[發明專利]用于操作電輔助可變幾何渦輪增壓器的系統和方法

在審

• 申請號: 201910163987.1
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN110242403A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 曾濤;胡良軍
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F02B37/22
• 分類號: F02B37/22;F02M26/51
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本公開提供了“用于操作電輔助可變幾何渦輪增壓器的系統和方法”。提供了用于操作電輔助渦輪增壓器的方法和系統。在一個示例中，一種方法可以包括響應于動力不足的程度而調整所述渦輪增壓器的渦輪的位置，以及基于所述動力不足來操作所述渦輪增壓器的電動馬達。

技術領域

本說明書總體上涉及用于控制聯接到內燃發動機的電輔助可變幾何渦輪增壓器的方法和系統。

背景技術

發動機可以使用渦輪增壓器來提供增壓進氣，以改善發動機扭矩/功率輸出密度。渦輪增壓器可以包括聯接到排氣驅動的可變幾何渦輪(VGT)的壓縮機。可以通過改變渦輪葉片的幾何形狀或位置來調整通過壓縮機的空氣流量，以改善壓縮機工作范圍和渦輪增壓器效率。然而，單獨操作渦輪增壓器可能不滿足高扭矩/動力輸出需求。

解決上述問題的一種嘗試包括電輔助渦輪增壓器。Barthelet等人在U.S.7779634中示出了一種示例性方法。其中，電動馬達在壓縮機與渦輪之間聯接到渦輪增壓器。馬達可以向發動機提供附加增壓，以增加渦輪增壓器的工作范圍。馬達還可以作為發電機操作以節省能量。

然而，本文中的發明人已經認識到此類系統的潛在問題。作為一個示例，將電動馬達聯接到渦輪增壓器可以進一步使排氣再循環(EGR)速率和增壓壓力控制策略復雜化。例如，EGR速率和增壓壓力兩者都可以通過調整包括VGT、電動馬達和EGR閥的致動器中的任何一者來受到影響。需要有效的控制策略來操作致動器以在低電輔助、短響應時間和低排放的情況下跟蹤目標EGR速率和目標增壓壓力。

發明內容

在一個示例中，可以通過一種方法來解決上述問題，所述方法包括：一種方法，其包括：響應于動力不足低于閾值，而調整聯接到壓縮機的渦輪的位置以獲得期望的渦輪效率，所述壓縮機將增壓空氣提供給發動機并且動力不足是目標增壓壓力與實際增壓壓力之間的差；以及響應于動力不足高于閾值，而基于再循環回到發動機中的排氣的目標流量來調整渦輪位置。以此方式，可以控制電輔助VGT以滿足目標EGR速率和目標增壓壓力，同時燃料消耗低并且排放減少。

作為一個示例，可以基于目標增壓壓力和測量的增壓壓力來計算動力不足。響應于動力不足，發動機操作可以在三種操作模式之間進行轉變。例如，響應于動力不足為零或負，發動機操作可以轉變到第一模式。在第一模式下，調整VGT以跟蹤目標增壓壓力，并且調整EGR閥以跟蹤目標EGR流量。馬達可能不操作或可能以再生模式操作以節省能量。響應于動力不足為正且低于閾值，發動機操作可以轉變到第二模式。在第二模式下，可以調整VGT位置以實現期望的效率，其可以是最佳(最大)渦輪效率，可以調整馬達以基于經調整的VGT位置來跟蹤目標增壓壓力，并且可以調整EGR閥以跟蹤目標EGR流量。在該模式下，經由VGT和馬達來調整增壓壓力，同時經由EGR閥來調整EGR流量。通過將VGT調整到期望的渦輪效率，可以減少電輔助渦輪增壓器的能量消耗。響應于動力不足等于或高于閾值，發動機操作可以轉變到第三模式。在第三模式下，可以同時調整VGT位置和EGR閥位置兩者以跟蹤目標EGR流量。然后，電動馬達可以操作以基于經調整的VGT位置來跟蹤增壓壓力。這樣，增壓壓力通過馬達調整，而EGR流量通過VGT和EGR閥調整。通過調整VGT位置以跟蹤目標EGR流量，可以滿足高動力不足期間(諸如在瞬時踩加速踏板期間)的高EGR流量需求。通過響應于動力不足程度而以不同方式對致動器進行分組，發動機可以快速到達目標工作點。此外，可以通過限制電輔助和提高渦輪效率來優化燃料經濟性。

應當理解，提供以上發明內容是為了以簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的一些概念。這并不意味著表示所要求保護的主題的關鍵或基本特征，該主題的范圍是由具體實施方式之后的權利要求唯一地限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上文或本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示出了車輛系統的示例性實施例，所述車輛系統包括具有電輔助可變幾何渦輪增壓器的發動機。

圖2示出了圖1的渦輪增壓發動機的一個氣缸的示例性實施例的圖示。