CN109798213B 用于使用电动增压装置对发动机进行暖机的系统和方法 （福特全球技术公司）

US2014013743A1,2014.01.16US2014238016A1,2014.08.28用于使用电动增压装置对发动机进行暖机发动机和/或发动机流体的方法和系统。在一个动马达通电以产生热量；使冷却剂和/或发动机油循环通过所述增压装置以吸收由所述增压装置产生的所述热量；并且随后使所述冷却剂和/2经由循环冷却剂和循环发动机油中的一个或多个来吸收来自所述增压装置以及由所在吸收所述热量之后，通过使所述循环冷却剂和所述循环2.如权利要求1所述的方法，其中所述吸收来自所述增压装置以及由所述增压装置压缩的空气中的一个或多个的热量包括通过向冷却剂泵和发动机油泵中的一个或多个供电来使所述循环冷却剂和所述循环发动机油中的一个或多个流过3.如权利要求1所述的方法，其中所述吸收来自所述增压装置以及由所述增压装置压缩的空气中的一个或多个的热量包括使所述循环冷却剂和所述循环发动机油中的一个或多个流过与所述增压装置的出口以及靠近所述增压装置的出口的进气管道中的一个或多并且调节至少一个发动机操作参数以限制由所述发动机7.如权利要求6所述的方法，其中所述调节至少一个发动机操作参数包括通过切断到一个或多个气缸的燃料来停用所述发动机的发动机缸体，所述发动机缸体流体地联接到所述冷却剂泵和所述油泵中的一个或多进气增压装置，所述进气增压装置至少部分地由电动马达驱动并增压装置旁通阀，所述增压装置旁通阀在打开位置中使得气流控制器，所述控制器具有存储在所述控制器的非暂时性存储器中的计算机可读指令，3为所述冷却剂泵和所述油泵中的一个或多个供电12.如权利要求11所述的发动机系统，其中所述控制器还包括存储在所述控制器的非4[0001]本说明书总体上涉及用于使用至少部分地由电动马达驱动的进气增压装置来加[0003]内燃发动机在期望的温度范围内操作以优化性能并且最小化发动机磨损/劣化。其他润滑装置可能需要加温流体才能正常运行。发动机通常在发动机起动期间和/或发动动机起动期间和/或发动机起动之后立即加热发动机系统。发动机也倾向于在怠速时冷运[0004]Tuggle等人在美国专利号4,508,068中示出了用于在冷起动期间加温发动机的一射的过量燃料可冷凝在发动机的冷燃烧室壁上并冲入油盘中，从而造成燃料对油的稀释。[0005]本文的发明人已认识到，通过利用由发动机和/或车辆系统中的电动装置产生的下各项的方法来至少部分地解决上述问题：使进气增压装置的电动马达通电以产生热量；经由循环冷却剂和循环发动机油中的一个或多个来吸收来自增压装置以及由增压装置压括也至少部分地由电动马达(电辅助涡轮增压器)驱动的电驱动机械增压器和/或排气驱动或多个可分别经由冷却剂泵和发动机油泵中的一个或多个而循环通过运行的增压装置和了为增压装置的电动马达供电并使冷却剂和/或发动机油循环之外，还可执行不同的控制5并且可调节一个或多个发动机操作参数以在车辆启动之前将扭矩输出限制到期望的扭矩动机起动期间可增加油在润滑旋转的发动机部件方面的有效性，从而增加发动机的寿命。[0011]图1B示出了具有电辅助涡轮增压器的增压发动机系统的[0012]图2示出了用于诸如图1A和图1B的增压发动机系统的增压发动机系统的冷却剂回[0013]图3示出了用于诸如图1A和图1B的增压发动机系统的增压发动机系统的发动机油6[0016]图6示出了用于在行驶周期期间(诸如在发动机怠速期间)加温发动机的示例性方[0018]以下描述涉及用于利用由包括在发动机和/或包括发动机的车辆中的一个或多个电动装置产生的热量来加温发动机的系统和方法。车辆，诸如图1A至图2所示的示例性车使得能够在预期到踩加速器踏板的情况下积聚增压压力，从而进一步增加发动机的响应已认识到这种废热可用于加温诸如冷却剂和发动机油的发动机流体以及发动机本身(当这[0021]可借助增压装置的马达通过使流体流过增压装置和/或在增压装置的出口附近来能够流过增压装置的示例性油路在图3中示出。通过利用由电动增压装置产生的热量来加电驱动增压装置和/或靠近增压装置的出口，以加温发动机流体并且进而通过使经加热的7将发动机10与电机52和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器48和与其连[0025]交流发电机46可被配置来使用在发动机运行期间从曲轴40汲取的发动机扭矩来要求(包括辅助系统需求)来调节交流发电机[0026]在图1A描绘的实施例中，发动机10是被配置有多级增压装置的复合增压发动一增压装置的)第一压缩机110定位在(第二增压装置的)第二压缩机114上游的发动机进气增压装置都可为电动机械增压器或电动涡轮增压器。