力的柴油電機車。在備選實施例中，可以通過備選的發(fā)動機構(gòu)造為其它的機車提供動力，例如汽油發(fā)動機、生物柴油發(fā)動機、天然氣發(fā)動機、或者路旁(例如，接觸網(wǎng)、或第三軌)電動車輛。
[0037]機車控制器22能夠從火車100的機車中的每一輛接收信息并且向火車100的機車中的每一輛發(fā)射信號。例如，機車控制器22可以從火車100上的多個傳感器接收信號，并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)火車操作。機車控制器22可以聯(lián)接到發(fā)動機控制器12，以用于調(diào)節(jié)每一輛機車的發(fā)動機操作。發(fā)動機控制器12可以接收關(guān)于操作條件的一個或多個信號，并且調(diào)節(jié)發(fā)動機操作，例如本實用新型中所述的渦輪增壓和/或EGR操作。
[0038]圖2示出了發(fā)動機系統(tǒng)200的示例性實施例，該發(fā)動機系統(tǒng)200可以被包括在火車100 (圖1)的機車(102、104、106)中的每一輛中。在一個例子中，發(fā)動機系統(tǒng)200包括發(fā)動機202 (例如圖1中所示的發(fā)動機10)，該發(fā)動機202可以是通過壓縮點火來燃燒空氣和柴油燃料的柴油發(fā)動機。在其它的非限制性實施例中，發(fā)動機202可以通過壓縮點火(和/或火花點火)來燃燒燃料(包括汽油、天然氣、氫、煤油、生物柴油、或者具有類似密度的其它的石油餾分)。此外，應(yīng)當理解，發(fā)動機202不限于被包括在機車推進系統(tǒng)中；在其它實施例中，發(fā)動機202可以是固定式發(fā)動機(例如在電廠應(yīng)用中)，或者船或越野車輛推進系統(tǒng)中的發(fā)動機。
[0039]發(fā)動機202從進氣通道210接收進入空氣以用于燃燒。該進氣通道210從主(環(huán)境)空氣進口(primary air inlet)212接收空氣，并且空氣通過空氣過濾器(未示出)，該空氣過濾器對空氣進行過濾。來自氣缸的排放氣體通過收集歧管流向排氣通道215到達管道218，排放氣體從管道218分支到第一渦輪的進口 214和第二渦輪的進口 216中。發(fā)動機系統(tǒng)200還包括具有第一渦輪增壓器220和第二渦輪增壓器226的兩級渦輪增壓器。
[0040]如圖2中所示，第一渦輪增壓器220布置于進氣通道210與管道218之間。第一渦輪增壓器220包括第一渦輪222，該第一渦輪222至少部分地驅(qū)動第一壓縮機224，該第一壓縮機224機械聯(lián)接到第一渦輪222 (例如通過軸)。此外，第二渦輪增壓器226布置于進氣通道210與管道218之間。第二渦輪增壓器226包括第二渦輪228，該第二渦輪228至少部分地驅(qū)動第二壓縮機230，該第二壓縮機230機械聯(lián)接到第二渦輪228 (例如通過軸)。渦輪增壓器220和226使被抽入進氣通道210中的空氣壓力增大，以便在燃燒期間提供更大的裝載密度，從而提高動力和/或發(fā)動機操作效率。
[0041]如圖2中所示，第一壓縮機224定位在第二壓縮機230的上游，使得通過主(環(huán)境)空氣進口 212進入進氣通道210的進入空氣流過第一壓縮機224，所述空氣等同于環(huán)境空氣，在第一壓縮機224處，進入空氣被壓縮并且隨后通過第二壓縮機230，在第二壓縮機230處，進入空氣在進入發(fā)動機202的氣缸204之前被進一步壓縮。這樣一來，第一壓縮機224是低壓壓縮機，該低壓壓縮機是低壓渦輪增壓器的部件，并且第二壓縮機230是高壓壓縮機，該高壓壓縮機是高壓渦輪增壓器的部件。此外，基本所有流過第一壓縮機224的空氣都流過第二壓縮機230，使得第一壓縮機和第二壓縮機串聯(lián)布置。相比之下，如圖所示，第一渦輪222和第二渦輪228并聯(lián)布置。例如，流出第一發(fā)動機排206或第二發(fā)動機排208(如圖4所示)并且通過第一渦輪222的排放氣體不流過第二渦輪228，并且流出第一發(fā)動機排206或第二發(fā)動機排208并且通過第二渦輪228的排放氣體不流過第一渦輪222。
