基于压缩机特性线图的从动涡轮增压器控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于压缩机特性线图的从动涡轮增压器控制系统及其控制方法。提供一种引擎系统及一种利用压缩机特性线图来控制所述引擎系统中的从动涡轮增压器的压缩机速度的方法。根据所述压缩机特性线图确定对应于增压压力及进气质量流率的所要压缩机速度。所述从动涡轮增压器的传动装置经换档到将所述压缩机驱动到所要速度的比率以将所要增压压力及气流提供到所述引擎系统。

Driven turbocharger control system based on compressor characteristic line diagram and control method thereof

The invention relates to a driven turbocharger control system based on a compressor characteristic line diagram and a control method thereof. An engine system and a method for controlling the compressor speed of a driven turbocharger in the engine system using a compressor characteristic line diagram are provided. The compressor speed corresponding to the boost pressure and the inlet mass flow rate is determined according to the compressor characteristic line diagram. The transmission of the driven turbocharger is shifted to a ratio that drives the compressor to the desired velocity to provide the desired supercharging pressure and air flow to the engine system.

【技术实现步骤摘要】
基于压缩机特性线图的从动涡轮增压器控制系统及其控制方法
本专利技术涉及一种涡轮增压器控制系统及其控制方法。
技术介绍
从动涡轮增压器提供对超增压器及涡轮增压器两者的替代。从动涡轮增压器可以通过允许引擎系统在存在不足量的废气来驱动涡轮时驱动压缩机来减少涡轮迟滞。这通过来自曲轴的经由传动装置的机械连接或连接到引擎电气系统的电动机来实现，其中任一者又将动力传递到涡轮轴或从涡轮轴传递动力。当存在过量废气能量时，从动涡轮增压器可提供涡轮复合，其在高引擎负载条件期间驱动涡轮。
技术实现思路
本专利技术的实施例可因此包括一种控制引擎系统的从动涡轮增压器的方法，其包括：由所述从动涡轮增压器的压缩机加压进气；由所述从动涡轮增压器的涡轮从所述引擎系统的废气提取动力；经由传动装置将所述从动涡轮增压器机械耦合到所述引擎系统；在控制单元处从所述引擎系统接收针对所述进气的所要增压压力；在所述控制单元处根据所述引擎系统的操作速度及所述引擎系统的操作条件计算对应于所述所要增压压力的所述进气的质量流率；根据压缩机特性线图确定对应于所述进气的所述所要增压压力及所述质量流率的所要压缩机速度；以及使所述传动装置换档到将所述压缩机驱动到所述所要压缩机速度的比率以向所述引擎系统提供所述进气的所述所要增压压力。本专利技术的实施例可进一步包括一种控制引擎系统的从动涡轮增压器的方法，其包括：由所述从动涡轮增压器的压缩机加压进气；由所述从动涡轮增压器的涡轮从所述引擎系统的废气提取动力；经由传动装置将所述从动涡轮增压器机械耦合到所述引擎系统；在控制单元处从所述引擎系统接收针对所述进气的所要质量流率；在所述控制单元处根据所述引擎系统的操作速度及操作条件计算对应于所述所要质量流率的所述进气的增压压力；根据压缩机特性线图确定对应于所述进气的所述所要质量流率及所述增压压力的所要压缩机速度；以及使所述传动装置换档到将所述压缩机驱动到所述所要压缩机速度的比率以向所述引擎系统提供所述进气的所述所要质量流率。本专利技术的实施例可进一步包括一种引擎系统，所述引擎系统包括：可变超增压器；所述可变超增压器的压缩机，其压缩所述引擎系统的进气；电子控制单元，其产生所述进气的所要第一状态，计算所述进气的对应第二状态，所述第二状态取决于所述引擎系统的引擎的操作条件，且使用所述压缩机的压缩机特性线图来确定所要压缩机速度，其中所述所要压缩机速度对应于所述进气的所述第一状态及所述第二状态；传动装置，其将所述引擎耦合到所述压缩机，其中所述传动装置从所述电子控制单元接收控制信号且换档到将所述压缩机驱动到所述所要压缩机速度的比率。本专利技术的实施例可进一步包括一种用于控制引擎系统的电动超增压器的方法，所述引擎系统包括引擎；压缩机，其将经压缩的进气供应到所述引擎的进气管；及电动机，其耦合到所述引擎系统的所述压缩机及电力电子器件，所述方法包括从所述引擎系统接收针对所述进气的所要增压压力；根据所述引擎的操作速度及所述引擎的操作条件来计算对应于所述所要增压压力的所述进气的质量流率；根据压缩机特性线图确定对应于所述进气的所述所要增压压力及所述质量流率的所要压缩机速度；以及使用所述电力电子器件将所述电动机驱动到将使所述压缩机以所述所要压缩机速度自旋的旋转速度。本专利技术的实施例可进一步包括一种用于控制引擎系统的电动超增压器的方法，其中所述引擎系统包括引擎；压缩机，其将经压缩的进气供应到所述引擎的进气管；及电动机，其耦合到所述引擎系统的所述压缩机及电力电子器件，所述方法包括从所述引擎系统接收针对所述进气的所要质量气流；根据所述引擎的操作速度及所述引擎的条件来计算对应于所述所要质量气流的所述进气的增压压力；根据压缩机特性线图确定对应于所述进气的所述所要质量流率及所述增压压力的所要压缩机速度；以及使用所述电力电子器件将所述电动机驱动到将使所述压缩机以所述所要压缩机速度自旋的旋转速度。本专利技术的实施例可进一步包括一种引擎系统，所述引擎系统包括：引擎；电动超增压器；所述电动超增压器的压缩机，其压缩所述引擎系统的进气；电子控制单元，其产生所述进气的所要第一状态，计算所述进气的对应第二状态，所述第二状态取决于所述引擎的操作条件，且使用所述压缩机的压缩机特性线图来确定所要压缩机速度，其中所述所要压缩机速度对应于所述进气的所述第一状态及所述第二状态；电动机，其将所述压缩机耦合到所述引擎系统的电力电子器件，从所述电子控制单元接收控制信号且以将所述压缩机驱动到所述所要压缩机速度的旋转速度自旋。附图说明图1是具有从动涡轮增压器的引擎系统的示意图。图2A是离心压缩机的压缩机特性线图。图2B是经历坐标变换的压缩机特性线图。图3是具有速度线查找及反馈回路的控制系统的图。图4是具有电动涡轮增压器的引擎系统的示意图。图5A是具有机械超增压器的引擎系统的示意图。图5B是具有电动超增压器的引擎系统的示意图。具体实施方式图1是具有从动涡轮增压器101的引擎系统100的示意图。引擎102具有将增压空气供应到引擎102的进气管104以及将废气114从引擎102排出的排气管106。压缩机108压缩供应到进气管104的进气110。涡轮112从排气管106接收废气114且从废气114提取动力。在一些引擎应用上，可存在EGR(废气再循环)管116，其使废气能从排气管106再循环到进气管104。在这些情况中，EGR阀118控制流过EGR管116的EGR流量。涡轮轴120连接压缩机108与涡轮112，且机械耦合到传动装置122。此机械耦合可呈高速度牵引驱动装置的形式。在2013年10月22日发布的标题为“具有高速牵引驱动装置及连续可变传动装置的超级涡轮增压器(Super-TurbochargerHavingaHighSpeedTractionDriveandaContinuouslyVariableTransmission)”的第8,561,403号美国专利中揭示高速度牵引驱动系统，所述美国专利因其揭示及教示的全部内容以引用的方式具体地并入本文中。传动装置122机械耦合到引擎102。传动装置122具有可变比率使得换档传动装置122可随着引擎102变化的旋转速度及操作条件来控制涡轮轴120的旋转速度。传动装置122优选地为机械CVT(连续可变传动装置)，其具有精细调整比率的能力。传动装置122也可为多速度、离散齿轮传动装置。所属领域的技术人员将理解及了解机械CVT及多速度、离散齿轮传动装置的操作。引擎系统100由电子控制单元130电子控制。电子控制单元130确定进气管104的取决于引擎速度及操作条件的所要增压压力132。电子控制单元130还从进气管104接收经测量的增压压力134。电子控制单元130可利用此经测量的增压压力。并非仅依赖于来自经测量的增压压力134的反馈控制，通过直接使传动装置122换档到提供所要增压压力132的比率而具有更快、更稳定的控制系统是可能的。电子控制单元130基于与经测量的增压压力134、所要增压压力132及来自压缩机特性线图140的所得所要压缩机速度136相关的计算将所要齿轮比供应到传动装置122。更明确来说，这通过计算对应于引擎102的所要增压压力132及操作条件的进气110的质量流率来实现。一旦针对给定操作条件确定进气110的增压压力及质量流率，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制引擎系统的可变超增压器的方法，其包括：由所述可变超增压器的压缩机加压进气；用传动装置驱动所述可变超增压器；在控制单元处从所述引擎系统接收所述进气的所要第一状态；在所述控制单元处根据所述引擎系统的操作速度及所述引擎系统的操作条件计算对应于所述所要第一状态的所述进气的第二状态；根据压缩机特性线图确定对应于所述进气的所述所要第一状态及所述第二状态的所要压缩机速度；使所述传动装置换档以将所述压缩机驱动到所述所要压缩机速度从而向所述引擎系统提供所述进气的所述所要第一状态。

