專(zhuān)利名稱(chēng)：控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法和裝置，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有包含至 少兩個(gè)渦輪增壓器的多渦輪增壓器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
這種多渦輪增壓器系統(tǒng)尤其適用于考慮到提高功率需求的高級(jí)車(chē)輛(premium vehicles)。因此，例如具有第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器的雙渦輪增壓器系統(tǒng)可以 在僅第一渦輪增壓器有效以優(yōu)化EGR流速(EGR為“排氣再循環(huán)”)的“單渦輪增壓模 式”下運(yùn)行，也可以在通常在中等功率至高功率范圍內(nèi)接通第二渦輪增壓器的“雙渦輪 增壓模式”下運(yùn)行。
從單渦輪增壓模式到雙渦輪增壓模式的切換通常是基于固定的渦輪增壓器速度 (例如，180,000轉(zhuǎn)/分鐘)安排的，其繼而在以第一渦輪增壓器中的壓縮機(jī)為特征的情況 下(僅以示例方式顯示在圖2中，即壓力比被繪制為經(jīng)校正流速的函數(shù)的圖表中)對(duì)應(yīng)于 圖2中用粗線強(qiáng)調(diào)的界限線“A”。在上述情況下，圖2中未示出的遲滯范圍也通常要 求避免所謂的圍繞額定速度的擺動(dòng)(hunting)。
DE4120057A1公開(kāi)了一種具有雙渦輪增壓器系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中第一渦輪 增壓器在所有進(jìn)氣量下運(yùn)行，而第二渦輪增壓器僅在高進(jìn)氣量下運(yùn)行。為了在運(yùn)行模式 從單渦輪增壓模式轉(zhuǎn)換到雙渦輪增壓模式之前使第二渦輪增壓器加速，部分地打開(kāi)排氣 旁通閥，并且隨后排氣旁通閥的打開(kāi)程度逐漸增加以有效地抑制伴隨著運(yùn)行模式的改變 而發(fā)生的任何扭矩沖擊。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能解決上述問(wèn)題的方法和裝置。本發(fā)明的方法和裝置包括具有 至少兩個(gè)渦輪增壓器的多渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使單渦輪增壓模式與多渦輪增 壓模式(尤其是雙渦輪增壓模式)之間的切換更穩(wěn)定協(xié)調(diào)。
本發(fā)明提供一種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法，其中該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有包括第一 渦輪增壓器和至少一個(gè)第二渦輪增壓器的多渦輪增壓器系統(tǒng)，該方法包括以下步驟確 定第一渦輪增壓器的至少一個(gè)渦輪增壓器速度信號(hào)，以及基于渦輪增壓器速度信號(hào)，在 僅第一渦輪增壓器有效的單渦輪增壓模式和第一渦輪增壓器及第二渦輪增壓器都有效的 雙渦輪增壓模式之間切換。
因此，根據(jù)本發(fā)明，基于渦輪增壓器速度傳感器(TSS)檢測(cè)的渦輪增壓器速 度，進(jìn)行單渦輪增壓模式和雙渦輪增壓模式之間的切換。
因此，根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了單渦輪增壓模式和多渦輪增壓(尤其是雙渦輪 增壓)模式之間切換的更穩(wěn)定協(xié)調(diào)的運(yùn)行。此外，在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施過(guò)程中， 不需要空氣質(zhì)量流量傳感器，這對(duì)于眾所周知的空氣質(zhì)量流量傳感器遭受漂移問(wèn)題或使 用壽命問(wèn)題的情況非常有利，特別是在市區(qū)駕駛過(guò)程中頻繁操作的情況下。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施過(guò)程中，僅多渦輪增壓器系統(tǒng)的渦輪增壓器之一 (主要的或第一渦輪增壓器)需要測(cè)量渦輪增壓器速度或需要渦輪增壓器速度傳感器。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明在單渦輪增壓模式和多渦輪增壓(尤其是雙渦輪 增壓)模式之間的切換可以基于渦輪增壓器速度并結(jié)合常規(guī)切換操作來(lái)實(shí)施。
