用于升压控制的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于升压控制的方法和系统。提供了用于协调对压缩机再循环阀的调整与对二元流涡轮涡管阀的调整以减少喘振的方法和系统。关闭涡管阀以增加涡轮能量，同时打开压缩机再循环阀以增加压缩机流量。对废气门的同时调整可以被用来提供升压压力控制。

【技术实现步骤摘要】
用于升压控制的方法和系统
本申请涉及利用压缩机再循环流量来改善喘振控制的方法和系统。
技术介绍
发动机系统可以被配置为具有升压装置(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动力输出。压缩机的使用允许较小排量的发动机提供与较大排量的发动机一样多的动力，但具有额外的燃料经济性益处。然而，压缩机易于发生喘振。例如，当操作者松开加速器踏板时，发动机进气装置节气门关闭，从而导致通过压缩机的向前流量减少，使压缩机性能退化，并且可能引起压缩机喘振。压缩机喘振会导致NVH问题，诸如来自发动机进气系统的不期望的噪声。 解决压缩机喘振的一种方法涉及使压缩空气在进气压缩机两端再循环以实现升压压力的迅速衰减。Blaiklock等人在US2012/0014812中示出了这种方法的一个示例。其中，压缩机旁通阀(也被称为压缩机再循环阀或CRV)被布置在将压缩机出口耦接至压缩机入口的通道中。阀在稳态的升压发动机运转期间维持关闭，并且响应于喘振的指示而被致动打开。通过打开阀，自压缩机排出的空气的一部分被再循环至压缩机入口，由此降低压缩机两端的压力差，并改善压缩机流量。
技术实现思路
然而，专利技术人在此已经认识到这种方法的潜在问题。虽然升压空气在压缩机两端的再循环改善了喘振裕度，但会需要比在没有再循环的情况下使压缩机继续运转所需的涡轮动力更多的涡轮动力来驱动再循环并使压缩机运转移出喘振区域。也会需要额外的涡轮动力来维持升压压力。例如，在软喘振状况期间，可能不需要在降低升压压力下解决喘振。因此，可以存在当可用的涡轮动力不足以驱动压缩机再循环使压缩机运转点离开喘振区域时的状况。同样，涡轮动力可能不足以能使期望的升压压力被维持。虽然通过增加涡轮上游的排气压力(诸如通过指定更少或更多节流的涡轮作为涡轮匹配运用的一部分)能够增加可用的涡轮动力，但增加涡轮入口压力增加了发动机泵气功，并且进而降低车辆燃料经济性。此外，为在低发动机动力状况下实现更好的轴动力而节流涡轮能够导致在高发动机动力状况下的过多节流，这会限制发动机的最大动力输出。 专利技术人在此已经认识到，耦接至二元流涡轮(即，在涡轮入口具有两个不同的涡管或蜗壳的涡轮)的涡管阀能够有利地被用来在喘振状况期间改变涡轮节流，并提供驱动压缩机再循环流量所需的增加的涡轮动力。可以调整该阀，以允许排气流向涡管中的一个或两个，进而改变涡轮节流。例如，当排气流向一个涡管时，涡轮表现得像对于给定的轴转速产生更高入口压力和更多轴动力的更小涡轮。额外的轴动力可以有利地被用来提供使额外的再循环空气流动所必需的压缩机动力。与之相比，当排气流向两个涡管时，涡轮表现得当额外的再循环动力不需要时减少排气泵气功并增加发动机峰值动力输出的更大涡轮。此夕卜，通过协调对涡管阀位置的调整与对压缩机旁通阀和/或废气门致动器的调整，能够改善喘振裕度。 在一个示例实施例中，通过一种用于升压发动机的方法可以减轻压缩机喘振，该方法包含:响应于喘振的指示，调整位于将压缩机出口耦接至压缩机入口的通道中的第一阀和耦接至多涡管排气涡轮的外涡管(在本文中也被称为次级涡管)的第二阀中的每一个。因此，涡轮还可以包括到次级涡管的内部的初级涡管。以此方式，涡管阀可以被用来提供经由压缩机再循环阀驱动增加的压缩机再循环所需的涡轮动力，组合的方法能使压缩机运转移出喘振区域。 作为一个示例，涡轮增压发动机系统可以包括由多涡管排气涡轮驱动的压缩机。压缩机再循环路径可以被提供用于使一部分升压空气充气从压缩机的下游再循环至压缩机入口。这可以包括来自压缩机下游和增压空气冷却器上游的暖的、未冷却的升压空气，或来自压缩机下游和增压空气冷却器下游的冷却的升压空气。响应于喘振的指示，可以增加位于再循环路径中的第一压缩机再循环阀(CRV)的开度，以增加被再循环至压缩机入口的压缩空气量。通过启用更多再循环，降低压缩机下游的升压压力。排气涡轮可以包括第一、外涡管和第二、内涡管。第二涡管阀可以被耦接至外涡管，但没有被耦接至内涡管。可以调整涡管阀的开度，以改变被引导通过每一个涡管的排气量。在喘振状况期间，可以确定经由第一阀驱动再循环同时维持升压压力所需的涡轮动力。然后可以减小涡管阀的开度，以便限制通过外涡管的排气流量。这样做，增加涡轮入口压力，并且进而增加涡轮峰值动力。可以调整涡管阀调整，以提供高到足以经由第一阀驱动压缩空气再循环的涡轮动力。还可以同时调整被耦接在涡轮两端的废气门，以平衡轴动力。具体地，可以减小废气门开度，以减少自涡轮入口转向涡轮出口的一部分排气，进而增加涡轮入口压力并控制发动机气流。 以此方式，对涡管阀、压缩机再循环阀和废气门的位置的协调调整能够被用来解决喘振，同时维持升压压力和发动机空气需求。通过利用压缩机再循环阀调整来改善压缩机流量同时利用涡管阀调整来提供所需的涡轮动力，改善了喘振裕度。通过利用同时废气门的调整将涡轮入口状况维持在期望的限制内，能够在低发动机动力状况以及在高发动机动力状况下为压缩机提供更好的轴动力，从而改善发动机动力输出。