[0042]在一些實施例中，第一渦輪222和第二渦輪228可以基本相同。在其它實施例中，第一渦輪222和第二渦輪228可以不同。第一壓縮機224和第二壓縮機230可以由于不同的壓力而不同。作為例子，第二渦輪228可以被設(shè)計成旋轉(zhuǎn)得比第一渦輪222快，原因是較高的壓力在第二壓縮機230中占優(yōu)勢，第二壓縮機230因此比第一壓縮機224小并且旋轉(zhuǎn)得更快。例如，第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器可以被設(shè)計成為特定的發(fā)動機系統(tǒng)提供期望的壓力比。
[0043]在圖2的示例性實施例中，發(fā)動機系統(tǒng)200還包括定位在第一壓縮機224下游和第二壓縮機230上游的中冷器232，該中冷器232在由第一壓縮機224壓縮的進入空氣進入第二壓縮機230之前對其進行冷卻。發(fā)動機系統(tǒng)200還包括定位在第二壓縮機230下游的后冷器234，該后冷器234在進入空氣進入發(fā)動機202的氣缸204之前對由第二壓縮機230壓縮的進入空氣進行冷卻。
[0044]如圖2中所示，發(fā)動機系統(tǒng)200包括閥236，該閥236定位在管道218與第一渦輪的進口 214之間。可以調(diào)節(jié)閥236 (例如，通過例如圖1中所示的發(fā)動機控制器12的控制器)以控制進入第一渦輪222的排放氣體的量。通過該方式，通向第一渦輪增壓器220的排氣流可以顯著減少或被切斷，使得僅第二渦輪增壓器226向發(fā)動機提供壓縮空氣(例如，在部分負荷操作期間)。當通向第一渦輪222的排氣流被切斷時，基本所有的排氣流都可以流過第二渦輪228。在一些實施例中，閥236可以是閘閥，該閘閥可以在使得排放氣體流向第一渦輪222的打開位置或者使得基本沒有排放氣體流向第一渦輪222的關(guān)閉位置之間移動。在其它實施例中，閥236可以是比例控制閥(例如蝶閥)，可以調(diào)節(jié)該比例控制閥以控制進入第一渦輪222的流量。應(yīng)當理解，閥236可以是用于特定的發(fā)動機系統(tǒng)構(gòu)造的任何合適的閥。
[0045]在圖2中所示的示例性實施例中，發(fā)動機系統(tǒng)還包括沿進氣通道210定位在副空氣進口(second air inlet) 240處的閥238 (例如止回閥)。在其它實施例中，發(fā)動機系統(tǒng)可以不包括定位在副空氣進口處的止回閥。副空氣進口 240并且因此止回閥238定位在中冷器232的下游和第二壓縮機230的上游。例如，進氣通道210中的壓力的改變可能造成止回閥238打開，使得第二壓縮機230在第一渦輪增壓器220不向第二壓縮機230提供壓縮空氣時(例如當閥236關(guān)閉時)接收進入空氣。同樣地，進氣通道210中的壓力可能造成止回閥238關(guān)閉，使得當?shù)谝粶u輪增壓器220向第二壓縮機230提供壓縮空氣時(例如，當閥236打開時)，空氣不通過副空氣進口 240進入進氣通道。
[0046]因此，發(fā)動機系統(tǒng)包括兩級渦輪增壓器，該兩級渦輪增壓器包括串聯(lián)的第一壓縮機和第二壓縮機以及并聯(lián)的第一渦輪和第二渦輪。在這種構(gòu)造中，可以通過調(diào)節(jié)第一渦輪進口中的閥來減少通向第一渦輪的排氣流，使得發(fā)動機系統(tǒng)通過第二渦輪增壓器并且不通過第一渦輪增壓器操作。
[0047]圖3示出了可以被包括在火車100 (圖1)的機車(102、104、106)中的每一輛機車中的發(fā)動機系統(tǒng)300的另一個示例性實施例。圖3中所示的實施例包括與圖2中所示的實施例相同的部件中的多個部件。相應(yīng)地，與圖2中所示的部件起到類似作用的那些部件由與圖3中相似的附圖標記標記并且可能不再描述。
