CN108625978A - 用于使用可电驱动的压缩机的发动机起动的方法和*** - Google Patents

用于使用可电驱动的压缩机的发动机起动的方法和*** Download PDF

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F·文德利希
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Abstract

本发明涉及用于使用可电驱动的压缩机的发动机起动的方法和***。提供用于在车辆处于运动中时在发动机停止之后的发动机重新起动期间加快涡轮加速的方法和***。在一个示例中，方法包括响应于满足发动机重新起动状况，操作可电驱动的压缩机以将压缩空气供应到涡轮增压器涡轮以用于在发动机起动转动期间加快涡轮加速。

Description

用于使用可电驱动的压缩机的发动机起动的方法和***
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月24日提交的德国专利申请No.102017205044.6的优先权。上面引用的申请的全部内容以引用方式整体并入本文以用于所有目的。
技术领域
本说明书总体涉及用于操作机械增压内燃发动机的***和方法，该机械增压内燃发动机包括用于在发动机起动停止状态期间使涡轮增压器涡轮加速(spool up)的可电驱动的压缩机(electrically drivable compressor)。
背景技术
内燃发动机用作机动车辆驱动单元。本文中，表述“内燃发动机”包括柴油发动机、奥托循环发动机和混合动力内燃发动机(即，使用混合动力燃烧过程进行操作的内燃发动机)以及混合动力驱动装置，该混合动力驱动装置不仅包括内燃发动机还包括电机，该电机能够在驱动方面连接到内燃发动机并从内燃发动机接收功率或作为可激活的辅助驱动装置另外输出功率。
内燃发动机更普遍地配备有机械增压装置，其中机械增压主要是用于增加功率的方法，其中将发动机中的燃烧过程所需的增压空气进行压缩，由此能够在每个工作循环将较大质量的增压空气供应到每个汽缸。通过这种方式，能够增加燃料质量并因此增加平均压力。
机械增压是用于增加内燃发动机的功率同时保持不变的扫气容积(sweptvolume)或用于减小扫气容积同时保持相同功率的合适手段。在所有情况下，机械增压导致容积功率输出的增加和更有利的功率-重量比。如果扫气容积减小，则在给定相同的车辆边界状况的情况下，可以将负荷集合朝向较高负荷转移，在该较高负荷下燃料消耗率较低。内燃发动机的机械增压因此有助于致力使燃料消耗最小化，即改善内燃发动机的效率。
借助于合适的变速器配置，另外可以实现所谓的降速，由此同样实现较低的燃料消耗率。在降速的情况下，利用以下事实：低发动机转速下的燃料消耗率通常较低，特别是存在相对高负荷的情况下。
对于机械增压，通常利用排气涡轮增压器，其中压缩机和涡轮布置在同一轴上。将热排气流供给到涡轮，并且热排气流随着能量的释放而在涡轮中膨胀，由此使轴转动。由排气流供应到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其的增压空气，由此获得至少一个汽缸的机械增压。增压空气冷却器有利地设置在压缩机下游的进气***中，借助于该增压空气冷却器，压缩的增压空气在进入至少一个汽缸之前被冷却。冷却器降低温度并且由此增加增压空气的密度，使得冷却器还有助于改善汽缸的充气，即较大的空气质量。实际上，获得通过冷却的压缩。
相对于能够借助于辅助驱动装置驱动的机械增压器，排气涡轮增压器的优点在于，排气涡轮增压器利用热排气的排气能量，而机械增压器从内燃发动机直接或间接地汲取驱动其所需的能量并因此不利地影响(即减小)效率，至少在驱动能量不源自能量回收源的情况下。
如果机械增压器不是能够借助于电机(即电)驱动的机械增压器，则在机械增压器和内燃发动机之间通常需要用于功率传输的机械连接或运动连接。
相对于排气涡轮增压器，机械增压器的优点在于，具体地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，机械增压器能够始终产生所需的升压压力并使该升压压力可用。这特别适用于能够借助于电机进行电驱动的机械增压器。
在所有发动机转速范围内借助于排气涡轮增压实现功率的增加时可遇到困难。在未达到某个发动机转速的情况下观察到相对严重的扭矩下降。如果考虑到升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，升压压力比同样降低，这相当于扭矩下降。试图使用各种措施改善机械增压内燃发动机的扭矩特性。
例如，一种此类措施是涡轮横截面的小型设计和同时提供排气吹出设施。此类涡轮也被称为废气门涡轮。如果排气质量流量超过临界值，则排气流的一部分在所谓的排气吹出的进程内经由旁通管路被引导经过涡轮。这种方法的缺点在于，在相对高的旋转速度下或存在相对高的排气流速下，机械增压行为不足。
机械增压内燃发动机的扭矩特性还可借助于串联连接的多个排气涡轮增压器来有利地影响。通过串联连接两个排气涡轮增压器，其中的一个排气涡轮增压器用作高压级并且一个排气涡轮增压器用作低压级，发动机特性映射图具体地能够既在较小的压缩机流量的方向又在较大的压缩机流量的方向上有利地扩展。
机械增压内燃发动机的扭矩特性可借助于并联布置的多个涡轮增压器即借助于并联布置的具有相对小涡轮横截面的多个涡轮来进一步地改善，其中涡轮随着排气流速的增加而被成功地激活。
为了遵守污染物排放限制并进一步减少燃料消耗，可提供除了机械增压之外的措施。用于减少燃料消耗的一个概念在于在无瞬时功率要求或无瞬时负荷需求时关闭内燃发动机，而不是在怠速下继续操作发动机(起动-停止策略)。实际上，这意味着内燃发动机至少在车辆处于停止状态时被停用。一种应用是诸如例如在高速公路和公路上的交通堵塞中遇到的走走停停交通。在市中心的交通中，走走停停的交通不再是例外，而是由于存在非相互协调的交通信号和增加的交通量所导致的规则。其它应用是受限制的铁路交叉口，以及基本上是在行驶期间存在至少暂时无负荷需求的操作模式。
在不需要的情况下停用内燃发动机以便减少燃料消耗的概念的问题在于需要重新起动内燃发动机。在不受控制关闭内燃发动机的情况下，曲轴和凸轮轴停在任意的未知位置。然后，活塞在内燃发动机的各个汽缸中的位置是未知的，并且保持随机的。然而，此信息对于简单且尽可能迅速并因此尽可能节约燃料的重新起动是必不可少的。
为了在内燃发动机起动时可获得关于汽缸位置的所需信息，可以在内燃发动机停用时将汽缸的最后位置存储在发动机控制器中，使得在重新起动时，即使在没有来自凸轮轴传感器和/或来自曲轴传感器的传感器信号的情况下，也可获得用于计算点火时间和喷射时间的基础。
如果在重新起动时不再可获得有关汽缸的最后位置的此存储的信息，则需要用于确定汽缸位置的方法。在任意时间点以不受控制的方式执行喷射和点火并且内燃发动机借助于发动机控制器在几个工作循环内设定为期望的操作点的起动方法在起动-停止策略的背景下由于大量的起动过程而不是优选的选项，因为它在燃料消耗和排放行为方面将需要接受相当大的缺点，这违背了在无功率需求的情况下停用的基本目标。此外，每个单独的起动过程将花费相对长的时间，即将需要多次曲轴转动以实现同步。
