本發(fā)明總體涉及用于減少在配置有渦輪增壓器和機(jī)械增壓器的分級(jí)增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速急增(flare-up)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量為零，且進(jìn)氣歧管壓力處于環(huán)境壓力。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)可以添加大量的燃料以維持排氣的化學(xué)計(jì)量配比(這是排放控制所需要的)。這產(chǎn)生較大的初始發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出，所述扭矩輸出可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速急增，直到進(jìn)氣歧管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被調(diào)節(jié)。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增可能引起較高的燃料消耗量，從而降低燃料經(jīng)濟(jì)性。另外，急增引起NVH問(wèn)題，包含來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的額外的噪聲和明顯的傳動(dòng)系振動(dòng)。

已經(jīng)研發(fā)出各種方法以用于減少在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速急增。例如，如Ma等人在US8,694,231中示出，可以使用點(diǎn)火正時(shí)調(diào)整(特別是點(diǎn)火正時(shí)延遲)來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制到減少急增的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在另一示例中，如Marentette在US7,281,512中示出，包含可變形部件和彈性部件的組合件耦合在進(jìn)氣室內(nèi)側(cè)且用于改變進(jìn)氣歧管的容積。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，所述組合件減少所述氣室內(nèi)的容積，由此減少發(fā)動(dòng)機(jī)急增。

然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到此類(lèi)方法的潛在問(wèn)題。作為一個(gè)示例，對(duì)點(diǎn)火正時(shí)延遲的依賴(lài)性降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性。作為另一示例，對(duì)用于選擇性地改變進(jìn)氣歧管的容積的專(zhuān)用組合件的依賴(lài)性增加了組件和控制成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，分級(jí)增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)械增壓器的壓縮機(jī)可以被有利地用于減少發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速急增。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以配置有增壓裝置，例如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器，以用于提供增壓空氣充入且改進(jìn)峰值功率輸出。其中壓縮機(jī)的使用允許較小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)提供與較大排量發(fā)動(dòng)機(jī)一樣多的功率，但具有額外的燃料經(jīng)濟(jì)效益。另外，一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣充入裝置與進(jìn)氣渦輪增壓器串聯(lián)或并聯(lián)而分級(jí)，以改進(jìn)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)增壓響應(yīng)。在此發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)械增壓器的壓縮機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間可以選擇性地在反轉(zhuǎn)方向上操作以產(chǎn)生進(jìn)氣歧管真空。所得到的較低進(jìn)氣歧管壓力減少發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)燃料需求，從而產(chǎn)生降低的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩且減少發(fā)動(dòng)機(jī)急增。用于減少發(fā)動(dòng)機(jī)急增的一個(gè)示例方法包含：在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，向后旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)以降低進(jìn)氣歧管壓力，所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。以此方式，改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的質(zhì)量。

作為一個(gè)示例，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以包含耦合在渦輪增壓器上游的電動(dòng)機(jī)械增壓器。響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，耦合到電動(dòng)機(jī)械增壓器的控制器的電動(dòng)馬達(dá)可以被操作以向后(也就是說(shuō)，在與為了增壓充氣傳遞而旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的方向相反的方向上)旋轉(zhuǎn)機(jī)械增壓壓縮機(jī)。例如，電動(dòng)馬達(dá)可以被耦合到換向(reversing)電路，所述換向電路使得能夠向后旋轉(zhuǎn)機(jī)械增壓壓縮機(jī)。可替代地，馬達(dá)可以耦合到H橋，所述H橋使得壓縮機(jī)能夠在向前方向和反轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)可以以某一轉(zhuǎn)速執(zhí)行并持續(xù)某一持續(xù)時(shí)間，使得歧管壓力能夠降低至閾值壓力。作為較低壓力的結(jié)果，在起動(dòng)期間，較少的空氣需要被泵送到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中(因?yàn)槠壮錃饬渴沁M(jìn)氣壓力的函數(shù))。然后可以基于較低的充氣需求來(lái)安排發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料。在本文中，較低的進(jìn)氣壓力導(dǎo)致較低的汽缸加燃料需求，并且因此導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出的減少，由此減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增。機(jī)械增壓壓縮機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)可以繼續(xù)，直到達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，機(jī)械增壓壓縮機(jī)的向后旋轉(zhuǎn)就可以結(jié)束。之后可選地，可以啟用機(jī)械增壓壓縮機(jī)的向前旋轉(zhuǎn)以用于增壓控制(例如用以在下游渦輪增壓器加速旋轉(zhuǎn)時(shí)減少渦輪遲滯)。

以此方式，通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中產(chǎn)生真空，可以降低在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的進(jìn)氣歧管壓力。反向旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)械增壓壓縮機(jī)以產(chǎn)生真空的技術(shù)效果是現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)組件可以有利地用于產(chǎn)生真空，從而提供組件和成本減少的效益。使用真空來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的進(jìn)氣歧管壓力的技術(shù)效果是較少的空氣需要被泵送到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中，從而降低汽缸的加燃料需求。通過(guò)基于降低的汽缸充氣需求來(lái)將較少量的燃料傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，發(fā)動(dòng)機(jī)可以按照化學(xué)計(jì)量配比操作，同時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增被減少。通過(guò)減小在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速急增，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)NVH問(wèn)題，同時(shí)改進(jìn)了燃料經(jīng)濟(jì)性?？傊?，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的質(zhì)量和可重復(fù)性得到改進(jìn)。

應(yīng)理解的是，提供以上概要是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的一系列概念。不旨在識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，其范圍只由隨附的權(quán)利要求書(shū)限定。此外，所要求保護(hù)的主題不局限于解決以上提出的或在本申請(qǐng)的任何部分提出的缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

圖1示出具有多級(jí)充氣增加裝置的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示例實(shí)施例。

圖2示出說(shuō)明可以被實(shí)施用于通過(guò)操作機(jī)械增壓壓縮機(jī)來(lái)減少發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速急增的程序的高級(jí)流程圖。

圖3示出可以用于減少發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速急增的示例調(diào)整。

具體實(shí)施方式

以下描述涉及用于改進(jìn)在具有分級(jí)增加裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中(例如在圖1的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制?？刂破骺梢员慌渲靡詧?zhí)行控制程序(例如圖2的示例程序)，以在起動(dòng)期間使上游壓縮機(jī)加速以降低歧管壓力，由此減少汽缸加燃料和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。示例發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制操作參考圖3示出。通過(guò)操作第二壓縮機(jī)，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增，從而改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性。