[0048]發(fā)動機系統(tǒng)300包括排放氣體再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)242，該排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)242將來自位于管道218以及第一渦輪的進口 214和第二渦輪的進口 216上游的排氣通道215的排放氣體引導(dǎo)至位于后冷器234下游的進氣通道210。EGR系統(tǒng)242包括EGR通道244和EGR閥246,以用于控制從發(fā)動機202的第一發(fā)動機排206和第二發(fā)動機排208再循環(huán)至發(fā)動機202的進氣通道210的排放氣體量。通過將排放氣體引導(dǎo)至發(fā)動機202的氣缸204，減少了可獲得的用于燃燒的氧量，由此降低了燃燒火焰溫度并且減少了氮氧化物(例如，NOx)的形成。例如，EGR閥246可以是由控制器(例如，上文參照圖1描述的發(fā)動機控制器12)控制的開/關(guān)閥，或者EGR閥246可以控制EGR的可變量。
[0049]在一些實施例中，如圖3中所示，EGR系統(tǒng)242還包括EGR冷卻器248，以在排放氣體進入進氣通道210之前降低排放氣體的溫度。如圖3的非限制性示例性實施例中所示，EGR系統(tǒng)242是高壓EGR系統(tǒng)。在其它實施例中，發(fā)動機系統(tǒng)300可以額外或備選地包括低壓EGR系統(tǒng)，從而將來自第一渦輪222和/或第二渦輪228下游的EGR分別引導(dǎo)至第一壓縮機224和/或第二壓縮機230的上游。
[0050]在發(fā)動機系統(tǒng)包括EGR系統(tǒng)的實施例(例如圖3中所示)中，還可以通過調(diào)節(jié)閥236來進一步調(diào)節(jié)EGR的量，該閥236控制通向第一渦輪222的排放氣體流，如將在下文更詳細地描述的。例如，當閥236關(guān)閉時，排氣通道215中的壓力可以增大，由此在EGR閥246打開時增加EGR流。
[0051]圖4示出了發(fā)動機系統(tǒng)400的另一個示例性實施例。圖4中所示的實施例包括與圖2和3中所示的實施例相同的部件中的多個部件。因此，與圖2和3中所示的部件起到類似作用的那些部件由與圖4中相似的附圖標記標識并且可能不再描述。
[0052]如圖4中所示,發(fā)動機系統(tǒng)400包括發(fā)動機202,該發(fā)動機202是包括以兩個發(fā)動機排206和208 (例如以V-12構(gòu)造)布置的十二個氣缸204的12缸發(fā)動機。在其它實施例中，該發(fā)動機可以是V-6、V-16、1-4、1-6、1-8、對置4、或者另一種發(fā)動機類型。
[0053]此外，在發(fā)動機系統(tǒng)400中，由于第一發(fā)動機排206中的燃燒而獲得的排放氣體被供給至第一排氣通道292并且由于第二發(fā)動機排208中的燃燒而獲得的排放氣體被供給至第二排氣通道294。如圖所示，連通管道296流體聯(lián)接第一排氣通道292與第二排氣通道294，使得來自第一發(fā)動機排206的排放氣體能夠流入第二排氣通道294中并且來自第二發(fā)動機排208的排放氣體能夠流入第一排氣通道292中。
[0054]繼續(xù)參照圖5，示出了流程圖，該流程圖示出了用于包括兩級渦輪增壓器的系統(tǒng)(例如上文參照圖2所描述的發(fā)動機系統(tǒng)200)的方法500。具體而言,方法500基于發(fā)動機負荷來調(diào)節(jié)定位在第一渦輪的進口處的閥的位置。
[0055]在方法500的502處，確定發(fā)動機操作條件。發(fā)動機操作條件可以包括發(fā)動機速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、升壓量、發(fā)動機機油溫度、壓縮機空氣壓力等。
[0056]一旦確定了發(fā)動機操作條件，方法500繼續(xù)到504，在504處，確定發(fā)動機負荷是否大于發(fā)動機負荷閾值。在一個例子中，發(fā)動機負荷閾值可以基于在當前操作條件期間期望的升壓量。作為另一個例子，發(fā)動機負荷閾值可以基于與當前操作條件相關(guān)聯(lián)的節(jié)流損失。例如，發(fā)動機負荷閾值可以是部分負荷、全負荷、或者怠速(idle)發(fā)動機操作。
