用于电动涡轮增压器的方法和系统技术方案

提供了用于电动涡轮增压器的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括使所述电动涡轮增压器的涡轮沿反向方向旋转，所述涡轮经由轴机械地联接到压缩机。可基于冷起动和/或冷起动之外的发动机工况来调整所述涡轮的旋转。

Method and System for Electric Turbocharger

【技术实现步骤摘要】
用于电动涡轮增压器的方法和系统
本说明书总体上涉及使用电动涡轮增压器来调整进气通道压力和排气通道压力。
技术介绍
减少尾气排放可能是汽车行业制造商的共同目标。随着排放标准的不断提高，技术可能会不断改进以满足标准。可能需要降低基于现行标准的尾气排放，以满足未来的法规要求。以前减少冷起动排放的方法包括开发能够在较低温度下快速升温和起燃的催化器，以及优化发动机冷起动条件以尽可能快地将热量传递给催化器。然而，即使催化器快速起燃，在冷起动期间仍然存在一段时间，这段时间内催化器温度不足以转换排放物质。一些方法利用电加热器直接加热催化器。然而，这些方法可能需要布置在车辆上的额外能量存储装置。另外或替代地，这种系统需要电加热器与能量存储装置之间的额外电连接，由于发动机的复杂封装，这些电连接布线可能比较困难。这种电加热器及其布线由于其周围的高温环境可能容易劣化。在其他方法中，可将背压阀引入排气通道。背压阀可在冷起动期间增加背压。例如，Leone等人的美国专利第9,624,855号教导了一种布置在催化器下游的背压阀。可在冷起动期间激活该阀以增加排气背压，这可允许催化器在排放物释放到大气之前达到起燃温度。然而，本文中的专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，这种阀增加了封装限制，并且由于现代发动机系统的紧凑封装而可能难以安装。此外，除了增加排气背压之外，这种阀可能不会提供其他功能。最后，背压阀还需要其自身的布线和与车辆的控制器和能量存储系统的连接。
技术实现思路
在一个示例中，可通过一种方法来解决上述问题，所述方法包括确定发动机冷起动并且使电动涡轮增压器的涡轮沿反向方向旋转以增加排气背压，所述涡轮经由轴机械地联接到压缩机。以这种方式，所述涡轮和所述压缩机沿反向方向旋转，使得排气背压增加并且进气歧管真空增加。作为一个示例，增加进气歧管真空可使一个或多个真空消耗装置的真空增加。通过协同地利用涡轮的反向旋转使压缩机也反向旋转，随着催化器经由增加的排气背压被加热，可补充真空。另外，涡轮和压缩机可用于在冷起动之外的发动机工况期间调整进气压力。例如，如果歧管绝对压力(MAP)增加到大于期望范围上限的MAP，则涡轮以及因此压缩机可反向旋转以减小MAP。这可增加排气背压，然而，调整涡轮的转速，使得在冷起动之外的发动机工况期间可承受排气背压，从而不会不利地影响燃烧稳定性。应当理解，提供以上
技术实现思路
部分是为了以简化的形式介绍将在具体实施方式部分中进一步描述的一系列概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决以上或本公开中任何部分所指出的任何缺点的实现方式。附图说明图1示出了混合动力车辆的发动机。图2A和图2B分别示出了电动涡轮增压器的正向旋转和反向旋转操作。图3示出了用于操作电动涡轮增压器的方法。图4示出了说明图3的方法的图形表示的曲线图。具体实施方式以下描述涉及用于电动涡轮增压器的系统和方法。电动涡轮增压器可包括在包括发动机的混合动力车辆中，诸如图1的混合动力车辆。在一些示例中，电动涡轮增压器包括机械联接到压缩机的电动涡轮。涡轮和压缩机被示出为沿图2A中的正向方向旋转。当涡轮和压缩机沿正向方向旋转时，增压空气可流向发动机。因此，排气背压可能不会增加，并且可能不会产生歧管真空。然而，当涡轮和压缩机沿与正向方向相反的反向方向旋转时，排气背压可能增加并且可能产生歧管真空，如图2B所示。因此，当涡轮和压缩机沿反向方向旋转时，增压空气可能不会流向发动机。涡轮和压缩机可在冷起动和其他发动机工况期间沿反向方向旋转，如图3的方法所示。图4示出了方法300的图形表示，包括调整涡轮的转速以调整歧管压力和/或排气背压。图1、图2A和图2B示出了示例配置与各种部件的相对定位。如果被示出为彼此直接接触或直接联接，那么至少在一个示例中这类元件可以分别被称为直接接触的或直接联接的。类似地，被示出为彼此相连或邻近的元件至少在一个示例中可以分别是彼此相连的或邻近的。例如，彼此处于共面接触中的部件可以称为共面接触。又例如，在至少一个示例中，可以将被定位成彼此分开且仅在其间具有间隔而没有其他部件的元件称为共面接触。再例如，被示为在彼此的上方/下方的、在彼此相对的两侧或在彼此的左侧/右侧的元件可以被称为相对于彼此共面接触。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，而最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴线而言的，并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出在其他元件上方的元件在竖直方向上位于其他元件上方。作为又一个示例，图中描绘的元件的形状可以被称为具有这些形状(例如，圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆滑的、倒角的、成角度等)。此外，在至少一个示例中，所示的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，显示在另一个元件内或显示在另一个元件外的元件可以被称作如是。应当理解，被称为“基本相似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在1％至5％的偏差内)而彼此不同。图1描绘了由车辆5的发动机系统7包括的内燃发动机10的气缸的示例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和车辆驾驶员130经由输入装置132的输入来控制。在该示例中，输入装置132包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸14(其在本文也可称为燃烧室)可包括燃烧室壁136，活塞138位于其中。活塞138可联接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由传动系统联接到乘用车的至少一个驱动轮。此外，起动机马达(未示出)可以经由飞轮联接到曲轴140，以实现发动机10的起动操作。气缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了气缸14之外，进气通道146还可以与发动机10的其他气缸连通。图1示出了被配置有涡轮增压器175的发动机10，所述涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174，以及沿着排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可至少部分地由排气涡轮176经由轴180提供动力。包括节流板164的节气门162可以沿发动机的进气通道设置，以改变提供给发动机气缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门162可以定位在压缩机174的下游，如图1所示，或可替代地，可以设在压缩机174的上游。除了气缸14之外，排气通道148还可以接收来自发动机10的其他气缸的排气。排气传感器128显示为联接到在排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以选自下列各种合适的传感器以提供排气空燃比的指示，例如，线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所描绘的)、HEGO(加热EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示为包括位于气缸14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：在发动机冷起动期间，使电动涡轮增压器的涡轮沿反向方向旋转以增加排气背压，所述涡轮经由轴机械地联接到压缩机。

