用于升压压力控制的方法和系统技术方案

本申请公开用于升压压力控制的方法和系统，提供用于基于海拔高度控制包含涡轮增压器和上游电动机械增压器的分级发动机系统中的升压压力的方法和系统。在较高的海拔高度下的车辆运转期间，其中用于废气门致动的真空可用性受限制，升压压力可以通过更积极地使电动机械增压器运转来提供。一旦真空储备被补充，废气门就可以被用于升压控制。

Method and system for pressure control of lift pressure

The application is disclosed for the method and system of boosting pressure control, and provides a method and system for elevate pressure in a staged engine system comprising a turbocharger and an upstream electric mechanical supercharger based on altitude. During the operation of vehicles at high altitudes, the availability of vacuum used for exhaust valve actuation is limited, and the boost pressure can be provided by more active operation of electric turbocharger. Once the vacuum reserve is supplemented, the exhaust door can be used for the boost control.

【技术实现步骤摘要】
用于升压压力控制的方法和系统
本描述总体涉及用于调节分级(staged)升压发动机系统中的发动机升压压力的方法和系统。
技术介绍
发动机可以利用升压装置(诸如涡轮增压器或机械增压器)进行运转，以增加进入燃烧室的质量空气流量。涡轮增压器和机械增压器利用进气压缩机压缩进入发动机的进气。另外，一个或多个进气增压装置可以被串联地或并联地分级以改善发动机升压响应。Stewart等人在美国专利7,958,730中示出多级升压发动机的一个示例。在其中，多级串联涡轮增压器设备包含低压涡轮增压器和高压涡轮增压器，所述低压涡轮增压器和高压涡轮增压器被协调以通过调整涡轮增压器速度来维持至少一个运转参数。低压涡轮增压器允许迅速加速以补偿高压涡轮增压器的缓慢加速(也被称为涡轮迟滞)。任一涡轮增压器的压缩机速度可以通过打开和关闭对应的废气门来调节。废气门可以具有用于更好可控性和燃料经济性的主动真空致动。然而，专利技术人在此已经认识到此类发动机系统的潜在问题。作为一个示例，废气门运转可以在海拔高度下的发动机运转期间受到限制。具体地，因为环境(大气)压力在较高的海拔高度下下降，所以耦接至废气门的压力罐中可用的储备真空量会减少。问题在下坡行进后的上坡行进期间可能被加重。在下坡制动期间，也为真空致动器的制动系统可以消耗显著量的储备真空。因此，在随后的上坡踩踏板事件期间，当废气门关闭被请求时，不可能存在足够的可用真空。这能够导致废气门被部分地关闭而非被完全关闭，以及瞬时升压发动机性能的损失。
技术实现思路
专利技术人在此已经认识到由电动马达驱动的机械增压器压缩机提供的电动升压能够对分级发动机系统中的升压压力有基本上立即的影响。电动升压能够在废气门不足时的状况下被有利地用来补充升压。在一个示例中，以上问题可以通过一种用于升压发动机的方法来至少部分地解决，该方法包含：使第一上游压缩机和第二下游压缩机中的每一个加速以为活塞发动机提供压缩空气流，所述第一压缩机由电动马达驱动，所述第二压缩机由涡轮驱动；以及响应于车辆运转的海拔高度调而调整所述第一压缩机的运转。以此方式，电动升压可以在废气门真空受限制时的状况下被用于升压控制。作为一个示例，包括由电动马达驱动的压缩机的电动机械增压器可以被分级在包括由排气涡轮驱动的压缩机的涡轮增压器的上游。真空致动的废气门阀可以跨过排气涡轮被耦接。为了减少涡轮迟滞，当涡轮增压器压缩机加速自旋时，电动机械增压器可以被瞬间运转为提供升压压力。此外，在废气门真空不足并且废气门性能受限制的踩踏板事件期间(诸如在较高的海拔高度下)，电动机械增压器可以被运转以改善升压压力控制。例如，电动机械增压器的电动马达的前馈和反馈增益可以根据环境压力(或海拔高度)而被更积极地调节。这可以包括使电动马达在较高的海拔高度下运转较长的持续时间和/或以较高的输出运转。此外，跨过机械增压器耦接的旁通阀可以被保持更关闭达较长的持续时间，以增加通过机械增压器压缩机的气流。因此，废气门也可以在较高的增益调节的情况下被运转。电动机械增压器运转可以被继续，直至海拔高度降低或可用的储备真空超过期望的废气门致动所需的量。此后，废气门可以被关闭以使涡轮自旋，并且电动升压可以被降低或被中断，而涡轮增压器升压被增加。以此方式，在较高的海拔高度下的升压发动机性能能够被改善。在涡轮增压器废气门具有降低的性能时的状况下使电动机械增压器运转以为发动机提供升压空气的技术效果是：能够更快地为发动机提供期望的升压气流。另外，通过更积极地关闭电动机械增压器旁通阀(例如，在较高的关闭程度下并且在较长的持续时间内)，通过机械增压器的气流并且由此机械增压器输出可以增加。因此，在升高的海拔高度下踩踏板事件时到扭矩的时间能够被改善。通过更积极地调节机械增压器控制回路直至废气门的真空不足消失，升压压力可以被更快且更准确地调节。另外，废气门控制回路可以被更积极地调节。总的来说，升压压力跟踪被改善。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随附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示出图示可以被实施以调节包含电动机械增压器和涡轮增压器的发动机系统中的发动机升压压力的程序的高水平流程图。图3A-3B示出可以被用来在废气门运转受限制的海拔高度下的车辆运转期间利用电动机械增压器改善瞬时升压响应的示例调整。具体实施方式以下描述涉及涉及用于改善具有分级升压装置的发动机系统中(诸如图1的升压发动机系统中)的升压控制的系统和方法，其中涡轮增压器分级在电动机械增压器的下游。控制器可以被配置为执行程序(诸如图2的示例程序)，以在可用于致动涡轮的废气门阀的真空受限制时的状况下(诸如在较高的海拔高度下的发动机运转期间)使用电动机械增压器来提供期望的升压压力。参考图3A-3B，其示出协调跨过电动机械增压器和废气门阀的调整的示例升压控制运转。以此方式，在较高的海拔高度下的瞬时升压响应可以被改善。图1示意性地示出包括发动机10的示例发动机系统100的多个方面。发动机10可以被耦接在推进系统(诸如道路车辆)中。在所描绘的实施例中，发动机10是包括多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13上游的第一升压装置15。该构造导致(第二升压装置的)第二压缩机114在第一压缩机110的下游被设置在发动机进气通道42中。在该示例中，第二升压装置是涡轮增压器13，而第一升压装置是电动机械增压器15。下游涡轮增压器13可以能够产生比机械增压器15更高的升压压力。在本文中，下游压缩机大于上游压缩机。例如，下游涡轮增压器压缩机可以具有较大的惯性、较大的流动面积等，并且因此相比于机械增压器的上游压缩机，可以能够在较长的持续时间内提供更大量的升压压力。电动机械增压器15包括由电动马达108驱动的第一压缩机110。马达108由车载能量存储装置(诸如系统电池106)提供功率。电动马达108被运转为基于期望的升压压力提供输出(例如，马达速度)。例如，电动马达可以被自旋以增加第一压缩机的旋转速度(使第一压缩机加速)。第一压缩机110可以通过降低电动马达108的马达速度(诸如通过减少从电池供应给马达的功率)来减速。第二压缩机114由排气涡轮116来驱动。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。空气然后流至第一压缩机110。由第一压缩机110压缩的空气然后被递送到第二压缩机114。在选定的状况下，如在下面详述的，空气可以绕过机械增压器15，并且然后借助于调整电动机械增压器旁通阀(ESBV)62的开度通过第一压缩机旁路60被引导到涡轮增压器13。涡轮增压器13包括由排气涡轮116驱动的第二压缩机114。第二压缩机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通过使发动机排气膨胀而被驱动。在一个实施例中，涡轮增压器可以是双涡管装置。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有升压发动机的车辆的方法，其包含：响应于驾驶员需求的增加，使被分级在第二压缩机上游的第一压缩机加速以为活塞发动机提供压缩空气流，所述第一压缩机由电动马达驱动，所述第二压缩机由涡轮驱动；以及基于车辆运转的海拔高度调整所述第一压缩机的运转。