本发明人在本文已认识到上面的发动机***的潜在缺点。在具有排气涡轮增压的内燃发动机的情况下，一旦无负荷需求就关闭内燃发动机所依据的起动-停止策略导致排气以及新鲜空气不再供应到至少一个排气涡轮增压器的涡轮。因此，当内燃发动机关闭时，涡轮同样关闭，即停用。涡轮的旋转速度急剧降低，其结果是，当内燃发动机重新起动时，涡轮的转子可首先加速以便能够在压缩机侧产生期望的升压压力并使其可用。响应行为可不令人满意，因为对于多个操作循环必须点燃内燃发动机，以便能够使涡轮所需的排气在排气侧上可用，使得然后压缩机功率在进气侧上可用。
发明内容
在一个示例中，上述问题可通过用于机械增压内燃发动机的示例***解决，该机械增压内燃发动机包括：发动机，该发动机联接到曲轴；进气***，该进气***包括用于向发动机的一个或多个发动机汽缸供应增压空气的进气通道；排气排放***，该排气排放***用于排放排气；至少一个排气涡轮增压器，该至少一个排气涡轮增压器包括布置在排气排放***中的涡轮和布置在进气***中的压缩机；可电驱动的压缩机，该可电驱动的压缩机布置在压缩机下游的进气***中；旁通管路，该旁通管路联接到进气***以用于绕过可电驱动的压缩机，该旁通管路与进气通道形成第一接合点和第二接合点中的每一个，所述旁通管路与在可电驱动的压缩机和至少一个排气涡轮增压器的压缩机之间的进气通道形成第一接合点，并且与在可电驱动的压缩机下游的进气通道形成第二接合点，第一切断元件设置在旁通管路中；管路，该管路联接进气***和排气排放***，该管路与进气通道形成第三接合点和第四接合点中的每一个，所述管路与在可电驱动的压缩机下游的进气通道形成第三接合点，并且与在至少一个排气涡轮增压器的涡轮上游的排气通道形成第四接合点，第二切断元件设置在管路中；起动设备，该起动设备被配置为在起动过程期间使曲轴旋转。该***还包括控制器，控制器具有存储在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用于：在喷射燃料并发起点火的点燃操作模式期间，响应于低于阈值的负荷需求，将内燃发动机转变为既不引入燃料也不发起点火的未点燃操作模式；并且然后发动机响应于高于阈值的负荷需求，起动内部燃烧，其中，起动包括激活起动设备以便使曲轴转动，激活可电驱动的压缩机，打开第二切断元件以打开管路从而经由管路将增压空气从可电驱动的压缩机供应到涡轮，然后响应于同步的完成而点燃内燃发动机，以及在内燃发动机的点燃操作模式下，停止使用可电驱动的压缩机将增压空气供应到涡轮。通过这种方式，在起动内燃发动机时通过向涡轮供应压缩空气作为优先措施，在内燃发动机再次点燃之前加快涡轮旋转加速。
在一个示例中，在起动过程或重新起动的情况下使用内燃发动机的可电驱动的压缩机，以经由管路将增压空气或新鲜空气供应到涡轮。为了此目的，管路将可电驱动的压缩机下游的进气***连接到至少一个排气涡轮增压器的涡轮上游的排气排放***。设置在管路中的切断元件用于打开管路并阻断所述管路。
通过这种方式，在起动内燃发动机时通过向涡轮供应增压空气作为优先措施，在内燃发动机再次点燃之前，涡轮的转子加速并且涡轮的旋转速度升高。此过程确保机械增压模式所需的升压压力从新起动的内燃发动机的最开始的点燃操作循环在进气侧上可用。减少由在内燃发动机的点燃模式中产生的排气必须首先加速涡轮的事实导致的延迟。将压缩空气从进气歧管引导至排气涡轮的技术效果在于改善机械增压响应行为，由此允许用于发动机性能和操作者驾驶体验的改善的起动-停止策略。
根据本公开，可电驱动的压缩机可为在需要时激活的可激活压缩机。除了上述用途之外，每当有包括例如帮助排气涡轮增压器压缩增压空气的需求时可使用可电驱动的压缩机。可电驱动的压缩机还可代替排气涡轮增压器用于产生升压压力，特别是在低负荷或小增压空气量的情况下。
根据本公开，可电驱动的压缩机不必必须在起动后或在内燃发动机的点燃模式下关闭。根据基于本公开的方法，在内燃发动机的点燃操作模式下，仅停止使用可电驱动的压缩机将增压空气供应到涡轮。因此，原则上，可电驱动的压缩机可在起动后例如在内燃发动机的正常模式下继续操作，但是然后用于压缩增压空气并且将增压空气递送到进气***中。
原则上，当起动时，即使在不使用起动设备的情况下，也可例如通过关闭离合器并发起内燃发动机的拖曳模式或超限(overrun)模式而使曲轴强制地转动。然而，由于发生的和可察觉的制动扭矩，此过程可影响驾驶舒适性。此外，如已提到的，可以无需内燃发动机的同步。然后当起动时在任意时间点以不受控制的方式进行喷射和点火，其中通过发动机控制***将内燃发动机调节到瞬时操作点延迟。
提供了该方法的实施例，其中在激活可电驱动的压缩机之前激活起动设备，并且通过打开切断元件打开联接进气歧管和排气歧管的管路以便向涡轮供应增压空气。然而，还能够提供该方法的实施例，其中激活可电驱动的压缩机，并且通过打开切断元件打开管路以便在激活起动设备之前将增压空气供应到涡轮。
上面的两种方法变体考虑到这样的事实，即根据各个情况例如考虑中的相应的内燃发动机，方法步骤的不同时间顺序或次序可为有利的。在选择合适的时序时，可考虑相应的进气***或排气排放***，特别是管路长度以及使用的充气概念，该充气概念包括例如使用的排气涡轮增压器的数量和使用的排气涡轮增压器的尺寸，特别是待加速的涡轮的尺寸。
提供了该方法的实施例，其中一旦点燃内燃发动机就通过关闭切断元件来阻断管路。根据本公开，在内燃发动机的点燃操作模式下，可停止使用可电驱动的压缩机将增压空气供应到涡轮。这通过关闭切断元件或阻断管路来实现。此外，可关闭可电驱动的压缩机。因此可提供该方法的实施例，其中一旦再次点燃内燃发动机就停用可电驱动的压缩机。
在本上下文中，提供了该方法的实施例，其中出于绕过可电驱动的压缩机的目的，通过打开切断元件来打开旁通管路。如果可电驱动的压缩机被停用，则其仅为排气涡轮增压器的压缩机中压缩的增压空气形成流动阻力，因此消除或避开此流动阻力可为有利的。这个目的通过旁通管路得到，该旁通管路可通过打开相关的切断元件来打开。
提供了该方法的实施方式，其中供应到内燃发动机的增压空气在内燃发动机的点燃操作模式下由增压空气冷却器进行冷却。由于压缩，压缩的增压空气通常还具有较高的温度以及较高的压力，因此在进入汽缸之前冷却增压空气是有利的。温度降低并且密度增加，从而实现更好的充气或更大的新鲜汽缸充量。
在本上下文中，提供了该方法的实施例，其中增压空气由至少一个排气涡轮增压器的压缩机与第一接合点之间的增压空气冷却器冷却，所述第一接合点在可电驱动的压缩机的旁通管路的靠近涡轮增压器压缩机的第一端部和进气通道之间。这确保即使用于绕过可电驱动的压缩机的旁通管路由于相关联的切断元件的打开而打开，压缩的增压空气也被冷却。在布置在第一接合点下游的增压空气冷却器的情况下，将不能保证这种情况，除非增压空气冷却器布置在第二接合点下游，所述第二接合点在可电驱动的压缩机的旁通管路的远离涡轮增压器压缩机的第二端部与进气通道之间。因此，在本上下文中，还可提供该方法的实施例，其中增压空气由第二接合点下游的增压空气冷却器冷却。
在第二接合点下游布置的增压空气冷却器还冷却通过可电驱动的压缩机导向并由此压缩的增压空气，并且既当使用可电驱动的压缩机单级压缩增压空气时又当压缩增压空气作为多级压缩过程的一部分时，也是如此。
提供了该方法的实施例，其中将涡轮增压器涡轮上游的排气通道联接到涡轮增压器压缩机下游的进气通道的管路在内燃发动机的点燃操作模式下用作排气再循环装置的再循环管路。排气再循环用于减少未处理的氮氧化物排放。再循环率xEGR确定为xEGR＝mEGR/(mEGR+mfresh air)，其中mEGR是再循环排气的质量，并且mfresh air是供应的新鲜空气的质量。
