CN203730120U - 用于发动机的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于发动机的***。该***包括：使压缩进气从涡轮增压器压缩机的出口再循环到涡轮增压器压缩机的入口的压缩机旁通通道；定位在再循环压缩进气的流动路径中的涡轮机；以及连接于涡轮机的能量转换装置。提出了定位在压缩机旁通流动路径中的涡轮发电机的实施例。在一个示例中，用于具有压缩机的发动机的方法包括通过定位在压缩机的旁通流动路径中的涡轮发电机产生能量。通过这种方式，可以通过涡轮发电机来回收再循环进气的能量。

Description

用于发动机的***

技术领域

本公开涉及发动机。 

背景技术

对发动机进行涡轮增压使得发动机能够提供的功率与更大排量发动机的功率相同。因此，涡轮增压能够扩展发动机的工作区域。涡轮增压器通过由排气流操作的涡轮机在压缩机中压缩进气来发挥功能。在某些情况下，压缩机的流量和两端的压力比能够波动到可能导致噪声干扰并且在更严重的情况下导致性能问题和压缩机劣化的水平。 

这种压缩机喘振可以通过位于进气中的一个或多个压缩机旁通阀(CBV)来缓解。CBV可以使压缩空气从压缩机出口再循环到压缩机入口。然而，本实用新型的发明人认识到压缩空气的再循环过程可能浪费用来压缩空气的能量，这样在某些情况下会导致燃油经济性变差。 

实用新型内容

因此，本实用新型提供了一种解决与压缩进气的再循环相关联的能量损失的方法和用于发动机的***。在一个示例中，用于具有压缩机的发动机的方法包括通过定位在压缩机的旁通流路中的涡轮发电机来产生能量。 

本实用新型提供了一种用于具有压缩机的发动机的方法，包括：通过定位在压缩机的旁通流动路径中的涡轮发电机产生能量。 

优选地，通过涡轮发电机产生能量进一步包括引导再循环压缩进气的至少一部分穿过涡轮发电机。 

优选地，还包括调节压缩机旁通阀以使压缩进气从压缩机的出口再循环到压缩机的入口。 

优选地，引导再循环压缩进气的至少一部分穿过涡轮发电机还包括将 压缩机旁通阀调节到第一位置。 

优选地，还包括将压缩机旁通阀调节到第二位置，以使压缩进气从压缩机的出口再循环到压缩机的入口而不引导压缩进气穿过涡轮发电机。 

优选地，还包括关闭压缩机旁通阀以阻挡压缩进气的再循环。 

根据本实用新型的另一方面提供了一种用于具有压缩机的发动机的方法，包括：引导进气穿过压缩机并到达发动机；以及在选定状况期间，通过定位在压缩机旁通流动路径中的涡轮发电机使进气的至少一部分从压缩机的下游再循环到压缩机的上游。 

优选地，通过涡轮发电机使进气的至少一部分从压缩机的下游再循环到压缩机的上游还包括将压缩机旁通阀打开到第一位置。 

优选地，选定状况包括压缩机压力比与质量型空气流量的比率高于第一阈值但低于第二阈值。 

优选地，还包括当上述比率高于第二阈值时将压缩机旁通阀打开到第二位置，以使进气的至少一部分从压缩机的下游再循环到压缩机的上游而不穿过涡轮发电机。 

优选地，还包括当上述比率低于第一阈值时关闭压缩机旁通阀以将进气从压缩机的下游引导至发动机。 

根据本实用新型的再一方面提供了一种***，包括：使压缩进气从涡轮增压器压缩机的出口再循环到涡轮增压器压缩机的入口的压缩机旁通通道；定位在再循环压缩进气的流动路径中的涡轮机；以及连接于涡轮机的能量转换装置。 

