用于内燃机的控制系统和控制方法技术方案

本发明专利技术涉及用于内燃机(ICE)(200)的控制系统(202)，其包括空气存储容器和阀系统，用于在涡轮增压器不能满足需求的情况下升高进气压力。本发明专利技术还涉及用于控制这样的ICE(200)并且避免涡轮延迟的对应方法，并且还涉及与其相关的计算机程序。

Control system and control method for internal combustion engine

The invention relates to a control system (202) for an internal combustion engine (ICE) (200), which includes an air storage container and a valve system to increase the intake pressure when the turbocharger is not satisfied with the demand. The invention also relates to a corresponding method for controlling such ICE (200) and avoiding turbine delay, and also relates to computer programs related to it.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的控制系统和控制方法
本专利技术涉及一种用于内燃机(ICE)的控制系统。本专利技术还涉及一种用于控制ICE的对应方法，并且还涉及与其相关的计算机程序。
技术介绍
涡轮增压器通常结合内燃机而被使用，涡轮增压器包括由排气流驱动的涡轮。因此，被涡轮吸收的能量然后经由轴传递到压缩机，压缩机被布置成压缩内燃机的进气侧的空气并因此增加燃烧室中的空气量。这意味着更大量的燃料能够供应到发动机中的燃烧室，由此增大发动机的扭矩和动力。在旨在用于例如商用车辆的涡轮增压柴油发动机中，在启动期间，来自发动机的可用扭矩通常有点不足。原因在于，配备有涡轮增压器的发动机比正常吸气发动机在低转速下表现要差，因为涡轮增压器是吸气的阻碍。该发动机具有比正常吸气发动机差的启动性能的事实意味着未供应对于涡轮柴油发动机典型的空气量。这进而意味着在低转速时必须限制喷射到发动机中的燃料的量，以便使由于空气的缺乏而导致的来自不完全燃烧的烟量最小化。涡轮增压器将以增大的排气能量供应附加量的空气，这将允许增加的燃料量并且由此允许增加的发动机扭矩和发动机动力。上述事件的顺序更加是不利的，因为它导致发动机的启动阶段期间的降低的性能。在启动阶段期间，用户将进一步感到发动机“不足”，因为已经需要限制在初始“吸气发动机”阶段期间供应的燃料量，也称为涡轮延迟(turbo-lag)。消除上述涡轮延迟的一种方法是在要求发动机响应的该启动阶段期间将一定量的压缩空气供应到发动机。例如，US6138616公开了优选配备有涡轮单元的内燃机中的一种装置，其中，涡轮功能能够比先前已知的装置中更早地开始，并且这增加了发动机的起动扭矩。特别地，US6138616公开了一种用于将空气供应到内部发动机的设备，其中，在从主阀进行普通空气供应之后，次级阀装置被用于将附加的空气供应到气缸。然而，尽管所公开的设备对现有发动机提供了大的改进，但仍存在对US6138616中所述的设备进行改进的进一步空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于提高涡轮增压内燃机的性能的控制系统和控制方法。根据本专利技术的一个方面，以上目的至少部分地通过用于控制对内燃机(ICE)的空气供应的控制系统来实现，该ICE包括至少一个气缸，所述至少一个气缸包括用于将空气供应到所述至少一个气缸的入口，所述系统包括：容器，该容器用于压缩空气存储；管道，该管道用于将压缩空气从所述容器供应到所述至少一个气缸的入口；机械控制阀装置，该机械控制阀装置用于将压缩空气从所述管道供应到所述至少一个气缸，该机械控制阀装置包括用于将普通空气供应到所述至少一个气缸的第一阀，该第一阀能够在关闭位置和打开位置之间移动，在该关闭位置，普通空气不能被供应到所述至少一个气缸，而在该打开位置，普通空气被供应到所述至少一个气缸，所述第一阀包括：通道，该通道连接到所述管道，用于通过该通道将压缩空气供应到所述至少一个气缸；电控制阀，该电控制阀布置在所述管道中并且被设置用于控制压缩空气到所述至少一个气缸的供应；和控制单元，该控制单元连接到电控制阀并且被配置成操作该电控制阀，其中，该控制单元被配置成根据ICE的操作模式将压缩空气供应到所述至少一个气缸。在ICE的操作期间，允许空气和燃料进入气缸中。根据本公开，提供到ICE的空气是一定量的普通空气(例如，通过涡轮增压器经由正常空气入口通路提供到气缸中)和一定量的压缩空气的组合。当提供到气缸的普通空气的量不足以允许ICE的期望的操作时，将压缩空气从用于压缩空气存储的容器供应到气缸。这样的情形可以例如在涡轮增压器没有(尚未)完全操作时出现。