用于具有扫气的涡轮增压发动机的升压控制技术制造技术

用于设定用于涡轮增压发动机的升压目标的技术包括：(i)使发动机以扫气模式运行，使得发动机的气缸的进气门和排气门的打开重叠，以及(ii)在将发动机转入/转出扫气模式的同时：确定发动机转矩请求，通过设定节气门入口压力(TIP)和进气歧管绝对压力(MAP)的独立的目标来创建转矩储备，基于目标总充入空气量、发动机速度和预先确定的目标发动机容积效率(VE)确定目标TIP，基于目标TIP控制废气门阀，基于发动机转矩请求确定目标MAP以及基于目标MAP控制节气门。在稳态扫气运行期间，控制器基于发动机转矩请求计算常规的目标TIP，并基于常规计算的目标TIP控制废气门阀。

Boost control technology for turbocharged engine with scavenging

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有扫气的涡轮增压发动机的升压控制技术相关申请的交叉引用本申请要求于2017年11月7日提交的美国申请第15/805,335号的权益。上述申请的公开内容以其整体通过引用并入本文。
本申请大体上涉及涡轮增压发动机，并且更具体地涉及用于具有扫气的涡轮增压发动机的升压控制技术。
技术介绍
内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料的混合物以在曲轴处产生驱动转矩。扫气是指一种发动机的运行模式，其中命令气缸进气门和排气门的打开特定重叠，使得进气门和排气门之间的气缸压力变化量迫使充入空气量吹过气缸并经由排气门排出。当可用于涡轮增压器的排气能量较低时，扫气运行在某些运行条件下可能提高发动机性能，诸如低发动机速度。例如，扫气会影响排气动力学，这转而改善涡轮增压器处的增压响应。发动机流量控制阀(节气门、废气门阀等)典型地基于相关的空气/排气流量设定点进行控制。扫气运行导致发动机的容积效率(VE)发生变化，这有可能导致这些发动机流量设定点波动。结果，流量控制阀彼此对抗，这减弱了发动机的瞬态响应。因此，尽管这样的发动机控制系统对于它们的预期目的很好地起作用，但是仍然需要对相关技术进行改进。
技术实现思路
根据本专利技术的一个示例性的方面，提出了一种用于包括发动机和至少一个涡轮增压器的交通工具动力总成的控制系统。在一个示例性的实施方式中，该系统包括：节气门，其被配置成控制通过进气系统并进入发动机的进气歧管的空气的流量；废气门阀，其被配置成控制通过涡轮增压器的涡轮的排气流量，其中涡轮增压器还包括涡轮驱动的压缩机，涡轮驱动的压缩机迫使空气通过进气系统；以及控制器，其被配置成使发动机以扫气模式运行，使得发动机的气缸的进气门和排气门的打开重叠，并且在使发动机以扫气模式运行的同时：确定发动机的转矩请求；基于目标总充入空气量、发动机的速度以及发动机的预先确定的目标容积效率(VE)确定目标节气门入口压力(TIP)；基于目标TIP控制废气门阀；基于发动机转矩请求确定目标进气歧管绝对压力(MAP)；以及基于目标MAP控制节气门。在一些实施方式中，控制器还被配置成使用目标总充入空气量、发动机速度和发动机的预先确定的目标VE来基于逆速度密度计算确定目标TIP。在一些实施方式中，控制器被配置成通过以下确定发动机的目标VE，以用于后续确定目标TIP：通过将目标TIP除以大气压力确定目标压力比；以及使用已校准的全开节气门(WOT)表面确定目标VE，表面将目标压力比和发动机速度与发动机的目标VE相关联。在一些实施方式中，目标TIP和目标MAP是独立的设定点。在一些实施方式中，控制器被配置成基于发动机转矩请求确定目标MAP，使得目标MAP是从转矩请求得出的，使得通过转矩储备避免了由于增大的VE引起的转矩过冲，在转矩储备中当以扫气模式运行的同时TIP高于MAP。在一些实施方式中，控制器还被配置成：响应于检测到扫气模式的启用条件将发动机转换为扫气模式；并且当以下时，检测到扫气模式的启用条件：目标TIP大于目标TIP阈值；TIP变化量大于TIP变化量阈值，TIP变化量是目标TIP和实际TIP之间的差；发动机速度在发动机速度范围内；一组发动机温度中的每个在相应的发动机温度范围内；以及排气氧传感器正在合适地起作用。在一些实施方式中，控制器还被配置成：确定何时使发动机转换出扫气模式；以及响应于确定使发动机转换出扫气模式，在控制废气门阀时从目标TIP逐渐转换到常规计算的目标TIP，其中常规计算的目标TIP基于发动机转矩请求。