用于升壓控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于升壓控制的方法和系統(tǒng)。提供了用于協(xié)調(diào)對壓縮機(jī)再循環(huán)閥的調(diào)整與對二元流渦輪渦管閥的調(diào)整以減少喘振的方法和系統(tǒng)。關(guān)閉渦管閥以增加渦輪能量，同時打開壓縮機(jī)再循環(huán)閥以增加壓縮機(jī)流量。對廢氣門的同時調(diào)整可以被用來提供升壓壓力控制。
【專利說明】用于升壓控制的方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及利用壓縮機(jī)再循環(huán)流量來改善喘振控制的方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可以被配置為具有升壓裝置(諸如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器)，用于提供升壓的空氣充氣并改善峰值動力輸出。壓縮機(jī)的使用允許較小排量的發(fā)動機(jī)提供與較大排量的發(fā)動機(jī)一樣多的動力，但具有額外的燃料經(jīng)濟(jì)性益處。然而，壓縮機(jī)易于發(fā)生喘振。例如，當(dāng)操作者松開加速器踏板時，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置節(jié)氣門關(guān)閉，從而導(dǎo)致通過壓縮機(jī)的向前流量減少，使壓縮機(jī)性能退化，并且可能引起壓縮機(jī)喘振。壓縮機(jī)喘振會導(dǎo)致NVH問題，諸如來自發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的不期望的噪聲。
[0003]解決壓縮機(jī)喘振的一種方法涉及使壓縮空氣在進(jìn)氣壓縮機(jī)兩端再循環(huán)以實現(xiàn)升壓壓力的迅速衰減。Blaiklock等人在US2012/0014812中示出了這種方法的一個示例。其中，壓縮機(jī)旁通閥(也被稱為壓縮機(jī)再循環(huán)閥或CRV)被布置在將壓縮機(jī)出口耦接至壓縮機(jī)入口的通道中。閥在穩(wěn)態(tài)的升壓發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間維持關(guān)閉，并且響應(yīng)于喘振的指示而被致動打開。通過打開閥，自壓縮機(jī)排出的空氣的一部分被再循環(huán)至壓縮機(jī)入口，由此降低壓縮機(jī)兩端的壓力差，并改善壓縮機(jī)流量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]然而，發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到這種方法的潛在問題。雖然升壓空氣在壓縮機(jī)兩端的再循環(huán)改善了喘振裕度，但會需要比在沒有再循環(huán)的情況下使壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的渦輪動力更多的渦輪動力來驅(qū)動再循環(huán)并使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)移出喘振區(qū)域。也會需要額外的渦輪動力來維持升壓壓力。例如，在軟喘振狀況期間，可能不需要在降低升壓壓力下解決喘振。因此，可以存在當(dāng)可用的渦輪動力不足以驅(qū)動壓縮機(jī)再循環(huán)使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)點離開喘振區(qū)域時的狀況。同樣，渦輪動力可能不足以能使期望的升壓壓力被維持。雖然通過增加渦輪上游的排氣壓力(諸如通過指定更少或更多節(jié)流的渦輪作為渦輪匹配運(yùn)用的一部分)能夠增加可用的渦輪動力，但增加渦輪入口壓力增加了發(fā)動機(jī)泵氣功，并且進(jìn)而降低車輛燃料經(jīng)濟(jì)性。此外，為在低發(fā)動機(jī)動力狀況下實現(xiàn)更好的軸動力而節(jié)流渦輪能夠?qū)е略诟甙l(fā)動機(jī)動力狀況下的過多節(jié)流，這會限制發(fā)動機(jī)的最大動力輸出。