通过包括由控制单元操作并且与机械控制阀装置一起工作的电控制阀，能够基于ICE的当前操作模式来小心地调节被供应到气缸的附加燃料的量，由此改善了ICE的一般操作。如所指出的，该控制系统可例如用于克服涡轮延迟。这进而消除了关于ICE的启动扭矩不足的感觉。在一实施例中，ICE的操作模式可以取决于对ICE的当前扭矩需求。加速器踏板或其它扭矩需求装置的控制水平例如可以用于确定期望的扭矩水平。该控制单元也可以布置成与例如进一步的控制元件操作性地连接，所述进一步的控制元件用于控制ICE并且知道当前扭矩需求。由此，电控制阀可以被打开，并且附加的燃料被添加以与最大化的扭矩需求VS预先限定的烟水平相一致。在另一实施例中，ICE的操作模式可以取决于ICE的最大排放水平。在这样的实施例中，通常希望使在控制系统被启用的启动操作期间由ICE排放的排放物最小化。优选地，控制单元被配置成确定通过机械控制阀装置喷射到气缸中的压缩空气的量。这样的实施方式允许关于气缸中的空气/燃料比的高水平可控性。优选地，用于压缩空气的存储的容器因此被设置有用于测量容器内的当前压力的传感器。这样的传感器被布置成与控制所述电控制阀的控制单元通信。该控制单元可以例如是ICE中包括的ECU/ECM(电子控制单元/发动机控制模块)。除了上文内容，使用传感器/控制单元确定的压力水平也优选被用于确定容器中的压缩空气压力是否充足(通常随着容器内的空气质量的确定而由控制单元执行)。在确定压力水平(和/或空气质量)低于预定阈值的情形中，例如可能存在对压缩空气的其它使用的问题的情形中，该控制系统可以被配置成避免将压缩空气提供到气缸。一个可能的情境可以例如是当用于压缩空气存储的容器也连接到例如包括ICE的车辆的空气制动器时。此外，优选的是不在ICE达到其操作温度(例如，大约80℃)之前开始压缩空气的供应。因此，该控制单元优选被布置成也知道ICE的操作温度。在优选实施例中，ICE被包括车辆中。该车辆可以例如是卡车或轿车。然而，该ICE也可以被包括在建筑设备等中。然而，应理解的是，替选实施例中的ICE可以设置在固定装置中，例如电站(例如发电机组)中。在这样的实施例中，所公开的控制系统可以缩短发电机组的启动时间段。该ICE可以例如是柴油发电机或者奥托发动机，或者中间的混合动力发动机。该ICE也可以布置成混合动力系统(诸如混合动力车辆)的部件。应注意的是，车辆不必局限于路基车辆，并且水下应用(例如，船)也是可能的且在本专利技术的范围内。在优选实施例中，ICE的操作模式取决于车辆的操作模式。特别地，当ICE被包括在车辆中时，所公开的控制系统允许克服在已经建立充足水平的增压压力之前的不想要的涡轮延迟。在具体实施方式中，在涡轮增压器完全可操作之前，即，通常在可以通过涡轮增压器提供足够的增压压力之前，和/或可替选地当已经达到预定时限之前，供应压缩空气的持续时间可以是约1-2秒。此外，对于1000rpm(ICE)以上，电控制阀的启用时间段为0.8-0.5秒，这取决于发动机转速和发动机负荷。另外，期望紧密地监测增压压力，以确保在通过涡轮增压器提供的压缩空气和普通空气的应用之间存在适当的交接。因此，所公开的控制系统优选仅在增压压力低于设定的阈值时被启用。示例性的相关操作模式例如包括用于车辆的走走停停(stop-and-go)实施方式。本专利技术构思获得的优点包括减小ICE尺寸的可能性，由此减轻车辆的重量，从而导致该车辆的燃料消耗的减少。此外，在一些实施方式中，希望布置该控制单元以接收与车辆的换挡有关的信息。这样的信息然后可以在操作所述电控制阀中被使用。具体地，在一些实施例中，所述电控制阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制对内燃机(ICE)(200)的空气供应的控制系统(202)，所述ICE(200)包括至少一个气缸，所述至少一个气缸包括用于将空气供应到所述至少一个气缸的入口(302)，所述系统(202)包括：‑容器(204)，所述容器(204)用于压缩空气存储；‑管道(206)，所述管道(206)用于将所述压缩空气从所述容器(204)供应到所述至少一个气缸的所述入口(302)；‑机械控制阀装置(208)，所述机械控制阀装置(208)用于将所述压缩空气从所述管道(206)供应到所述至少一个气缸，所述机械控制阀装置(208)包括用于将普通空气供应到所述至少一个气缸的第一阀(306)，所述第一阀(306)能够在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述普通空气不能被供应到所述至少一个气缸，而在所述打开位置，所述普通空气被供应到所述至少一个气缸，所述第一阀(306)包括连接到所述管道(206)的通道，用于通过所述通道将所述压缩空气供应到所述至少一个气缸；‑电控制阀(210)，所述电控制阀(210)布置在所述管道(206)中，并且被设置用于控制到所述至少一个气缸的所述压缩空气的供应，以及‑控制单元(212)，所述控制单元(212)连接到所述电控制阀(210)并且被配置成操作所述电控制阀(210)，其特征在于，所述控制单元(212)被配置成根据所述ICE(200)的操作模式来操作所述电控制阀(210)，用于将所述压缩空气供应到所述至少一个气缸。