优选地，还包括定位在压缩机旁通通道中的阀门。 

优选地，涡轮机定位在连接于压缩机旁通通道的涡轮机通道中。 

优选地，还包括控制器，控制器构造成将阀门调节到第一位置以引导再循环压缩进气的至少一部分穿过涡轮机并到达涡轮增压器压缩机的入口。 

优选地，控制器构造成将阀门调节到第二位置以引导再循环压缩进气穿过压缩机旁通通道并阻挡再循环压缩进气到达涡轮机。 

优选地，控制器构造成关闭阀门以阻挡压缩进气的再循环并将压缩进 气引导至发动机。 

优选地，控制器构造成基于涡轮增压器压缩机的压力比和质量型流量来调节阀门。 

优选地，涡轮机是第一涡轮机，并且***还包括第二涡轮机，第二涡轮机定位在发动机的排气路径中并通过轴连接于涡轮增压器压缩机。 

优选地，能量转换装置连接于电池。 

通过这种方式，可通过定位在压缩机的旁通流路中的涡轮发电机来回收再循环进气的能量。通过涡轮发电机的空气的流量可通过压缩机旁通阀来控制。一般地，压缩机旁通阀被控制为使压缩空气再循环，以避免喘振。在通过压缩机旁通通道的流量低的情况下，阀门可以被控制为使空气在到达压缩机的入口之前再循环通过涡轮发电机。阀门的位置可以控制允许在压缩机周围再循环的质量流。这允许计量数量的空气再循环，从而使压缩机以压缩机映射上的更有利的点运行。在需要较大量的再循环空气的瞬态运行状况期间，例如在进气节流阀关闭时，旁通阀可以被控制到允许空气通过压缩机旁通通道绕过涡轮机并且从压缩机的高压侧流到到低压侧的位置。压缩机旁通通道可相对较大和/或允许压缩机周围的不受限制的气流。这样，在大多数运行状况下都可以缓解压缩机喘振，同时通过涡轮发电机产生额外的能量。 

通过单独参照具体实施方式或者结合附图参照具体实施方式，本实用新型的上述优势和其他优势以及特征将会变得显而易见。 

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示出了包括由压缩机旁通阀控制的涡轮发电机的示例性发动机的示意图； 

图2A至图2C示出图1的压缩机旁通阀处于不同操作位置； 

图3A至图3C示出压缩机旁通阀的替代性实施例处于不同操作位置； 

图4是流程图，示出了根据本发明的实施例减小压缩机喘振的控制程序； 

图5是示例性的压缩机流量映射图； 

图6是示出了示例性的重要运行参数的曲线。 

具体实施方式

压缩机喘振可在压缩机两端的压力比相对于通过压缩机的质量型流量增大时发生。压缩机喘振可导致噪声干扰、发动机功率波动和发动机劣化(在某些情况下)。为控制压缩机喘振，可开启压缩机旁通阀以使压缩进气的一部分再循环到压缩机的上游，从而增大通过压缩机的流量。涡轮机可定位在压缩机旁通流的路径中。涡轮机可连接于诸如发电机的能量转换装置。通过这种方式，当开启压缩机旁通阀时，再循环空气可通过涡轮机以在能量转换装置中产生能量。 

在图1中示出了包括压缩机、压缩机旁通阀以及涡轮发电机的发动机***。压缩机旁通阀可被调节至图2A至图3C所示的多个位置。图1的发动机***还包括控制器，该控制器可根据图5所示的映射执行图4所示的程序。图6示出了在图4的程序执行过程中观测到的各种运行参数。 

首先，图1是示出了可包括在汽车的动力***中的示例性发动机10的示意图。所示发动机10具有四个气缸30。然而，根据本公开，可使用其他数量的气缸。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制***以及通过输入装置130来自车辆操作人员132的输入来控制。在本示例中，输入装置130包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，气缸)30可包括燃烧室壁，活塞(未示出)位于燃烧室壁中。活塞可连接于曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可通过中间传动系(未示出)连接于车辆的至少一个驱动轮。另外，起动马达可通过飞轮连接于曲轴40以实现发动机10的起动操作。 

燃烧室30可通过进气通道42从进气歧管44接收进气并可通过排气歧管46向排气通道48排放燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46能够通过各自的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。 

燃料喷射器50示出为直接连接于燃烧室30，用于与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室30中。通过这种方式，燃料喷射器50提供所谓的燃料直喷到燃烧室30中；然而，应当注意，还可能为进气道喷射。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料***(未示出)被输送到燃料喷射器50。 

进气通道42可以包括节流阀21，节流阀21具有调节到达进气歧管的气流的节流阀板22。在该特定示例中，节流阀板22的位置可以通过控制器12来改变，以实现电子节流控制(ETC)。通过这种方式，可操作节流阀21来改变提供给燃烧室30及其他发动机气缸之中的进气。在一些实施例中，在进气通道42中可以存在附加节流阀。例如，如图1所示，具有节流阀板24的附加节流阀23位于压缩机60的上游。 