圖1示意性地示出包含發(fā)動(dòng)機(jī)10的示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的多個(gè)方面。在所描繪的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10是包含多級(jí)增壓裝置的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。具體地說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)10包含分級(jí)在第二增壓裝置13的上游處的第一增壓裝置15。該配置導(dǎo)致(第一增壓裝置的)第一壓縮機(jī)110在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣通道42中定位在(第二增壓裝置的)第二壓縮機(jī)114的上游。在當(dāng)前示例中，第一增壓裝置是電動(dòng)機(jī)械增壓器15，而第二增壓裝置是渦輪增壓器13。

電動(dòng)機(jī)械增壓器15包含由電動(dòng)馬達(dá)108驅(qū)動(dòng)的第一壓縮機(jī)110。馬達(dá)108由車(chē)載儲(chǔ)能裝置(例如系統(tǒng)電池106)提供動(dòng)力。在第一組條件期間(例如在踩下加速器踏板期間)，電動(dòng)馬達(dá)108可以被操作以用于向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)110。在第二不同組條件期間(例如在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間)，電動(dòng)馬達(dá)108可以被操作以用于向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)110。具體地，馬達(dá)108可以被選擇性地耦合到換向電路107，所述換向電路使得馬達(dá)能夠向后旋轉(zhuǎn)機(jī)械增壓壓縮機(jī)。

新鮮空氣經(jīng)由空氣濾清器112沿著進(jìn)氣通道42被引入發(fā)動(dòng)機(jī)10中并且流動(dòng)到第一壓縮機(jī)110。一個(gè)或多個(gè)傳感器可以耦合到空氣濾清器上游的進(jìn)氣通道以用于估計(jì)環(huán)境空氣條件，例如，用于估計(jì)大氣壓力(BP)的壓力傳感器、用于估計(jì)歧管空氣流量(MAF)的空氣流量傳感器57以及用于估計(jì)空氣充入溫度(ACT)的進(jìn)氣溫度傳感器。由第一壓縮機(jī)110壓縮的空氣隨后被傳遞到第二壓縮機(jī)114。在如下文詳述的選定條件期間，通過(guò)調(diào)整旁通閥62的打開(kāi)程度，空氣可以通過(guò)第一壓縮機(jī)60旁通路徑繞過(guò)機(jī)械增壓器15并且被引至渦輪增壓器13。

渦輪增壓器13包含由排氣渦輪機(jī)116驅(qū)動(dòng)的第二壓縮機(jī)114。第二壓縮機(jī)114示出為經(jīng)由軸19機(jī)械地耦合到渦輪機(jī)116的渦輪增壓壓縮機(jī)，所述渦輪機(jī)116由膨脹的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪增壓器可以是雙渦流裝置。在另一實(shí)施例中，渦輪增壓器可以是可變幾何渦輪增壓器(VGT)，其中渦輪幾何結(jié)構(gòu)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而主動(dòng)改變。在第二壓縮機(jī)114的壓縮機(jī)入口處接收到的新鮮空氣被引入到發(fā)動(dòng)機(jī)10中。在如下文詳述的選定條件期間，通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)再循環(huán)氣門(mén)(CRV)72的打開(kāi)程度，由渦輪增壓器13壓縮的空氣可以通過(guò)第二壓縮機(jī)旁通路徑70從壓縮機(jī)114的出口再循環(huán)至入口。CRV 72可以是可連續(xù)變化氣門(mén)，并且增大再循環(huán)氣門(mén)的打開(kāi)程度可以包含致動(dòng)(或激勵(lì))所述氣門(mén)的螺線管。

一個(gè)或多個(gè)傳感器可以耦合到第二壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣通道，以用于估計(jì)進(jìn)入第二壓縮機(jī)的充入空氣的條件，例如用于估計(jì)壓縮機(jī)入口壓力(CIP)的壓力傳感器56，以及用于估計(jì)壓縮機(jī)入口溫度(CIT)的溫度傳感器55。其它傳感器可以包含例如空燃比傳感器、濕度傳感器等。在其它示例中，可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況來(lái)推斷壓縮機(jī)入口條件中的一個(gè)或多個(gè)(例如濕度、溫度等)。傳感器可以估計(jì)在壓縮機(jī)入口處從進(jìn)氣通道接收的進(jìn)氣以及從CAC的上游再循環(huán)的充入空氣的條件。

如圖1所示，第二壓縮機(jī)114通過(guò)增壓空氣冷卻器(CAC)18(在本文中被稱(chēng)為中間冷卻器)耦合到節(jié)氣門(mén)20。節(jié)氣門(mén)20耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管22。在一些實(shí)施例中，附加進(jìn)氣系統(tǒng)(AIS)節(jié)氣門(mén)(未示出)可以被包含在進(jìn)氣通道42中并處于第一壓縮機(jī)110的上游和空氣過(guò)濾器112的下游。從第一壓縮機(jī)起，經(jīng)壓縮的充入空氣穿過(guò)增壓空氣冷卻器18和節(jié)氣門(mén)流動(dòng)到進(jìn)氣歧管。增壓空氣冷卻器可以是例如空氣到空氣或水到空氣交換器。在圖1示出的實(shí)施例中，進(jìn)氣歧管內(nèi)的充入空氣的壓力由歧管空氣壓力(MAP)傳感器124感測(cè)。

應(yīng)當(dāng)理解，如本文中所用，第一壓縮機(jī)是指分級(jí)式壓縮機(jī)的上游，并且第二壓縮機(jī)是指分級(jí)式壓縮機(jī)的下游。在一個(gè)非限制性示例中，如所描繪，第二下游壓縮機(jī)是渦輪增壓壓縮機(jī)，而第一上游壓縮機(jī)是機(jī)械增壓壓縮機(jī)。然而，增壓裝置的其它組合或配置是有可能的。