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制对内燃机(ICE)(200)的空气供应的控制系统(202)，所述ICE(200)包括至少一个气缸，所述至少一个气缸包括用于将空气供应到所述至少一个气缸的入口(302)，所述系统(202)包括：-容器(204)，所述容器(204)用于压缩空气存储；-管道(206)，所述管道(206)用于将所述压缩空气从所述容器(204)供应到所述至少一个气缸的所述入口(302)；-机械控制阀装置(208)，所述机械控制阀装置(208)用于将所述压缩空气从所述管道(206)供应到所述至少一个气缸，所述机械控制阀装置(208)包括用于将普通空气供应到所述至少一个气缸的第一阀(306)，所述第一阀(306)能够在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述普通空气不能被供应到所述至少一个气缸，而在所述打开位置，所述普通空气被供应到所述至少一个气缸，所述第一阀(306)包括连接到所述管道(206)的通道，用于通过所述通道将所述压缩空气供应到所述至少一个气缸；-电控制阀(210)，所述电控制阀(210)布置在所述管道(206)中，并且被设置用于控制到所述至少一个气缸的所述压缩空气的供应，以及-控制单元(212)，所述控制单元(212)连接到所述电控制阀(210)并且被配置成操作所述电控制阀(210)，其特征在于，所述控制单元(212)被配置成根据所述ICE(200)的操作模式来操作所述电控制阀(210)，用于将所述压缩空气供应到所述至少一个气缸。2.根据权利要求1所述的控制系统(202)，其中，所述ICE(200)的所述操作模式是对所述ICE的当前扭矩需求。3.根据权利要求1所述的控制系统(202)，其中，所述ICE(200)的所述操作模式取决于所述ICE的最大排放水平。4.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(202)，其中，所述控制单元(212)被配置成确定通过所述机械控制阀装置(208)喷射到所述气缸中的压缩空气的量。5.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(202)，其中，所述ICE(200)被包括在车辆(100、100')中。6.根据权利要求5所述的控制系统(202)，其中，所述ICE(200)的所述操作模式取决于所述车辆(100、100')的操作模式。7.根据权利要求5和6中的任一项所述的控制系统(202)，其中，所述控制单元(212)被配置成接收与所述车辆(100100')的换挡相关的信息，并且所述电控制阀(210)的操作进一步基于所接收到的所述信息。8.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制系统(202)，其中，所述ICE(200)被包括在固定的发动机装置中。9.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(202)，其中，所述ICE(200)包括涡轮增压器，并且，当确定所述涡轮增压器的压力低于预定阈值时，所述电控制阀(210)被启用以将所述压缩空气供应到所述至少一个气缸。10.根据权利要求9所述的控制系统(202)，其中，所述控制单元进一步被布置成接收对所述ICE(200)的扭矩需求的指示，并且根据所接收到的扭矩需求来启用所述电控制阀(210)，以将所述压缩空气供应到所述至少一个气缸。11.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(202)，还包括电控制燃料喷射装置，所述电控制燃料喷射装置用于将附加的燃料喷射到所述至少一个气缸，其中，所述电控制燃料喷射装置与所述控制单元(212)电通信，其中，所述控制单元(212)进一步被配置成控制所述电控制燃料喷射装置的操作。12.根据权利要求11所述的控制系统(202)，其中，所述电控制燃料喷射装置和所述电控制阀(210)被一起启用，以增进所述ICE(200)的操作。13.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(202)，还包括传感器(218)，所述传感器(218)用于监测所述容器(204)内的空气压力。14.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(202)，其中，所述电控制阀(210)仅在所述容器(204)内的空气质量高于预定阈值时才被启用。15.根据权利要求14所述的控制系统(202)，其中，所述预定阈值取决于所述容器(204)附近的和/或所述容器(204)...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂格·阿尔内·斯文松，伦纳特·兰格尔维克，比约恩·雅各布松，维克托·胡加勒，本特·拉塞松，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE