JP6312458B2 - 内燃機関のための給気システムおよび方法 - Google Patents
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Description
節1.内燃機関のための給気システムであって、空気を受け取るように構成されたチャージインレットおよび空気を内燃機関のインテークに運ぶように構成されたチャージアウトレットを有するチャージ経路と、チャージ経路内の第1の圧縮機であって、モータによって駆動され、チャージインレットから空気を受け取り、チャージ経路内の空気の温度、圧力および質量流量を上げるように構成された第1の圧縮機と、第1の圧縮機を出る空気の少なくとも一部を、チャージアウトレットを通ってチャージ経路を出ることから方向転換するように構成された第1の圧縮機の下流のチャージ経路内の第1の弁と、チャージアウトレットを出て内燃機関のインテークに入る空気の体積流量を調節するために第1の弁およびモータの速度の少なくとも1つを調整するコントローラとを備える給気システム。
節2.コントローラと通信し、チャージ経路内の空気の温度、チャージ経路内の空気の圧力、チャージ経路内の空気の質量流、第1の圧縮機の速度、内燃機関の速度、および内燃機関の動作モードの少なくとも1つを測定するように構成された少なくとも1つのセンサをさらに備える、節1に記載の給気システム。
節3.内燃機関からの排出空気を受け取るように構成された排気インレットおよび排気アウトレットを有する排気経路と、チャージ経路内の第2の圧縮機、および第2の圧縮機を駆動するために接続された排気経路内の第1のタービンと、第2の圧縮機の下流のチャージ経路内の第1のチャージ冷却器とをさらに備える節1に記載の給気システム。
節4.チャージ経路内の空気が第2の圧縮機および第1のチャージ冷却器の少なくとも1つをバイパスすることができるようにするためにチャージ経路に接続された第1のバイパス経路であって、第1のバイパス経路を通る空気流を調節するように構成された第1の可変バイパス弁を有する第1のバイパス経路をさらに備える、節3に記載の給気システム。
節5.コントローラがチャージ経路内の空気の圧力低下および温度を制御するために第1の可変バイパス弁を調整するように構成される、節4に記載の給気システム。
節6.第1の圧縮機が排気経路内の第2のタービンを含み、排気経路は、第2のタービンを迂回して排気経路内の空気を調整するためにそれに接続された第2のバイパス経路を含み、第2のバイパス経路は、第2のバイパス経路内を流れる空気の流量を調整するように構成された第2の可変バイパス弁を含み、第2の可変バイパス弁はコントローラによって調整される、節5に記載の給気システム。
節7.第2の圧縮機を駆動するために接続された第2のモータであって、コントローラによって制御されるように接続された第2のモータをさらに備える、節3に記載の給気システム。
節8.チャージ経路が第2の圧縮機および第1のチャージ冷却器を含む主チャージ経路と、第1の圧縮機を含む、主チャージ経路に並列に接続されたバイパスチャージ経路とを含む、節3に記載の給気システム。
節9.バイパスチャージ経路が第1の弁を含む、節8に記載の給気システム。
節10.チャージ経路が第1の圧縮機を出る空気を第1の圧縮機の上流の点に方向転換しない、またはその一部もしくはすべてを方向転換するように構成された再循環経路を含む、節8に記載の給気システム。
節11.再循環経路が再循環経路の下流端で主チャージ経路に接続され、再循環経路の上流端で主チャージ経路およびバイパスチャージ経路の1つに接続される、節10に記載の給気システム。
節12.再循環経路が再循環経路を通る空気の流れを調整するように構成された再循環弁を含み、再循環弁はコントローラによって調整される、節10に記載の給気システム。
節13.内燃機関のインテークに入るチャージエアを選択的に加熱するためにコントローラによって制御され、チャージ経路上に取り付けられたインレット空気加熱器をさらに備える、節1に記載の給気システム。
節14.コントローラが内燃機関の動作特性を含むデータおよび圧縮機マップの少なくとも1つにアクセスするように構成され、圧縮機がデータおよび圧縮機マップの少なくとも1つに基づいてチャージアウトレットを出る空気の体積流量を調節するために第1の弁およびモータの速度の少なくとも1つを調整するようにさらに構成される、節1に記載の給気システム。