图1B示出了发动机系统100包括电辅[0027]在所描绘的实例中，电动机械增压器13包括由电动马达108驱动的第一压缩机8电力的量可通过控制器12例如通过调节发送到马达108的脉冲宽度调制(PWM)信号的占空[0028]第一压缩机110与电动机械增压器旁通阀(ESBV)72并联地定位在发动机进气口到ESBV72和本文所述的其他阀的PWM信号的占空比来调节ESBV72和本文所述的其他阀的过使进气通过第一压缩机通道70和进气道42而围绕压缩机110再循环而在未增加增压的情二压缩机114。在第二压缩机114的入口111处接收的新鲜空气随后被压缩并引入发动机10第一位置)的情况下，压缩空气可仅经由涡轮增压器15的第二压缩机114输送到发动机10。空气压力增加到入口111上游的空气压力之上，打开ESBV72将允许已通过压缩机110的空[0032]电动马达108可配置为马达发电机。因此，在需要电辅助以便积聚增压的情况期9施加到压缩机(或轴)，从而降低压缩机转速并且同时对耦合到马达的系统电池(诸如电池[0033]涡轮增压器15包括由涡轮116驱动的第二压缩机114。第二压缩机114被示出为涡62可为连续可变阀，并且增加CRV62的开度可包括对阀的螺线管进行致动(或通电)。CRV62和ESBV72中的一个或两个可为连续可变阀，其中阀的位置从完全关闭位置连续可变到114通过CAC18和节流阀20流到进气歧管22。空气随后流到发动机10的发动机缸体11的燃[0036]进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接到发动机缸体11的一系列燃烧室3气歧管区段的配置可使得来自不同燃烧室的流出物能够被引导至发动机系统中的不同位多种物质的量。例如，一个排气后处理部件可被配置来当排气流为稀时从排气流中捕获元催化剂，所述三元催化剂被配置来当在排气流中还原NOx时氧化残余碳氢化合物和一氧所述可再生碳烟过滤器被配置来捕获和氧化排气流中的碳烟[0041]来自排放控制装置170的全部或部分经处理的排气可经由排气管道35释放到大气[0042]一个或多个传感器可联接到第二压缩机114(如图所示)和/或第一压缩机110(未从压缩机110的出口113附近的热压缩空气吸收热量，所述热压缩空气再循环通过ESBV72[0045]控制器12可包括在控制系统14中。控制器12被示出为从多个传感器16(其各种实例在本文中描述)中接收信息并且将控制信号发送到多个致动器81(其各种实例在本文中传感器可耦合到发动机系统100中的各个位置。致动器81可包括例如节流阀20、CRV62、[0046]控制器12在图1A和图1B中示出为微计算机，所述微计算机包括：微处理器单元测由车辆驾驶员132调节的输入装置踏板位置(PP)。输入装置130可包括加速踏板和/或制且将发动机流体引导通过增压装置和发动机以利用由运行的电动增压装置产生的热量来[0049]图1B示出了发动机系统100的替代实施例，其中机械增压器13不包括在发动机系114。电动马达118可由控制器12以与上文在图1A中描述的电动马达108相同或类似的方式来操作。电动马达118可联接到压缩机114的风扇，以在涡轮116旋转加速时提供额外的增地延伸穿过图1B所示的发动机系统100的实施例中的涡轮增压器15的马达118。以这种方87可配置为冷却剂回路以使发动机冷却剂循环的实例。图3示出了其中流体回路87可配置风玻璃(未示出)以及包括后窗(未示出)的其他玻璃窗形成的客舱温室。发动机罩下舱203动机10以吸收废热，并且分别经由冷却剂管路282和284将加热的冷却剂分配到散热器280发动机冷却剂经由冷却剂泵286从发动机10循环到散热器280，并且经由冷却剂管路282返冷却剂可循环通过电动增压装置213以从增压装置213吸收热量并随后传递到发动机10以发动机正在暖机并且不期望冷却发动机时和/或当冷却剂太冷并且使冷却剂流到发动机将[0056]恒温控制阀238可使冷却剂管路284(也称为发动机环路)与冷却剂管路282(也称系统传递到加热器芯体255并且在那里继续传递到乘客舱204和/或挡风玻璃和客舱温室。