根据考虑中的实施例的内燃发动机使用管路作为排气再循环装置即高压EGR装置的再循环管路，其中将从涡轮上游的排气排放***获取的排气引入到压缩机下游的进气***中。
相反，在低压EGR装置的情况下，将已流过涡轮的排气再循环到进气***中。出于此目的，低压EGR装置包括再循环管路，该再循环管路从涡轮下游的排气排放***分支并且通向压缩机上游的进气***。低压EGR装置相对于高压EGR装置的主要优点在于，在排气再循环期间引入到涡轮中的排气流量不减少再循环的排气的量。整个排气流量总是在涡轮处可用于产生足够高的升压压力。然而，低压EGR具有负面缺点。在低压EGR装置中，例如，在排气再循环***与进气***之间提供高再循环率所需的高压力梯度方面经常存在困难，而此驱动压力梯度在高压EGR装置中无问题的情况下可凭借涡轮上游的高排气压力而产生。
因为在低压EGR装置内，排气经过压缩机，所以再循环排气应经受排气后处理，特别是在颗粒过滤器中。因此可以避免压缩机中的沉积物，所述沉积物改变压缩机的几何形状，特别是流动横截面，并且由此损害压缩机的效率。
此外，如果再循环热排气的温度降低并且在压缩机上游形成冷凝物，则可出现问题。冷凝物和冷凝液滴是不期望的，并且导致进气***中的噪声排放增加，并且可能导致至少一个压缩机叶轮的叶片损坏。后者的影响与压缩机的效率降低有关。由低压EGR再循环的排气量通常受到限制以便减少冷凝，并且因此除了低压EGR装置之外还经常使用高压EGR装置，或使用高压EGR装置代替的低压EGR装置。
提供了内燃发动机的实施例，其中至少一个排气涡轮增压器的涡轮配备有可变的涡轮几何结构。可变的涡轮几何结构增加机械增压的灵活性。其允许涡轮几何结构连续适应内燃发动机的相应操作点和当前排气质量流量。在此，用于影响流动方向的导向叶片布置在涡轮的叶轮上游。与旋转叶轮的叶轮叶片相反，导向叶片不随涡轮的轴旋转，即随叶轮旋转。导向叶片布置成静止的，但不是完全不可移动的，而是可绕其轴线旋转，使得可影响接近叶轮叶片的流动。
相比之下，如果涡轮具有固定的不可变的几何结构，则如果完全提供导向叶片或导向装置，则导向叶片不仅是静止的，而且还是完全不可移动的，即刚性固定。特别地，具有可变的涡轮几何结构的涡轮和具有可变的压缩机几何结构的压缩机的组合使得即使在非常低的排气流速的情况下也可以实现高的升压压力。
因此还提供了实施例，其中至少一个排气涡轮增压器的压缩机配备有可变的压缩机几何结构。可变的压缩机几何结构已被证明是有利的，特别是如果仅将小的排气流速引导通过涡轮的情况下，因为通过调节导向叶片，压缩机特性映射图中的压缩机的喘振极限可在小的压缩机流动的方向上移动，并且因此防止压缩机操作超过喘振极限。因此，如果高排气流速在涡轮上游分支并再循环以便实现高循环率，则可变的压缩机几何结构也提供优点。如果至少一个排气涡轮增压器的涡轮具有可变的涡轮几何结构，则可变的压缩机几何结构可连续适应涡轮几何结构。
提供了该方法的实施例，其中可电驱动的压缩机小于至少一个排气涡轮增压器的压缩机。这对于根据可电驱动的压缩机的本公开的目的以及在可电驱动的压缩机作为高压级操作作为多级压缩装置的一部分的实施例的情况下是特别有利的。
提供了该方法的实施例，其中仅提供一个排气涡轮增压器。然后，通常情况是在内燃发动机的正常操作期间发生单级机械增压或压缩。关于摩擦损失和整体效率，使用单个排气涡轮增压器比多个涡轮增压器更有利，因此上面的实施例在效率方面具有优点。
然而，可提供该方法的实施例，其中可电驱动的压缩机被激活以辅助排气涡轮增压器的压缩机，以便在压缩机下游的进气***中产生可指定的升压压力。
提供了该方法的实施例，其中离合器在内燃发动机的未点燃操作模式下打开，以便避免在超限模式下产生的制动扭矩。
提供了该方法的实施例，其中内燃发动机的燃料喷射***和/或点火设备在内燃发动机的未点燃操作模式下被停用。可提供该方法的实施例，其中在内燃发动机的未点燃操作模式下使用可电驱动的压缩机经由管路将增压空气供应到涡轮，以便确保涡轮的最小转速。在本公开的上下文中，此程序也可被认为是关于内燃发动机的重新起动的准备措施，其中涡轮的转子实际上未进行加速，相反，其保持在相同的旋转速度下或最小的旋转速度下直到内燃发动机被再次点燃。
通过这种方式，涡轮的旋转速度下降到较低的程度，并且可确保或维持增压器轴的最小旋转速度。后者具有进一步相关的优点。具体地，如果增压器轴的旋转速度下降到低于最小旋转速度，或者如果增压器轴甚至停止，则油润滑的增压器轴的轴承装置的密封可在压缩机侧泄漏。进气侧的油泄漏具有严重的缺点。如果油进入到进气***中，则供应到汽缸的油污染的新鲜进气对燃烧过程产生不利影响，由此特别是未处理的颗粒排放可大大增加。油还可沉积在进气***的内壁上，并且损害进气***和/或压缩机中的流动状况，并且污染布置在下游的增压空气冷却器。
应当理解，提供上述发明内容是为以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围通过所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意性地示出内燃发动机的示例。
图2示出说明可在发动机起动期间被实施用于操作可电驱动的压缩机的示例方法的流程图。
图3示出在发动机起动期间用于涡轮增压器涡轮加速的可电驱动的压缩机的示例操作。
具体实施方式
以下描述涉及用于在车辆处于运动中时在发动机停止之后的发动机起动期间操作用于涡轮增压器涡轮加速的可电驱动的压缩机的***和方法。在图1中示出包括可电驱动的压缩机的内燃发动机。发动机控制器可被配置为执行控制程序诸如图2的示例例程，以在发动机停止状态之后的发动机起动期间操作可电驱动的压缩机。在图3中示出在发动机起动-停止状态期间的可电驱动的压缩机的示例操作。
图1示意性地示出包括在车辆102中的机械增压内燃发动机10的发动机***100的第一实施例。在一个示例中，发动机***100可为柴油发动机***。在另一个示例中，发动机***100可为汽油发动机***。发动机10可配备有排气涡轮增压器2，该排气涡轮增压器2包括布置在排气排放***3的排气通道17中的涡轮2b和布置在进气***1中的压缩机2a。热排气在涡轮2b中随着能量的释放而膨胀。压缩机2a压缩经由进气***1和设置在下游的增压空气冷却器6a、6b供应到汽缸的增压空气，由此实现内燃发动机10的机械增压。所述内燃发动机是四缸直列式发动机10，其中四个汽缸沿汽缸盖的纵向轴线布置，即布置在一条直线上。
可电驱动的压缩机7布置在排气涡轮增压器2的压缩机2a下游的进气***1的进气通道14中，该可电驱动的压缩机7可与排气涡轮增压器2的压缩机2a串联连接并且可在需要辅助排气涡轮增压器2的压缩机2a时打开，以便向汽缸供应足够的增压空气。可电驱动的压缩机7可经由车载能量储存设备供电，该车载能量储存设备可包括电池、电容器、超级电容器等。电动空气压缩机可包括由电动马达驱动的压缩机。
提供旁通管路8以用于绕过可电驱动的压缩机7的目的，该旁通管路8从进气***1分支，其中旁通管路8与进气通道14形成第一接合点8a和第二接合点8b中的每一个，旁通管路8与可电驱动的压缩机7和排气涡轮增压器2的压缩机2a之间的进气通道14形成第一接合点8a，并且与在可电驱动的压缩机7下游的进气通道14形成第二接合点8b。在旁通管路8中提供用于打开和阻断旁通管路8的第一切断元件8c。