在選定條件期間，例如在踩下加速器踏板(tip-in)期間，當(dāng)從沒(méi)有增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)操作轉(zhuǎn)至具有增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)操作時(shí)，渦輪遲滯可能出現(xiàn)。這是由于在踩下加速器踏板而使節(jié)氣門(mén)打開(kāi)時(shí)第二壓縮機(jī)114的渦輪機(jī)加速旋轉(zhuǎn)的延遲和節(jié)氣門(mén)入口壓力的暫時(shí)降低所導(dǎo)致的。為了減少此渦輪遲滯，在那些選定條件期間，可以啟用機(jī)械增壓器15和渦輪增壓器13兩者。具體地，在渦輪機(jī)116加速旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以通過(guò)上游機(jī)械增壓壓縮機(jī)110提供增壓壓力。使能機(jī)械增壓器以減少渦輪遲滯包含將能量從電池106汲取至旋轉(zhuǎn)馬達(dá)108，以由此使第一壓縮機(jī)110在向前方向上加速。另外，可以閉合旁通閥62以便使得較大部分的空氣能夠被第一壓縮機(jī)110壓縮。隨后，當(dāng)渦輪機(jī)已經(jīng)充分地加速旋轉(zhuǎn)且能夠驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)114時(shí)，通過(guò)停用馬達(dá)108可以使第一壓縮機(jī)減速。另外，可以打開(kāi)旁通閥62以便使得較大部分的空氣能夠繞過(guò)第二壓縮機(jī)110。

在選定條件期間，例如在不踩加速器踏板(tip-out)期間，當(dāng)從具有增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)操作轉(zhuǎn)至沒(méi)有增壓或減小增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)操作時(shí)，壓縮機(jī)喘振可能出現(xiàn)。這是由于在不踩加速器踏板而使節(jié)氣門(mén)閉合時(shí)穿過(guò)第二壓縮機(jī)的降低的流量導(dǎo)致。穿過(guò)第二壓縮機(jī)的降低的向前流量可能導(dǎo)致喘振并使渦輪增壓器性能退化。另外，喘振可能產(chǎn)生NVH問(wèn)題，例如來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的不希望的噪聲。為了減少壓縮機(jī)喘振，由第二壓縮機(jī)114壓縮的充入空氣的至少一部分可以被再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。這允許穿過(guò)第二壓縮機(jī)114的流量保持相對(duì)較高且基本上立即釋放多余的增壓壓力，這兩者都降低壓縮機(jī)喘振的可能性。壓縮機(jī)再循環(huán)系統(tǒng)可以包含再循環(huán)通道70，用于將(溫暖的)壓縮空氣從第二壓縮機(jī)114的在增壓空氣冷卻器18上游的壓縮機(jī)出口再循環(huán)至第二壓縮機(jī)114的壓縮機(jī)入口。在一些實(shí)施例中，壓縮機(jī)再循環(huán)系統(tǒng)可以替代地或另外包含再循環(huán)通道，以便將(冷卻的)壓縮空氣從在增壓空氣冷卻器下游的壓縮機(jī)出口再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。

氣門(mén)62和72中的一者或兩者可以是連續(xù)可變氣門(mén)，其中氣門(mén)的位置是從完全閉合位置至完全打開(kāi)位置連續(xù)可變的?？商娲兀瑝嚎s機(jī)再循環(huán)氣門(mén)72可以是連續(xù)可變氣門(mén)，而壓縮機(jī)旁通閥62是開(kāi)關(guān)閥。在一些實(shí)施例中，CRV 72在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間可以是正常部分打開(kāi)的，以提供某一喘振裕度。在本文中，部分打開(kāi)的位置可以是默認(rèn)氣門(mén)位置。隨后，響應(yīng)于喘振的指示，可以增大CRV 72的打開(kāi)程度。例如，(多個(gè))氣門(mén)可以從默認(rèn)的部分打開(kāi)位置朝向完全打開(kāi)位置轉(zhuǎn)變。在那些條件期間(多個(gè))氣門(mén)的打開(kāi)程度可以基于喘振的指示(例如，壓縮機(jī)比、壓縮機(jī)流率、壓縮機(jī)兩側(cè)的壓差等)。在可替代示例中，CRV 72可以在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)操作(例如，峰值性能條件)期間保持閉合，以改進(jìn)增壓響應(yīng)和峰值性能。

本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在選定條件期間，機(jī)械增壓壓縮機(jī)還可以有利地向后旋轉(zhuǎn)以降低進(jìn)氣歧管壓力，例如通過(guò)產(chǎn)生進(jìn)氣歧管真空來(lái)實(shí)現(xiàn)。確切地說(shuō)，通過(guò)將電動(dòng)馬達(dá)108耦合到換向電路107，第一壓縮機(jī)110可以向后旋轉(zhuǎn)(也就是說(shuō)，在與將增壓空氣提供到發(fā)動(dòng)機(jī)且將增壓輔助提供到渦輪增壓壓縮機(jī)時(shí)驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)的方向相反的方向上)。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，第一壓縮機(jī)可以向后旋轉(zhuǎn)以降低進(jìn)氣歧管壓力(MAP)。第一壓縮機(jī)可以基于相對(duì)于閾值的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以某一轉(zhuǎn)速和/或在某一持續(xù)時(shí)間內(nèi)向后旋轉(zhuǎn)。例如，第一壓縮機(jī)可以基于相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速的(當(dāng)前)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而旋轉(zhuǎn)。較低MAP導(dǎo)致汽缸中的較小量的充入空氣。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸需要較少的燃料來(lái)維持化學(xué)計(jì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)操作(出于排放達(dá)標(biāo)率的原因)。因此，在第一壓縮機(jī)向后旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以基于較低的歧管壓力來(lái)給發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料。較低的扭矩輸出導(dǎo)致較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸出，從而減少原本可能在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間發(fā)生的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速(或可替代的閾值轉(zhuǎn)速)，就可以中止第一壓縮機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)氣歧管22通過(guò)一系列進(jìn)氣門(mén)(未示出)耦合到一系列燃燒室30。燃燒室經(jīng)由一系列排氣門(mén)(未示出)進(jìn)一步耦合到排氣歧管36。在所描繪的實(shí)施例中，示出單個(gè)排氣歧管36。然而，在其它實(shí)施例中，排氣歧管可以包含多個(gè)排氣歧管區(qū)段。具有多個(gè)排氣歧管區(qū)段的配置可以使得來(lái)自不同燃燒室的排出物能夠被引至發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的不同位置。

