[發(fā)明專利]具有渦輪增壓裝置的內(nèi)燃機(jī)的操作方法及其控制單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310049035.X
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103256129B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 西蒙·彼得洛維奇;阿諾·巴奇;丹尼爾·羅特格;阿蘭·瑪麗·羅杰·謝瓦利爾;邁克爾·馬爾拜
• 申請（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號: F02D23/00
• 分類號: F02D23/00
• 代理公司: 北京連和連知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11278
• 代理人: 楊帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配備有渦輪增壓裝置的內(nèi)燃機(jī)的操作方法以及這種發(fā)動機(jī)的控制單元。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機(jī)，尤其是柴油和汽油發(fā)動機(jī)，常常配備有渦輪增壓器。渦輪增壓器通過壓縮進(jìn)入發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣氣流以獲得更大的功率。具體地，可以通過具有較小排氣量因而尺寸較小、重量較輕的渦輪增壓發(fā)動機(jī)產(chǎn)生預(yù)設(shè)的功率，從而達(dá)到增大的比功率以及燃料消耗的降低。通常，通過內(nèi)燃機(jī)的排氣流驅(qū)動渦輪增壓器。為此，渦輪增壓器包括安置在內(nèi)燃機(jī)排氣流中的渦輪，其通過連接傳動軸驅(qū)動用于壓縮發(fā)動機(jī)進(jìn)氣氣流的壓縮機(jī)。

最近，尤其對于直列發(fā)動機(jī)來說，串聯(lián)相繼渦輪增壓變得越來越普遍。可控二級渦輪增壓系統(tǒng)包含用于峰值功率的低壓（LP）級以及用于工作和實(shí)現(xiàn)背壓需求以推動排氣再循環(huán)的高壓（HP）級，該排氣再循環(huán)對于減少NO_x（氮氧化物）污染物排放是必須的。此外，HP渦輪通常比LP渦輪小并且反應(yīng)更靈敏。HP和LP渦輪在內(nèi)燃機(jī)的排氣氣流中順序排列，LP渦輪位于HP渦輪下游。LP和HP壓縮機(jī)同樣順序排列，HP壓縮機(jī)在進(jìn)氣氣流中位于LP壓縮機(jī)下游。

通過一個或多個位于排氣和/或進(jìn)氣系統(tǒng)分支中的旁通閥控制排氣氣流和/或進(jìn)氣氣流，該分支平行于相應(yīng)的渦輪和/或壓縮機(jī)。具體地，可以通過HP渦輪的旁通閥（渦輪旁通閥TBV）以及繞過LP渦輪的泄壓閥（WG）控制排氣氣流。隨著旁通閥關(guān)閉，相應(yīng)的渦輪最大限度地被驅(qū)動，而隨著旁通閥部分或完全打開，平行分支中至少通過部分排氣氣流，以降低的速率驅(qū)動相應(yīng)的渦輪。類似地，可以通過HP壓縮機(jī)的壓縮機(jī)旁通閥（CBV）控制進(jìn)氣氣流。旁通閥確保發(fā)動機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且還確保相應(yīng)的各種進(jìn)一步限制，例如關(guān)于排氣成分、壓縮機(jī)出口溫度、渦輪入口溫度，以及避免渦輪增壓器喘振或者超速。

可以主動控制旁通閥，例如電力地或者通過真空，并且旁通閥可以包含位置反饋傳感器。由于HP渦輪旁通閥（TBV）是排放控制的關(guān)鍵，其通常被主動地控制并且配備有位置反饋傳感器。通常也主動操作LP渦輪旁通閥（WG）。對于高速和高負(fù)載，泄壓閥（WG）促動器通常用作增壓限制器，因此不要求高水平的準(zhǔn)確度，因而不需要用于WG的位置反饋。為主動促動，壓縮機(jī)旁通閥（CBV）可以配備位置反饋，但是出于降低成本以及復(fù)雜性的原因，其通常是被動的并且沒有位置反饋，即壓縮機(jī)旁通閥（CBV）因穿過其的壓力差而打開或關(guān)閉，并且，具體的，壓縮機(jī)旁通閥（CBV）僅具有兩個可能位置，該兩個可能位置是完全打開和完全關(guān)閉的位置。

主動閥通常具有默認(rèn)或者“故障安全（failsafe）”位置，當(dāng)沒有真空或者電力供應(yīng)時，主動閥移動到該位置。故障安全位置通常是要么完全打開要么完全關(guān)閉。通過例如安全以及高海拔地區(qū)的發(fā)動機(jī)功率需求等因素確定默認(rèn)設(shè)置。具體地，利用真空或電力供應(yīng)故障，TBV完全打開，WG完全關(guān)閉，以確保對HP壓縮機(jī)的最小損傷以及一些基本的驅(qū)動能力。在這種情況下，由于實(shí)際上繞過HP渦輪，僅使用LP渦輪增壓器。通過適當(dāng)?shù)男Ｕ词乖谶@種情況下也可能實(shí)現(xiàn)低顆粒排放。

然而，這不足以確保避免壓縮機(jī)喘振或者超速，因?yàn)檫@些事件可以在排氣λ（lambda）值大于1.2時發(fā)生。由于在這種情況下閥促動器不可操作，沒有用于喘振或超速保護(hù)的有效增壓控制。在高海拔地區(qū)，這種影響更加顯著。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種配備渦輪增壓裝置的內(nèi)燃機(jī)的操作方法，此方法容許在渦輪增壓閥供給故障時有改進(jìn)的渦輪增壓器喘振或超速保護(hù)。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種用于具有渦輪增壓裝置的內(nèi)燃機(jī)的控制單元，該控制單元容許在這種閥供給故障的情況下有改進(jìn)的渦輪增壓器喘振或超速保護(hù)。

本發(fā)明通過以下方法以及控制單元實(shí)現(xiàn)此目的：

一種具有渦輪增壓裝置的內(nèi)燃機(jī)的操作方法，該渦輪增壓裝置包含順序安置的低壓級和高壓級，低壓級包括低壓壓縮機(jī)以及至少一個可以由供給系統(tǒng)操作的渦輪增壓控制閥，該方法包含檢測供給系統(tǒng)故障、確定低壓壓縮機(jī)流量、以及根據(jù)低壓壓縮機(jī)流量限制發(fā)動機(jī)控制參數(shù)設(shè)定值。

一種用于具有渦輪增壓裝置的內(nèi)燃機(jī)的控制單元，該渦輪增壓裝置包含順序安置的低壓級和高壓級，低壓級包括低壓壓縮機(jī)以及至少一個可以由供給系統(tǒng)操作的渦輪增壓控制閥，其中，將控制單元配置為根據(jù)前述方法控制內(nèi)燃機(jī)。