在一些实施方式中，控制器还被配置成：基于目标TIP、TIP变化量、发动机速度以及所述一组发动机温度来检测扫气模式的禁用条件；以及响应于检测到扫气模式的禁用条件确定使发动机转换出扫气模式。在一些实施方式中，控制器被配置成当以下中的至少一个时检测到禁用条件：目标TIP小于目标TIP阈值；TIP变化量小于TIP变化量阈值；发动机速度在发动机速度范围之外；以及所述一组发动机温度中的至少一个在其相应的发动机温度范围之外。在一些实施方式中，所述一组发动机温度包括排气温度、排气催化器温度、发动机油温度和发动机冷却剂温度。根据本专利技术的另一个示例性的方面，提供了一种为具有至少一个涡轮增压器的发动机设定升压目标的方法。在一个示例性的实施方式中，方法包括：由交通工具的控制器使发动机以扫气模式运行，使得发动机的气缸的进气门和排气门的打开重叠；以及在使发动机以扫气模式运行的同时：由控制器确定发动机的转矩请求；由控制器基于目标总充入空气量、发动机的速度以及发动机的预先确定的目标容积效率(VE)确定目标TIP；由控制器基于目标TIP控制废气门阀，废气门阀被配置成控制通过涡轮增压器的涡轮的排气流量，其中涡轮增压器还包括涡轮驱动的压缩机，目标TIP压缩机迫使空气通过进气系统；由控制器基于发动机转矩请求确定目标MAP；以及由控制器基于目标MAP控制节气门，节气门被配置成控制通过进气系统并进入发动机的进气歧管的空气的流量。在一些实施方式中，确定目标TIP是基于使用目标总充入空气量、发动机速度和发动机的预先确定的目标VE的逆速度密度计算。在一些实施方式中，该方法还包括由控制器通过以下确定发动机的目标VE，以用于后续确定目标TIP：通过将目标TIP除以大气压力确定目标压力比；以及使用已校准的全开节气门(WOT)表面确定目标VE，表面将目标压力比和发动机速度与发动机的目标VE相关联。在一些实施方式中，执行基于发动机转矩请求确定目标MAP，使得目标MAP是从转矩请求得出的，使得通过转矩储备避免了由于增大的VE引起的转矩过冲，在转矩储备中当以扫气模式运行的同时TIP高于MAP。在一些实施方式中，目标TIP和目标MAP是独立的设定点。在一些实施方式中，该方法还包括：响应于检测到扫气模式的启用条件，由控制器将发动机转换为扫气模式；并且当以下时，由控制器检测到扫气模式的启用条件：目标TIP大于目标TIP阈值；TIP变化量大于TIP变化量阈值，TIP变化量是目标TIP和实际TIP之间的差；发动机速度在发动机速度范围内；一组发动机温度中的每个在相应的发动机温度范围内；以及排气氧传感器正在合适地起作用。在一些实施方式中，该方法还包括：由控制器确定何时使发动机转换出扫气模式；以及响应于确定使发动机转换出扫气模式，由控制器在控制废气门阀时从目标TIP逐渐转换到常规计算的目标TIP，其中常规计算的目标TIP基于发动机转矩请求。在一些实施方式中，该方法还包括：由控制器基于目标TIP、TIP变化量、发动机速度以及所述一组发动机温度检测扫气模式的禁用条件；以及响应于检测到扫气模式的禁用条件，由控制器确定使发动机转换出扫气模式。在一些实施方式中，控制器当以下中的至少一个时检测到禁用条件：目标TIP小于目标TIP阈值；TIP变化量小于TIP变化量阈值；发动机速度在发动机速度范围之外；以及所述一组发动机温度中的至少一个在其相应的发动机温度范围之外。在一些实施方式中，所述一组发动机温度包括排气温度、排气催化器温度、发动机油温度和发动机冷却剂温度。通过下文提供的详细描述、权利要求和附图，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于包括发动机和至少一个涡轮增压器的交通工具动力总成的控制系统，所述系统包括：/n节气门，其被配置成控制通过进气系统并进入所述发动机的进气歧管的空气的流量；/n废气门阀，其被配置成控制通过所述涡轮增压器的涡轮的排气流量，其中所述涡轮增压器还包括涡轮驱动的压缩机，所述涡轮驱动的压缩机迫使所述空气通过所述进气系统；以及/n控制器，其被配置成使所述发动机以扫气模式运行，使得所述发动机的气缸的进气门和排气门的打开重叠，并且在使所述发动机以所述扫气模式运行的同时：/n确定所述发动机的转矩请求；/n基于目标总充入空气量、所述发动机的速度以及所述发动机的预先确定的目标容积效率(VE)确定目标节气门入口压力(TIP)；/n基于所述目标TIP控制所述废气门阀；/n基于所述发动机转矩请求确定目标进气歧管绝对压力(MAP)；以及/n基于所述目标MAP控制所述节气门。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171107 US 15/805,3351.一种用于包括发动机和至少一个涡轮增压器的交通工具动力总成的控制系统，所述系统包括：
