用于发动机转速控制的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供用于具有多级充气增压装置的发动机系统中的发动机转速急增控制的方法和系统。在一个示例中，在发动机起动期间，经由电动马达向后旋转上游压缩机以降低进气歧管压力。然后基于该较低的歧管压力给发动机加燃料，以减小扭矩和发动机转速急增，直到达到空转发动机转速条件。

Method and system for engine speed control

The present invention provides a method and system for rapid increase control of engine speed in an engine system having a multi-stage charging supercharging device. In one example, the upstream compressor is rotated backward by an electric motor during engine starting to reduce intake manifold pressure. Then, fuel is added to the engine based on the lower manifold pressure to minimize torque and engine speed until the idling engine speed condition is reached.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于减少在配置有涡轮增压器和机械增压器的分级增压式发动机系统中的发动机起动转速急增(flare-up)的方法和系统。
技术介绍
在发动机起动期间，发动机空气流量为零，且进气歧管压力处于环境压力。因此，在发动机起动时可以添加大量的燃料以维持排气的化学计量配比(这是排放控制所需要的)。这产生较大的初始发动机扭矩输出，所述扭矩输出可导致发动机转速快速急增，直到进气歧管压力和发动机转速被调节。在发动机起动时的发动机转速急增可能引起较高的燃料消耗量，从而降低燃料经济性。另外，急增引起NVH问题，包含来自发动机的额外的噪声和明显的传动系振动。已经研发出各种方法以用于减少在发动机起动时的转速急增。例如，如Ma等人在US8,694,231中示出，可以使用点火正时调整(特别是点火正时延迟)来将发动机起动时的发动机转速控制到减少急增的目标发动机转速。在另一示例中，如Marentette在US7,281,512中示出，包含可变形部件和弹性部件的组合件耦合在进气室内侧且用于改变进气歧管的容积。在发动机起动的低发动机转速下，所述组合件减少所述气室内的容积，由此减少发动机急增。然而，本文的专利技术人已经认识到此类方法的潜在问题。作为一个示例，对点火正时延迟的依赖性降低了发动机的燃料经济性。作为另一示例，对用于选择性地改变进气歧管的容积的专用组合件的依赖性增加了组件和控制成本。
技术实现思路
本文的专利技术人已经认识到，分级增压式发动机系统中的电动机械增压器的压缩机可以被有利地用于减少发动机起动转速急增。由此，发动机系统可以配置有增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器，以用于提供增压空气充入且改进峰值功率输出。其中压缩机的使用允许较小排量的发动机提供与较大排量发动机一样多的功率，但具有额外的燃料经济效益。另外，一个或多个进气充入装置与进气涡轮增压器串联或并联而分级，以改进涡轮增压发动机增压响应。在此发动机系统中，电动机械增压器的压缩机在发动机起动期间可以选择性地在反转方向上操作以产生进气歧管真空。所得到的较低进气歧管压力减少发动机起动燃料需求，从而产生降低的发动机扭矩且减少发动机急增。用于减少发动机急增的一个示例方法包含：在发动机起动期间，向后旋转压缩机以降低进气歧管压力，所述压缩机的转速基于发动机转速。以此方式，改进了发动机起动的质量。作为一个示例，增压发动机系统可以包含耦合在涡轮增压器上游的电动机械增压器。响应于发动机起动，耦合到电动机械增压器的控制器的电动马达可以被操作以向后(也就是说，在与为了增压充气传递而旋转压缩机的方向相反的方向上)旋转机械增压压缩机。例如，电动马达可以被耦合到换向(reversing)电路，所述换向电路使得能够向后旋转机械增压压缩机。可替代地，马达可以耦合到H桥，所述H桥使得压缩机能够在向前方向和反转方向上旋转。所述旋转可以以某一转速执行并持续某一持续时间，使得歧管压力能够降低至阈值压力。作为较低压力的结果，在起动期间，较少的空气需要被泵送到发动机汽缸中(因为汽缸充气量是进气压力的函数)。然后可以基于较低的充气需求来安排发动机加燃料。在本文中，较低的进气压力导致较低的汽缸加燃料需求，并且因此导致发动机扭矩输出的减少，由此减少发动机转速急增。机械增压压缩机的反向旋转可以继续，直到达到发动机怠速。一旦发动机已经达到发动机怠速，机械增压压缩机的向后旋转就可以结束。之后可选地，可以启用机械增压压缩机的向前旋转以用于增压控制(例如用以在下游涡轮增压器加速旋转时减少涡轮迟滞)。以此方式，通过在发动机起动期间在发动机进气歧管中产生真空，可以降低在发动机起动时的进气歧管压力。反向旋转电动机械增压压缩机以产生真空的技术效果是现有发动机组件可以有利地用于产生真空，从而提供组件和成本减少的效益。使用真空来降低发动机起动时的进气歧管压力的技术效果是较少的空气需要被泵送到发动机汽缸中，从而降低汽缸的加燃料需求。通过基于降低的汽缸充气需求来将较少量的燃料传递到发动机汽缸，发动机可以按照化学计量配比操作，同时在发动机起动时的发动机转速急增被减少。通过减小在发动机起动时的发动机扭矩和转速急增，减少了发动机起动NVH问题，同时改进了燃料经济性。总之，发动机起动的质量和可重复性得到改进。应理解的是，提供以上概要是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。不旨在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围只由随附的权利要求书限定。此外，所要求保护的主题不局限于解决以上提出的或在本申请的任何部分提出的缺点的实施方式。附图说明图1示出具有多级充气增加装置的增压发动机系统的示例实施例。图2示出说明可以被实施用于通过操作机械增压压缩机来减少发动机起动转速急增的程序的高级流程图。图3示出可以用于减少发动机起动转速急增的示例调整。具体实施方式以下描述涉及用于改进在具有分级增加装置的发动机系统中(例如在图1的增压发动机系统中)在发动机起动期间的发动机转速控制。控制器可以被配置以执行控制程序(例如图2的示例程序)，以在起动期间使上游压缩机加速以降低歧管压力，由此减少汽缸加燃料和发动机转速。示例发动机转速控制操作参考图3示出。通过操作第二压缩机，可以减少发动机转速急增，从而改进发动机起动性。图1示意性地示出包含发动机10的示例发动机系统100的多个方面。在所描绘的实施例中，发动机10是包含多级增压装置的增压发动机。具体地说，发动机10包含分级在第二增压装置13的上游处的第一增压装置15。该配置导致(第一增压装置的)第一压缩机110在发动机进气通道42中定位在(第二增压装置的)第二压缩机114的上游。在当前示例中，第一增压装置是电动机械增压器15，而第二增压装置是涡轮增压器13。电动机械增压器15包含由电动马达108驱动的第一压缩机110。马达108由车载储能装置(例如系统电池106)提供动力。在第一组条件期间(例如在踩下加速器踏板期间)，电动马达108可以被操作以用于向前旋转第一压缩机110。在第二不同组条件期间(例如在发动机起动期间)，电动马达108可以被操作以用于向后旋转第一压缩机110。具体地，马达108可以被选择性地耦合到换向电路107，所述换向电路使得马达能够向后旋转机械增压压缩机。新鲜空气经由空气滤清器112沿着进气通道42被引入发动机10中并且流动到第一压缩机110。一个或多个传感器可以耦合到空气滤清器上游的进气通道以用于估计环境空气条件，例如，用于估计大气压力(BP)的压力传感器、用于估计歧管空气流量(MAF)的空气流量传感器57以及用于估计空气充入温度(ACT)的进气温度传感器。由第一压缩机110压缩的空气随后被传递到第二压缩机114。在如下文详述的选定条件期间，通过调整旁通阀62的打开程度，空气可以通过第一压缩机60旁通路径绕过机械增压器15并且被引至涡轮增压器13。涡轮增压器13包含由排气涡轮机116驱动的第二压缩机114。第二压缩机114示出为经由轴19机械地耦合到涡轮机116的涡轮增压压缩机，所述涡轮机116由膨胀的发动机排气驱动。在一个实施例中，涡轮增压器可以是双涡流装置。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何结构随发动机工况的变化而主动改变。在第二压缩机11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机的方法，其包括：在发动机起动期间，向后旋转压缩机以降低进气歧管压力，所述压缩机的转速基于发动机转速。