[0005]發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到，耦接至二元流渦輪(即，在渦輪入口具有兩個不同的渦管或蝸殼的渦輪)的渦管閥能夠有利地被用來在喘振狀況期間改變渦輪節(jié)流，并提供驅(qū)動壓縮機(jī)再循環(huán)流量所需的增加的渦輪動力?？梢哉{(diào)整該閥，以允許排氣流向渦管中的一個或兩個，進(jìn)而改變渦輪節(jié)流。例如，當(dāng)排氣流向一個渦管時，渦輪表現(xiàn)得像對于給定的軸轉(zhuǎn)速產(chǎn)生更高入口壓力和更多軸動力的更小渦輪。額外的軸動力可以有利地被用來提供使額外的再循環(huán)空氣流動所必需的壓縮機(jī)動力。與之相比，當(dāng)排氣流向兩個渦管時，渦輪表現(xiàn)得當(dāng)額外的再循環(huán)動力不需要時減少排氣泵氣功并增加發(fā)動機(jī)峰值動力輸出的更大渦輪。此夕卜，通過協(xié)調(diào)對渦管閥位置的調(diào)整與對壓縮機(jī)旁通閥和/或廢氣門致動器的調(diào)整，能夠改善喘振裕度。
[0006]在一個示例實施例中，通過一種用于升壓發(fā)動機(jī)的方法可以減輕壓縮機(jī)喘振，該方法包含:響應(yīng)于喘振的指示，調(diào)整位于將壓縮機(jī)出口耦接至壓縮機(jī)入口的通道中的第一閥和耦接至多渦管排氣渦輪的外渦管(在本文中也被稱為次級渦管)的第二閥中的每一個。因此，渦輪還可以包括到次級渦管的內(nèi)部的初級渦管。以此方式，渦管閥可以被用來提供經(jīng)由壓縮機(jī)再循環(huán)閥驅(qū)動增加的壓縮機(jī)再循環(huán)所需的渦輪動力，組合的方法能使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)移出喘振區(qū)域。
[0007]作為一個示例，渦輪增壓發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可以包括由多渦管排氣渦輪驅(qū)動的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)再循環(huán)路徑可以被提供用于使一部分升壓空氣充氣從壓縮機(jī)的下游再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。這可以包括來自壓縮機(jī)下游和增壓空氣冷卻器上游的暖的、未冷卻的升壓空氣，或來自壓縮機(jī)下游和增壓空氣冷卻器下游的冷卻的升壓空氣。響應(yīng)于喘振的指示，可以增加位于再循環(huán)路徑中的第一壓縮機(jī)再循環(huán)閥(CRV)的開度，以增加被再循環(huán)至壓縮機(jī)入口的壓縮空氣量。通過啟用更多再循環(huán)，降低壓縮機(jī)下游的升壓壓力。排氣渦輪可以包括第一、外渦管和第二、內(nèi)渦管。第二渦管閥可以被耦接至外渦管，但沒有被耦接至內(nèi)渦管。可以調(diào)整渦管閥的開度，以改變被引導(dǎo)通過每一個渦管的排氣量。在喘振狀況期間，可以確定經(jīng)由第一閥驅(qū)動再循環(huán)同時維持升壓壓力所需的渦輪動力。然后可以減小渦管閥的開度，以便限制通過外渦管的排氣流量。這樣做，增加渦輪入口壓力，并且進(jìn)而增加渦輪峰值動力。可以調(diào)整渦管閥調(diào)整，以提供高到足以經(jīng)由第一閥驅(qū)動壓縮空氣再循環(huán)的渦輪動力。還可以同時調(diào)整被耦接在渦輪兩端的廢氣門，以平衡軸動力。具體地，可以減小廢氣門開度，以減少自渦輪入口轉(zhuǎn)向渦輪出口的一部分排氣，進(jìn)而增加渦輪入口壓力并控制發(fā)動機(jī)氣流。
[0008]以此方式，對渦管閥、壓縮機(jī)再循環(huán)閥和廢氣門的位置的協(xié)調(diào)調(diào)整能夠被用來解決喘振，同時維持升壓壓力和發(fā)動機(jī)空氣需求。通過利用壓縮機(jī)再循環(huán)閥調(diào)整來改善壓縮機(jī)流量同時利用渦管閥調(diào)整來提供所需的渦輪動力，改善了喘振裕度。通過利用同時廢氣門的調(diào)整將渦輪入口狀況維持在期望的限制內(nèi)，能夠在低發(fā)動機(jī)動力狀況以及在高發(fā)動機(jī)動力狀況下為壓縮機(jī)提供更好的軸動力，從而改善發(fā)動機(jī)動力輸出。通過協(xié)調(diào)渦管閥和壓縮機(jī)再循環(huán)閥的動作，更大的壓縮機(jī)和更大的渦輪能夠被用來提供更高的升壓壓力，而不會在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下引起頻繁的喘振問題?？傊?，協(xié)調(diào)的方法能使喘振裕度和升壓的發(fā)動機(jī)性能得以改善。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被緊隨【具體實施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出了包括壓縮機(jī)再循環(huán)閥和二元流渦輪的升壓發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示例。