通过协调涡管阀和压缩机再循环阀的动作，更大的压缩机和更大的涡轮能够被用来提供更高的升压压力，而不会在低发动机转速下引起频繁的喘振问题。总之，协调的方法能使喘振裕度和升压的发动机性能得以改善。 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紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。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示出了包括压缩机再循环阀和二元流涡轮的升压发动机系统的示例。 图2示出了显示硬和软喘振极限的压缩机映射图。 图3示出了图示说明可以实施的用于响应喘振的指示而调整压缩机再循环阀、废气门阀和二元流涡轮的涡管阀的位置的程序的高级别流程图。 图4示出了根据本公开的在喘振期间的阀调整的示例性协调。 【具体实施方式】 以下描述涉及用于使用压缩机再循环阀(CRV)、涡轮涡管阀和废气门解决升压发动机系统(诸如图1的系统)中的压缩机喘振的系统和方法。控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图3的程序)，以响应喘振的指示而调整CRV的位置。控制器还可以基于CRV调整而调整涡管阀的位置，并基于CRV和涡管阀调整而调整废气门的位置，以维持升压压力，同时解决喘振。控制器可以参考压缩机映射图(诸如图2的映射图)来识别硬和软喘振状况。参照图4描述了示例阀调整。以此方式，解决了喘振，而不会使升压发动机性能退化。 图1示出了可以包括在汽车的推进系统中的发动机10的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置16来自车辆操作者14的输入控制。在这个示例中，输入装置16包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器18。 发动机10可以包括多个燃烧室(即，汽缸)。在图1示出的示例中，发动机10包括以直列式4缸构造形式布置的燃烧室20、22、24和26。然而，应当理解，尽管图1示出了四个汽缸，但发动机10可以包括以任何构造形式(例如，V-6、1-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：响应于喘振的指示，调整位于将压缩机出口耦接至压缩机入口的通道中的第一阀和耦接至多涡管排气涡轮的外次级涡管的第二阀中的每一个。

【技术特征摘要】
2013.08.13 US 13/965,9381.一种用于升压发动机的方法，其包含: 响应于喘振的指示，调整位于将压缩机出口耦接至压缩机入口的通道中的第一阀和耦接至多涡管排气涡轮的外次级涡管的第二阀中的每一个。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一阀的所述调整基于所述喘振的指示，并且其中所述第二阀的所述调整基于所述第一阀的所述调整。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一阀的所述调整包括，随着所述喘振的指示增加而增加所述第一阀的开度。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一阀是连续可变阀，其位置在完全打开位置与完全关闭位置之间连续可变，并且其中所述通道将增压空气冷却器下游的所述压缩机出口耦接至所述压缩机入口。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二阀的所述调整包括关闭所述第二阀，所述关闭的正时和/或程度基于所述第一阀的开度的增加。6.根据权利要求5所述的方法，其中增加所述第一阀的开度包括，增加所述开度以增加压缩空气从所述压缩机出口到所述压缩机入口的再循环，并且其中关闭所述第二阀包括，关闭所述第二阀以禁止排气到所述涡轮的所述外次级涡管的流动。7.根据权利要求6所述的方法，其还包含，基于所述第一阀的所述调整和所述第二阀的所述调整中的每一个而调整耦接在所述涡轮两端的废气门，以维持期望的发动机升压压力。8.根据权利要求7所述的方法，其中调整所述废气门包括，响应于所述第一阀的打开和所述第二阀的关闭的增加而减小所述废气门的打开。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述废气门的所述调整进一步基于发动机升压压力、涡轮入口温度、涡轮入口压力和发动机空气需求中的一个或多个。10.一种用于发动机的方法，其包含: 响应于喘振， 调整第一阀，以增加压缩空气到压缩机入口的再循环； 基于所述第一阀的所述调整而调整被耦接至多涡管涡轮的外涡管的第二阀；以及 基于对所述第一和第二阀中的每一个的所述调整而调整被耦接在所述涡轮两端的废气门。11.根据权利要求10所述的方法，其中调整所述第一阀包括，基于所述喘振的指示而增加所述第一阀的开度，以增加压缩机流率。12.根据权利要求11所述的方法，其中调整所述第二阀包括，基...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·麦康威尔，J·H·巴克兰，R·W·坎宁安，B·博耶，J·A·多尔因，
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