热空气也可由鼓风机297吹送通过通风口，所述通风口将热量引导到乘客舱内的挡风玻璃[0058]一个或多个冷却风扇可包括在冷却系统200中，以提供气流辅助并且增加通过发可在车辆移动并且发动机运行时操作，以通过散热器280提供冷却气流辅助。散热器风扇在图1A和图1B中描述的电池45)。控制器可通过控制由电池和/或交流发电机供应到马达293的电力的量来调节风扇291的操作。散热器风扇291可通过车辆102的前端中的开口(例如，通过格栅212)将冷却气流吸入发动机罩下舱203中。这种冷却空气流可随后由散热器间以及在其中冷却剂温度和/或发动机温度低于期望的任何其他情况期间来加温冷却剂。经由发动机温度传感器272来估计发动机温度。也就是说，控制器12可基于从温度传感器述的马达108和/或马达118)通电，以使冷却剂循环通过增压装置213并且利用由增压装置[0061]冷却剂可随后从增压装置213和/或旁通通道222中的一个或多个流到发动机10。开发动机10的冷却剂将不会通过循环通过管路282和/或284而进一步冷却的情况下，并且述地绕过增压装置213以增强发动机10对于散热器280加热器芯体255有多少冷却效应作用在冷却剂上来调节在管路282中相对于管路284流动的冷却剂的量(冷却剂流可朝向对冷却剂的冷却效应较小的管路偏置)。以这[0069]继续图3，油泵308可通过供应通道306从储存在油盘或油底壳302中的储油器304量的仅一部分被引导到增压装置213，而由泵308泵送的剩余油可经由通道317直接流到发[0070]可调节阀338以使得油能够绕过增压装置213并流过旁通通道316。在一个实施例在所述第二位置中，油仅从通道310流到旁通通道316而不流过增压装置213。可另外将阀[0071]油可从增压装置213和/或旁通通道316流到发动机10。油可润滑发动机10中的各[0073]当不期望加温发动机和/或发动机油时和/或当不期望冷却增压装置213时，控制器可调节阀338以允许油通过旁通通道316绕过增[0074]在一个实例中，增压装置213可在发动机起动之前通电并且可用于更快地加热发们示出了用于使用由至少部分地由电动马达驱动的发动机的进气增压装置产生的热量来示出了用于在发动机起动期间对发动机进行暖机的示例性方法，并且图6示出了用于在发储的指令并且结合从发动机系统(例如，以上在图1A至图1B中描述的发动机系统100)的传1A和图1B中所示的车辆驾驶员132)的经由输入装置(例如，图1A和图1B中所示的输入装置中描述的电机52)经由来自车辆电池(例如，以上在图1A和图1B中描述的系统电池45)的电力来转动起动发动机；通过经由一个或多个燃料喷射器(以上在图1A和图1B中描述的燃料喷射器66)将燃料喷射到一个或多个发动机气缸(以上在图1A和图1B中描述的燃烧室30)中员松加速器踏板(完全释放加速踏板和/或踩下制动踏板)。驾驶员扭矩需求的降低可包括在图1A中描述的机械增压器13、以上在图1A和图1B中描述的涡轮增压器15)的马达(例如，或发动机油不循环通过进气增压装置和/或靠近增压装置的出口来不利用增压装置加温冷描述的旁通通道222和/或以上在图3中描述的旁通通道316)围绕增压装置流动，使得冷却方法400可仅在一持续时间已从最近的行驶周期起期满和/或在发动机的温度在发动机已[0084]然而，如果发动机起动不是即将到来和/或从最近的行驶周期以来未发生足够长的冷浸，那么方法400可从408继续到410并且可不用冷却剂和/或发动机油来加温发动机。发动机起动期间使增压装置的电动马达通电并且调节CRV/ESBV和进气节气门中的一个或[0087]在其中进气增压装置是由电动马达驱动的机械增压器(例如，以上在图1A中描述中进气增压装置是至少部分地由电动马达(例如，以上在图1B中描述的电动马达118)驱动或发动机油。具体地，方法500在508处可包括使冷却剂和/或发动机油循环通过流体回路在图2中描述的旁通通道222和以上在图3中描述的旁通通道316)调节流过增压装置的冷却剂和/或发动机油的量，以便调节传递到循环到发动机的冷却剂和/或发动机油的热量的应到发动机的冷却剂和/或发动机油的加温量以及因此[0093]在一些实例中，控制器可使冷却剂和/或发动机油在压缩机的出口附近循环(例剂和/或发动机油传递到发动机。在一些实例中，方法500在510处可另外包括不富化空燃以如以上在图5中的方法500的504处描述的相同或类似方式来利用发动机增压装置加温发的性能模式可使得车辆设置能够被配置来改善所选择的车辆操纵的性能。