【技术特征摘要】
2015.10.29 US 62/248,107;2016.09.30 US 15/282,7231.一种控制引擎系统的可变超增压器的方法，其包括：由所述可变超增压器的压缩机加压进气；用传动装置驱动所述可变超增压器；在控制单元处从所述引擎系统接收所述进气的所要第一状态；在所述控制单元处根据所述引擎系统的操作速度及所述引擎系统的操作条件计算对应于所述所要第一状态的所述进气的第二状态；根据压缩机特性线图确定对应于所述进气的所述所要第一状态及所述第二状态的所要压缩机速度；使所述传动装置换档以将所述压缩机驱动到所述所要压缩机速度从而向所述引擎系统提供所述进气的所述所要第一状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述进气的所述第一状态是所述进气的增压压力且所述进气的所述第二状态是所述进气的质量流率。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述进气的所述第一状态是所述进气的质量流率且所述进气的所述第二状态是所述进气的增压压力。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：将涡轮耦合到所述压缩机以形成从动涡轮增压器，所述涡轮从所述引擎系统的废气提取动力。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述传动装置包括耦合到所述引擎系统的电力电子器件的电动机以形成电动可变超增压器。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：减速传动装置，其位于所述压缩机与所述电动机之间使得所述电动机以降低的速度旋转。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述减速传动装置包括牵引驱动装置。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：将涡轮耦合到所述压缩机以形成电动涡轮增压器，所述涡轮从所述引擎系统的废气提取动力。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述传动装置包括机械耦合到所述压缩机及所述引擎系统的引擎的机械连续可变传动装置。10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：减速传动装置，其位于所述压缩机与所述机械连续可变传动装置之间使得所述机械连续可变传动装置以降低的速度旋转。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述减速传动装置包括牵引驱动装置。12.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：获得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·凯姆，J·W·布朗，
申请(专利权)人：范戴尼超级涡轮有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US