另外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)***可引导所需部分的排气从排气通道48经由EGR通道140到达进气通道42。提供给进气通道42的EGR的量可以由控制器12通过EGR阀142来改变。在一些情况下，EGR***可用来调节燃烧室内的空气和燃料的混合物的温度。图1示出了高压EGR***，在该高压EGR***中，EGR被从涡轮增压器的涡轮机的上游引导至涡轮增压器的压缩机的下游。在其他实施例中，发动机可以附加地或替代性地包括低压EGR***，在该低压EGR***中，EGR被从涡轮增压器的涡轮机的下游引导至涡轮增压器的压缩机的上游。 

发动机10还可包括诸如涡轮增压器或机械增压器的压缩装置，该压缩装置至少包括沿进气歧管44布置的压缩机60。对于涡轮增压器而言，压缩机60可至少部分地由涡轮机62驱动，该驱动过程可例如通过轴或其他连接装置来实现。涡轮机62可沿着排气通道48布置。可配置多种装置来驱动压缩机。对于机械增压器而言，压缩机60可以至少部分地由发动机和/或电机来驱动，并且可以不包括涡轮机。因此，经由涡轮增压器或机械增 压器提供给发动机的一个或多个气缸的压缩量可通过控制器12来改变。 

另外，排气通道48可包括用于使排气转移离开涡轮机62的废气旁通阀26。另外，在压缩机60周围的压缩机旁通通道64中可安置有构造成将压缩机60周围的进气转移的压缩机旁通阀(CBV)27。废气旁通阀26和/或CBV27可以由控制器12控制，以例如在需要较低增压压力时打开。 

进气通道42还可包括增压空气冷却器(CAC)80(例如，中冷器)以降低涡轮增压进气或机械增压进气的温度。在一些实施例中，增压空气冷却器80可为空气-空气热交换器。在其他实施例中，增压空气冷却器80可为空气-液体热交换器。在图1所述实施例中，CAC80在压缩机旁通通道64从进气通道42中分离出来之后沿进气通道42设置在压缩机60与进气歧管44之间。这可使相对较冷的压缩进气被引导至发动机，而较热的压缩进气再循环回到压缩机的入口。较热的压缩空气可允许空气在位于压缩再循环流动路径中的涡轮发电机63(将在后文中更详细地描述)两端产生更大膨胀。然而，在其他实施例中，CAC80可在进气通道42中定位在压缩机60与进气歧管44之间，但是位于压缩机旁通通道64从进气通道42中分离出来的位置处的上游。通过这种方式，压缩进气可在再循环回到压缩机入口之前被冷却，这样会降低过高的压缩机出口温度。 

涡轮发电机63包括驱动辅助发电机68的涡轮机66。辅助发电机可为发动机的电池充电，以此作为机械驱动的主发电机的充电的补充和/或在例如主发电机劣化或失效时作为充电的主要来源。 

涡轮发电机63使用通常会被压缩机60周围的再循环进气浪费的能量。例如，压缩机60两端的压力变化可用以引导气流通过涡轮机66。涡轮机66驱动辅助发电机68，辅助发电机68向电池150提供电流。在这种构型中，在某些运行条件下，由于可减少机械驱动的主发电机(未示出)对电池150的充电并可增加经由辅助发电机68的充电，因此可例如提高发动机***的整体效率。在其他示例中，将涡轮发电机产生的能量与主发电机(例如，交流发电机)产生的能量联用来对电池充电，可减小发动机负荷并提供燃油经济性效益。 

如所述，进气在到达发动机之前流过进气通道42和压缩机60。CBV 位置可通过控制器12进行改变，从而改变在压缩机60周围再循环的进气的量。压缩机旁通通道64将进气从压缩机60的下游和周围的位置引导至压缩机60的上游的位置。进气可例如通过CBV两端的压力差而被引导通过压缩机旁通通道64。如下参照图2A至图2C所述，可调整CBV27以调节通过再循环通道的压缩再循环进气的流量。在一些示例中，CBV27可为打开和关闭压缩机旁通通道64的开/关阀。在其他示例中，CBV27可为控制通过压缩机旁通通道64的气流的可变量的流量调节阀。CBV27可为节流阀、三通球阀、柱塞阀或滑阀、闸阀、蝶阀或其他合适的流量控制装置。另外，CBV27可由螺线管、脉冲宽度调制螺线管、DC电机、步进电机、真空膈膜等致动。 