管路9可联接到进气通道14和排气通道17，其中管路9分别与进气通道14和排气通道17形成第三接合点9a和第四接合点9b中的每一个，管路9与在可电驱动的压缩机7下游和第二接合点8b上游的进气通道14形成第三接合点9a，并且与在排气涡轮增压器2的涡轮2b上游的排气通道17形成第四接合点9b。来自进气***1的新鲜空气或增压空气可供应到涡轮2b。在管路9中提供用于打开和阻断管路9的第二切断元件9c。
如果内燃发动机10作为起动-停止策略的一部分关闭，则当存在新的负荷需求时，内燃发动机10可重新起动。在内燃发动机10的起动过程或重新起动的情况下使用可电驱动的压缩机7，以经由管路9将增压空气或新鲜空气供应到涡轮2b。向涡轮2b供应增压空气作为起动内燃发动机10的准备措施确保在内燃发动机10再次点燃之前使涡轮2b的转子加速并且使涡轮2b的旋转速度升高。由此可以确保，一旦内燃发动机10被点燃，机械增压模式所需的升压压力就绪。
为了起动内燃发动机10，在当前情况下通过联接到曲轴的起动设备诸如起动马达24强制地使曲轴转动到每个发动机汽缸，并且同时激活可电驱动的压缩机7并且通过打开第二切断元件9c打开管路9。然后使用可电驱动的压缩机7经由管路9向涡轮2b供应增压空气。在涡轮2b达到阈值速度并且使发动机起动转动到发动机怠速转速之后，点燃内燃发动机10，并且通过关闭第二切断元件9c再次阻断管路9。可电驱动的压缩机7被设计为在需要时激活的可激活压缩机7。在起动过程之后，可电驱动的压缩机7可关闭或可保持激活。
在内燃发动机10的点燃模式中，管路9可用作高压EGR装置的再循环管路11，其中排气从涡轮2b上游的排气排放***3中获取并且引入压缩机2a、7下游的进气***1中。
此外，提供了低压EGR装置，该低压EGR装置包括再循环管路5a，该再循环管路5a从涡轮2b下游的排气排放***3的排气通道17分支并且通向排气涡轮增压器2的压缩机2a上游的进气***1的进气通道14。第三切断元件5b和冷却器5c布置在低压EGR装置5的再循环管路5a中。
流经涡轮2b的排气在排气释放到大气之前在涡轮2b下游的排气后处理***4中经受排气后处理。排气后处理***4可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制设备或其组合。在一些实施例中，在发动机10的操作期间，排气后处理***4可通过在特定空气/燃料比内操作发动机的至少一个汽缸而周期性地重置。
发动机10还可包括控制***114。控制***114被示出为从多个传感器116(在本文中描述其各种示例)接收信息并且将控制信号发送到多个致动器118(在本文中描述其各种示例)。作为一个示例，传感器116可包括歧管空气压力传感器、排气温度传感器、排气压力传感器、压缩机入口温度传感器、压缩机入口压力传感器、压缩机入口湿度传感器、曲轴位置传感器、踏板位置传感器和发动机冷却剂温度传感器。其它传感器诸如附加的压力传感器、温度传感器、空气/燃料比传感器和组分传感器可联接到发动机10中的各个位置。致动器118可包括例如联接到旁通管路8a的第一切断元件8c、联接到将进气通道14连接到排气通道17的管路9的第二切断元件9c、联接到低压EGR管路的第三切断元件5c、联接到发动机汽缸的一个或多个燃料喷射器、联接到发动机汽缸的火花塞、起动马达24、可电驱动的压缩机7的致动器。控制***114可包括控制器12。控制器12可从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并且响应于处理的输入数据基于在控制器中编程的对应于一个或多个程序的指令或代码触发各种致动器。在一个示例中，基于如经由踏板位置传感器推断的高于阈值的扭矩需求，控制器可将信号发送到起动马达24以使发动机起动转动直到发动机达到期望的发动机转速。而且，控制器可将信号发送到第二切断元件9c和联接到可电驱动的压缩机7的致动器中的每一个，控制器可将信号发送到第二切断元件9c以完全打开切断元件9c，并且控制器可将信号发送到联接到可电驱动的压缩机7的致动器以操作压缩机。通过操作压缩机，加压环境空气可经由管路9从发动机进气通道14流到排气通道17，并且加压空气可在启动燃烧之前将涡轮2b加速到阈值速度。通过在供应排气之前使涡轮加速，在发动机停止之后的发动机起动期间的扭矩输出可得到改善，并且达到期望的发动机转速所需的时间可减少。
在一些示例中，车辆102可为具有多个可用于一个或多个车辆车轮55的扭矩源的混合动力车辆。在其它示例中，车辆101是仅具有发动机的常规车辆或仅具有(一个或多个)电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆102包括发动机10和电机52。电机52可为马达或马达/发电机(M/G)。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴和电机52经由变速器54连接到车辆车轮55。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴和电机52之间，并且第二离合器56设置在电机52和变速器54之间。控制器112可将信号发送到每个离合器56的致动器以接合或松开离合器。变速器输入轴60将离合器***56(包括第一离合器和第二离合器)联接到变速器54，而变速器输出轴62将变速器联接到车辆车轮55。通过接合或松开第一离合器56，可以将发动机的曲轴与变速器54及与其连接的部件诸如车辆车轮55连接或断开。类似地，通过接合或松开第一离合器56，可以将曲轴与电机52及与其连接的部件连接或断开，并且/或者将电机52与变速器54及与其连接的部件连接或断开。当离合器接合时，发动机扭矩使得变速器输入轴60旋转，并且发动机扭矩可经由变速器54和变速器输出轴64传递到车轮55。变速器54可为变速箱、行星齿轮***或另一类型的变速器。动力系可以以各种方式进行配置，包括作为并联、串联或串并联混合动力车辆。
电机52从牵引用电池58接收电功率以向车辆车轮55提供扭矩。电机52还可作为发电机进行操作，以例如在制动操作期间提供电功率以给电池58充电。
通过这种方式，图1的部件实现用于车辆的***，该***包括：车辆，该车辆包括混合动力车辆；发动机，该发动机包括一个或多个汽缸、进气通道和排气通道；起动马达，该起动马达联接到电池；涡轮增压器压缩机和马达驱动的电动压缩机中的每个，该涡轮增压器压缩机和该马达驱动的电动压缩机中的每个联接到进气通道；导管，该导管联接到涡轮增压器压缩机上游和电动压缩机上游的进气通道，该导管包括电动压缩机旁通阀；涡轮增压器涡轮，该涡轮增压器涡轮联接到排气通道；高压排气再循环(HP-EGR)通道，该高压排气再循环(HP-EGR)通道从涡轮增压器涡轮上游到涡轮增压器压缩机下游将排气通道联接到进气通道，该HP-EGR通道包括EGR阀；以及控制器，该控制器具有存储在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用于：响应于发动机起动的请求，关闭电动压缩机旁通阀，打开HP-EGR阀，经由起动马达使发动机起动转动同时操作电动压缩机直到发动机旋转的速度达到目标速度。
