用于升压控制的方法和系统技术方案

本申请提供了用于具有多个分级充气升压装置的发动机系统中的喘振控制的方法和系统。在一个示例中，响应于驾驶员扭矩要求的下降，压缩空气继续通过运转下游进气压缩机同时加速上游压缩机来提供，以减少通过第一压缩机的流量。通过经由第二压缩机的运转来增加第一压缩机处的压缩机压力比，喘振被减少而不使升压发动机性能退化。

【技术实现步骤摘要】
用于升压控制的方法和系统
本说明大体涉及用于控制发动机升压装置以减少喘振问题的方法和系统。
技术介绍
发动机系统可以被配置具有升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器，用于提供升压的空气充气并改善峰值功率输出。压缩机的使用允许更小排量发动机提供与更大排量发动机一样多的功率，而且具有额外的燃料经济性益处。然而，压缩机倾向于喘振。例如，当操作者释放加速器踏板时，发动机进气节气门关闭，导致减少的向前气流通过压缩机，使涡轮增压器性能退化，并且可能导致压缩机喘振。压缩机喘振能够导致NVH问题，诸如来自发动机进气系统的不期望的噪声。Styles等人在US20150047346中示出了一种解决压缩机喘振示例尝试。在其中，当发动机在压缩机喘振线处或超压缩机喘振线运转时，连续可变压缩机再循环阀(CCRV)被打开，以使经冷却的升压空气的一部分从增压空气冷却器的下游再循环到压缩机入口。该方法改善了压缩机压力比，从而减轻喘振。
技术实现思路
专利技术人在此已经识别了可以增大CCRV和/或减少对具有复合升压的系统中的CCRV的需要从而导致改善的性能和/或的成本降低的可能性的方案。该方法包括：在正常工况下，绕过第二压缩机，并且经由第一压缩机为活塞发动机提供压缩空气流量；以及响应于要求的发动机扭矩的降低，加速所述第二压缩机，并且减少到所述发动机的压缩空气流量。以此方式，被分级在第一压缩机的上游的第二压缩机能够被用来减轻喘振。作为一个示例，一种升压发动机系统可以包括被耦接在涡轮增压器的上游的电动机械增压器。在当升压被需要时并且当涡轮增压器的涡轮正在加速自旋时的状况下，电动机械增压器可以被用来为发动机提供压缩的空气。然后，一旦涡轮加速自旋，涡轮增压器压缩机就可以被用来为发动机提供压缩的空气，同时绕过机械增压器。响应于节气门减小，例如响应于操作者释放加速器踏板，为了降低涡轮增压器压缩机处的喘振的可能性，电动机械增压器可以加速自旋，同时涡轮增压器继续自旋(由于高惯性)。这导致涡轮增压器压缩机入口处的压力的增加，从而移动涡轮增压器的压缩比进一步远离喘振阈值。一旦涡轮增压器流量已经被充分减少，机械增压器就可以被禁用，并且当需要时，压缩的空气可以再次经由涡轮增压器来提供。压缩机喘振边界根据压缩机流量和压力比来限定。CCRV初始影响在流域中，而在本文中限定的方案对压力比域具有初始影响。组合两种方案延伸了喘振自由运转机制，从而改善系统性能，和/或减小CCRV的尺寸，这降低了系统成本。在一些情况下，CCRV可以被消除，并且在本文中描述的方案可以与传统的开/闭CRV进行组合，这也降低了系统成本。经由第二上游压缩机的运转增加第一下游压缩机处的压缩机压力比的技术效果是，喘振能够被减少而不使升压发动机性能退化。通过运转机械增压器以增加第一压缩机的入口上游的压力并且减少通过第一压缩机的流量，减少了对运转压缩机再循环阀以减轻喘振的需要。因此，这改善了具有分级增压装置的升压发动机系统的性能。应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被所附权利要求书唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了具有多级充气升压装置的升压发动机系统的示例实施例。图2示出了图示可以被实施用于响应于驾驶员要求的扭矩的降低而减少压缩机喘振的程序的高水平流程图。图3示出了图示可以被实施用于运转上游压缩机以减少下游压缩机处的喘振的程序的高水平流程图。图4示出了描绘涡轮增压器压缩机的喘振极限和在喘振减轻时运转电动机械增压器的效果的压缩机映射图。图5示出了在释放速器踏板期间可以被用来减少喘振的示例压缩机调整。具体实施方式下描述涉及用于改善具有分级升压装置的发动机系统(诸如图1的升压发动机系统)中的喘振裕度的系统和方法。控制器可以被配置为执行程序(诸如图2-3的示例程序)，以增加上游压缩机的速度从而改善下游压缩机的喘振裕度。通过运转第二压缩机，第一压缩机两端的压力比能够被减小(图4)。参照图5示出了示例喘振减轻运转。以此方式，升压发动机运转期间的喘振发生能够被减少。图1示意地示出了包括发动机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是包括多个分级升压装置的升压发动机。具体地，发动机10包括被分级在第二升压装置15下游的第一升压装置13。该构造导致(第一升压装置的)第一压缩机114在第二压缩机110的下游被设置在发动机进气通道42中。在本示例中，第一升压装置是涡轮增压器13，而第二升压装置是电动机械增压器15。电动机械增压器15包括由电动马达108驱动的第二压缩机110。马达108由车载能量存储装置(诸如系统电池106)提供电力。新鲜空气沿着进气通道42经由空气净化器112被引入发动机10，并且流至第二压缩机110。被第二压缩机110压缩的空气然后被递送到第一压缩机114。在选择的状况下，如在下面详述的，空气可以借助于调整旁通阀62的开度通过第二压缩机旁路60绕过机械增压器15，并且被引导到涡轮增压器13。涡轮增压器13包括由涡轮116驱动的第一压缩机114。第一压缩机114被示为经由轴19被机械地耦接至涡轮116的涡轮增压器压缩机，所述涡轮116通过膨胀的发动机排气膨胀驱动。在一个实施例中，涡轮增压器可以是双涡形装置。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)，其中涡轮几何形状根据发动机工况被主动地改变。在第一压缩机114的压缩机入口处接收的新鲜空气被引入发动机10。在选择的状况下，如在下面详述的，被涡轮增压器13压缩的空气可以借助于调整压缩机再循环阀(CRV)72的开度通过第一压缩机旁路70从压缩机114的出口被再循环至入口。CRV72可以是连续可变阀，并且增加再循环阀的开度可以包括致动(或激励)阀的螺线管。如在图1中示出的，第一压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)18(在本文中也被称为中间冷却器)被耦接至节流阀20。节流阀20被耦接至发动机进气歧管22。压缩的空气充气从第一压缩机流过增压空气冷却器18和节流阀、流至进气歧管。增压空气冷却器可以是空气-空气或空气-水的热交换器，例如。在图1中示出的实施例中，进气歧管内的空气充气的压力通过歧管空气压力(MAP)传感器124来感测。应认识到，如在本文中使用的，第一压缩机指的是分级压缩机的下游，而第二压缩机指的是分级压缩机的上游。在一个非限制性示例中，如所描绘的，第一下游压缩机是涡轮增压器压缩机，而第二上游压缩机是机械增压器压缩机。然而，升压装置的其他组合和构造可以是可能的。在选择的状况下，诸如在踩加速器踏板期间，当从不具有升压的发动机运转进入具有升压的发动机运转时，涡轮迟滞能够发生。这是由于第一压缩机114的涡轮自旋加速的延迟。为了减少这种涡轮迟滞，在那些选择的状况下，机械增压器15和涡轮增压器13两者都可以被启用。具体地，当涡轮116自旋加速时，升压压力能够通过上游机械增压器压缩机110来提供。启用机械增压器包括从电池106汲取能量以使马达108自旋，从而由此加速第二压缩机110。此外，旁通阀62可以被关闭，以便使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于升压发动机的方法，其包含：绕过第二压缩机，并且经由第一压缩机为活塞发动机提供压缩空气流量；以及响应于要求的发动机扭矩的降低，加速所述第二压缩机，并且减少到所述发动机的所述压缩空气的流量。