節15.内燃機関のための給気システムであって、周囲から空気を受け取るように構成されたインレット、および空気を内燃機関のインレットからインテークに運ぶために内燃機関のインテークに接続されるように構成されたアウトレットを有するチャージ経路と、インレットから空気を受け取るように接続されたチャージ経路内の第1の圧縮機と、第1の圧縮機から空気を受け取るように接続されたチャージ経路内の第1のチャージ冷却器と、第1のチャージ冷却器から空気を受け取るように接続されたチャージ経路内の第2の圧縮機と、第1の圧縮機の上流のチャージ経路からの空気の少なくとも一部を方向転換し、第1の圧縮機および第1のチャージ冷却器の少なくとも1つを迂回して空気を運ばない、またはその一部もしくはすべてを運び、チャージ経路に運び戻すように接続された第1の可変バイパス弁と、内燃機関の最適動作を維持するためにそれを通って流れる空気の量を変更するために第1の可変バイパス弁に接続されたコントローラとを備える給気システム。
節16.第2の圧縮機がモータによって駆動される、節15に記載の給気システム。
節17.第2の圧縮機から空気を受け取るように接続されたチャージ経路内の第2のチャージ冷却器をさらに備える、節16に記載の給気システム。
節18.内燃機関にチャージエアを提供するための方法であって、チャージ経路を通してチャージ経路のインレットから内燃機関のインテークに周囲空気を運ぶことと、チャージ経路内の第1の圧縮機をアクティブ化することであって、第1の圧縮機はモータによって駆動され、チャージ経路内の空気を圧縮してチャージ経路内の空気の温度、圧力および質量流量を上げる、チャージ経路内の第1の圧縮機をアクティブ化することと、チャージ経路内のチャージエア状態を測定することと、チャージ経路から第1の圧縮機を出る空気を方向転換しないこと、またはその一部もしくはすべてを方向転換すること、およびモータの速度を調整することの少なくとも1つによってインテークへの空気の体積流を調整することとを含む方法。
節19.チャージ経路内の第2の圧縮機をアクティブ化することであって、第2の圧縮機は、内燃機関の排気から周囲まで延びている排気経路内のタービンによって駆動される、チャージ経路内の第2の圧縮機をアクティブ化することと、タービンを通る排出空気の流量を調整し、それによって、第2の圧縮機によって実行される空気の質量流量および圧力上昇を制御することとをさらに含む、節18に記載の方法。
節20.チャージ経路から第1の圧縮機を出る空気を方向転換しない、またはその一部もしくはすべてを方向転換することが、第1の圧縮機を出る空気の一部をベントすることと、第1の圧縮機を出る空気の少なくとも一部を第1の圧縮機の上流のチャージ経路に再循環させることとの少なくとも1つを含む、節18に記載の方法。
12 内燃機関
14 ビークル
16 チャージ経路
16’ チャージ経路
18 チャージインレット
20 チャージアウトレット
22 インテーク
24 排気経路
26 排気インレット
28 排気口
30 排気アウトレット
32 圧縮機
34 モータ
34A モータ
36 タービン
38 圧縮機
38’ 圧縮機
40 タービン
42 チャージ冷却器
44 チャージ冷却器
46 バイパス経路
48 可変バイパス弁
50 バイパス経路
52 可変バイパス弁
54 ブリードベント
56 ブリード弁
58 センサ
60 センサ
62 センサ
66 排気バイパス経路
68 可変バイパス弁、排気バイパス弁
70 排気バイパス経路、ガスバイパス経路
72 可変バイパス弁、排気バイパス弁
74 コントローラ
75 エフェクタ
76 センサ
78 センサ
80 データベース
81 インレット空気加熱器
100 給気システム
116 チャージ経路
118 インレット
124 排気経路
130 排気経路アウトレット
132 圧縮機
134 モータ
138 圧縮機
144 チャージ冷却器
150 バイパス経路、バイパス
152 バイパス弁
154 ブリードベント
156 ベント弁
158 センサ
160 センサ
162 センサ
170 バイパス経路、バイパス
172 バイパス弁
200 給気システム
216 チャージ経路