图2示出第一示例方法200，第一示例方法200可在发动机起动状态期间被实施用于操作可电驱动的压缩机以使排气涡轮加速。用于实施方法200和本文包括的其余方法的指令可由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机***的传感器(诸如上面参考图1所述的传感器)接收的信号来执行。控制器可采用发动机***的发动机致动器以根据下面所述的方法调节发动机操作。
在202处，该程序包括估计和/或测量发动机操作参数。评估的参数可包括例如发动机转速(以rpm为单位的旋转速度)、发动机温度、发动机负荷和排气温度。而且，可估计和/或测量环境状况(包括环境温度、压力和湿度)、歧管压力和温度、升压压力、排气空气/燃料比等。
在204处，该程序包括确定即使当车辆正在操作时是否满足发动机停止状况以及是否可发起发动机旋转减慢。发动机停止操作时的车辆可包括发动机滑行(sailing)状态，其中车辆处于运动中但不需要扭矩。在另一个示例中，发动机停止操作时的车辆可包括车辆静止的怠速停止(也称为自动停止)。在这两个示例中，车辆仍然在操作并且发动机停止是自动的(例如，在没有操作者发起的断开信号或其它关闭信号的情况下执行)。在车辆处于运动中时发动机停止的状况(也称为发动机滑行操作)可包括无扭矩需求时的松加速器踏板状况。作为示例，在车辆的下坡行进期间，车辆可由于惯性继续运动而不需要发动机扭矩或马达扭矩。在一些示例中，仅当车辆速度和/或发动机转速低于相应的阈值速度时才可执行发动机停止。该程序还可包括确定是否满足发动机怠速停止状况。发动机怠速停止的状况可包括发动机怠速达长于阈值持续时间。例如，当发动机负荷低于阈值时(例如当车辆静止时)，在车辆处于交通停车时可发生发动机怠速。在怠速转速下达长于阈值持续时间的发动机操作可导致燃料使用量增加和排气排放水平增加。而且，阈值持续时间可基于燃料箱中的燃料水平。在一个示例中，如果燃料箱中的燃料水平低于阈值水平，则阈值持续时间可减少，使得发动机怠速可不消耗附加燃料。
发动机怠速停止状况还可包括电池电荷状态(SOC)大于阈值。控制器可针对预设最小阈值(例如，30％)检查电池SOC，并且如果确定电池SOC充电至少30％以上，则可启用自动发动机停止。确认发动机怠速停止状况还可包括起动器/发电机的马达操作就绪的指示。
如果确定不满足发动机停止状况，则在206处，当前发动机运行可继续而不发起发动机停止操作，诸如发动机可在汽缸燃烧燃料的情况下维持运转。涡轮增压器涡轮和压缩机可经由流过涡轮的排气旋转。可电驱动的压缩机(诸如图1中的可电驱动的压缩机7)可根据需要操作，以在增加的扭矩需求期间提供升压辅助。可电驱动的压缩机可联接到涡轮增压器压缩机下游和增压空气冷却器上游的进气通道。在当通过操作涡轮增压器(诸如图1中的进气压缩机2a和排气涡轮2b)提供的升压压力低于期望的升压压力时的状况期间，可电驱动的压缩机可使用来自车载能量储存设备的能量操作以提供期望的升压。电动空气压缩机的操作速度和持续时间可基于涡轮增压器转速和如经由踏板位置传感器估计的扭矩需求来调节。在一个示例中，电动空气压缩机的操作速度和持续时间可随着扭矩需求的增加和涡轮增压器转速的降低而增加。在另一个示例中，电动空气压缩机的操作速度和持续时间可随着扭矩需求的减少和涡轮增压器转速的增加而减小。
如果确定在车辆操作期间满足发动机停止状况，则在208处，可中止燃烧以停止发动机。为了中止燃烧，可中止向发动机汽缸加燃料。而且，控制器可对每个汽缸禁用火花。一旦燃烧中止，发动机可旋转减慢，并且发动机转速可逐渐下降至零。发动机可维持在静止状态直到满足重新起动状况。在一个示例中，联接发动机的曲轴和变速器***的离合器可松开，使得即使曲轴停止也可维持变速器输入轴和变速器输出轴的旋转速度(因为车轮继续旋转)。
在210处，该程序包括确定是否满足发动机重新起动状况。在一个示例中，在车辆操作期间发动机停止之后的发动机重新起动状况可包括操作者请求的扭矩的增加。在一个示例中，控制器可例如经由踏板位置传感器确定加速器踏板的位置，以估计加速器踏板是否已接合(诸如在踩加速器踏板期间)。在另一个示例中，发动机重新起动状况可包括车辆速度降低到阈值速度以下。在阈值速度以下，如果没有发动机扭矩，则车辆可静止。作为示例，阈值速度可为5Mph。
如果确定尚不满足发动机起动状况，则在212处，发动机可在离合器松开的情况下维持在停止状态，并且可不恢复燃烧。如果确定满足发动机重新起动状况，则在214处，控制器可将信号发送到联接到电驱动的压缩机旁通管路(诸如图1中的旁通管路8)的旁通阀(诸如图1中的第一切断元件8c)，以将旁通阀致动到完全关闭位置。通过关闭旁通管路，进入进气通道的环境空气的整个体积可经由电驱动的压缩机引导。而且，联接到进气歧管的节气门可打开到全开位置，以增加进入进气歧管的环境空气流量。
在216处，控制器可将信号发送到容纳在次级空气管路诸如高压排气再循环通道(诸如图1中的管路9)中的阀(诸如图1中的阀5c)。次级空气管路的第一端部可联接到涡轮增压器压缩机上游的进气通道，并且次级空气管路的第二端部可联接到涡轮增压器涡轮上游的排气通道。在218处，电驱动的压缩机可操作，以使加压空气经由HP-EGR通道流到涡轮。控制器可将信号发送到电驱动的压缩机致动器，以使用来自联接到电动升压器的能量储存设备的能量致动电驱动的压缩机。当经由全开节气门进入进气歧管的环境空气流经电动空气压缩机时，对空气进行加压，并且然后加压空气经由HP-EGR通道引导到排气通道。加压空气流经涡轮，即使当不存在排气供应时也使得涡轮开始旋动。通过使加压空气流经涡轮，可响应于满足发动机重新起动状况而发起涡轮加速。
在220处，控制器可将信号发送到联接到发动机的起动马达(诸如图1中的起动马达26)以开始使发动机起动转动，以便将发动机转速增加到目标发动机转速。目标发动机转速可与如经由踏板位置传感器估计的操作者扭矩需求成正比。起动马达可经由车载电池供电。在一个示例中，电池可为联接到混合动力车辆的电动马达的牵引用电池(诸如图1中的牵引用电池58)。在一个示例中，可在操作电驱动的压缩机以经由涡轮使加压空气流动之前经由起动马达发起使发动机起动转动。
在222处，该程序包括确定涡轮转速是否增加到阈值速度以上。当加压空气被引导通过涡轮时，涡轮转速可稳步增加。阈值涡轮转速可基于目标发动机转速。在目标发动机转速下，由发动机产生的排气可足以使涡轮以阈值速度旋动。在一个示例中，控制器可以基于操作者扭矩需求来校准阈值涡轮转速。控制器可使用查找表确定阈值涡轮转速，其中输入是加速器踏板位置，并且输出是阈值涡轮转速。作为示例，随着操作者扭矩需求的增加，阈值涡轮转速可增加，并且随着操作者扭矩需求的减少，阈值涡轮转速可降低。
如果确定涡轮转速低于阈值速度，则在224处，电驱动的压缩机的操作可继续直到流经排气涡轮的压缩空气使得涡轮转速增加至阈值速度。而且，可经由起动马达继续使发动机起动转动。如果确定排气涡轮的转速高于阈值速度，则在226处，该程序包括确定使发动机起动转动是否完成。在一个示例中，如果发动机旋转速度增加至目标发动机转速(基于操作者扭矩需求)，则可认为使发动机起动转动完成。在目标发动机转速下，变速器输入轴的旋转的速度可对应于发动机转速，使得发动机扭矩可传递到车轮以供车轮以期望速度旋转。在另一个示例中，如果发动机同步完成使得曲轴旋转对准凸轮轴的位置并且控制器能够检测发动机的位置，则可认为使发动机起动转动完成。