[0057]如果已確定發(fā)動機負荷大于發(fā)動機負荷閾值，則方法繼續(xù)到506并且打開閥。作為例子，如果負荷閾值僅為部分負荷，并且發(fā)動機在全負荷下操作，則可以打開閥使得閥不阻塞通向第一渦輪的排放氣體流。這樣一來，例如，發(fā)動機可以通過兩個渦輪增壓器操作，并且因此通過提高的壓力比操作。
[0058]另一方面，如果已確定發(fā)動機負荷小于發(fā)動機負荷閾值，則方法繼續(xù)至508，在508處關(guān)閉閥，使得很少的或沒有排放氣體進入第一渦輪。通過該方式，該發(fā)動機從第二渦輪增壓器并且不從第一渦輪增壓器接收壓縮空氣。如上所述，發(fā)動機系統(tǒng)可以包括止回閥，當?shù)谝粶u輪增壓器不旋轉(zhuǎn)時，該止回閥由于進氣通道中的壓力而打開。這樣一來，第二壓縮機從不通過第一壓縮機的副空氣進口而不是主空氣進口接收空氣。在一個例子中，該閥可以在發(fā)動機以部分負荷操作時關(guān)閉。例如，通過在部分負荷操作期間關(guān)閉閥，發(fā)動機系統(tǒng)可以通過減小的節(jié)流損失和/或減小的背壓操作，同時保持期望的壓力比，由此改進發(fā)動機性能并且提高渦輪增壓器效率。此外，在全負荷操作和/或中等負荷操作期間，該閥可以打開并且因此能夠在這些條件期間實現(xiàn)改進的渦輪增壓器效率。
[0059]例如，在閥是比例控制閥的一些實施例中，可以調(diào)節(jié)閥位置使得通過第一渦輪進口的排放氣體的量可以減少。在這種例子中，第一壓縮機可以繼續(xù)將壓縮空氣供給至第二渦輪增壓器。
[0060]因此，可以控制該閥使得發(fā)動機系統(tǒng)通過一個或兩個渦輪增壓器操作。在部分負荷條件期間，可以關(guān)閉閥以改進第二渦輪的壓力比。例如，在全負荷條件期間，可以打開閥使得兩個渦輪增壓器都可以提供足夠的流。此外，可以調(diào)節(jié)定位在第一渦輪增壓器的第一渦輪的進口處的閥以響應(yīng)于發(fā)動機操作條件來改變輸送至發(fā)動機的排放氣體再循環(huán)的量。
[0061]如本實用新型中所使用的，以單數(shù)形式列舉并且通過詞語“一”來描述的元件或步驟應(yīng)當被理解成不排除多個所述元件或步驟，除非這種排除已明確表述。此外，不期望對本實用新型的“一個實施例”的稱謂被理解成排除同樣結(jié)合了所列舉特征的額外實施例的存在。此外，除非明確相反地表述，否則實施例“包括”或“具有”擁有特定性能的元件或多個元件可以包括額外的不具有該性能的這種元件。術(shù)語“包括(including)”和“其中(inwhich)”用作相應(yīng)的術(shù)語“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的普通語言等同形式。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、和“第三”等僅僅用作標識，并且不期望對其對象施加數(shù)字要求或特定的位置順序。
[0062]本書面描述使用例子對本實用新型進行了公開(其中包括最佳模式)，并且還使相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍緦嵱眯滦?其中包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行所包含的任何方法)。本實用新型的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可以包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠想到的其它的例子。