【技术特征摘要】
2016.05.20 US 15/160,9271.一种用于具有升压发动机的车辆的方法，其包含：响应于驾驶员需求的增加，使被分级在第二压缩机上游的第一压缩机加速以为活塞发动机提供压缩空气流，所述第一压缩机由电动马达驱动，所述第二压缩机由涡轮驱动；以及基于车辆运转的海拔高度调整所述第一压缩机的运转。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：在所述加速期间，关闭耦接在跨过所述第一压缩机的旁路中的旁通阀以增加通过所述第一压缩机的气流。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包含：当使所述第一压缩机加速时，将耦接在跨过所述涡轮的废气门通道中的废气门阀保持在更打开位置。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包含：响应于当使所述第一压缩机加速时的升压压力过调，间歇地打开所述旁通阀同时维持所述废气门阀关闭。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述废气门阀被耦接至真空源，并且其中所述第一压缩机的所述加速被继续，直至所述真空源中的真空水平在阈值之上。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值基于车辆运转的所述海拔高度，所述阈值随着所述海拔高度增加而被降低。7.根据权利要求5所述的方法，进一步包含：在所述真空源中的所述真空水平在所述阈值之上之后，使所述第一压缩机减速、打开所述旁通阀并且将所述废气门阀致动到较小打开位置，所述废气门阀的打开的程度基于驾驶员需求的所述增加。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包含：使所述第一压缩机加速时，以高于缺省的增益调节打开所述废气门阀。9.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述海拔高度调整所述第一压缩机的运转包括：当所述海拔高度较高时，使所述第一压缩机在高于缺省的增益调节的情况下运转，并且当所述海拔高度较低时，使所述第一压缩机在所述缺省的增益调节的情况下运转。10.根据权利要求9所述的方法，其中当所述海拔高度较高时，使所述第一压缩机在高于缺省的增益调节的情况下运转包括使所述电动马达在较高的输出的情况下运转、使所述电动马达运转较长的持续时间、使所述第一压缩机在较高的加速速率的情况下加速和使所述第一压缩机在所述较高的海拔高度下加速至较高速度中的一个或多个。11.一种用于升压发动机的方法，其包含：响应于驾驶员需求的第一增加，维持第一上游压缩机被禁用，所述第一压缩机由电动马达驱动；关闭耦接在跨过排气涡轮的废气门通道中的废气门阀；以及使第二下游压缩机加速，所述第二压缩机由所述涡轮驱动；以及响应于驾驶员需求的第二增加，打开所述废气门阀；以及使所述第一压缩机加速。12.根据权利要求11所述的方法，其中在驾驶员需求的所述第一增加期间，环境压力较高，并且其中在驾驶员需求的所述第二增加期间，所述环境压力较低。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述废气门阀利用来自真空源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖柏韬，J·E·M·赫尔斯特伦，HR·奥斯莎拉，M·A·桑蒂洛，
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