[發(fā)明專利]用于主動殼體處理控制的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810754199.5
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN109268130A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·奧帕德亞;M·J·V·紐瓦斯塔特;D·R·漢娜;胡良軍
• 申請（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號: F02B37/12
• 分類號: F02B37/12;F02D21/08
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;張凱

本申請涉及用于主動殼體處理控制的方法和系統(tǒng)。提供用于響應(yīng)于預(yù)測的發(fā)動機(jī)狀況調(diào)整壓縮機(jī)的主動殼體處理裝置的方法和系統(tǒng)。在一個示例中，控制器使可變幾何壓縮機(jī)殼體的套筒致動到基于壓縮機(jī)壓力比和通過壓縮機(jī)的質(zhì)量流量中的每個以及駕駛員行為和預(yù)測的道路狀況選擇的位置；以及基于選擇的位置調(diào)整EGR致動器和增壓致動器中的每個，以在致動期間維持壓縮機(jī)壓力比。

技術(shù)領(lǐng)域

本描述整體涉及用于控制具有主動殼體處理裝置(active casing treatment，ACT)的可變幾何壓縮機(jī)的操作的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

發(fā)動機(jī)可使用渦輪增壓器提高發(fā)動機(jī)扭矩/功率輸出密度。渦輪增壓器可包括由驅(qū)動軸連接的壓縮機(jī)和渦輪機(jī)，其中渦輪機(jī)聯(lián)接到發(fā)動機(jī)的排氣歧管，并且壓縮機(jī)聯(lián)接到發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管。排氣驅(qū)動的渦輪機(jī)向壓縮機(jī)供應(yīng)能量，以增加到發(fā)動機(jī)中的壓縮空氣的流量。壓縮機(jī)的使用允許較小排量發(fā)動機(jī)提供與較大排量發(fā)動機(jī)一樣多的功率，但是具有附加的燃料經(jīng)濟(jì)性益處。

然而，壓縮機(jī)易于喘振(surge)和扼流(choke)。例如，當(dāng)操作員松開加速踏板時，空氣流量減小，致使以高壓力比(PR)通過壓縮機(jī)的前向流減少，可能致使壓縮機(jī)喘振。在另一個示例中，可部分地由高水平的冷卻排氣再循環(huán)(EGR)引起喘振，這增加壓縮機(jī)壓力，同時減小通過壓縮機(jī)的質(zhì)量流量。壓縮機(jī)喘振可致使NVH問題，諸如來自發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的不期望的噪聲。

當(dāng)壓縮機(jī)速度增加使流率遞減地增加時，可在高流量下遇到壓縮機(jī)扼流。當(dāng)壓縮機(jī)中任何點處的流量達(dá)到扼流狀況時，不可能有進(jìn)一步的流率增加。該狀況表示作為壓力比的函數(shù)的最大壓縮機(jī)容積流率。當(dāng)對于給定的壓縮機(jī)速度，無法增加通過壓縮機(jī)的空氣流量質(zhì)量時發(fā)生扼流。到壓縮機(jī)中的流率可受到壓縮機(jī)入口尺寸的限制，并且當(dāng)入口處的流量達(dá)到音速時，流量可不會進(jìn)一步增加。作為一個示例，當(dāng)操作員從部分負(fù)荷或怠速狀況到高負(fù)荷狀況，踩踏板時(諸如當(dāng)在具有負(fù)荷的情況下上坡時)，可發(fā)生扼流。

已經(jīng)開發(fā)了各種方法以通過在喘振發(fā)生以前減小空氣流率且在扼流發(fā)生以前增加空氣流率以在喘振邊界和扼流邊界兩者之外操作壓縮機(jī)。一個示例方法包括對壓縮機(jī)使用被動殼體處理裝置。在一個示例中，被動殼體處理裝置可包括修改通過壓縮機(jī)的空氣流量的不可移動的狹槽和或口。在低空氣質(zhì)量流量狀況期間，被動殼體處理裝置的狹槽可提供用于將部分加壓空氣再循環(huán)回到壓縮機(jī)入口的路徑。流過壓縮機(jī)的再循環(huán)空氣可使得壓縮機(jī)能夠在喘振發(fā)生以前以較低的空氣質(zhì)量流率操作。在高空氣質(zhì)量流量狀況期間，被動殼體處理裝置的狹槽和/或口可提供用于使通過壓縮機(jī)的氣流短路的路徑，使得壓縮機(jī)可在扼流發(fā)生以前以更高的空氣質(zhì)量流率操作。已經(jīng)認(rèn)識到，被動殼體處理系統(tǒng)的一個缺陷在于：用于防止喘振的被動再循環(huán)狹槽的有效位置不同于用于防止扼流的被動再循環(huán)狹槽的有效位置。

另一個示例方法包括對壓縮機(jī)使用主動殼體處理裝置(ACT)，諸如由Sun等在US8,517,664中所示的。在其中，渦輪增壓器包括主動殼體處理裝置、葉輪、殼體和擴(kuò)散器。控制器響應(yīng)于相對于閾值的質(zhì)量流量狀況或基于發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的壓差調(diào)整殼體套筒，使得殼體套筒中的狹槽或與喘振狹槽或扼流狹槽對準(zhǔn)。響應(yīng)于狹槽對準(zhǔn)，空氣選擇性地在葉輪和壓縮機(jī)入口之間流動。

然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到這樣的方法的潛在問題。作為一個示例，響應(yīng)于當(dāng)前發(fā)動機(jī)工況調(diào)整主動殼體處理裝置(ACT)是反作用控制方法，該反作用控制方法可通過不調(diào)整壓縮機(jī)操作直到壓縮機(jī)已經(jīng)處于或接近喘振或扼流狀況而犧牲效率和性能。在另一個示例中，這種類型的反作用控制方法可導(dǎo)致殼體套筒的高頻致動以暴露(例如，打開)扼流狹槽或喘振狹槽，這可致使流量脈動，進(jìn)一步降低壓縮機(jī)效率并且使性能劣化。

發(fā)明內(nèi)容