在某些情况下，被引导通过压缩机旁通通道64的气流的至少一部分可穿过涡轮机66。涡轮机66利用从气流获取的能量使辅助发电机68旋转。辅助发电机68产生被供给到电池150的电流。电池150可向设置有发动机10的车辆的电气***中的各种部件提供电能，这些部件诸如为灯、泵、风扇、燃料喷射器、点火装置、空调等。电池150可进一步由通过发动机10机械驱动的主发电机充电。尽管图1示出涡轮机66连接于发电机，但还可能为其他构型。例如，涡轮机66可连接于诸如交流电机的不同的能量转换装置。 

CBV27可将离开压缩机60的气流的一部分或全部引导通过压缩机旁通通道64，或者完全不引导一点气流通过压缩机旁通通道64。例如，当CBV27关闭时，离开压缩机60的全部气流都可被引导至发动机。当CBV27打开时，离开压缩机60的气流的至少一部分可被引导通过压缩机旁通通道64。 

CBV27可以进一步控制通过涡轮机66的空气的流量。如图1所示，涡轮机通道70可连接于压缩机旁通通道64。在进入压缩机旁通通道64中的流量较低的情况下，离开压缩机60的空气可被引导穿过涡轮机通道70和涡轮机66，如此可通过发电机68发电以存储在电池150中。在进入压缩机旁通通道64中的流量较高的情况下，离开压缩机60的空气可被引导穿过压缩机旁通通道64而不穿过涡轮机通道70。为在某些情况下引导空 气穿过涡轮机通道70并在其他情况下阻挡空气穿过涡轮机通道70，CBV27可构造为三通阀。在完全关闭位置，压缩进气可被阻挡穿过压缩机旁通通道64，并且可被引至发动机。在第一打开位置，压缩进气的一部分可被引导穿过涡轮机通道70。在第二打开位置，压缩进气的一部分可以穿过压缩机旁通通道64。 

控制器12在图1中示出为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、用于可执行程序和校正值并在本特定示例中示出为只读存储器芯片(ROM)106的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110以及数据总线。除了前面讨论过的那些信号之外，控制器12还可以接收来自连接于发动机10的传感器的各种信号，用于执行各种功能以操作发动机10，这些信号包括：来自质量型空气流量传感器120的对引入的质量型空气流量(MAF)的测量；来自温度传感器112(在发动机10内的一个位置中示意性示出)的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接于曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型的传感器)的表面感测点火信号(PIP)；如所讨论的来自节流阀位置传感器的节流阀位置(TP)；以及如所讨论的来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。可通过控制器12利用信号PIP生成发动机速度信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用来提供进气歧管44中真空或压力的指示。注意，可使用上述传感器的各种组合，例如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，或者使用MAP传感器而不使用MAF传感器。在理论配比期间，MAP传感器能够提供发动机扭矩的指示。另外，该传感器连同检测到的发动机转速能够提供对引入到气缸中的增压(包括空气)的估测。在一个示例中，曲轴40每转一周，还用作发动机转速传感器的传感器118可产生预定数量的等间隔脉冲。 

可向控制器12发送信号的其他传感器包括位于增压空气冷却器80的出口处的温度传感器124以及增压压力传感器126。增压压力传感器126可如所示位于CAC80的上游，或者可位于CAC80的下游，并且在一些实施例中，其可为组合型压力/温度传感器。还可存在其他未图示的传感器，例如用于确定增压空气冷却器的入口处的进气速度的传感器以及其他传感 器。在一些示例中，存储介质只读存储器106可被编程为具有表示能够由处理器102执行的指令的计算机可读数据，这些指令用于执行下文描述的方法以及能够预见但未具体列出的其他变型。 

尽管图1描述了单个压缩机，但在一些实施例中，可存在两个或更多压缩机。例如，两个压缩机可以并行地工作。在这种情况下，可能仅仅其中一个压缩机具有包括涡轮发电机的压缩机旁通流动路径。然而，在其他实施例中，两个压缩机都可在它们各自的旁通流动路径中包括涡轮发电机。 