【技术特征摘要】
2015.11.16 US 14/942,4871.一种用于升压发动机的方法，其包含：绕过第二压缩机，并且经由第一压缩机为活塞发动机提供压缩空气流量；以及响应于要求的发动机扭矩的降低，加速所述第二压缩机，并且减少到所述发动机的所述压缩空气的流量。2.根据权利要求1所述的方法，其中加速所述第二压缩机包括加速所述第二压缩机，并不绕过所述第二压缩机，同时继续经由所述第一压缩机提供压缩空气，直至经由所述第一压缩机到所述发动机的压缩空气的流量在喘振阈值之下，并且然后减速所述第二压缩机。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二压缩机沿着进气通道被分级在所述第一压缩机的上游，并且由电动马达驱动，并且其中所述第一压缩机由排气涡轮驱动。4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包含，当加速所述第二压缩机时，经由压缩机再循环阀增加压缩空气从所述第一压缩机的下游到所述第一压缩机的入口的再循环。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述压缩机再循环阀是连续可变的压缩机再循环阀，并且其中所述经由所述压缩机再循环阀增加的再循环基于所述第二压缩机的加速，当驱动所述第二压缩机的所述电动马达的旋转速度较高时，所述压缩机再循环阀被打开至较小的度数。6.根据权利要求1所述的方法，其中要求的发动机扭矩的所述降低响应于操作者释放加速器踏板、发动机变速器档位换挡、对牵引控制的要求、和对巡航控制的要求中的一个。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二压缩机的加速基于相对于喘振阈值的所述第一压缩机的入口压力，当所述第一压缩机的所述入口压力接近或超过所述喘振阈值时所述加速被增加。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二压缩机的加速进一步基于相对于通过所述第二压缩机的压缩空气的第二流量的通过所述第一压缩机的压缩空气的第一流量，随着所述第一流量与第二流量之间的差增加所述加速被增加。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含，响应于要求的发动机扭矩的增加，加速所述第二压缩机并且增加到所述发动机的所述压缩空气的流量。10.一种用于升压发动机的方法，其包含：响应于第一发动机扭矩要求降低，当经由第一压缩机为活塞发动机提供加压空气时，加速第二压缩机；以及响应于第二发动机扭矩降低，当经由所述第一压缩机为所述活塞发动机提供加压空气时，不加速所述第二压缩机。11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含，响应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖柏韬，HR·奥斯莎拉，J·H·巴克兰，
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