在一個(gè)實(shí)施例中，排氣門(mén)和進(jìn)氣門(mén)中的每一個(gè)可以是電子致動(dòng)或電子控制的。在另一實(shí)施例中，排氣門(mén)和進(jìn)氣門(mén)中的每一個(gè)可以是凸輪致動(dòng)或凸輪控制的。無(wú)論是電子致動(dòng)還是凸輪致動(dòng)，都可以根據(jù)期望的燃燒和排放控制性能的需求來(lái)調(diào)整排氣門(mén)和進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)和閉合的正時(shí)。

燃燒室30可以被供應(yīng)一種或多種燃料，例如汽油、酒精燃料混合物、柴油、生物柴油、壓縮天然氣等。燃料可以經(jīng)由直接噴射、進(jìn)氣道噴射、節(jié)氣門(mén)閥體噴射或其任何組合來(lái)供應(yīng)到燃燒室。在燃燒室中，可以經(jīng)由火花點(diǎn)火和/或壓縮點(diǎn)火來(lái)啟動(dòng)燃燒。

如圖1所示，來(lái)自一個(gè)或多個(gè)排氣歧管區(qū)段的排氣被引至渦輪機(jī)116以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。當(dāng)需要減小的渦輪扭矩時(shí)，作為替代可以引導(dǎo)一些排氣通過(guò)廢氣門(mén)90，從而繞過(guò)渦輪機(jī)。廢氣門(mén)致動(dòng)器92可以被致動(dòng)打開(kāi)以將至少一些排氣壓力從渦輪機(jī)的上游經(jīng)由廢氣門(mén)90泄放至渦輪機(jī)下游的位置。通過(guò)減小渦輪機(jī)上游的排氣壓力，可以減小渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速。

來(lái)自渦輪機(jī)和廢氣門(mén)的組合流隨后流經(jīng)排放控制裝置170。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)或多個(gè)排放控制裝置170可以包含一種或多種排氣后處理催化劑，這些催化劑被配置為催化處理排氣流并由此減少排氣流中的一種或多種物質(zhì)的量。例如，一種排氣后處理催化劑可以被配置為在排氣流較稀時(shí)從排氣流捕集NOx，并且在排氣流較濃時(shí)還原所捕集的NOx。在其它示例中，排氣后處理催化劑可以被配置為使NOx歧化或者借助于還原劑選擇性地還原NOx。在其它示例中，排氣后處理催化劑可以被配置為氧化排氣流中的殘余烴類(lèi)和/或一氧化碳。具有任何此類(lèi)功能性的不同的排氣后處理催化劑可以單獨(dú)地或一起布置在涂層中或布置在排氣后處理級(jí)中。在一些實(shí)施例中，排氣后處理級(jí)可以包含可再生煙灰過(guò)濾器，該可再生煙灰過(guò)濾器被配置為捕集并氧化排氣流中的煙灰顆粒。

來(lái)自排放控制裝置170的經(jīng)處理排氣的全部或部分可以經(jīng)由排氣導(dǎo)管35釋放到大氣中。然而，取決于工況，一些排氣可以替代地經(jīng)由包含EGR冷卻器和EGR閥的EGR通道(未示出)轉(zhuǎn)移到進(jìn)氣通道。EGR可以被再循環(huán)到第二壓縮機(jī)114、第一壓縮機(jī)110或這兩者的入口。

發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以進(jìn)一步包含控制系統(tǒng)14?？刂葡到y(tǒng)14示出為從多個(gè)傳感器16(其各種示例在本文中描述)接收信息，并將控制信號(hào)發(fā)送到多個(gè)致動(dòng)器81(其各種示例在本文中描述)。作為一個(gè)示例，傳感器16可以包含位于排放控制裝置上游的排氣傳感器126、MAP傳感器124、排氣溫度傳感器128、排氣壓力傳感器129、壓縮機(jī)入口溫度傳感器55、壓縮機(jī)入口壓力傳感器56以及MAF傳感器57。額外的壓力傳感器、溫度傳感器、空燃比傳感器以及組分傳感器等其它傳感器可以耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100中的各種位置。致動(dòng)器81可以包含例如節(jié)氣門(mén)20、壓縮機(jī)再循環(huán)閥72、壓縮機(jī)旁通閥62、電動(dòng)馬達(dá)108、廢氣門(mén)致動(dòng)器92以及燃料噴射器66。控制系統(tǒng)14可以包含控制器12。該控制器可以從各種傳感器接收輸入數(shù)據(jù)，處理所述輸入數(shù)據(jù)，并且基于接收到的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令來(lái)采用各種致動(dòng)器。響應(yīng)于經(jīng)處理的輸入數(shù)據(jù)，控制器可以基于對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)程序(例如在本文中參考圖2描述的示例控制程序)的在其中編程的指令或代碼來(lái)采用致動(dòng)器。作為一個(gè)示例，控制器12可以發(fā)送信號(hào)來(lái)致動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)108以向前或向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)108。作為另一示例，控制器12可以將信號(hào)發(fā)送到耦合到進(jìn)氣節(jié)氣門(mén)的機(jī)電致動(dòng)器，以將進(jìn)氣節(jié)氣門(mén)致動(dòng)至打開(kāi)程度更大的位置。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，其示出用于在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間在反轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)上游增壓裝置(例如，機(jī)械增壓器)的壓縮機(jī)以減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增的示例程序200。用于實(shí)施方法200的指令可以由控制器基于存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令并結(jié)合從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的傳感器(例如上文參考圖1所描述的傳感器)接收到的信號(hào)來(lái)執(zhí)行。根據(jù)下文描述的方法，控制器可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器(例如上文參考圖1所描述的致動(dòng)器)來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)操作。

在201處，所述方法包含估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，例如環(huán)境條件(環(huán)境溫度、壓力、濕度)、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、踏板位置、操作者扭矩需求等。在202處，可以確定是否已經(jīng)請(qǐng)求發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。在一個(gè)示例中，基于鑰匙被插入點(diǎn)火裝置中且旋轉(zhuǎn)至發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)位置，可以確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)請(qǐng)求。在另一示例中，基于操作者扭矩需求高于閾值，可以確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)請(qǐng)求。如果發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)未被確認(rèn)，則在204處，發(fā)動(dòng)機(jī)可以維持關(guān)閉并休息。

