用于涡轮增压器的方法和系统技术方案

本申请涉及用于涡轮增压器的方法和系统，并且提供了用于排气涡轮增压器的压缩机的方法和系统。在一个示例中，系统可包括其中压缩机的外壳包括两个出口，第一出口被成形为将压缩空气引导至可电驱动的压缩机，并且第二出口被成形为使压缩空气旁通绕过可电驱动的压缩机。

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮增压器的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2017年10月6日提交的德国专利申请No.102017217759.4的优先权。上述申请的全部内容据此通过引用整体并入本文以用于所有目的。
本公开总体涉及包括涡轮增压器的发动机，该涡轮增压器包括压缩机，该压缩机成形为至少部分地由电动马达驱动。
技术介绍
内燃发动机可配备有机械增压布置，其中机械增压可提供用于增加功率的方法，其中用于发动机中的燃烧过程的增压空气被压缩，由此在每个工作循环中可向每个汽缸供应更大质量的增压空气。以此方式，可增加燃料质量并且因此增加平均压力。机械增压是用于在保持不变的扫气量的同时增加内燃发动机的功率或者用于在保持相同功率的同时减小扫气量的合适方法。在许多情况下，机械增压导致体积功率输出的增加和更有利的功率重量比。如果扫气量减小，则在给定相同的车辆边界条件的情况下，有可能将负载集体转向更高的负载，在该负载下，具体燃料消耗更低。因此，内燃发动机的机械增压可有助于提高发动机效率并降低燃料消耗。一些变速器配置可提供降速，由此同样实现较低的具体燃料消耗。在降速的情况下，利用这样的事实，即在低发动机转速下的具体燃料消耗一般较低，特别是在存在相对高的负载的情况下。可经由排气涡轮增压器提供机械增压，其中压缩机和涡轮被布置在相同的轴上。热的排气流可在释放能量的情况下被供给到涡轮并在涡轮中膨胀，由此该轴被设定成旋转。由排气流供应给该轴的能量用于驱动同样布置在该轴上的压缩机。压缩机递送并压缩供应到压缩机的增压空气，由此获得至少一个汽缸的机械增压。增压空气冷却器可设置在压缩机下游的进气系统中，其中增压空气冷却器可在将压缩空气引导至一个或多个发动机汽缸之前冷却压缩空气。冷却器降低增压空气的温度，并因此增加增压空气的密度，使得冷却器也有助于改善汽缸的充气，即帮助改善更大的空气质量。实际上，发生冷却压缩。排气涡轮增压器相对于机械增压器(其中该机械增压器利用辅助装置来驱动压缩机)的差异可包括排气涡轮增压器利用热排气的排气能量，而机械增压器直接或间接地从内燃发动机吸取用于驱动它的能量，并因此不利地影响(即降低)效率，至少对于驱动能量不来自于能量回收源的情况是这样。如果机械增压器不是可借助电机(即电动方式)驱动的增压器，则用于功率传输的机械连接或运动学连接可被布置在机械增压器与内燃发动机之间。机械增压器相对于排气涡轮增压器的优点在于：机械增压器可在更大范围的发动机工况下产生期望的增压压力并使得期望的增压压力可用。也就是说，无论内燃发动机的操作状态如何，特别是无论曲轴的当前旋转速度如何，机械增压器均可提供期望的增压压力。这特别适用于可经由电机电驱动的机械增压器。在先前的示例中，具体地，在经由排气涡轮增压实现一些发动机转速范围内的功率增加时可能遇到困难。在低于某个发动机转速的情况下可观察到扭矩下降。如果考虑到增压压力比取决于涡轮压力比，则所述扭矩下降是可理解的。如果发动机转速降低，则这会导致较小的排气质量流量，并且因此导致较低的涡轮压力比。因此，在较低的发动机转速下，增压压力比同样可能降低。这可能致使扭矩下降。可以使用各种措施来寻求改善机械增压内燃发动机的扭矩特性。
技术实现思路