【技术特征摘要】
2015.10.29 US 14/927,0701.一种用于发动机的方法，其包括：在发动机起动期间，向后旋转压缩机以降低进气歧管压力，所述压缩机的转速基于发动机转速。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述向后旋转包含向后旋转以将所述发动机转速维持在阈值转速以下。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述发动机起动期间包含在发动机加速运转至怠速期间。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述压缩机是由电动马达驱动的第一上游压缩机，所述方法进一步包括：在向后旋转所述第一压缩机时，不旋转第二下游压缩机，所述第二压缩机经由轴由排气涡轮机驱动。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：在所述发动机达到所述怠速之后，向前旋转所述第一压缩机，直到所述涡轮机的转速在阈值涡轮机转速以上，且随后使所述第一压缩机减速。6.根据权利要求5所述的方法，其中向后旋转所述第一压缩机包含选择性地将所述电动马达耦合到换向电路，并且其中向前旋转所述第一压缩机包含选择性地将所述电动马达与所述换向电路解耦。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述压缩机的转速基于发动机转速包含：随着所述发动机转速接近或超过所述阈值转速而增加所述压缩机的转速。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在向后旋转所述第一压缩机时，保持进气节气门打开并且基于所述较低的歧管压力给发动机汽缸加燃料。9.一种用于增压发动机的方法，其包括：在发动机起动期间，在发动机转速达到怠速之前，向后旋转第一上游压缩机，其中第二下游压缩机被停用；以及在发动机转速达到怠速之后，向前旋转所述第一压缩机，其中所述第二压缩机维持停用。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一压缩机是由电动马达驱动的机械增压压缩机，并且其中所述第二压缩机是经由轴由排气涡轮机驱动的涡轮增压压缩机。11.根据权利要求10所述的方法，其中向后旋转所述第一压缩机包含以基于相对于怠速的发动机转速的转速旋转所述第一压缩机，并且其中向前旋转所述第一压缩机包含以基于所述排气涡轮机的涡轮机转速的转速旋转所述第一压缩机。12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：在所述发动机转速达到怠速之后，维持所述第二压缩机停用，同时向前旋转所述第一压缩机，直到所述排气涡轮机的涡轮机转速达到阈值转速。13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：在所述涡轮机转速达到所述阈值转速之后，停用所述第一压缩机并...

【专利技术属性】
技术研发人员：HR·奥斯莎拉，A·N·班克，肖柏韬，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US