如果确定起动转动未完成，则在228处，起动马达可继续操作以便使发动机起动转动。如果确定起动转动完成，则在230处，控制器可将信号发送到起动马达以禁用起动马达。而且，控制器可将信号发送到电驱动的压缩机致动器以中止电动压缩机的操作。将发动机的曲轴联接到变速器***的离合器可接合，从而恢复从发动机到车轮的扭矩传递。
在232处，可通过对发动机汽缸发起加燃料和火花而开始燃烧。控制器可将信号发送到联接到发动机汽缸的一个或多个燃料喷射器，以对汽缸中的每一个重新起动燃料喷射。而且，控制器可将信号发送到联接到每个汽缸的火花塞以启用火花。在一个示例中，即使涡轮转速低于阈值速度，电动压缩机的操作可中止，并且可在使发动机起动转动完成时发起燃烧。在燃烧期间产生的排气可使得涡轮转速增加至阈值涡轮转速。
一旦通过燃烧使发动机旋转，在234处，电驱动的压缩机旁通阀的开度可基于发动机工况诸如发动机负荷进行调节。在一个示例中，如果发动机负荷增加，则旁通阀的开度可减小，以经由电驱动的压缩机引导更高体积的环境空气从而增加升压压力。如前所述，在当通过操作涡轮增压器提供的升压压力低于期望的升压压力时的状况期间，可操作电驱动的压缩机以提供期望的升压。而且，可基于对HP-EGR的需求打开HP-EGR阀。在一个示例中，如果对HP-EGR的需求增加，则HP-EGR阀的开度可增加，以允许较大量的排气从涡轮上游再循环到涡轮增压器压缩机下游。控制器可基于包括发动机转速、发动机负荷和发动机温度的发动机工况估计HP-EGR阀的开度。作为示例，控制器可使用查找表确定HP-EGR阀的开度，其中输入是发动机转速、发动机负荷和发动机温度中的每个，并且输出是HP-EGR阀开度。
通过这种方式，在发动机停止之后经由起动马达的发动机起动期间，涡轮增压器涡轮可用压缩进气进行旋转，压缩进气被电动空气压缩机压缩并且经由次级空气管路诸如高压排气再循环管路供应到涡轮的入口。
图3示出说明在自动停止之后的发动机起动状态期间电驱动的压缩机的操作的示例操作顺序300。水平(x轴)表示时间，并且垂直标记t1至t5标识电驱动的压缩机的操作中的重要时间。
第一曲线(线302)示出如经由踏板位置传感器估计的加速器踏板的位置。第二曲线(线304)示出车辆的操作速度。第三曲线(线308)示出如经由曲轴位置传感器估计的发动机转速随时间的变化。虚线306示出在紧接发动机停止后的发动机起动之后的目标发动机转速。第四曲线(线310)示出联接到涡轮增压器压缩机下游的进气通道的电驱动的压缩机(诸如图1中的压缩机7)的操作。第五曲线(线312)示出联接到高压排气再循环管路的阀的开度，该高压排气再循环管路联接到涡轮增压器涡轮上游的排气通道并且联接到涡轮增压器压缩机下游的进气通道。第六曲线(线314)示出涡轮增压器涡轮的旋转的速度。在发动机燃烧期间，排气可在其流经涡轮时使涡轮旋转。虚线315示出阈值涡轮转速，该阈值涡轮转速可基于紧接在发动机停止后的发动机起动之后的目标发动机转速306。第七曲线(线316)示出经由联接到汽缸的一个或多个燃料喷射器将燃料喷射到一个或多个发动机汽缸。第八曲线(线318)示出起动马达的操作以使发动机起动转动。起动马达经由车载电池供电。
在时间t1之前，踩下加速器踏板并且经由发动机扭矩推进车辆。扭矩需求根据加速器踏板位置进行估计，并且通过涡轮增压器涡轮的操作提供的升压压力不足以满足估计的扭矩需求。因此，操作电动压缩机以提供估计的扭矩需求。
在时间t1，响应于操作者松加速器踏板，车辆速度降低。响应于松加速器踏板，发动机转速相应地降低。由于在降低的发动机转速操作期间较低的扭矩需求，所以不期望由电动压缩机产生附加升压压力。而且，发动机稀释不再期望HP-EGR。因此，在时间t1，禁用电动压缩机，并且还将HP-EGR阀致动到关闭位置。
在时间t1和t2之间，发动机在较低的发动机转速下继续操作。响应于另一松加速器踏板，在时间t2，发起发动机停止以改善燃料效率和排放质量。即使在无发动机或马达扭矩的情况下，车辆的惯性也足以维持车辆运动。在时间t2，通过对发动机汽缸中止燃料喷射和火花而中止发动机燃烧，并且发动机旋转减慢至静止。当发动机旋转减慢时，通过涡轮的排气流量减少并且涡轮也旋转减慢，涡轮转速减小至零。在时间t2和时间t3之间，发动机和涡轮中的每个处于静止状态。
在时间t3，响应于踩加速器踏板，发动机通过起动转动经由起动马达而重新起动。基于踩加速器踏板时的扭矩需求，控制器估计目标发动机转速306。激活电驱动的压缩机以压缩环境空气。控制器将信号发送到联接到HP-EGR阀的致动器，以将阀致动到完全打开位置。来自进气歧管的压缩空气经由HP-EGR管路流到涡轮。在时间t3和时间t4之间，当压缩空气流经涡轮时，即使在发动机中发起燃烧之前，涡轮转速也开始增加。在时间t4，观察到发动机转速已增加至目标发动机转速306。然而，涡轮转速保持低于阈值涡轮转速315。在一个示例中，控制器校准对应于目标发动机转速306的阈值涡轮转速315。在目标发动机转速306下，由发动机产生的排气足以使涡轮以阈值速度旋动。继续使发动机起动转动并且电驱动的压缩机操作，直到涡轮转速达到阈值涡轮转速315。
在时间t5，响应于涡轮转速增加至阈值涡轮转速315，推断涡轮加速完成并且电驱动的压缩机被停用。控制器将信号发送到起动马达致动器以停用起动马达。将HP-EGR阀致动到关闭位置。在时间t5，控制器将信号发送到联接到发动机汽缸的燃料喷射器以重新激活燃料喷射。而且，发起火花以恢复燃烧。在时间t5之后，发动机通过空气和燃料的燃烧而旋转，并且涡轮经由排气而旋转。
通过这种方式，通过在发动机停止之后的发动机起动时使排气涡轮先发地旋动，减少在发动机停止之后提供期望的发动机扭矩所需的时间，从而改善发动机性能。通过减少提供所请求的扭矩所需的时间，减少在发动机起动状态期间发动机输出的可感知的变化，从而改善操作者的驾驶体验。利用电驱动的压缩机和HP-EGR通道以在排气可用之前使涡轮加速的技术效果是现有发动机部件可重新用于改善发动机性能，从而消除对附加部件的需求。总体而言，通过在车辆操作期间加快发动机起动时的扭矩递送，可改善发动机性能和操作者满意度。
一种用于机械增压内燃发动机的示例***包括：发动机，该发动机联接到曲轴；进气***，该进气***包括用于将增压空气供应到发动机的一个或多个发动机汽缸的进气通道；排气排放***，该排气排放***用于排放排气；至少一个排气涡轮增压器，该至少一个排气涡轮增压器包括布置在排气排放***中的涡轮和布置在进气***中的压缩机；可电驱动的压缩机，该可电驱动的压缩机布置在压缩机下游的进气***中；旁通管路，该旁通管路联接到进气***以用于绕过可电驱动的压缩机，该旁通管路与进气通道形成第一接合点和第二接合点中的每一个，所述旁通管路与在可电驱动的压缩机和至少一个排气涡轮增压器的压缩机之间的进气通道形成第一接合点，并且与在可电驱动的压缩机下游的进气通道形成第二接合点，第一切断元件设置在旁通管路中；管路，该管路联接进气***和排气排放***，该管路与进气通道形成第三接合点和第四接合点中的每一个，所述管路与在可电驱动的压缩机下游的进气通道形成第三接合点，并且与在至少一个排气涡轮增压器的涡轮上游的排气通道形成第四接合点，第二切断元件设置在管路中；起动设备，该起动设备被配置为在起动过程期间使曲轴旋转；以及控制器，该控制器具有存储在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用于：在喷射燃料并发起点火的点燃操作模式期间，响应于低于阈值的负荷需求，将内燃发动机转变为既不引入燃料也不发起点火的未点燃操作模式；并且然后发动机响应于高于阈值的负荷需求，起动内部燃烧，其中，起动包括激活起动设备以便使曲轴转动，激活可电驱动的压缩机，打开第二切断元件以打开管路从而经由管路将增压空气从可电驱动的压缩机供应到涡轮，然后响应于同步的完成而点燃内燃发动机，以及在内燃发动机的点燃操作模式下，停止使用可电驱动的压缩机将增压空气供应到涡轮。