图2A至图2C示出了处于不同操作位置的图1的CBV27。如图1和图2A至2C所示，CBV27可为节流阀型阀。CBV可定位在压缩机旁通通道64与涡轮机通道70的交汇处上方。因此，CBV的位置可以指示有多少压缩进气(如果有的话)流过涡轮机66。图2A示出CBV27处于完全关闭位置。在该位置中，基本上所有的压缩空气都被阻挡穿过压缩机旁通通道64并被引导至发动机。CBV27可例如在压缩机未于喘振区域中工作时或者在需要高增压量时关闭。 

图2B示出CBV27处于第一打开位置。在该第一打开位置中，CBV的边缘可与涡轮机通道70的远端边缘接合，涡轮机通道70在该远端边缘处与压缩机旁通通道64相交。这使得涡轮机通道70打开，从而允许压缩空气从压缩机出口通过涡轮机66再循环到压缩机入口。然而，压缩机旁通通道64可保持为阻断状态，使得几乎所有再循环空气被引导穿过涡轮机。 

图2C示出CBV27处于第二打开位置。在该第二打开位置中，CBV可经过了与涡轮机通道70的接合面。例如，如图2C所示，CBV可完全打开。因此，再循环空气可沿着从压缩机出口到压缩机入口的路径穿过压缩机旁通通道64。基于CBV的位置，几乎所有的再循环空气可穿过压缩机旁通通道64而不穿过涡轮机66。然而，即便在CBV处于第二位置时，仍可有一些再循环空气穿过涡轮机66。 

尽管图2A至图2C示出CBV27处于闭合位置或者处于第一或第二打开位置，但应当理解，CBV可以被调节至多种位置。例如，CBV可为连续可变阀门，其可调整为近乎无限数量的限制等级。因此，当CBV被打开至越过图2A所示的完全关闭位置但并未越过图2B所示的位置时，该阀门可 被认为处于第一打开位置。当CBV打开至越过图2B所示的位置时，该阀门可处于第二打开位置。另外，CBV的位置可控制再循环通过涡轮机的空气的量。因此，可基于CBV的位置引导计量数量的进气穿过涡轮机。 

图3A至图3C示出了压缩机旁通阀的另一示例。CBV127可为仅仅能够调节到三个位置的三通阀。在图3A所示的关闭位置，CBV127可阻挡压缩进气的再循环，使得所有的压缩进气被引导至发动机。在图3B所示的第一位置，几乎所有的再循环空气可被引导穿过涡轮机66。在图3C所示的第二位置，几乎所有的再循环进气可被引导穿过压缩机旁通通道64，并且这些空气可被阻挡到达涡轮机66。 

本文所示的***提供了如下一种***，该***包括：使压缩进气从涡轮增压器压缩机的出口再循环至涡轮增压器压缩机的入口的压缩机旁通通道；定位于再循环压缩进气的流动路径中的涡轮机；以及连接于涡轮机的能量转换装置。 

该***可包括定位在压缩机旁通通道中的阀门。涡轮机可以定位在连接于压缩机旁通通道的涡轮机通道中。该***还可包括控制器，该控制器构造成将阀门调节到第一位置以引导再循环压缩进气的至少一部分穿过涡轮机并到达压缩机的入口。 

该控制器可构造成将阀门调节到第二位置以引导再循环压缩进气穿过压缩机旁通通道并阻挡再循环压缩进气到达涡轮机。控制器可以构造成关闭阀门以阻挡压缩进气的再循环并将压缩进气引导至发动机。控制器可构造成基于压缩机的压力比和质量型流量来调节阀门。 

该涡轮机可为第一涡轮机，并且该***还可包括第二涡轮机，该第二涡轮机定位在发动机的排气路径中并且通过轴连接于压缩机。能量转换装置可连接于电池。在一个示例中，能量转换装置可为发电机。 