如果發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)被確認(rèn)，則在206處，所述方法包含例如經(jīng)由起動(dòng)器馬達(dá)來(lái)起動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在208處，所述方法包含在反轉(zhuǎn)方向上啟用并加速第一上游壓縮機(jī)。在向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)，進(jìn)氣節(jié)氣門(mén)可以保持打開(kāi)。另外，在向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)，旁通閥(例如旁通閥62)可以保持關(guān)閉。在此，該壓縮機(jī)是機(jī)械增壓器的第一上游壓縮機(jī)，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，控制器可以向后旋轉(zhuǎn)機(jī)械增壓器的第一上游壓縮機(jī)以產(chǎn)生進(jìn)氣歧管真空，由此降低進(jìn)氣歧管壓力。

第一壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)可以由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，使得在反轉(zhuǎn)方向上啟用并加速第一壓縮機(jī)包含致動(dòng)且操作電動(dòng)馬達(dá)。由此，電動(dòng)馬達(dá)還可以在其它條件期間用于在向前方向上啟用并加速第一壓縮機(jī)。電動(dòng)馬達(dá)可以電耦合到換向電路以在反轉(zhuǎn)方向上驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)。相比而言，電動(dòng)馬達(dá)可以與換向電路電解耦以在向前方向上驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)?？商娲兀琀橋可以被用于在向前方向和反轉(zhuǎn)方向上致動(dòng)馬達(dá)。

第一壓縮機(jī)可以被定位在經(jīng)由軸由排氣渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二壓縮機(jī)的上游。換句話說(shuō)，第一壓縮機(jī)可以是第一上游機(jī)械增壓壓縮機(jī)，而第二壓縮機(jī)可以是第二下游渦輪增壓壓縮機(jī)。在此，在向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)，所述方法包含不旋轉(zhuǎn)第二壓縮機(jī)。也就是說(shuō)，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，當(dāng)?shù)谝粔嚎s機(jī)被向后旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二壓縮機(jī)可以維持停用。

由此，電動(dòng)機(jī)械增壓器可以具有130-200ms的響應(yīng)時(shí)間(即空轉(zhuǎn)至100％占空比)，因此可以能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間非?？焖俚叵蚝笮D(zhuǎn)并減少歧管壓力(例如在1-2秒內(nèi))。因此，通過(guò)依賴(lài)于電動(dòng)機(jī)械增壓器來(lái)降低歧管壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間快速地處于控制之下。

在210處，所述方法包含基于降低的進(jìn)氣歧管壓力(MAP)來(lái)估計(jì)被傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣充入空氣。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以從MAP傳感器接收關(guān)于MAP的輸入并且使用所估計(jì)的MAP來(lái)確定汽缸空氣充入量?？商娲?，可以基于歧管空氣流量(例如來(lái)自MAF傳感器)來(lái)推斷空氣充入量或MAP。

在212處，所述方法包含在向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)基于降低的歧管壓力來(lái)給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸加燃料。具體地，可以基于估計(jì)的汽缸空氣充入量(其根據(jù)降低的MAP確定)來(lái)給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸加燃料，以將燃燒維持在化學(xué)計(jì)量配比處或其左右。通過(guò)減少歧管壓力和汽缸充氣需求，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料需求得到降低，同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)操作維持在化學(xué)計(jì)量配比處。降低的發(fā)動(dòng)機(jī)充氣和燃料需求導(dǎo)致較低的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩以及因此較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。結(jié)果，減少了在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增。

向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整。確切地說(shuō)，向后旋轉(zhuǎn)可以包含向后旋轉(zhuǎn)以將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在可能發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)急增的閾值轉(zhuǎn)速以下。例如，控制器可以選擇目標(biāo)轉(zhuǎn)速并向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)，同時(shí)基于降低的歧管壓力來(lái)給發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料，使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被引至目標(biāo)轉(zhuǎn)速或目標(biāo)轉(zhuǎn)速內(nèi)，而不允許發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)目標(biāo)轉(zhuǎn)速。作為另一示例，控制器可以選擇目標(biāo)轉(zhuǎn)速曲線和軌線并且調(diào)整第一壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)，以便使實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速軌線匹配目標(biāo)轉(zhuǎn)速軌線。目標(biāo)軌線可以包含發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到閾值轉(zhuǎn)速(例如怠速)的目標(biāo)加速運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近或超過(guò)在沿著目標(biāo)轉(zhuǎn)速曲線或軌線的任一點(diǎn)處的目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，向后旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速可以被增加。如本文中所用，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)包含在發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)至怠速期間向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)。

在216處，所述方法包含確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否處于或高于閾值轉(zhuǎn)速。例如，可以確定在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否已經(jīng)沿著目標(biāo)轉(zhuǎn)速軌線加速運(yùn)轉(zhuǎn)至目標(biāo)閾值轉(zhuǎn)速。在一個(gè)示例中，閾值轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速。如果尚未達(dá)到閾值轉(zhuǎn)速，則在216處，所述方法包含維持第一壓縮機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)。

如果已經(jīng)達(dá)到閾值轉(zhuǎn)速，則在218處，可以停止并中止第一壓縮機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。在220處，可以確定是否需要增壓。在一個(gè)示例中，在中高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下可能需要增壓。在另一示例中，響應(yīng)于操作者踩下加速器踏板或駕駛員扭矩需求的增加可能需要增壓。如果不需要增壓，例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較低或駕駛員扭矩需求較低時(shí)，所述方法進(jìn)行至222，其中發(fā)動(dòng)機(jī)以自然吸氣操作。在以自然吸氣操作時(shí)，第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)中的每一個(gè)被維持停用。

