用于在发动机进口产生涡旋的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了用于在发动机的进气中产生涡旋以改善压缩机运行的方法和系统。在一个实例中，一种方法可包括基于低压再循环通道中的排气再循环流速以及进气的流速调整涡旋的强度。

【技术实现步骤摘要】

本描述大体而言涉及在压缩机上游的发动机进口处的气流中产生涡旋的方法和系统。
技术介绍
发动机可使用涡轮增压器来增加发动机转矩/能量输出密度。在一个实例中，涡轮增压器可包括由驱动轴连接的压缩机和涡轮机，其中涡轮机连接至排气歧管侧并且压缩机连接至进气歧管侧。以这种方式，排气驱动式涡轮机将能量供给至压缩机以增加进气歧管中的压力(例如增压或升压)以及用以增加进入发动机的气流。增压可通过调整到达涡轮机的气体的量来控制，例如使用排气阀门。然而，工作流体(空气)与压缩机的叶片之间的高相对速度可能引起气流从叶片吸入端的分离，并导致压缩机旋转失速和/或压缩机喘振。其他解决压缩机喘振的尝试包括在压缩机上游安装固定角度导向叶片。一个示例性方法由Capon等人在美国US8286428 B2中示出。其中，进口系统包括用于传送空气至内燃发动机的进气歧管；具有栗元件的离心式压缩机，离心式压缩机安装至栗壳体中以便绕轴线旋转；位于壳体中的进口，通过此进口气体被传送至栗元件；位于壳体中的出口开口，通过此出口开口高压气体被传送至进气歧管；进口管道，此进口管道连接至进口开口以便传送空气至离心式压缩机；以及具有多个固定的、径向延伸的叶片的流量管理装置，此流量管理装置布置在进口开口上游的进口管道中以对穿过进口开口进入的气体传递涡旋运动。进口管道具有在进口开口的方向中延伸的锥形部分，因此进口管道的横截面积随着从进口开口的距离的减小而减小。流量管理装置布置在离进口开口上游一段距离处，因此通过流量管理装置的有效流动面积大于如果流量管理装置邻近进口开口布置时的有效流动面积并且大于最小值以便于阻止处于高气体流速的过大背压。然而，本文的专利技术人已经认识到此系统存在的潜在问题。作为一个实例，由于流量控制装置中的叶片是固定的，所以该流量控制装置不能容易地适用于不同的运行条件。
技术实现思路
在一个实例中，以上描述的问题可通过在发动机的进气中产生涡旋的方法解决；通过在低压排气再循环通道中增加排气再循环流来增加涡旋；以及通过在低压排气再循环通道中减少排气再循环流来减少涡旋。以这种方式，进气可以改善的方式流通至压缩机。此夕卜，产生的涡旋可提供良好的新鲜空气与排气再循环(EGR)流的混合。作为一个实例，本专利技术提供一种包括涡旋发生器的空气过滤器箱。该涡旋发生器具有至少一个导向叶片，其用于在流通穿过涡旋发生器的发动机进气中产生涡旋。该至少一个导向叶片可基于发动机的进口处的气流和低压EGR线路的EGR流调整。通过基于发动机的进口处的气流和低压EGR中的EGR流调整该至少一个导向叶片，使得机动车辆可更高效地运行。此外，在发动机舱中没有额外的空间被涡旋发生器占据。空气过滤器箱和涡旋发生器可作为一个子组件来实施，从而简化了机动车辆的装配。应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。【附图说明】图1示出了示例性发动机系统的示意图。图2A示出了根据第一实施例的带有空气过滤器箱的示例性发动机系统的进气部分。图2B示出了处于开启状态的涡旋发生器。图2C示出了处于关闭状态的涡旋发生器。图3示出了根据第二实施例的带有空气过滤器箱的示例性发动机系统的进气部分。图4示出了调整涡旋发生器的示例性方法的流程图。图5A示出了涡旋发生器的开口与进气流速之间的关系。图5B示出了涡旋发生器的开口与低压EGR流速之间的关系。【具体实施方式】以下描述涉及产生和调整发动机进气中的涡旋的系统和方法。图1示出了示例性发动机系统的示意图。发动机系统包括用于使排气循环至压缩机上游位置的低压EGR通道，以及结合在安置于低压EGR通道的出口上游的空气过滤器箱内部的涡旋发生器。