图4示出了用于调节压缩机旁通阀(例如CBV27)以防止压缩机(例如压缩机60)两端的喘振的示例性控制程序400。程序400可由控制器12来执行。在步骤401中，程序400将压缩进气引导至发动机。基于CBV的当前位置，所有的压缩进气都可以被引导至发动机(当阀门关闭时)，或者压缩进气的一部分可以被引导至发动机(如果阀门是打开的，则压缩进 气的一部分再循环回到压缩机的入口)。在步骤402中，确定避免喘振所需要的通过压缩机的质量型流量避免喘振的流量可基于发动机进气节流阀(例如节流阀21)处所确定的流量来估测。可通过传感器(例如传感器122)确定的通过节流阀的质量型流量可用以确定稳态状况下通过压缩机的流量。为避免喘振的通过压缩机的质量型流量可基于下式来确定： 

${\stackrel{.}{m}}_{\mathrm{req}}={\stackrel{.}{m}}_{\mathrm{SL}}-{\stackrel{.}{m}}_C$

其中，是通过压缩机的质量型流量，是在喘振线上的通过压缩机的质量型流量。在喘振线上的通过压缩机的质量型流量可通过存储在控制器中的映射来确定，并且可基于压缩机两端的压力比。 

图5中描绘了示例性的映射500。以x轴描述通过压缩机的流量，而以y轴描述压缩机的压力比。示例性的喘振线由线502表示。喘振线502左边的压力-流量坐标位于喘振区域504中，该区域中的状况是流量足够低且压力足够高到引起压缩机喘振。尽管在图5中描绘了一条喘振线，但也可以使用多条喘振线。例如，软喘振线可位于可称为硬喘振线的喘振线502的右边。软喘振线与硬喘振线之间的压力-流量坐标不会导致喘振，但是会足够接近硬喘振线，以致运行参数的变化(例如，轻点油门事件)可导致压缩机喘振，因此，当压缩机在该区域中运行时，可能需调节多种运行参数(例如对CBV的调节)。另外，在一些示例中，一条或多条喘振线的位置可取决于运行参数。例如，在较低压力比下，软喘振线会相对接近硬喘振线，但是在较高压力比下，软喘振线更靠近硬喘振线的右边。 

在一个示例中，在由点506所表示的大小为2.5的压力比和大小为5磅/分的流量下，会发生喘振。为避免喘振，通过压缩机的流量可升高至达到喘振线，例如，通过压缩机的流量可增加约4磅/分至9磅/分，以避免喘振。如下所述，为增加通过压缩机的流量，可打开CBV。 

回到图4的步骤402，如果通过节流阀的流量小于喘振线处的流量，则压缩机在喘振区域工作。为减小喘振，可通过打开CBV来增加通过压缩机的流量。另外，如果压缩机在喘振线附近工作并预测在将来的运行条件(例如瞬态的收油)下会进入喘振区域，则可主动地增加通过压缩机的流量以避免将来的喘振事件。 

在步骤404中，判断是否等于零。如果等于零，则无需调节CBV位置以避免喘振，并因此控制程序400前进到步骤406以将CBV保持在其当前位置，然后程序400返回。 

如果不等于零，则程序400前进到步骤408以确定为避免喘振所需的通过CBV的流量，并基于该流量值来确定CBV的位置，以提供避免喘振所需的流量。可通过标准孔口流量方程确定CBV的位置及因此产生的开口量或孔口截面积A： 

$A=\frac{{\stackrel{.}{m}}_{\mathrm{CBA}}}{C\sqrt{2\mathrm{\ρ}(P_1-P_2)}}$

其中，是为避免喘振的通过CBV的流量(在一些实施例中可以等于)，C＝孔口流量常数的系数，A＝孔口的横截面面积，ρ＝流体密度，P₁＝CBV上游的压力，以及P₂＝CBV下游的压力。 

在步骤410中，CBV被调节为提供指示的流量。在一些实施例中，调节过程可包括增加CBV的开度，而在其他实施例中，调节过程可包括减小CBV的开度。如步骤412处所示，如果小于第一阈值，例如，如果由于为避免喘振而事先打开CBV而等于零，但是通过压缩机的质量型流量在变化且压缩机不再在喘振线附近运行，则可关闭CBV。当CBV关闭时，几乎所有的压缩进气都被引导至发动机，并且被阻止环绕压缩机再循环。 