如果這種其它的例子具有與權(quán)利要求的字面語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這種其它的例子包括與權(quán)利要求的字面語言沒有實質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望這種其它的例子落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)動機的系統(tǒng)，包括: 兩級渦輪增壓器，其中第一渦輪增壓器具有第一渦輪和第一壓縮機并且第二渦輪增壓器具有第二渦輪和第二壓縮機，并且其中所述第一渦輪和所述第二渦輪并聯(lián)布置并且所述第一壓縮機和所述第二壓縮機串聯(lián)布置； 管道，所述管道聯(lián)接所述第一渦輪和所述第二渦輪的渦輪進口 ；以及 閥，所述閥聯(lián)接在所述管道與所述第一渦輪的渦輪進口之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥聯(lián)接在所述第一渦輪的渦輪進口中的管道的下游。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥是比例控制閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一壓縮機定位在位于主環(huán)境空氣進口下游和所述第二壓縮機上游的發(fā)動機的進氣通道中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括定位在副環(huán)境空氣進口處的止回閥，所述止回閥在所述第一壓縮機下游和所述第二壓縮機上游沿所述發(fā)動機的進氣通道定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括中冷器，所述中冷器定位在所述第一壓縮機下游和副環(huán)境空氣進口上游的進氣通道中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括后冷器，所述后冷器定位在所述第二壓縮機下游。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)，所述排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)具有定位在所述第一渦輪和所述第二渦輪的進口上游的排放氣體進口。
9.一種用于發(fā)動機的系統(tǒng)，包括: 第一渦輪增壓器，所述第一渦輪增壓器包括第一渦輪和第一壓縮機二者，所述第一渦輪具有定位在第一排氣通道中的第一渦輪進口，排放氣體通過所述第一排氣通道流動，所述第一壓縮機定位在進氣通道的主空氣進口下游并且進入空氣通過所述進氣通道流動； 第二渦輪增壓器，所述第二渦輪增壓器包括第二渦輪和第二壓縮機二者，所述第二渦輪具有定位在第二排氣通道中的第二渦輪進口，排放氣體通過所述第二排氣通道流動，所述第二壓縮機定位在所述進氣通道中的所述第一壓縮機下游； 限定了連通管道的結(jié)構(gòu)，所述連通管道將所述第一排氣通道聯(lián)接到位于所述第一渦輪進口和所述第二渦輪進口上游的第二排氣通道； 排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)，所述排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)具有位于所述第一渦輪進口和所述第二渦輪進口上游的排放氣體進口 ；以及 閥，所述閥定位在所述連通管道與所述第一渦輪的進口之間，所述閥可操作地調(diào)節(jié)通向所述第一渦輪和通向所述排放氣體再循環(huán)系統(tǒng)的排放氣體流的量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制器，所述控制器與所述閥通信并且可操作地基于發(fā)動機負荷來控制所述閥打開或關(guān)閉。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括止回閥，所述止回閥定位在副空氣進口處，所述副空氣進口定位在所述第一壓縮機的下游和所述第二壓縮機的上游。
【文檔編號】F02M37/18GK203809107SQ201290000712
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月3日
【發(fā)明者】R.R.埃爾德蒙格, M.T.斯塔布萊恩, D.C.霍菲爾, A.S.德爾格雷科, S.W.弗羅因德, V.米切拉西, J.弗里茨, G.比卡斯 申請人:通用電氣公司