根據(jù)這方面的一個(gè)實(shí)施例，在常規(guī)切換操作中，進(jìn)行關(guān)于環(huán)境壓力和/或溫度 的校正，這有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際環(huán)境條件的可靠校準(zhǔn)(robust calibration)。此外，在常規(guī)切 換操作背景下，也可以通過(guò)初始?jí)嚎s機(jī)喘振來(lái)觸發(fā)雙渦輪增壓模式至單渦輪增壓模式的 重置。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，僅在可校準(zhǔn)時(shí)間段結(jié)束后安排在單渦輪增壓模式和雙渦輪增 壓模式之間的切換。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的裝置，其中該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有包 括至少兩個(gè)渦輪增壓器的多渦輪增壓器系統(tǒng)，且其中所述裝置用來(lái)實(shí)施前述的方法。
關(guān)于所述裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)可以參閱與根據(jù)本發(fā)明的方法相關(guān)的前述介紹。
本發(fā)明的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)和隨附的權(quán)利要求。


以示例的方式通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例并參考對(duì)應(yīng)的附圖來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其 中
圖la-e是描述裝配有多渦輪增壓器系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在單渦輪增壓模式和雙渦 輪增壓模式之間的切換操作的可能實(shí)施方式的示意圖2示出壓縮機(jī)的典型特征，其中根據(jù)校正的質(zhì)量流速來(lái)繪制壓力比；以及
圖3a_b是以示例方式描述根據(jù)本發(fā)明在單渦輪增壓模式和雙渦輪增壓模式之間 切換的方法的實(shí)施方案的示意圖。
具體實(shí)施方式
首先參考圖la-le，其描述了裝配有多渦輪增壓器系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在單渦輪增 壓模式和雙渦輪增壓模式之間的切換操作的可能實(shí)施方案。
這種多渦輪增壓器系統(tǒng)具有第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器，該第一渦輪增 壓器包括由第一渦輪12驅(qū)動(dòng)的第一壓縮機(jī)11，該第二渦輪增壓器包括由第二渦輪22驅(qū)動(dòng) 的第二壓縮機(jī)21。第一壓縮機(jī)11通過(guò)中間冷卻器30連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管41。 第二壓縮機(jī)21在雙渦輪增壓模式下通過(guò)壓縮機(jī)截止閥51被選擇性地打開(kāi)。此外，排氣 歧管42連接到第一渦輪增壓器的第一渦輪12，其中第二渦輪增壓器的第二渦輪22在雙渦 輪增壓模式下通過(guò)排氣歧管截止閥52被選擇性地打開(kāi)。
圖Ia顯示了在單渦輪增壓模式下的情況，圖Ib顯示了實(shí)現(xiàn)切換到或轉(zhuǎn)換到雙渦 輪增壓模式，圖Ic顯示了雙渦輪增壓模式完全有效的情況。圖Id顯示了通過(guò)關(guān)閉排氣 歧管截止閥52重新轉(zhuǎn)換到單渦輪增壓模式，由此有較少的能量傳遞到第二渦輪22。
最后，圖Ie顯示了帶有排氣再循環(huán)(EGR)的雙渦輪增壓模式，這是通過(guò)完全關(guān) 閉再循環(huán)閥53并完全打開(kāi)壓縮機(jī)截止閥51實(shí)現(xiàn)的。在這種情況下，兩個(gè)渦輪增壓器都是有效的，增壓調(diào)節(jié)僅受到第一渦輪增壓器的影響。
在本發(fā)明所述方法的實(shí)施方案的示例性實(shí)施例中，如圖3a_b所示，在單渦輪增 壓模式和雙渦輪增壓模式之間的常規(guī)切換和根據(jù)本發(fā)明概念的實(shí)施方案進(jìn)行的切換都可 以實(shí)現(xiàn)。