如步骤414处所示，如果大于第一阈值但小于第二阈值，则可由通过涡轮发电机的压缩机旁通流产生能量。正如前面所论述的，在较低压缩机旁通流量条件下，例如当压缩机在喘振线附近运行时，压缩机旁通流可被引导穿过涡轮发电机。由涡轮发电机产生的能量可以例如储存在车辆用蓄电池中，或者可用以向一个或多个车辆电气部件供电。为使压缩进气的至少一部分流动通过涡轮机，CBV可被调节到第一位置。第一位置可打开连接于压缩机旁通通道的涡轮机通道，这样允许压缩空气流过涡轮机。第一位置可为图2B或3B所示的CBV的位置。例如，如果CBV是图3B所示的三通阀，则第一位置为CBV的离散位置。然而，在其他示例中，如图2B所示，第一位置可包括CBV阀的一定范围的多个位置，在这些位置中，进气被允许流过涡轮机。 

在较高的压缩机旁通流量下，通过涡轮机的流量可增大压缩机旁通通道中的空气的压力，并因此可能阻碍有效的喘振缓解。因此，如步骤416中所示，如果大于第二阈值，则压缩进气可通过压缩机旁通通道再循环到压缩机上游而不穿过涡轮机。CBV可以被调节到通过压缩机旁通通道将压缩机的出口连接于压缩机的入口的第二位置。该位置仍可允许通过涡轮机的少量流动(例如，如图2C所示)，或者可基本上阻挡通过涡轮机的流动(如图3C所示)。第二位置可为引导空气通过旁通通道但不通过涡轮机的离散位置，或者可以包括一定范围的多个位置。 

第一阈值和第二阈值可以是基于减小压缩机喘振所需的空气流量的适当阈值。第一阈值可为零或者通过压缩机旁通通道的其他适当的低流量。第二阈值可为比第一流量大的流量，并可基于涡轮发电机的涡轮机两端的压力比以及压缩机在喘振映射上的运行位置。例如，如果涡轮机两端的压降足够大以将压缩机保持或者推送至喘振区域，则CBV可以被调节为使得压缩空气行进穿过压缩机旁通通道而不是穿过涡轮机。在瞬态事件期间，例如在瞬态节流阀关闭期间，可指令高压缩机再循环量以避免喘振。因此，当节流阀关闭时，CBV可以被调节为使压缩空气流动通过旁通通道而不是通过涡轮机。 

图6是示出了可例如在程序400的执行期间发生的示例性运行参数的线图600。线图600示出了在多种运行状况下的示例性的压缩机压力比与压缩机流量的比、压缩机旁通阀位置、以及涡轮发电机流量。对于每一个图示的运行参数，时间在横轴上示出，而每个相应的运行参数的值在纵轴上示出。 

曲线602示出了压缩机压力比与质量型流量的比，在图6中称为压缩机流量比。在纵轴上示出的压缩机流量比从零开始并且向最大比增大。示出了流量比的两个阈值水平，第一阈值(T₁)和第二阈值(T₂)。在第一阈值以下，流量比在压缩机的喘振线以下。例如，往回参照图5所示的压缩机流量映射，流量映射上的压力比对质量型流量比在1:4以下的几乎所有点都不在图示的喘振区域内。 

当在喘振区域外运行时，无需喘振缓解，并且曲线604所示的压缩机 旁通阀因此关闭。然而，在时间t1处，压缩机压力比相对于质量型流量增大，并且流量比增大到高于第一阈值。这可能是由于诸如油门踏板给油或收油的瞬态发动机操作事件而发生的。当流量比高于第一阈值时，压缩机会在喘振区域中运行，并因此可打开压缩机旁通阀以减少或避免喘振。 

当如曲线602的时间t1处所示，流量比高于第一阈值但低于第二阈值时，压缩进气的一部分可以通过涡轮发电机再循环回到压缩机的入口。为实现这一点，压缩机旁通阀可以在时间t1时打开(并且在曲线604中示出)到第一位置，该第一位置允许再循环空气在到达压缩机入口之前流过涡轮发电机。因此，如曲线606所示，通过涡轮机的流量增加。通过涡轮机的流动驱动连接于涡轮机的发电机中的能量产生，该能量可例如储存在电池中。 

