[發(fā)明專利]用于控制通過(guò)渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的速度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110296465.2
• 申請(qǐng)日: 2011-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102418592A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·潘奇羅利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬涅蒂-馬瑞利公司
• 主分類號(hào): F02B37/12
• 分類號(hào): F02B37/12
• 代理公司: 北京市路盛律師事務(wù)所 11326
• 代理人: 吳振江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于控制通過(guò)渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。

背景技術(shù)

已知一些內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有基于渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)，該增壓系統(tǒng)能夠利用排氣焓來(lái)壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣，從而增加進(jìn)氣容積效率，以增加發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力。

基于渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)包括具有渦輪和壓縮機(jī)的渦輪增壓器，渦輪沿著排氣管設(shè)置以在發(fā)動(dòng)機(jī)所排出排氣的偏置力作用下高速度旋轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)由渦輪旋轉(zhuǎn)并沿著進(jìn)氣管設(shè)置以壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣。

在基于渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)中，出于功能上的原因(即避免不規(guī)則操作或任何情況下的低效率操作)和結(jié)構(gòu)上的原因(即避免渦輪增壓器損壞)，渦輪增壓器的操作范圍必須保持在取決于曲軸位置的有效區(qū)域內(nèi)。

特別是，操作范圍的有效區(qū)域由折合質(zhì)量流率(reduced?mass?flow?rate)/壓縮比平面左邊的喘振線(surge?line)和同一平面右邊的所稱的“飽和線”限制。喘振線因此界定第一“禁止”區(qū)域并由點(diǎn)的位置組成，在這些點(diǎn)中壓縮機(jī)的內(nèi)部空氣動(dòng)力平衡被打破，在端口(mouth)處發(fā)生周期性、大噪聲、劇烈的流量排斥(rejection?of?flow)，結(jié)果可能破壞葉片。

歐洲專利申請(qǐng)EP1741895A1描述了一種用于控制通過(guò)渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該渦輪增壓器包括壓縮機(jī)、渦輪和廢氣閥，渦輪適用于在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的偏置力作用下旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，廢氣閥適用于調(diào)節(jié)提供到渦輪中的排氣流量，以根據(jù)壓縮機(jī)出口處要求的目標(biāo)增壓壓力控制渦輪自身的轉(zhuǎn)速。歐洲專利申請(qǐng)EP1741895A1所述的控制方法包括下述步驟：測(cè)量在壓縮機(jī)入口處吸入的空氣壓力；確定壓縮機(jī)的質(zhì)量流率；通過(guò)表征壓縮機(jī)操作的預(yù)定映射圖并根據(jù)預(yù)定旋轉(zhuǎn)極限速度、測(cè)量得到的空氣壓力和質(zhì)量流率，計(jì)算增壓極限壓力，其相關(guān)于當(dāng)渦輪以基本上等于預(yù)定極限速度的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，在壓縮機(jī)出口處可獲得的空氣壓力；確認(rèn)要求的增壓目標(biāo)壓力與計(jì)算得到的增壓極限壓力是否滿足預(yù)定關(guān)系；如果滿足該關(guān)系，則驅(qū)動(dòng)廢氣閥以根據(jù)增壓壓力控制渦輪的轉(zhuǎn)速，以便將渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速限制為基本上等于預(yù)定極限速度的值。

歐洲專利申請(qǐng)EP2014894A1相反描述了一種用于控制由渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該渦輪增壓器具有渦輪和壓縮機(jī)，該方法包括在折合質(zhì)量流率/壓縮比平面上確定至少一個(gè)操作極限曲線、至少一個(gè)廢氣閥的干預(yù)曲線和至少一個(gè)泄壓閥(Poff?valve)的干預(yù)曲線，該廢氣閥調(diào)節(jié)渦輪的旁通管，該泄壓閥調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的旁通管。根據(jù)專利申請(qǐng)EP2014894A1的控制方法包括使用操作極限曲線以限制由發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使用的壓縮機(jī)下游的目標(biāo)壓力。該方法還在超出了廢氣閥的干預(yù)曲線時(shí)控制廢氣閥的開(kāi)啟，并在超出了泄壓閥的干預(yù)曲線時(shí)控制泄壓閥開(kāi)啟。此外，EP2014894A1的控制方法可以在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的任何操作條件下有效地確保渦輪增壓器的操作范圍保持在有效區(qū)域內(nèi)。

所稱的“飽和線”界定出第二“禁止”區(qū)域并對(duì)應(yīng)于在渦輪入口處音速條件(sonic?condition)(和所產(chǎn)生的流量阻塞)的實(shí)現(xiàn)，該飽和線定義出在呼吸環(huán)境的給定條件下壓縮機(jī)可提供的最大可能流量。接近于飽和線時(shí)，渦輪增壓器因此達(dá)到非常高的速度并能夠產(chǎn)生最高的動(dòng)力以用于壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣，因此增加吸入體積效率。不幸的是，接近于飽和線時(shí)，由于當(dāng)時(shí)的高速度，渦輪增壓器會(huì)以不受控制的方式加速以產(chǎn)生音速阻塞(sonic?blockage)，這對(duì)渦輪增壓器自身造成破壞性影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于控制通過(guò)渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該控制方法的實(shí)現(xiàn)既簡(jiǎn)單又成本高效，具體來(lái)說(shuō)，能夠在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的任何操作條件下確保渦輪增壓器的操作范圍保持在有效區(qū)域內(nèi)，其在所有情況下不產(chǎn)生音速阻塞。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于控制通過(guò)渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述渦輪增壓器具有渦輪和壓縮機(jī)；

該控制方法包括下述步驟：

確定壓縮機(jī)下游的壓力目標(biāo)；

確定折合質(zhì)量流率的臨界閾值，所述臨界閾值在折合質(zhì)量流率/壓縮比平面上界定出接近于音速條件的實(shí)現(xiàn)的臨界區(qū)域；及

在當(dāng)前折合質(zhì)量流率高于臨界閾值時(shí)，通過(guò)第一濾波器對(duì)壓縮機(jī)下游的壓力目標(biāo)進(jìn)行過(guò)濾。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)參考附圖描述本發(fā)明，附圖示出本發(fā)明的非限制性實(shí)施方案，其中：

圖1示意性地示出具有執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的控制方法的電子控制單元的通過(guò)渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；

圖2在折合質(zhì)量流率/壓縮比平面上示出圖1所示渦輪增壓器的壓縮機(jī)的特性曲線；及