如果需要增壓，則在224處，所述方法包含在向前方向上啟用并加速第一上游壓縮機(jī)，同時(shí)耦合到第二下游壓縮機(jī)的排氣渦輪機(jī)加速旋轉(zhuǎn)。在此，響應(yīng)于駕駛員需求的扭矩的增加，第一壓縮機(jī)被向前旋轉(zhuǎn)并且到發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮空氣的流量被增加。另外，在向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)，橫跨機(jī)械增壓器耦合的旁通閥(例如旁通閥62)保持閉合。在向前方向上加速第一壓縮機(jī)可以包含使用從電池汲取的功率經(jīng)由電動(dòng)馬達(dá)來(lái)旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)，其中電動(dòng)馬達(dá)與換向電路解耦。隨后基于增壓需求的增加(例如，基于相對(duì)于目標(biāo)增壓壓力的實(shí)際增壓壓力，或基于相對(duì)于閾值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速)在向前方向上加速第一壓縮機(jī)。以此方式，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到怠速之后，響應(yīng)于增壓的需求，在排氣渦輪機(jī)(并且因此第二壓縮機(jī))加速旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述方法包含向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)并經(jīng)由第一壓縮機(jī)將壓縮空氣提供給發(fā)動(dòng)機(jī)。

由此，電動(dòng)機(jī)械增壓器可以具有130-200ms的響應(yīng)時(shí)間(也就是說(shuō)，空轉(zhuǎn)至100％占空比)，并且因此可以能夠比典型的渦輪增壓器響應(yīng)時(shí)間(1-2秒)快得多地提供增加。因此，電動(dòng)機(jī)械增壓器的第一壓縮機(jī)可以能夠明顯更快地填充渦輪遲滯。

隨著排氣熱量和壓力由于汽缸燃燒而發(fā)展，排氣渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速增加，從而驅(qū)動(dòng)第二壓縮機(jī)。在226處，確定渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速是否高于閾值，例如在渦輪增壓器能夠維持增壓需求的閾值轉(zhuǎn)速以上。如果為否，則在228處，維持(機(jī)械增壓器的)第一壓縮機(jī)的向前旋轉(zhuǎn)。

如果渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速高于閾值，則在230處，所述方法包含例如通過(guò)禁用電動(dòng)馬達(dá)來(lái)使第一壓縮機(jī)減速。另外，旁通閥(例如旁通閥62)可以被打開(kāi)，從而允許空氣繞過(guò)第一壓縮機(jī)并流動(dòng)到(下游)第二壓縮機(jī)。因此，在渦輪機(jī)已經(jīng)充分加速旋轉(zhuǎn)之后，所述方法包含繞過(guò)第一上游壓縮機(jī)并且經(jīng)由第二下游壓縮機(jī)將壓縮空氣流提供到活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。在此，壓縮空氣不經(jīng)由第一壓縮機(jī)提供到發(fā)動(dòng)機(jī)。通過(guò)短暫操作機(jī)械增壓器的第一壓縮機(jī)直到渦輪增壓器加速旋轉(zhuǎn)，由于加速旋轉(zhuǎn)第二壓縮機(jī)時(shí)的延遲造成的渦輪遲滯被減少。

以此方式，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到怠速之前，第一上游壓縮機(jī)可以向后旋轉(zhuǎn)，而第二下游壓縮機(jī)被停用以減少發(fā)動(dòng)機(jī)急增。隨后，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到怠速之后，第一壓縮機(jī)可以向前旋轉(zhuǎn)，而第二壓縮機(jī)維持停用以減少渦輪遲滯。

應(yīng)了解，如果接收到扭矩需求的進(jìn)一步增加，例如由于進(jìn)一步踩下加速器踏板所導(dǎo)致，并且扭矩需求無(wú)法由僅經(jīng)由第二壓縮機(jī)提供的加壓空氣來(lái)滿(mǎn)足，則可以經(jīng)由電動(dòng)馬達(dá)重新激活第一壓縮機(jī)并向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)。之后，可以經(jīng)由第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)中的每一個(gè)將加壓空氣提供給發(fā)動(dòng)機(jī)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，其示出用于通過(guò)分級(jí)增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的機(jī)械增壓壓縮機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)來(lái)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)急增控制的示例圖表300。圖表300以曲線302描繪踏板位置(PP)，以曲線304描繪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(Ne)，以曲線306描繪歧管壓力(MAP)，以曲線308描繪增壓壓力，以曲線310描繪機(jī)械增壓器的第一上游壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(speed_comp1)，以曲線312描繪第一壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(Rot_dir_comp1)，并且以曲線314描繪渦輪增壓器的第二下游壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(speed_comp2)。所有曲線示出為沿著x軸隨時(shí)間變化。注意，在圖上同一時(shí)間處(例如在時(shí)間t1處)對(duì)準(zhǔn)的元素同時(shí)發(fā)生，包含例如一個(gè)參數(shù)在增加而另一參數(shù)在降低的情況。

在t1之前，發(fā)動(dòng)機(jī)可以被關(guān)閉。在t1處，發(fā)動(dòng)機(jī)可以響應(yīng)于點(diǎn)火事件而起動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)期間，為了減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增，經(jīng)由電動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)上游電動(dòng)機(jī)械增壓器的第一壓縮機(jī)(曲線310)。確切地說(shuō)，在t1和t2之間經(jīng)由電動(dòng)馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)第一上游壓縮機(jī)(曲線312)。由于第一壓縮機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的歧管壓力(MAP)開(kāi)始降低(曲線306)。在當(dāng)前示例中，歧管壓力相對(duì)于大氣壓力BP降低。發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間基于降低的MAP被同時(shí)加燃料，從而導(dǎo)致需要相對(duì)較少的燃料。另外，由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相對(duì)較少的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，從而導(dǎo)致較小的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并且因此導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)急增的減少(曲線304)。

在t2處，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到閾值轉(zhuǎn)速(例如怠速)。響應(yīng)于達(dá)到閾值轉(zhuǎn)速，第一壓縮機(jī)反向旋轉(zhuǎn)被停止。在t2之后不久，基于踏板位置的變化接收到操作者扭矩需求。在此，扭矩需求并沒(méi)有高到需要增壓發(fā)動(dòng)機(jī)操作的程度。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)以自然吸氣操作，并且第一和第二壓縮機(jī)未旋轉(zhuǎn)。