【技术特征摘要】
2018.02.08 US 15/892,0971.一种方法，包括：在发动机冷起动期间，使电动涡轮增压器的涡轮沿反向方向旋转以增加排气背压，所述涡轮经由轴机械地联接到压缩机。2.如权利要求1所述的方法，其中所述涡轮的旋转被传递到所述压缩机。3.如权利要求1所述的方法，其中使所述涡轮沿所述反向方向旋转将排气引向所述发动机，并且其中所述压缩机沿所述反向方向旋转，其中所述压缩机沿所述反向方向的旋转将增压空气引导到环境大气。4.如权利要求1所述的方法，其中所述压缩机增加发动机进气装置的真空，并且其中真空罐流体地联接到所述发动机进气装置。5.如权利要求1所述的方法，还包括响应于所述发动机冷起动结束，使所述涡轮沿与所述反向方向相反的正向方向旋转。6.如权利要求1所述的方法，其中所述涡轮联接到电动马达，并且其中所述马达电联接到能量存储装置。7.一种系统，包括：发动机，其包括进气通道和排气通道；电动涡轮增压器，其包括经由轴联接到压缩机的电致动涡轮，所述涡轮布置在所述排气通道中，并且所述压缩机布置在所述进气通道中；和控制器，其具有存储在其非瞬态存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在执行时使所述控制器能够：使所述涡轮沿反向方向旋转以增加排气背压。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓刚，陈志浩，林恩·艾梅·切斯尼，帕特里克·马修斯，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US