218 インテーク、インレット
232 第1の圧縮機
238 第2の圧縮機
240 排気タービン
242 チャージ冷却器
244 チャージ冷却器
258 インレットセンサ
260 センサ
282 主チャージ経路
284 バイパスチャージ経路
286 圧縮機
288 排気タービン
290 ブリードベント
294 センサ
296 逆止弁または作動弁
400 給気システム
402 再循環経路
404 再循環弁
416 チャージ経路
500 給気システム
502 再循環経路
504 再循環弁
516 チャージ経路
600 給気システム
602 再循環経路
604 再循環弁
616 チャージ経路
684 バイパスチャージ経路
700 給気システム
784 バイパスチャージ経路
800 給気システム
802 再循環経路
804 再循環弁
816 チャージ経路
882 主チャージ経路
884 バイパスチャージ経路
900 給気システム
Claims (14)
- 内燃機関(12)のための給気システム(10)であって、
空気を受け取るように構成されたチャージインレット(18)および空気を前記内燃機関のインテーク(22)に運ぶように構成されたチャージアウトレット(20)を有するチャージ経路(16)と、
前記チャージ経路内の第1の圧縮機(32)であって、モータ(34)によって駆動され、前記チャージインレットから前記空気を受け取り、前記チャージ経路内の前記空気の温度、圧力、および質量流量を上げるように構成された第1の圧縮機と、
前記第1の圧縮機を出る前記空気の少なくとも一部を、前記チャージアウトレットを通って前記チャージ経路を出ることから方向転換するように構成された前記第1の圧縮機の下流の前記チャージ経路内の第1の弁(56)と、
前記チャージアウトレットを出て前記内燃機関の前記インテークに入る空気の体積流量を調節するために前記第1の弁および前記モータの速度の少なくとも1つを調整するように構成されたコントローラ(74)と、
前記チャージ経路内の第2の圧縮機と、
前記第2の圧縮機の下流に位置する、前記チャージ経路内の第1のチャージ冷却器と、
を備え、
前記チャージ経路が、
前記第2の圧縮機及び前記第1のチャージ冷却器を含む主チャージ経路と、
前記主チャージ経路に並列に接続されたバイパスチャージ経路であって、前記第1の圧縮機を含むバイパスチャージ経路と、
を備える給気システム。 - 前記コントローラ(74)と通信し、前記チャージ経路(16)内の前記空気の温度、前記チャージ経路内の前記空気の圧力、前記チャージ経路内の前記空気の質量流、前記第1の圧縮機(32)の速度、前記内燃機関(12)の速度、前記内燃機関への燃料流、および前記内燃機関の動作モードの少なくとも1つを測定するように構成された少なくとも1つのセンサ(58、60、62、76、78)をさらに備える、請求項1に記載の給気システム(10)。
- 前記内燃機関(12)から排出空気を受け取るように構成された排気インレット(26)および排気アウトレット(30)を有する排気経路(24)と、
前記第2の圧縮機を駆動するように接続される前記排気経路内の第1のタービン(40)と、
をさらに備える、請求項1または2に記載の給気システム(10)。 - 前記チャージ経路(16)内の前記空気が前記第2の圧縮機(38)および前記第1のチャージ冷却器(42、44)の少なくとも1つをバイパスすることができるようにするために、前記チャージ経路に接続された第1のバイパス経路(46、50)であって、第1のバイパス経路を通る空気流を調節するように構成された第1の可変バイパス弁(48、52)を有する第1のバイパス経路
をさらに備える、請求項3に記載の給気システム(10)。 - 前記コントローラ(74)が前記チャージ経路(16)内の前記空気の圧力低下および温度を制御するために前記第1の可変バイパス弁(48、52)を調整するように構成される、請求項4に記載の給気システム(10)。
- 前記第1の圧縮機(32)が前記排気経路(24)内の第2のタービン(36)を含み、前記排気経路が前記第2のタービンを迂回して前記排気経路内の前記空気を調整するためにそれに接続された第2のバイパス経路(66)を含み、前記第2のバイパス経路が前記第2のバイパス経路内を流れる前記空気の前記流量を調整するように構成された第2の可変バイパス弁(68)を含み、前記第2の可変バイパス弁が前記コントローラ(74)によって調整される、請求項5に記載の給気システム(10)。