在t3處，操作者踩下加速器踏板事件發(fā)生，指示操作者扭矩需求的增加。在此，較高扭矩需求導(dǎo)致需要增壓發(fā)動(dòng)機(jī)操作。為了減少在耦合到第二壓縮機(jī)的排氣渦輪機(jī)加速轉(zhuǎn)動(dòng)(spool)時(shí)可能引起的渦輪遲滯，響應(yīng)于增壓需求，經(jīng)由電動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)。確切地說(shuō)，第一上游壓縮機(jī)在t3和t4之間的持續(xù)時(shí)間內(nèi)經(jīng)由電動(dòng)馬達(dá)在向前方向上旋轉(zhuǎn)(曲線312)以升高增壓壓力。確切地說(shuō)，在t3和t4之間，由第一壓縮機(jī)壓縮的空氣被傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)。在t4處，(經(jīng)由第一壓縮機(jī)提供的)增壓壓力達(dá)到閾值壓力，響應(yīng)于此，第一壓縮機(jī)的向前旋轉(zhuǎn)被中止。

還在t3和t4之間，當(dāng)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)操作接著發(fā)生并且排氣溫度和壓力增加時(shí)，渦輪增壓器的渦輪機(jī)可以加速轉(zhuǎn)動(dòng)(spool up)，使得在t4處，第二壓縮機(jī)可以加速。在t4處，一旦第二壓縮機(jī)加速轉(zhuǎn)動(dòng)且運(yùn)轉(zhuǎn)，并且第一壓縮機(jī)減速，則由第二壓縮機(jī)壓縮的空氣就可以被傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)繞過(guò)第一壓縮機(jī)(例如通過(guò)打開(kāi)橫跨第一壓縮機(jī)耦合的旁通管中的旁通閥)。在t3和t4之間，可以?xún)H通過(guò)第二壓縮機(jī)提供扭矩需求和增壓壓力。

在t5處，由于進(jìn)一步的操作者踩下加速器踏板，操作者扭矩需求進(jìn)一步增加，并且需要增壓壓力的進(jìn)一步增加。然而，所需要的增壓壓力高于可由第二壓縮機(jī)單獨(dú)提供的增壓壓力。因此，在t5處，第一壓縮機(jī)被重新啟用并且經(jīng)由電動(dòng)馬達(dá)在向前方向上旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)，以將增壓輔助提供給第二壓縮機(jī)。

以此方式，耦合在渦輪增壓器的第二壓縮機(jī)上游的機(jī)械增壓器的第一壓縮機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間被選擇性地向后旋轉(zhuǎn)，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)急增，且隨后在踩下加速器踏板期間被選擇性地向前旋轉(zhuǎn)以減少渦輪遲滯和/或提供增壓輔助。

一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的示例方法包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，向后旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)以降低進(jìn)氣歧管壓力，所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在前述示例方法中，另外或可選地，所述向后旋轉(zhuǎn)包含向后旋轉(zhuǎn)以將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在閾值轉(zhuǎn)速以下。在前述示例方法中的任一或全部示例方法中，另外或可選地，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間包含在發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)至怠速期間。在前述示例方法中的任一或全部示例方法中，壓縮機(jī)是由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的第一上游壓縮機(jī)，并且所述方法另外或可選地進(jìn)一步包括：在向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)，不旋轉(zhuǎn)第二下游壓縮機(jī)，所述第二壓縮機(jī)經(jīng)由軸由排氣渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。前述示例方法中的任一或全部示例方法可以另外或可選地進(jìn)一步包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到怠速之后，向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)，直到渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高于閾值渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速，且隨后使第一壓縮機(jī)減速。在前述示例方法中的任一或全部示例方法中，向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)可以另外或可選地包含選擇性地將電動(dòng)馬達(dá)耦合到換向電路，并且向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)可以另外或可選地包含選擇性地將電動(dòng)馬達(dá)與換向電路解耦。在前述示例方法中的任一或全部示例方法中，另外或可選地，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以包含：隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近或超過(guò)閾值轉(zhuǎn)速而增加壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。前述示例方法中的任一或全部示例方法可以另外或可選地進(jìn)一步包括：在向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)，保持進(jìn)氣節(jié)氣門(mén)打開(kāi)并且基于較低的歧管壓力給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸加燃料。

用于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的另一示例方法包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到怠速之前，向后旋轉(zhuǎn)第一上游壓縮機(jī)，而第二下游壓縮機(jī)被停用；并且在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)怠速之后，向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)，而第二壓縮機(jī)維持停用。在前述示例中，另外或可選地，第一壓縮機(jī)是由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械增壓壓縮機(jī)，并且第二壓縮機(jī)是經(jīng)由軸由排氣渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓壓縮機(jī)。另外或可選地，在前述示例方法中的任一或全部示例方法中，向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)包含以基于相對(duì)于怠速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)，并且向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)包含以基于排氣渦輪機(jī)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)。前述示例方法中的任一或全部示例方法可以另外或可選地進(jìn)一步包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到怠速之后，維持第二壓縮機(jī)停用且同時(shí)向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)，直到排氣渦輪機(jī)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到閾值轉(zhuǎn)速。前述示例方法中的任一或全部示例方法可以另外或可選地進(jìn)一步包括：在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到閾值轉(zhuǎn)速之后，停用第一壓縮機(jī)并向前旋轉(zhuǎn)第二壓縮機(jī)。另外或可選地，在前述示例方法中的任一或全部示例方法中，停用第一壓縮機(jī)并向前旋轉(zhuǎn)第二壓縮機(jī)包含繞過(guò)第一壓縮機(jī)并且經(jīng)由第二壓縮機(jī)將加壓空氣提供給發(fā)動(dòng)機(jī)。前述示例方法中的任一或全部示例方法可以另外或可選地進(jìn)一步包括：響應(yīng)于扭矩需求的增加，在向前旋轉(zhuǎn)第二壓縮機(jī)時(shí)，向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)并經(jīng)由第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)中的每一個(gè)將加壓空氣提供給發(fā)動(dòng)機(jī)。