在任何前述示例中，另外地或任选地，同步包括曲轴的位置对准凸轮轴的位置，从而能够估计发动机位置。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，点燃内燃发动机还响应于发动机转速增加至目标发动机转速。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，在激活可电驱动的压缩机之前激活起动设备，并且通过打开第二切断元件打开管路，以便将增压空气供应到涡轮。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，激活可电驱动的压缩机，并且通过打开第二切断元件打开管路，以便在激活起动设备之前将增压空气供应到涡轮。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，停止将增压空气供应到涡轮包括一旦内燃发动机再次点燃就通过关闭第二切断元件来阻断管路并且停用可电驱动的压缩机。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，在内燃发动机的点燃操作模式期间，通过容纳在至少一个排气涡轮增压器的压缩机与第一接合点之间的进气通道中的第一增压空气冷却器和容纳在第二接合点下游的进气通道中的第二增压空气冷却器中的一个或多个将冷却增压空气供应到内燃发动机。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，管路在内燃发动机的点燃操作模式下用作排气再循环装置的高压再循环管路。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，非点燃操作模式包括：松开将内燃发动机联接到变速器***的离合器以使发动机与变速器***和车辆车轮分离，以及停用内燃发动机的燃料喷射***和/或点火设备以中止燃烧；并且其中点燃操作模式包括：接合离合器以将发动机扭矩从发动机传递到变速器***和车辆车轮，以及操作燃料喷射***和点火设备以恢复燃烧。
另一种发动机示例方法包括：在发动机起动期间，用压缩进气使涡轮增压器涡轮旋动，压缩进气被电动空气压缩机压缩并且经由次级空气管路供应到涡轮的入口。在任何前述示例中，另外地或任选地，发动机起动包括在发动机停止之后经由起动马达的发动机旋转加速。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，次级空气管路包括具有联接到涡轮增压器压缩机上游的进气通道的第一端部和联接到涡轮增压器涡轮上游的排气通道的第二端部的通道，该通道包括阀。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，将压缩空气供应到涡轮的入口包括完全打开阀。在前述示例的任一个或全部中，该方法另外地或任选地还包括，响应于涡轮增压器涡轮转速增加至阈值速度以上而中止电动空气压缩机的操作并且关闭阀。在前述示例的任一个或全部中，该方法另外地或任选地还包括，响应于涡轮增压器涡轮转速增加至阈值速度以上并且发动机转速增加至目标速度而对一个或多个发动机汽缸发起燃料喷射和火花并且停用起动马达。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，电动空气压缩机联接到进气通道，电动空气压缩机旁通导管联接到进气压缩机下游和增压空气冷却器上游的进气通道，该方法还包括，当将压缩空气供应到涡轮的入口时，关闭联接到旁通导管的电动空气压缩机旁通阀以经由电动空气压缩机引导环境空气。在前述示例的任一个或全部中，该方法还包括，另外地或任选地，在对一个或多个发动机汽缸发起燃料喷射和火花之后，打开阀以将高压排气从涡轮上游再循环到涡轮增压器压缩机上游，其中再循环的排气的量基于发动机转速、发动机负荷和发动机温度中的一个或多个。
另一种发动机示例方法包括：车辆，该车辆包括混合动力车辆；发动机，该发动机包括一个或多个汽缸、进气通道和排气通道；起动马达，该起动马达联接到电池；涡轮增压器压缩机和马达驱动的电动压缩机中的每个，该涡轮增压器压缩机和该马达驱动的电动压缩机中的每个联接到进气通道；导管，该导管联接到涡轮增压器压缩机上游和电动压缩机上游的进气通道，该导管包括电动压缩机旁通阀；涡轮增压器涡轮，该涡轮增压器涡轮联接到排气通道；高压排气再循环(HP-EGR)通道，该高压排气再循环(HP-EGR)通道从涡轮增压器涡轮上游到涡轮增压器压缩机下游将排气通道联接到进气通道，该HP-EGR通道包括EGR阀；以及控制器，该控制器具有存储在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用于：响应于发动机起动的请求，关闭电动压缩机旁通阀，打开HP-EGR阀，经由起动马达使发动机起动转动同时操作电动压缩机直到发动机旋转的速度达到目标速度。在前述示例的任一个或全部中，另外地或任选地，发动机起动的请求包括在车辆处于运动中时在发动机停止状态期间发动机扭矩需求的增加。在前述示例的任一个或全部中，该方法还包括，另外地或任选地，控制器包括进一步的指令，所述进一步的指令用于：响应于发动机旋转的速度达到目标速度，停用电动压缩机，并且发起燃料喷射和火花中的每一个，经由联接到一个或多个发动机汽缸的一个或多个燃料喷射器发起燃料喷射，并且经由联接到一个或多个发动机汽缸的火花塞发起火花。
注意，本文包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制***结合各种传感器、致动器以及其他发动机硬件来实行。本文所描述的特定程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。可以根据所使用的具体策略重复执行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制***中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种发动机硬件部件的***中结合电子控制器执行指令来实行。
应当理解，因为可以有许多变化，所以本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种***和配置，以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元素或“第一”元素或其等同物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合可以通过本申请权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论是宽于、窄于、等于或不同于原始权利要求的范围，也都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于机械增压内燃发动机的***，其包括：