本公开涉及的内燃发动机具有至少一个排气涡轮增压器和可电驱动的压缩机。在此情况下，可电驱动的压缩机被成形为可启用的压缩机，其在需要时被启用以帮助排气涡轮增压器压缩增压空气。在本公开的背景中，没有规定使用可电驱动的压缩机代替排气涡轮增压布置以产生增压压力。根据本公开，电驱动的压缩机布置在至少一个排气涡轮增压器的压缩机下游的进气系统中，并且在多级压缩或机械增压配置的情况下，压缩已被预压缩的增压误差。也就是说，排气涡轮增压器可在可电驱动的压缩机之前压缩增压空气。根据一些示例，出于绕过可电驱动的压缩机的目的，旁通管线可从进气系统分支出来，其中第一接合点在可电驱动的压缩机与至少一个排气涡轮增压器的压缩机之间形成并通入进气系统，同时在可电驱动的压缩机的下游形成第二接合点并且在其中布置截止元件。以此方式，内燃发动机入口侧上的管线系统(即进气系统)比省略旁通管线的情况更复杂。如果进气系统的管线缩短，则获得具有小曲率半径的管线系统，在该曲率半径处，增压空气流量可强烈地偏转若干次，可能致使增压空气流中的压力损耗，这可能是不利的并且对应于寄生功率损耗。相比之下，具有增压空气流量的较低频率和较低强度分散的管线系统导致相对大体积的进气系统，其包括等于期望尺寸的尺寸以获得最优效率，并且因此与车辆的发动机舱中的驱动单元的最密集可能封装相对。如果提供排气再循环布置用于使排气从出口侧再循环到入口侧，则进气系统的配置通常变得更加复杂。本专利技术人已经发现一种解决方案以至少部分地解决与排气涡轮增压器和电驱动压缩机相关联的上述问题。在一个示例中，至少部分地通过一种机械增压内燃发动机解决问题，该机械增压内燃发动机包括：进气系统，其用于供应增压空气；排气排放系统，其用于排放排气；至少一个排气涡轮增压器，其包括布置在排气排放系统中的涡轮和布置在进气系统中的压缩机，该压缩机配备有布置在压缩机外壳中的可旋转轴上的至少一个叶轮，并且该压缩机外壳具有从压缩机的入口区域行进并延伸远至至少一个叶轮的下游的增压空气传导流动管道；以及可电驱动的压缩机，其被布置在至少一个排气涡轮增压器的压缩机下游的进气系统中，其中用于排气涡轮增压器的压缩机的压缩机外壳具有至少两个出口区域，该增压空气传导流动管道在至少一个叶轮的下游分成至少两个臂状管道分支，并且在每种情况下，一个臂状管道分支通入出口区域，第一出口区域经由进气系统连接到可电驱动的压缩机，并且第二出口区域经由绕过可电驱动的压缩机的进气系统连接到可电驱动的压缩机下游的进气系统。应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述一些概念。并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或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示出布置在混合动力车辆中的发动机。图2A示出排气涡轮增压器的压缩机的外壳的第一实施例。图2B示出排气涡轮增压器的压缩机的外壳的第二实施例。图3示出可与图1的发动机一起使用的排气涡轮增压器和进气系统中的可电驱动的压缩机的任选布置。图4示出用于调整流到可电驱动的压缩机的压缩空气流量的方法。具体实施方式以下描述涉及一种用于利用一个或多个压缩机提供升压的系统和方法。另外，该描述进一步描述了用于排气涡轮增压器的压缩机的压缩机外壳的形状，其中压缩机外壳的形状减少了封装约束。更具体地，压缩机外壳可包括至少两个出口，其中第一出口可将压缩空气引导至可电驱动的压缩机，并且第二出口可引导压缩空气绕过可电驱动的压缩机至旁路。如图1所示，压缩机可被布置在布置于混合动力车辆中的发动机的上游。如图2A所示，压缩机可包括多个截止元件，用于调整流过其每个出口的压缩空气流量。附加地或另选地，如图2B所示，压缩机可包括单个截止元件，用于调整流过其每个出口的压缩空气流量。图3中示出了排气涡轮增压器的压缩机和可电驱动的压缩机的示例布置。