- 前記第2の圧縮機(38’)を駆動するように接続された第2のモータ(34A)をさらに備え、第2のモータが前記コントローラ(74)によって制御されるように接続される、請求項3ないし6のいずれか一項に記載の給気システム(900)。
- 前記バイパスチャージ経路(284、684、784、884)が前記第1の弁(56、156)を含む、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の給気システム(200、600、700、800)。
- 前記チャージ経路(416、516、616、816)が前記第1の圧縮機の上流の点に前記第1の圧縮機(32、132)を出る前記空気を方向転換しない、またはその一部もしくはすべてを方向転換するように構成された再循環経路(402、502、602、802)を含む、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の給気システム(400、500、600、800)。
- 前記再循環経路(602、802)が前記再循環経路の下流端で前記バイパスチャージ経路(684、884)に接続され、前記再循環経路の上流端で前記主チャージ経路(882)および前記バイパスチャージ経路の1つに接続される、請求項9に記載の給気システム(600、800)。
- 前記再循環経路(402、502、602、802)が前記再循環経路を通る前記空気の流れを調整するように構成された再循環弁(404、504、604、804)を含み、前記再循環弁が前記コントローラ(74)によって調整される、請求項9または10に記載の給気システム(400、500、600、800)。
- 前記チャージ経路(16’)上に取り付けられた、前記コントローラ(74)によって制御されるインレット空気加熱器(81)であって、前記内燃機関(12)の前記インテーク(22)に入るチャージエアを選択的に加熱するように構成されたインレット空気加熱器(81)をさらに備える、請求項1ないし11のいずれか一項に記載の給気システム(900)。
- 前記コントローラ(74)が内燃機関(12)の動作特性を含むデータおよび圧縮機マップの少なくとも1つにアクセスするように構成され、前記第1の圧縮機(32)が前記データおよび前記圧縮機マップの少なくとも1つに基づいて、前記チャージアウトレット(20)を出る空気の体積流量を調節するために第1の弁(56)および前記モータ(34)の速度の少なくとも1つを調整するようにさらに構成される、請求項1ないし12のいずれか一項に記載の給気システム(10)。
- 内燃機関(12)のための給気システム(400)であって、
周囲から空気を受け取るように構成されたチャージインレット(18)、および前記内燃機関のインテーク(22)に接続されて、空気を前記インレットから前記内燃機関の前記インテークに運ぶように構成されたチャージアウトレット(20)を有するチャージ経路(416)と、
前記インレットから空気を受け取るように接続された前記チャージ経路内の第1の圧縮機(38)と、
前記第1の圧縮機から空気を受け取るように接続された前記チャージ経路内の第1のチャージ冷却器(44)と、
前記第1のチャージ冷却器から空気を受け取るように接続された前記チャージ経路内の第2の圧縮機(32)と
前記第1の圧縮機の上流の前記チャージ経路から前記空気の少なくとも一部を方向転換し、前記第1の圧縮機および前記第1のチャージ冷却器の少なくとも1つを迂回して前記空気を運ばず、またはその一部もしくはすべてを運び、前記チャージ経路に運び戻すように接続された第1の可変バイパス弁(52)と、
前記第1の可変バイパス弁に接続されて、それを通る空気の量を変更し、前記内燃機関の最適動作を維持するコントローラ(74)と
を備え、
前記チャージ経路が、
前記第2の圧縮機及び前記第1のチャージ冷却器を含む主チャージ経路と、
前記主チャージ経路に並列に接続されたバイパスチャージ経路であって、前記第1の圧縮機を含むバイパスチャージ経路と、
を備える給気システム。
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