[其他]帶有瞬態排泄閥控制的閉環渦輪增壓器控制系統

無效

• 申請號: 88102371
• 申請日: 1988-04-20
• 公開（公告）號: CN88102371A
• 公開（公告）日: 1988-11-09
• 發明（設計）人: 丹尼·奧倫·賴特;拉塞爾·約翰·韋克曼
• 申請（專利權）人: 聯合信號公司
• 主分類號: F02D23/00
• 分類號: F02D23/00;F02D43/00;F02P5/15
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 張恒康

本發明一般涉及機動車輛發動機的渦輪增壓控制系統，特別涉及控制排泄閥瞬態操作的控制系統。

內燃機渦輪增壓是由發動機內排出的氣體驅動排氣渦輪而達到的，該排氣渦輪與加壓渦輪安裝在同一軸上。加壓渦輪的輸入端是發動機空氣入口;加壓渦輪的輸出端，可稱為升壓輸出端，一般通過節流閥體和進氣管道與發動機進氣閥門相連。當排氣壓力增加時，排氣渦輪旋轉得更快，同時加壓渦輪提高了它升壓輸出端的壓力。

如果對影響排氣渦輪的因素不進行控制，由于過度升壓造成發動機的超壓可能使發動機損壞。此外，汽油發動機的設計者已經發現由于其他原因也必須限制升壓，這些原因有在高制動平均有效壓力（BMEP）的發動機內，可能發生的火花爆擊;在失控升壓下，驅動能力問題;對冷發動機的升壓動作而引起的壽命問題;以及渦輪增壓發動機較大的漏氣和閥重疊率而造成的放射限制等。

為了限制排氣壓力，由此達到控制排氣渦輪的目的，現有技術是在發動機排氣系統內安裝一個閥門，它被稱作排泄閥，排泄閥的作用是使排氣氣流在排氣渦輪旁轉向，由此來限制或減少可用來驅動排氣渦輪的能量，并在這種情況下，限制加壓渦輪的升壓輸出。

為了調節或控制排泄閥動作，使用一促動器或控制閥，它基本有一彈簧和一隔膜構成，隔膜的一側由大氣壓作用，另一側受到進口管道上的控制壓力作用，彈簧則提供一允許排泄閥在排氣壓力預定范圍內關閉的預壓。該系統對防止因過大的升壓而使發動機損壞是十分有效的，但渦輪增壓系統的控制并不象發動機使用者期望的那樣有效，一個主要原因是用單參數壓力給定值的系統控制的緣因。

這種控制方法的一個變化是利用一裝置來調制促動器的壓力，該裝置是一個由微處理器控制的閥門。一火花爆擊傳感器和一控制器相結合，用積分方式調制升壓以限止爆擊。

因此其基本優點是提供一個有閉環系統的渦輪增壓控制系統，該系統響應由發動機工作模式決定的升壓給定值圖線。它的另一優點是提供一個可根據發動機溫度來修正圖線上升壓給定值的閉環系統，以避免作用于冷發動機的升壓問題。它的再一優點是提供一個閉環系統，該系統包括一個根據火花爆擊程度來調節升壓修正速率的圖線。它的還有一個優點是提供一個綜合二個升壓給定值圖線的閉環渦輪增壓控制系統。本發明的一個更進一步的優點是在瞬態條件下控制閉環系統提供加強型渦輪增壓發動機。

閉環渦輪增壓器控制系統的這些優點以及其他優點是通過一個與內燃機有效連接的渦輪增壓器系統來達到的。渦輪增壓器由同軸安裝的一個排氣渦輪和一個加壓渦輪組成，排氣渦輪的輸入端與發動機排氣系統有效相連，而加壓渦輪與發動機的空氣輸入系統相連。一個管道壓力傳感器被安裝在進氣管道上，它能響應那里的壓力而產生一個表示該壓力的電信號。一個排泄閥裝置提供一旁通管，以便在排氣渦輪旁排出氣體。排泄閥裝置有一隨控制壓力變化的促動器裝置，它是根據一個以微處理器為基礎的控制單元的記憶裝置中的一個查找表中的一個升壓給定值圖線來控制排泄閥動作的，查找表隨由升壓給定值限定的發動機速度和節流閥裝置的變化而變化。

本發明的許多其他目的和用途將從下面的附圖描述中以及與之對應的一種推薦實施例的詳細描述中可以清楚地看到。

在附圖中：

圖1是渦輪增壓器系統的示意圖;

圖2是渦輪增壓器系統存儲器查找表中的一個升壓給定值圖線;

圖3A和3B是對排泄閥控制的控制算法的流程圖;

圖4A，4B和4C是對火花爆擊控制的控制算法的流程圖。

這里參考的是美國汽車工程師學會技術文獻860487號上由本發明人撰寫的題為“帶有瞬態排泄閥功能的閉環渦輪增壓器控制”一文。該文是于1986年2月在美國密西根州底特律市的國際專業會議和博覽會上發表的。

參照圖1對渦輪增壓器系統的機械硬件作概要的說明。從圖中可以知道，渦輪增壓器[10]是具有與加壓渦輪[14]同軸安裝的排氣渦輪[12]的一種裝置。與排氣渦輪[12]相連的輸入端[16]接受廢氣使渦輪[12]旋轉，從排氣渦輪[12]排出的氣體通向發動機[18]的排氣系統。與加壓渦輪[14]相連的輸入端[20]和大氣相通，加壓渦輪壓縮空氣并把空氣送入進氣管道[22]，加壓渦輪[14]由于排氣渦輪[12]的轉動而推動。