在压缩机旁通阀打开到第一位置后，压缩机流量比返回到第一阈值以下。因此，阀门关闭并且通过涡轮发电机的流动被阻挡。然而，在时间t2时，节流阀可能关闭或者可能发生另外的更大的瞬态事件，这会导致压缩机流量比的大幅增大。因此，在时间t2之后，压缩机流量比高于第二阈值。在该水平，可能需要较大量的再循环以减少或避免喘振。压缩机旁通阀因此打开到第二位置，该第二位置使压缩机进气的一部分再循环回到压缩机入口。第二位置可以使空气再循环而基本上不穿过涡轮发电机。然而，少量的空气仍可穿过发电机，如曲线606中所示，这会导致通过涡轮发电机的流量的小幅增大。 

因此，在一个示例中，用于具有压缩机的发动机的方法包括通过定位在压缩机的旁通流动路径中的涡轮发电机产生能量。通过涡轮发电机产生能量还可包括引导再循环压缩进气的至少一部分穿过涡轮发电机。 

该方法可包括调节压缩机旁通阀以使压缩进气从压缩机的出口再循环到压缩机的入口。引导再循环压缩进气的至少一部分穿过涡轮发电机还可包括将压缩机旁通阀调节到第一位置。第一位置可以是离散位置或者可以是一定范围的多个位置。在第一位置，再循环压缩进气可被引导穿过涡轮发电机。 

该方法可包括将压缩机旁通阀调节到第二位置，该第二位置使再循环 压缩进气从压缩机的出口再循环到压缩机的入口而不引导压缩进气穿过涡轮发电机。第二位置可为离散位置或者可为一定范围的多个位置。在第二位置，再循环压缩进气可被引导穿过压缩机旁通通道而不穿过涡轮发电机。该方法还可包括关闭压缩机旁通阀以阻挡压缩进气的再循环。 

在另一个示例中，用于具有压缩机的发动机的方法包括：引导进气穿过压缩机并到达发动机；以及在选定状况下，通过定位在压缩机旁通流动路径中的涡轮发电机使进气的至少一部分从压缩机下游再循环到压缩机上游。 

通过涡轮发电机使进气的至少一部分从压缩机下游再循环到压缩机上游还可包括将压缩机旁通阀打开到第一位置。选定状况包括压缩机压力比与质量型空气流量的比高于第一阈值但低于第二阈值。 

该方法可包括当所述比率高于第二阈值时将压缩机旁通阀打开到第二位置，以使进气的至少一部分从压缩机的下游再循环到压缩机的上游而不穿过涡轮发电机。该方法可包括当所述比率低于第一阈值时关闭压缩机旁通阀以将进气从压缩机的下游引导至发动机。 

应当理解，本文公开的构型和方法在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应在限制性的意义上来考虑，因为可以存在众多的变型。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其他发动机类型。本公开的主题包括本文描述的各种***和构型以及其他特征、功能和/或属性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新颖和显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同称谓。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。可以通过对当前的权利要求的修改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所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、相同还是不同，这些权利要求也被认作包括在本公开的主题内。 

Claims (9)

1.一种用于发动机的***，其特征在于，包括： 

使压缩进气从涡轮增压器压缩机的出口再循环到所述涡轮增压器压缩机的入口的压缩机旁通通道； 

定位在再循环压缩进气的流动路径中的涡轮机；以及 

连接于所述涡轮机的能量转换装置。 

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括定位在所述压缩机旁通通道中的阀门。 

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述涡轮机定位在连接于所述压缩机旁通通道的涡轮机通道中。 

4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，还包括控制器，所述控制器构造成将所述阀门调节到第一位置以引导所述再循环压缩进气的至少一部分穿过所述涡轮机并到达所述涡轮增压器压缩机的入口。 

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述控制器构造成将所述阀门调节到第二位置以引导所述再循环压缩进气穿过所述压缩机旁通通道并阻挡所述再循环压缩进气到达所述涡轮机。 

6.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述控制器构造成关闭所述阀门以阻挡所述压缩进气的再循环并将所述压缩进气引导至发动机。 

7.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述控制器构造成基于所述涡轮增压器压缩机的压力比和质量型流量来调节所述阀门。 

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述涡轮机是第一涡轮机，并且所述***还包括第二涡轮机，所述第二涡轮机定位在所述发动机的排气路径中并通过轴连接于所述涡轮增压器压缩机。 

9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述能量转换装置连接于电池。