在此情況下，在通過(guò)圖3a中的分支100完成的常規(guī)切換操作中，當(dāng)f(MAF)與 Pamb的乘積小于增壓參考值(或增壓測(cè)量值)時(shí)，發(fā)生從單渦輪增壓模式到雙渦輪增壓模 式的轉(zhuǎn)變，其中Pamb表示環(huán)境壓力。另外，當(dāng)增壓參考值(或增壓測(cè)量值)小于f(MAF) 與Pamb的乘積時(shí)，發(fā)生從雙渦輪增壓模式到單渦輪增壓模式的轉(zhuǎn)換。據(jù)此，在校正階段 110進(jìn)行關(guān)于環(huán)境壓力和/或溫度的校正，由此可能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際環(huán)境條件的可靠校準(zhǔn)。
根據(jù)執(zhí)行的比較的各結(jié)果，設(shè)置可校正變量410以便從單渦輪增壓模式轉(zhuǎn)換到 雙渦輪增壓模式，或者設(shè)置可校正變量420以便對(duì)應(yīng)地從雙渦輪增壓模式轉(zhuǎn)換回到單渦 輪增壓模式。
如分支120所示，從雙渦輪增壓模式返回到單渦輪增壓模式的轉(zhuǎn)換可由初始?jí)?縮機(jī)喘振觸發(fā)，也就是說(shuō)，由這樣一種操作狀態(tài)觸發(fā)，在該操作狀態(tài)下對(duì)于當(dāng)前已有質(zhì) 量流量來(lái)說(shuō)當(dāng)前主壓力比過(guò)高并且質(zhì)量流量和壓力發(fā)生波動(dòng)。如圖3a所示，通過(guò)或門(mén) (OR門(mén))430實(shí)現(xiàn)在初始?jí)嚎s機(jī)喘振時(shí)從雙渦輪增壓模式到單渦輪增壓模式的可替代轉(zhuǎn)換。
在圖3a所示的分支200中實(shí)施的根據(jù)本發(fā)明的切換操作過(guò)程中，從單渦輪增壓 模式到雙渦輪增壓模式的切換受到限值線或以壓力比為參數(shù)的函數(shù)的影響。
據(jù)此，建立了 f (PRC)函數(shù)，PRC表示壓縮機(jī)的壓力比。如果f(PRC)的值小于 第一渦輪增壓器的渦輪增壓器速度信號(hào)的當(dāng)前值(比較階段210)，則通過(guò)第一可校正變 量410的適當(dāng)設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)從單渦輪增壓模式到雙渦輪增壓模式的轉(zhuǎn)換。
相反，如果第一渦輪增壓器的渦輪增壓器速度信號(hào)的當(dāng)前值小于f(PRC)的值 (考慮到模塊220相對(duì)于在下游設(shè)置的比較階段230的遲滯偏移)，系統(tǒng)通過(guò)第二可校正 變量420的適當(dāng)設(shè)置從雙渦輪增壓模式切換回到單渦輪增壓模式。
如圖3b所示，也可以在分支300中通過(guò)適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)器分別將可校正變量410或 420的相應(yīng)的設(shè)定保持一段可校正的時(shí)間段(分別為tl2—dbounce或t21—dbounce)或者進(jìn) 行檢查，在所述情況下，可以通過(guò)SR觸發(fā)器310實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作。
權(quán)利要求
1.一種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有包含第一渦輪增壓器和至 少一個(gè)第二渦輪增壓器的多渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括以下步驟確定所述第一渦輪增壓器的至少一個(gè)渦輪增壓器速度信號(hào)；以及基于所述渦輪增壓器速度信號(hào)，在僅所述第一渦輪增壓器有效的單渦輪增壓模式和 所述第一渦輪增壓器及所述第二渦輪增壓器均有效的雙渦輪增壓模式之間切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟建立f (PRC)函數(shù)，其中PRC表示所述第一渦輪增壓器的壓縮機(jī)(11)的壓力比；比較所述第一渦輪增壓器的所述渦輪增壓器速度信號(hào)的當(dāng)前值和所述f (PRC)函數(shù)的 當(dāng)前值；以及基于所述比較的結(jié)果設(shè)置可校正變量(410，420)以在所述單渦輪增壓模式和所述雙 