节气门，其被配置成控制通过进气系统并进入所述发动机的进气歧管的空气的流量；
废气门阀，其被配置成控制通过所述涡轮增压器的涡轮的排气流量，其中所述涡轮增压器还包括涡轮驱动的压缩机，所述涡轮驱动的压缩机迫使所述空气通过所述进气系统；以及
控制器，其被配置成使所述发动机以扫气模式运行，使得所述发动机的气缸的进气门和排气门的打开重叠，并且在使所述发动机以所述扫气模式运行的同时：
确定所述发动机的转矩请求；
基于目标总充入空气量、所述发动机的速度以及所述发动机的预先确定的目标容积效率(VE)确定目标节气门入口压力(TIP)；
基于所述目标TIP控制所述废气门阀；
基于所述发动机转矩请求确定目标进气歧管绝对压力(MAP)；以及
基于所述目标MAP控制所述节气门。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成使用所述目标总充入空气量、所述发动机速度和所述发动机的所述预先确定的目标VE来基于逆速度密度计算确定所述目标TIP。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器被配置成通过以下确定所述发动机的目标VE，以用于后续确定所述目标TIP：
通过将所述目标TIP除以大气压力确定目标压力比；以及
使用已校准的全开节气门(WOT)表面确定所述目标VE，所述表面将所述目标压力比和所述发动机速度与所述发动机的所述目标VE相关联。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成基于所述发动机转矩请求确定所述目标MAP，使得所述目标MAP是从所述转矩请求得出的，使得通过转矩储备避免了由于增大的VE引起的转矩过冲，在所述转矩储备中当以所述扫气模式运行的同时TIP高于MAP。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成：
响应于检测到所述扫气模式的启用条件将所述发动机转换为所述扫气模式；并且
当以下时，检测到所述扫气模式的所述启用条件：
所述目标TIP大于目标TIP阈值；
TIP变化量大于TIP变化量阈值，所述TIP变化量是所述目标TIP和实际TIP之间的差；
所述发动机速度在发动机速度范围内；
一组发动机温度中的每个在相应的发动机温度范围内；以及
排气氧传感器正在合适地起作用。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器还被配置成：
确定何时使所述发动机转换出所述扫气模式；以及
响应于确定使所述发动机转换出所述扫气模式，在控制所述废气门阀时从所述目标TIP逐渐转换到常规计算的目标TIP，其中所述常规计算的目标TIP基于所述发动机转矩请求。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器还被配置成：
基于所述目标TIP、所述TIP变化量、发动机速度以及所述一组发动机温度来检测所述扫气模式的禁用条件；以及
响应于检测到所述扫气模式的所述禁用条件确定使所述发动机转换出所述扫气模式。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器被配置成当以下中的至少一个时检测到所述禁用条件：
所述目标TIP小于所述目标TIP阈值；
所述TIP变化量小于所述TIP变化量阈值；
所述发动机速度在所述发动机速度范围之外；以及
所述一组发动机温度中的至少一个在其相应的发动机温度范围之外。


9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述一组发动机温度包括排气温度、排气催化器温度、发动机油温度和发动机冷却剂温度。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述目标TIP和所述目标MAP是独...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐硕楠，D·A·劳伦斯，E·E·拜尔，
申请(专利权)人：FCA美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US