另一示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有進(jìn)氣歧管；進(jìn)氣節(jié)氣門(mén)；踏板，其用于接收操作者扭矩需求；燃料噴射器，其耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸；第一進(jìn)氣壓縮機(jī)，其由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所述馬達(dá)由電池提供動(dòng)力；換向電路，其選擇性地可耦合到電動(dòng)馬達(dá)；第二進(jìn)氣壓縮機(jī)，其由排氣渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一壓縮機(jī)沿著進(jìn)氣通道定位在第二壓縮機(jī)上游；壓力傳感器，其耦合到進(jìn)氣歧管；以及控制器。該控制器可以配置有存儲(chǔ)在非暫時(shí)性存儲(chǔ)器上以用于進(jìn)行以下操作的計(jì)算機(jī)可讀指令：響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)請(qǐng)求，經(jīng)由馬達(dá)向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)以產(chǎn)生進(jìn)氣歧管真空；以及在旋轉(zhuǎn)期間，基于估計(jì)的歧管壓力來(lái)給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸加燃料，直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到閾值轉(zhuǎn)速。在前述示例系統(tǒng)中，控制器另外或可選地包含用于進(jìn)行以下操作的進(jìn)一步指令：在向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)，保持進(jìn)氣節(jié)氣門(mén)打開(kāi)。在前述示例系統(tǒng)中的任一或全部示例系統(tǒng)中，控制器另外或可選地包含用于進(jìn)行以下操作的進(jìn)一步指令：將電動(dòng)馬達(dá)耦合到換向電路以向后旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)；并且在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到閾值轉(zhuǎn)速之后，中止第一壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)基于估計(jì)的歧管壓力來(lái)給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸加燃料。在前述示例系統(tǒng)中的任一或全部示例系統(tǒng)中，控制器另外或可選地包含用于進(jìn)行以下操作的進(jìn)一步指令：響應(yīng)于踩下加速器踏板，將電動(dòng)馬達(dá)與換向電路解耦并且經(jīng)由電動(dòng)馬達(dá)向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)，而不旋轉(zhuǎn)第二壓縮機(jī)，直到渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速高于閾值渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速；并且在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速高于閾值渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速之后，使第一壓縮機(jī)減速并基于操作者扭矩需求經(jīng)由渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)第二壓縮機(jī)。前述示例系統(tǒng)中的任一或全部示例系統(tǒng)可以另外或可選地進(jìn)一步包括將第一壓縮機(jī)的入口耦合到第一壓縮機(jī)的出口的旁通路徑，所述旁通路徑包含旁通閥，并且控制器可以另外或可選地包含用于進(jìn)行以下操作的進(jìn)一步指令：當(dāng)向后或向前旋轉(zhuǎn)第一壓縮機(jī)時(shí)，保持旁通閥閉合；并且當(dāng)使第一壓縮機(jī)減速時(shí)打開(kāi)旁通閥，以便僅經(jīng)由第二壓縮機(jī)將加壓空氣提供給發(fā)動(dòng)機(jī)。

以此方式，電動(dòng)機(jī)械增壓器可以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間有利地用于快速降低歧管壓力并減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增。確切地說(shuō)，可以促使電動(dòng)機(jī)械增壓器的快速響應(yīng)時(shí)間改變以在發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)至空轉(zhuǎn)的短時(shí)間內(nèi)減少歧管壓力。通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)向后旋轉(zhuǎn)機(jī)械增壓壓縮機(jī)，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)增壓需求，從而降低燃料需求。由此導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速的下降使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)目標(biāo)軌線加速運(yùn)轉(zhuǎn)，并且具有減少的急增。通過(guò)在其它條件期間向前旋轉(zhuǎn)相同的機(jī)械增壓壓縮機(jī)，可以在多級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中解決渦輪遲滯，其中機(jī)械增壓器被定位在渦輪增壓器的上游。由此，這允許在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間和在發(fā)動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)至怠速之后使用相同的發(fā)動(dòng)機(jī)組件來(lái)增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能。通過(guò)減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急增，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)NVH問(wèn)題被減少，從而改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性和操作者感知到的駕駛質(zhì)量。另外，與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速急增相關(guān)聯(lián)的燃料損耗被減少。

要注意，本文所包含的示例性的控制和估算程序可以用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車(chē)輛系統(tǒng)配置。本文公開(kāi)的這些控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令被存儲(chǔ)在非瞬態(tài)存儲(chǔ)器上并且可以由包含控制器的控制系統(tǒng)結(jié)合各種傳感器、致動(dòng)器和其他發(fā)動(dòng)機(jī)硬件來(lái)執(zhí)行。本文描述的這些特定程序可以代表任意數(shù)量的處理策略中的一種或多種，例如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。由此，所說(shuō)明的各種動(dòng)作、操作和/或功能可以按所說(shuō)明的順序進(jìn)行、并行地進(jìn)行或在某些情況下被省略。同樣，處理順序不是實(shí)現(xiàn)本文描述的這些示例性實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必須要求的，而是為了方便說(shuō)明和描述而被提供。所說(shuō)明的動(dòng)作、操作和/或功能中的一個(gè)或多個(gè)可以取決于所使用的具體策略被重復(fù)地執(zhí)行。進(jìn)一步，所描述的動(dòng)作、操作和/或功能可以以圖形方式表示有待編程到該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非暫時(shí)性存儲(chǔ)器中的代碼，其中所描述的動(dòng)作是通過(guò)在包括各種發(fā)動(dòng)機(jī)硬件部件的系統(tǒng)中執(zhí)行指令并結(jié)合電子控制器來(lái)執(zhí)行的。

應(yīng)了解的是，本文公開(kāi)的配置和程序在本質(zhì)上是示例性的，并且這些特定實(shí)施例不得以限制的意義來(lái)考慮，因?yàn)楸姸嗟淖凅w是可能的。例如，以上技術(shù)可以應(yīng)用于V-6、I-4、I-6、V-12、對(duì)置4以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型。本申請(qǐng)的主題包括本文公開(kāi)的各種系統(tǒng)和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新穎的且非顯而易見(jiàn)的組合和子組合。

隨附的權(quán)利要求具體地指出了被認(rèn)為是新穎的且非顯而易見(jiàn)的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可能提及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等效物。這樣的權(quán)利要求應(yīng)理解為包括引入了一個(gè)或多個(gè)此類(lèi)元件，但不要求或排除兩個(gè)或更多此類(lèi)要素。所公開(kāi)的這些特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可以通過(guò)對(duì)本權(quán)利要求的修改或通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求來(lái)要求保護(hù)。這樣的權(quán)利要求無(wú)論在范圍上與原權(quán)利要求相比更寬、更窄、相同或不同，也都被視為包含在本申請(qǐng)的主題之內(nèi)。