[發明專利]用于增壓控制的系統和方法

在審

• 申請號: 201910060084.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN110067640A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 格雷戈里·帕特里克·麥康維爾;朱莉婭·海倫·巴克蘭
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F02B37/12
• 分類號: F02B37/12;F02B37/16;F02B37/18;F02B37/10;F02B39/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

本公開提供了“用于增壓控制的系統和方法”。提供了用于改善配置有電動馬達的增壓發動機系統中的喘振控制以提供電增壓輔助的方法和系統。通過增大壓縮機再循環閥的開度并且將所述再循環閥開度與對排氣廢氣門位置和所述電動馬達的功率輸出的調整進行協調，解決了踩加速器踏板和松加速器踏板喘振。所述調整使得能夠提供這樣的進氣氣流：在喘振區域之外操作所述壓縮機，同時隨著駕駛員的扭矩需求增大或減小而提供目標增壓壓力。

技術領域

本說明書總體上涉及用于對電輔助渦輪增壓器和連續可變再循環閥(CCRV)進行協調控制的方法和系統。

背景技術

發動機系統可以配置有增壓裝置，諸如渦輪增壓器或機械增壓器，用于提供增壓的充氣并改善峰值功率輸出。使用壓縮機允許較小排量的發動機提供與較大排量的發動機一樣大的功率，不過卻具有附加的燃料經濟性益處。然而，壓縮機容易喘振。例如，當駕駛員松開加速器踏板時，發動機進氣節氣門閉合，導致通過壓縮機的前向流量減少，從而可能導致壓縮機喘振。喘振可能導致噪聲、振動和不平順性(NVH)問題，諸如來自發動機進氣系統的不期望的噪聲。

通過向渦輪增壓器添加電動輔助，可以改善增壓發動機的瞬態響應。然而，這增大了壓縮機喘振的傾向，特別是在由于需要快速增加增壓壓力而進行踩加速器踏板操縱期間。用于控制喘振的傳統方法響應于喘振而將壓縮機再循環閥完全打開，以便將增壓壓力從壓縮機的下游轉儲到壓縮機的上游，因而并不適用于該應用。

Barthelet等人在美國專利號7,779,634中示出了一種解決配置有電輔助渦輪增壓器的發動機系統中的喘振的示例方法。其中，響應于喘振的指示，控制器協調在將進氣通道聯接到排氣通道的路徑中的閥的操作與增壓發動機的電動輔助馬達的操作。該協調操作依賴于渦輪增壓器的速度信息，以便在控制電動馬達維持或增加壓縮機旋轉速度時，通過增加從進氣通道到排氣通道的空氣流量來增加壓縮機特性線圖的寬度(即，壓縮機的喘振裕度)。

然而，本文的發明人已經認識到這些方法的潛在問題。作為一個實例，將新鮮空氣引入排氣系統中可能導致排氣三元催化劑負載上氧氣，從而不能適當地處理受調節的排氣成分，除非噴射附加的燃料來與該排氣系統中的空氣一同燃燒。這樣做提高了排氣系統溫度，該排氣系統溫度必須受限以避免損壞渦輪增壓器和催化劑。附加的燃料還降低了發動機燃料經濟性。作為另一個實例，可能存在從進氣端到排氣端沒有足夠大的正壓差來產生足夠大的流量防止壓縮機喘振的狀況。取決于進氣和排氣系統設計，在感興趣的條件下壓差可能為負。在這種情形下，當閥打開時，流量將從排氣端再循環到進氣端(即，排氣再循環或EGR)。由此產生的EGR流量可能有益于排放或燃料經濟性，又不會減小喘振裕度。作為另一個實例，該方法依賴于渦輪增壓器速度，但由于成本和/或耐久性方面的因素，該速度可能無法測量或準確推斷。

發明內容

在一個實例中，上述問題中的一些可以通過用于增壓發動機的方法來解決，該方法包括：響應于踩加速器踏板或松加速器踏板事件之后的喘振指示，在基于扭矩需求將增壓壓力維持在一定水平的同時，經由對聯接到增壓裝置的電動馬達的輸出和連續可變壓縮機再循環閥(CCRV)的開度中的每一者的調整增大喘振裕度，這些調整是基于踩加速器踏板或松加速器踏板事件之后的扭矩需求而選擇的。以這種方式，可以提供不同的氣流調整來解決響應于扭矩需求增大的喘振與響應于扭矩需求減小的喘振，從而改善增壓發動機的性能和響應性。

作為一個實例，增壓發動機可以配置有渦輪增壓器。響應于喘振的指示，諸如踩加速器踏板喘振，發動機控制器可以增大聯接在渦輪增壓器的進氣壓縮機兩端的連續可變壓縮機再循環閥(CCRV)的開度，以增大喘振裕度。與此同時，可以基于CCRV的開度來減小廢氣門開度，以便維持駕駛員要求的增壓壓力并平衡軸功率。另外，控制器可以增加聯接到渦輪增壓器(諸如聯接到渦輪增壓器的軸)的電動馬達的功率輸出(在本文也稱為由電動輔助馬達提供的電動輔助)，以提供所需的氣流增加，從而提高喘振裕度，同時也維持所需的增壓壓力并平衡軸功率。