发动机，所述发动机联接到曲轴；
进气***，所述进气***包括用于向所述发动机的一个或多个发动机汽缸供应增压空气的进气通道；
排气排放***，所述排气排放***用于排放排气；
至少一个排气涡轮增压器，所述至少一个排气涡轮增压器包括布置在所述排气排放***中的涡轮和布置在所述进气***中的压缩机；
可电驱动的压缩机，所述可电驱动的压缩机布置在所述压缩机下游的所述进气***中；
旁通管路，所述旁通管路联接到所述进气***以用于绕过所述可电驱动的压缩机，所述旁通管路与所述进气通道形成第一接合点和第二接合点中的每一个，所述旁通管路与在所述可电驱动的压缩机与所述至少一个排气涡轮增压器的所述压缩机之间的所述进气通道形成所述第一接合点，并且与在所述可电驱动的压缩机下游的所述进气通道形成所述第二接合点，第一切断元件设置在所述旁通管路中；
联接所述进气***和所述排气排放***的管路，该管路形成第三接合点和第四接合点中的每一个，该管路与在所述可电驱动的压缩机下游的所述进气通道形成所述第三接合点，并且与在所述至少一个排气涡轮增压器的所述涡轮上游的所述排气通道形成所述第四接合点，第二切断元件设置在该管路中；
起动设备，所述起动设备被配置为在起动过程期间使所述曲轴旋转；以及
控制器，所述控制器具有存储在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用于：
在喷射燃料并发起点火的点燃操作模式期间，
响应于低于阈值的负荷需求，将所述内燃发动机转变为既不引入燃料也不发起点火的非点燃操作模式；
并且然后发动机响应于高于阈值的负荷需求，起动内部燃烧，
其中，所述起动包括激活所述起动设备以便使所述曲轴转动，激活所述可电驱动的压缩机，打开所述第二切断元件以打开该管路从而经由该管路将增压空气从所述可电驱动的压缩机供应到所述涡轮，然后响应于同步的完成点燃所述内燃发动机，以及在所述内燃发动机的点燃操作模式下，停止使用所述可电驱动的压缩机将增压空气供应到所述涡轮。
2.根据权利要求1所述的***，其中所述同步包括所述曲轴的位置与凸轮轴的位置对准，从而能够估计发动机位置。
3.根据权利要求1所述的***，其中点燃所述内燃发动机还响应于发动机转速增加至目标发动机转速。
4.根据权利要求1所述的***，其中在所述可电驱动的压缩机被激活之前激活所述起动设备，并且通过打开所述第二切断元件打开该管路以便向所述涡轮供应增压空气。
5.根据权利要求1所述的***，其中所述可电驱动的压缩机被激活，并且通过打开所述第二切断元件打开该管路以便在所述起动设备被激活之前向所述涡轮供应增压空气。
6.根据权利要求1所述的***，其中停止将增压空气供应到所述涡轮包括一旦所述内燃发动机被再次点燃就通过关闭所述第二切断元件阻断该管路并且停用所述可电驱动的压缩机。
7.根据权利要求1所述的***，其中在所述内燃发动机的所述点燃操作模式期间，通过容纳在所述至少一个排气涡轮增压器的所述压缩机与所述第一接合点之间的所述进气通道中的第一增压空气冷却器和容纳在所述第二接合点下游的所述进气通道中的第二增压空气冷却器中的一个或多个将冷却增压空气供应到所述内燃发动机。
8.根据权利要求1所述的***，其中该管路在所述内燃发动机的所述点燃操作模式下用作排气再循环装置的高压再循环管路。
9.根据权利要求1所述的***，其中所述非点燃操作模式包括：松开将所述内燃发动机联接到变速器***的离合器以使所述发动机与所述变速器***和车辆车轮分离，以及停用所述内燃发动机的燃料喷射***和/或点火设备以中止燃烧；并且其中所述点燃操作模式包括：接合所述离合器以将发动机扭矩从所述发动机传递到所述变速器***和所述车辆车轮，以及操作所述燃料喷射***和所述点火设备以恢复燃烧。
10.一种方法，其包括：
在发动机起动期间，利用压缩的进气使涡轮增压器涡轮旋动，所述压缩进气被电动空气压缩机压缩并经由次级空气管路供应到所述涡轮的入口。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述发动机起动包括在发动机停止之后经由起动马达的发动机旋转加速。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述次级空气管路包括具有联接到涡轮增压器压缩机上游的进气通道的第一端部和联接到所述涡轮增压器涡轮上游的排气通道的第二端部的通道，该通道包括阀。
13.根据权利要求12所述的方法，其中将压缩空气供应到所述涡轮的所述入口包括完全打开所述阀。
14.根据权利要求12所述的方法，其还包括：响应于所述涡轮增压器涡轮的转速增加至阈值速度以上，中止所述电动空气压缩机的操作并且关闭所述阀。
15.根据权利要求14所述的方法，其还包括：响应于所述涡轮增压器涡轮转速增加至所述阈值速度以上并且发动机转速增加至目标速度，对一个或多个发动机汽缸发起燃料喷射和火花并且停用所述起动马达。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述电动空气压缩机联接到进气通道，所述电动空气压缩机的旁通导管联接到进气压缩机下游和增压空气冷却器上游的所述进气通道，所述方法还包括：当将压缩空气供应到所述涡轮的所述入口时，关闭联接到所述旁通导管的电动空气压缩机旁通阀以经由所述电动空气压缩机引导环境空气。
17.根据权利要求11所述的方法，其还包括：在对一个或多个发动机汽缸发起燃料喷射和火花之后，打开所述阀以将高压排气从所述涡轮上游再循环到所述涡轮增压器压缩机上游，其中再循环的排气的量基于发动机转速、发动机负荷和发动机温度中的一个或多个。
18.一种***，其包括：
车辆，所述车辆包括混合动力车辆；
发动机，所述发动机包括一个或多个汽缸、进气通道和排气通道；
起动马达，所述起动马达联接到电池；
涡轮增压器压缩机和马达驱动的电动压缩机中的每个，所述涡轮增压器压缩机和所述马达驱动电动压缩机中的每个被联接到所述进气通道；
导管，所述导管联接到所述涡轮增压器压缩机上游和所述电动压缩机上游的所述进气通道，所述导管包括电动压缩机旁通阀；
涡轮增压器涡轮，所述涡轮增压器涡轮联接到所述排气通道；
高压排气再循环通道，即HP-EGR通道，所述HP-EGR通道从所述涡轮增压器涡轮上游到所述涡轮增压器压缩器下游将所述排气通道联接到所述进气通道，所述HP-EGR通道包括HP-EGR阀；以及
控制器，所述控制器具有存储在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用于：
响应于发动机起动的请求，
关闭所述电动压缩机旁通阀；
打开所述HP-EGR阀；
经由所述起动马达使所述发动机起动转动同时操作所述电动压缩机直到发动机旋转的速度达到目标速度。
19.根据权利要求18所述的***，其中所述发动机起动的所述请求包括在所述车辆处于运动中时在发动机停止状态期间所述发动机扭矩需求的增加。
20.根据权利要求18所述的***，其中所述控制器包括进一步的指令，用于：响应于所述发动机旋转的速度达到所述目标速度，停用所述电动压缩机，并且发起燃料喷射和火花中的每个，经由联接到所述一个或多个发动机汽缸的一个或多个燃料喷射器发起所述燃料喷射，并且经由联接到所述一个或多个发动机汽缸的火花塞发起所述火花。
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