图4中示出了用于利用排气涡轮增压器的压缩机和可电驱动的压缩机中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械增压内燃发动机，其包括：进气系统，其被成形为供应增压空气；排气排放系统，其被成形为排出排气；至少一个排气涡轮增压器，所述排气涡轮增压器包括布置在所述排气排放系统中的涡轮和布置在所述进气系统中的压缩机，所述压缩机配备有至少一个叶轮，所述叶轮被布置在压缩机外壳中的可旋转轴上，并且所述压缩机外壳具有增压空气传导流动管道，所述增压空气传导流动管道从所述压缩机的入口区域延伸并且在所述至少一个叶轮的下游延伸；以及可电驱动的压缩机，其被布置在所述至少一个排气涡轮增压器的所述压缩机下游的所述进气系统中，其中所述压缩机外壳具有至少两个出口，所述增压空气传导流动管道在所述至少一个叶轮的下游分成至少两个臂状管道分支，其中第一臂状管道流体耦接到第一出口并且第二臂状管道流体耦接到第二出口，所述第一出口将来自所述排气涡轮增压器的所述压缩机的压缩空气引导至所述可电驱动的压缩机，并且所述第二出口绕过所述可电驱动的压缩机。

【技术特征摘要】
2017.10.06 DE 102017217759.41.一种机械增压内燃发动机，其包括：进气系统，其被成形为供应增压空气；排气排放系统，其被成形为排出排气；至少一个排气涡轮增压器，所述排气涡轮增压器包括布置在所述排气排放系统中的涡轮和布置在所述进气系统中的压缩机，所述压缩机配备有至少一个叶轮，所述叶轮被布置在压缩机外壳中的可旋转轴上，并且所述压缩机外壳具有增压空气传导流动管道，所述增压空气传导流动管道从所述压缩机的入口区域延伸并且在所述至少一个叶轮的下游延伸；以及可电驱动的压缩机，其被布置在所述至少一个排气涡轮增压器的所述压缩机下游的所述进气系统中，其中所述压缩机外壳具有至少两个出口，所述增压空气传导流动管道在所述至少一个叶轮的下游分成至少两个臂状管道分支，其中第一臂状管道流体耦接到第一出口并且第二臂状管道流体耦接到第二出口，所述第一出口将来自所述排气涡轮增压器的所述压缩机的压缩空气引导至所述可电驱动的压缩机，并且所述第二出口绕过所述可电驱动的压缩机。2.根据权利要求1所述的机械增压内燃发动机，其中所述增压空气传导流动管道在所述至少一个叶轮的下游分成所述第一臂状管道分支和所述第二臂状管道分支，并且其中接合点被布置在所述第一臂状管道分支与所述第二臂状管道分支之间。3.根据权利要求2所述的机械增压内燃发动机，其中单个截止元件被布置在所述接合点处并且被成形为调整流到所述第一臂状管道分支与所述第二臂状管道分支中的每一个的压缩空气。4.根据权利要求1所述的机械增压内燃发动机，其中所述第一臂状管道分支包括第一截止元件，并且其中所述第二臂状管道分支包括第二截止元件。5.根据权利要求1所述的机械增压内燃发动机，其进一步包括布置在所述排气涡轮增压器的所述压缩机与所述可电驱动的压缩机之间的中间冷却器以及布置在所述排气涡轮增压器的所述压缩机和所述可电驱动的压缩机中的每一个下游的增压空气冷却器。6.一种系统，其包括：排气涡轮增压器的压缩机，所述压缩机包括压缩机外壳，所述压缩机外壳具有多个出口，所述出口包括第一出口和第二出口，并且其中所述第一出口被成形为将压缩空气从所述压缩机引导至可电驱动的压缩机，并且其中所述第二出口被成形为使压缩空气旁通远离所述可电驱动的压缩机。7.根据权利要求6所述的系统，其还包括控制器，所述控制器具有存储在其非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器能够调整截止元件，所述截止元件被成形为响应于由所述排气涡轮增压器的所述压缩机提供的升压量小于所期望的升压量而调整流到所述第一出口的压缩空气流量，以增加流到所述可电驱动的压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·H·格劳希，A·库斯克，F·A·萨默候夫，R·拉赫，
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