涡旋发生器的开口可通过至少一个可调整的导向叶片开启或关闭。图2A示出了示例性车辆系统的进气部分的第一实施例，其中空气过滤器箱相对于进气部分的中心线轴向地布置。进气部分包括空气过滤器箱、低压EGR线路的出口以及压缩机。图2B和2C示出了如图2A中示出的沿A-A’的可视方向的可调整导向叶片。涡旋发生器的开启状态在图2B中示出，并且涡旋发生器的关闭状态在图2C中示出。图3示出了示例性发动机系统的进气部分的第二实施例，其中空气过滤器箱相对于进气部分的中心线径向地布置。图4示出了基于运行条件调整涡旋发生器中的导向叶片的示例性方法。图5A-B分别说明了基于进气流速或低压EGR流速的涡旋发生器开口的调整。现参照图1，图1示出了包括低压EGR通道20的发动机系统10。发动机系统10进一步包括连接至变速器14的内燃发动机11。变速器14可以是手动变速器、自动变速器或者二者的组合。进一步地，多种额外的部件可以被包括，例如转矩变换器和/或诸如主减速器单元等的其他传动装置。变速器14被示出为连接至驱动轮16，驱动轮16与路面13接触。发动机系统10可包括最终通向排气管(图1中未示出)的排气通道48，排气管将排气传递排出至大气。发动机系统10的排气通道48可包括一个或多个排放控制装置，例如三元催化器71和微粒过滤器72。发动机系统10可进一步包括具有压缩机15的涡轮增压器，该压缩机15至少部分地由沿排气通道48布置的涡轮机70驱动。涡轮增压器以已知的方式被设计成由通过排气通道48的排气驱动并且借助于压缩机15在进气部分12中产生增压压力。低压EGR通道20可布置在从涡轮机70的下游的排气通道48至压缩机15的上游位置以及空气过滤器18的下游位置的期望的部分。低压EGR提供的总量可通过低压EGR阀152响应于发动机运行条件变化。发动机系统10包括进气部分12，进气部分12被设计成将发动机11运行所需的进气30运送至发动机11。在这种情况下，该进气30可以是来自发动机系统10的环境中的新鲜空气。进气30可流通穿过包括涡旋发生器17的空气过滤器18，其中涡旋或者涡流在进气中产生。然后涡流进气可与低压EGR混合，并且穿过压缩机进口 19进入压缩机15。发动机系统10可能包括控制系统41。控制系统41被示出具有控制器112，控制器112接收来自多个传感器61的信息并且基于接收的信号以及存储在控制器的存储器中的指令将控制信号发送至多个致动器81。作为一个实例，传感器61可包括位于低压EGR通道20中的流量传感器159，其用于确定通过低压EGR通道20的排气的流速。传感器61可进一步包括位于发动机11上游以及压缩机15下游的传感器158，其用于判断歧管气流。传感器158可以是歧管气流量(MAF)传感器或者歧管空气压力(MAP)传感器。作为另一个实例，致动器81可包括诸如低压EGR阀152以及进气歧管中的节流阀的控制阀。图2示出了根据第一实施例的进气部分12，其中空气过滤器18基于进气部分12的中心线21轴向地布置。这种轴向布置方式可实施为对于进气部分具有相对较小的周长。涡旋发生器17布置在空气过滤器箱18中。空气过滤器箱18被设计容纳用于过滤进气30的过滤器元件25。涡旋发生器17具有至少一个导向叶片27或者包括多个导向叶片27的导向叶片格栅。涡旋发生器17本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机方法，包括：在所述发动机的进口处的气流中产生涡旋；通过在低压排气再循环通道中增加排气再循环流以增大所述涡旋；以及通过在所述低压排气再循环通道中减少排气再循环流以减小所述涡旋。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：范科·斯米利亚诺夫斯基，赫尔穆特·马提亚·金德尔，约尔格·科梅林，延斯·丹斯泰默，安德里亚斯·库斯克，弗朗茨·亚德·佐默霍夫，路德维格·斯顿普，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US