渦輪增壓模式之間切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，渦輪增壓器速度的測(cè)量?jī)H在單一的 渦輪增壓器狀態(tài)下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的進(jìn) 一步模式中執(zhí)行以下步驟建立f(MAF)函數(shù)，其中MAF表示空氣質(zhì)量流量；比較所述第一渦輪增壓器的增壓的當(dāng)前值或參考值和所述f(MAF)函數(shù)的當(dāng)前值；以及基于所述比較的結(jié)果設(shè)置可校正變量(410，420)以在所述單渦輪增壓模式和所述雙 渦輪增壓模式之間切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于，基于環(huán)境壓力和/或環(huán)境溫度對(duì)所述 f(MAF)函數(shù)的所述當(dāng)前值進(jìn)行校正。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在初始?jí)嚎s機(jī)喘振時(shí)進(jìn)行 從所述雙渦輪增壓模式到所述單渦輪增壓模式的切換。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其特征在于，僅在可校準(zhǔn)時(shí) 間段結(jié)束后安排在所述單渦輪增壓模式和所述雙渦輪增壓模式之間切換。
8.—種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的裝置，其包括包含第一渦輪和第一壓縮機(jī)的第一渦輪增壓器；包含第二渦輪和第二壓縮機(jī)的第二渦輪增壓器；壓縮機(jī)截止閥，其選擇性接通所述第二壓縮機(jī)以使所述第二渦輪增壓器有效；排氣歧管截止閥，其選擇性接通所述第二渦輪以使所述第二渦輪增壓器有效；以及控制器，其被配置為測(cè)量所述第一渦輪增壓器的渦輪增壓器速度信號(hào)，并基于所測(cè) 量的渦輪增壓器速度信號(hào)，在所述第一渦輪增壓器有效的第一單渦輪增壓模式和所述第 一渦輪增壓器及所述第二渦輪增壓器均有效的雙渦輪增壓模式之間切換。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述控制器被進(jìn)一步配置為比較當(dāng)前渦輪增壓器 速度信號(hào)和與所述第一壓縮機(jī)的壓力比相關(guān)的函數(shù)的當(dāng)前值，并基于所述比較在所述單 渦輪增壓模式和所述雙渦輪增壓模式之間切換。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述控制器被進(jìn)一步配置為比較所述第一渦輪 增壓器的增壓壓力的當(dāng)前值或參考值和與空氣質(zhì)量流量相關(guān)的函數(shù)的當(dāng)前值，并基于所述比較在所述單渦輪增壓模式和所述雙渦輪增壓模式之間切換。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中響應(yīng)于初始?jí)嚎s機(jī)喘振進(jìn)行所述單渦輪增壓模 式與所述雙渦輪增壓模式的切換。
12.—種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有第一渦輪增壓器和第二渦 輪增壓器，所述方法包括基于渦輪增壓器速度在僅所述第一渦輪增壓器有效的單渦輪增壓模式和所述第一渦 輪增壓器及所述第二渦輪增壓器均有效的雙渦輪增壓模式之間切換。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法和裝置，其中所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有包括至少兩個(gè)渦輪增壓器的多渦輪增壓器系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟確定至少一個(gè)渦輪增壓器速度信號(hào)，以及基于渦輪增壓器速度信號(hào)在僅第一渦輪增壓器有效的單渦輪增壓模式和第一渦輪增壓器及第二渦輪增壓器都有效的雙渦輪增壓模式之間切換。
文檔編號(hào)F02B37/12GK102022182SQ201010281319
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者A·謝瓦利埃, D·羅杰, L·巴爾奇, S·彼得羅維奇 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司