[發明專利]發動機控制方法和系統

在審

• 申請號: 201310355204.2
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN104373231A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 邵德志;顧茸蕾;王小樂;P.D.馬蒂諾
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: F02D23/00
• 分類號: F02D23/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;胡莉莉

技術領域

本發明一般涉及發動機控制技術，更具體地說，涉及用于提供改進的發動機控制方法和系統。

背景技術

汽油或天然氣發動機已多年是為多種類型的車輛提供推進的主要模式。因此，旨在提高汽油或天然氣發動機的性能在功率和效率等領域是所期望的目標。渦輪增壓器是改進了汽油或天然氣發動機的性能的一個例子。渦輪增壓器可以被認為是作為一種氣體壓縮機，用于增加進入發動機的空氣質量，以產生更多的發動機功率。因此，渦輪增壓器是一種利用內燃機運作所產生的廢氣驅動之空氣壓縮機，其可增加進入內燃機或鍋爐的空氣流量，從而令機器效率提升。常見用于汽車引擎中，透過利用排出廢氣的熱量及流量，渦輪增壓器能提升內燃機的馬力輸出。

在汽油或天然氣渦輪增壓發動機上，潛在的問題在于在節氣門關閉的情況下存在壓縮機喘振。當節氣門關閉從最初基本上打開的位置關閉時，這種情況可能會特別明顯。在這方面，當節氣門關閉時，壓縮的空氣將流入節氣門，但由于節氣門關閉而沒有任何出口。壓縮空氣然后解壓縮以回穿過渦輪增壓器（造成“喘振”），這可能是當前堵塞的空氣可以采取的唯一路徑。喘振可以將空氣壓力提高到一定程度，可能會由于湍流導致發動機損壞或不良噪音。

為了防止或至少減少壓縮機喘振的影響，渦輪增壓發動機典型地包括例如再循環閥的設備。該設備進行操作以在節氣門關閉時為允許渦輪增壓器和節氣門之間的空氣提供流路，這樣排放了多余的空氣壓力，以保持渦輪增壓器在安全區域運轉。當使用回流閥時，空氣通常再循環回到渦輪增壓器的進氣口，但也可以是當使用排出閥排放到大氣中。通過提供逃逸的空氣通路，避免發動機的損壞和噪音以及減少渦輪遲滯的現象，遲滯現象是由于渦輪的減速，這可能因喘振而發生。

對于渦輪增壓器來說，喘振是不穩定的工作條件，因此是無益的。喘振是一種物理上的約束并且不能夠被渦輪增壓器本身完全避免。當渦輪增壓器被安裝在發動機/車輛上時，它可能在特定工作條件下進入喘振區域。雖然再循環閥或排出閥可有效地防止喘振狀況，但回流閥通常不提供發動機功率和效率的改善，卻仍增加了發動機的成本和復雜性。因此，可能希望提供一個機制，以避免使用再循環閥。

發明內容

本發明的目的是通過發動機控制來改善渦輪增壓發動機的工作狀況。本發明的方法使用踏板位置作為輸入以評估喘振風險。當檢測到喘振風險時，該方法提供控制命令，該控制命令是根據查找表基于發動機每分鐘轉速和增壓壓力所計算的。發動機控制器根據該控制命令使得渦輪增壓器持續工作在安全區域中而不需要附加的硬件。

根據本發明的一個方面，提供了一種發動機控制方法，包括：接收踏板位置的指示；預處理踏板位置的指示以確定所接收的踏板位置的指示是否對應于反喘振模式激活條件；響應于所接收的踏板位置的指示對應于反喘振模式激活條件，使用增壓壓力和發動機轉速查找靜態的控制參數查找表以選擇指示氣流需求的控制參數；發送所選擇的控制參數到ECU以便用該控制參數指示的氣流需求來控制發動機。根據本發明的另一個方面，提供了一種發動機控制系統，包括：汽油或天然氣發動機；與該發動機結合的渦輪增壓器；發動機控制單元，其包括反喘振控制模塊并被配置為控制與發動機和渦輪增壓器相關聯的至少一些致動器，其中該反喘振控制模塊包括：喘振預檢測模塊，被配置為接收踏板位置的指示，預處理踏板位置的指示以確定所接收的踏板位置的指示是否對應于反喘振模式激活條件，初始控制參數查找表模塊，包括靜態的控制參數查找表并被配置為響應于踏板位置的指示對應于反喘振模式激活條件，使用增壓壓力和發動機轉速查找控制參數查找表以選擇指示氣流需求的控制參數；和控制參數處理模塊，被配置為接收所選擇的控制參數，并且將該控制參數發送到ECU以便用該控制參數所指示的氣流需求來控制發動機。

本發明僅使用踏板位置信號來評估喘振風險，并且本發明使用發動機轉速rpm和增壓壓力來查找初始控制參數。此外，本發明還使用衰減曲線來在特定時間中對控制參數進行控制。

通過將本發明的方法成為發動機控制軟件（過程）的一部分，渦輪增壓的發動機能夠在不進入“喘振”區域的情況下工作。與現在的主流方法相比，本發明的方法消除了用于再循環壓縮空氣的硬件卻具有更好的性能。本發明的方法能夠降低系統成本、降低渦輪設計復雜性、能更好的被標準化、在車輛中更好的封裝，且降低渦輪故障的風險。由于，利用本發明的方法消除諸如再循環閥或排出閥等硬件，所以對所有的應用只開發一次軟件，縮短了對一個應用的校準工作周期，比如兩個月。因為消除了機械故障風險，因而有更好的可靠性。此外，本發明的控制算法在校準方面是有利的。