此外或替代地，不同的性能模式可使得车辆设置能够被配置来改善车辆在所选择的地形上的操纵性和驾中的方法500的506中描述的相同或类似方式来使增压装置的电动马达通电并且调节CRV/如以上在图5中的方法500的508处描述的相同或类似方式来利用由增压装置产生的热量来510处描述的相同或类似方式来使加温的冷却剂和/或发动机油循环通过发动机。步骤612至616也可以与以上分别在图5中的方法500的512至516中描述的相同或类似方式来执行。动机包括电动机械增压器的实例中)和/或CRV(在发动机包括电辅助涡轮增压器的实例中)可被调节到它们相应的关闭位置，使得基本上所有的进气都被迫使通过机械增压器和/或后从620前进到622，其包括以与以上在图5中的方法500的510处描述的相同或类似方式来时地或以与所描述的顺序不同的顺序来执行步骤618至624中的一个或[0102]因为ESBV/CRV可关闭并且即使当驾驶员在性能模式中松加速器踏板时电动马达可通过例如控制器将控制信号发送到燃料喷射器(例如，以上在图1A和图1B中描述的燃料喷射器66)以不将燃料喷射到它们相应的气缸中来实现。可基于(如由车辆驾驶员命令的)期望的扭矩与在所有气缸被激活的情况下产生或将要产生的扭矩量之间的差异来确定停其中将要停用的气缸的数量随着由发动机输出的实际扭矩与期望的扭矩之间的差异的增以上在方法600的618至624处描述的方式来对发动机进行暖机，直到发动机达到所期望的包括重新激活在624处停用的气缸。由于CRV/ESBV和废气门阀中的一个或多个可能已关闭(在618处)和/或节气门可能已打开(在618处)，因此控制器可能不需要打开节气门或关闭图5中的方法500的504处描述的相同或类似方式来利用发动机增压装置加温发动机。方法压装置的电动马达通电并且打开CRV/ESBV以使空气围绕压缩机循环。如以上在图5中的方[0106]方法700在706处可另外包括确定在发动机关闭时是否有足够的电力来运行电动700可从708继续到710并且可以与以上在图5中的方法500的510处描述的相同或类似方式由发动机温度传感器来周期性地监测发动机温度。在通过增压装置来加温冷却剂的实例以允许冷却剂通过旁通通道(例如，以上在图2中描述的加温管路224)直接流回到冷却剂[0111]具体地，控制器可增加供应到散热器风扇和加热器芯体风扇的致动器的电力的所述循环冷却剂和所述循环发动机油中的一个或多个流到所述发动机来将所述吸收的热增压装置压缩的空气中的一个或多个的热量包括通过向冷却剂泵和发动机油泵中的一个或多个供电来使所述循环冷却剂和所述循环发动机油中的一个或多个流过所述增压装置。置以及由所述增压装置压缩的空气中的一个或多个的热量包括使所述循环冷却剂和所述循环发动机油中的一个或多个流过与所述增压装置的出口以及靠近所述增压装置的出口一个发动机操作参数包括通过切断到一个或多个气缸的燃料来停用所述发动机的一个或述方法的第四实例可选地包括所述第一实例至所述第三实例中的一个或多个并且还包括：其中所述调节所述一个或多个发动机操作参数以将扭矩输出限制到所述期望的扭矩输出了当所述发动机的所述温度小于所述期望的温度时使冷却剂和发动机油中的一个或多个发动机的所述温度小于所述期望的温度时使冷却剂和发动机油中的一个或多个循环通过所述增压装置和所述发动机之外，当所述发动机的所述温度小于所期望的超过阈值量时，在使所述冷却剂和所述发动机油中的所述一个或多个不循环通过散热器和客舱加热器的体地联接到所述发动机以及所述冷却剂泵和所述油泵中的一个或多个；增压装置旁通阀，于驾驶员需求扭矩的降低来停用所述一个或多个发动机气缸、关闭涡轮增压器废气门阀、温所述发动机时：调节供应到所述增压装置的所述马达的电力的量以维持期望的扭矩输地包括所述第一实例并且还可包括其中所述使冷却剂和发动机油中的一个或多个循环通过所述增压装置并且随后循环到所述发动机而不利用散热器和客舱加热器中的一个或多的一个或多个并且还可包括其中所述使冷却剂和发动机油中的一个或多个循环通过所述增压装置并且随后循环到所述发动机而不利用散热器和客舱加热器中的一个或多个来冷三实例中的一个或多个并且还可包括其中利用所述散热器和所述客舱加热器中的一个或所述散热器的风扇中的一个或多个通电并且使所述冷却剂和所述发动机油中的一个或多机未运行时打开压缩机再循环阀(CRV)；并且当所述发动机运行时关闭压缩机再循环阀(CRV)。所述方法的第六实例可任选地包括所述第一实例至所述第五实例中的一个或多个并且当期望加温所述发动机并且所述发动机