[0011]圖2示出了顯示硬和軟喘振極限的壓縮機(jī)映射圖。
[0012]圖3示出了圖示說明可以實施的用于響應(yīng)喘振的指示而調(diào)整壓縮機(jī)再循環(huán)閥、廢氣門閥和二元流渦輪的渦管閥的位置的程序的高級別流程圖。
[0013]圖4示出了根據(jù)本公開的在喘振期間的閥調(diào)整的示例性協(xié)調(diào)。

【具體實施方式】
[0014]以下描述涉及用于使用壓縮機(jī)再循環(huán)閥(CRV)、渦輪渦管閥和廢氣門解決升壓發(fā)動機(jī)系統(tǒng)(諸如圖1的系統(tǒng))中的壓縮機(jī)喘振的系統(tǒng)和方法?？刂破骺梢员慌渲脼閳?zhí)行控制程序(諸如圖3的程序)，以響應(yīng)喘振的指示而調(diào)整CRV的位置?？刂破鬟€可以基于CRV調(diào)整而調(diào)整渦管閥的位置，并基于CRV和渦管閥調(diào)整而調(diào)整廢氣門的位置，以維持升壓壓力，同時解決喘振?？刂破骺梢詤⒖級嚎s機(jī)映射圖(諸如圖2的映射圖)來識別硬和軟喘振狀況。參照圖4描述了示例閥調(diào)整。以此方式，解決了喘振，而不會使升壓發(fā)動機(jī)性能退化。
[0015]圖1示出了可以包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中的發(fā)動機(jī)10的示意圖。發(fā)動機(jī)10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入裝置16來自車輛操作者14的輸入控制。在這個示例中，輸入裝置16包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器18。
[0016]發(fā)動機(jī)10可以包括多個燃燒室(即，汽缸)。在圖1示出的示例中，發(fā)動機(jī)10包括以直列式4缸構(gòu)造形式布置的燃燒室20、22、24和26。然而，應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖1示出了四個汽缸，但發(fā)動機(jī)10可以包括以任何構(gòu)造形式(例如，V-6、1-6、V-12、對置4缸)的任何數(shù)量的汽缸。
[0017]盡管在圖1中未示出，但發(fā)動機(jī)10的每一個燃燒室(即，汽缸)可以包括活塞被設(shè)置在其中的燃燒室壁?；钊梢员获罱又燎S，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。例如，曲軸可以經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)耦接至車輛的至少一個驅(qū)動輪。另外，起動器馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪耦接至曲軸，以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)10的起動運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0018]空氣經(jīng)由進(jìn)氣通道30被吸入發(fā)動機(jī)，并且然后沿著進(jìn)氣歧管28被輸送至每一個燃燒室。進(jìn)氣歧管28可以經(jīng)由進(jìn)氣道耦接至燃燒室。例如，進(jìn)氣歧管28在圖1中被示為分別經(jīng)由進(jìn)氣道32、34、36和38耦接至汽缸20、22、24和26。各自的進(jìn)氣道可以向各自的汽缸供應(yīng)空氣和/或燃料，用于燃燒。
[0019]每一個燃燒室可以經(jīng)由耦接至其上的排氣道排出燃燒氣體。例如，排氣道40、42、44和46在圖1中被示為分別耦接至汽缸20、22、24、26。各自的排氣道可以將排氣燃燒氣體從各自的汽缸引導(dǎo)至排氣歧管148，并從排氣歧管148引導(dǎo)至排氣管114。
[0020]每一個汽缸進(jìn)氣道可以經(jīng)由進(jìn)氣門與汽缸選擇性地連通。例如，汽缸20、22、24和26在圖1中被示為分別具有進(jìn)氣門48、50、52和54。同樣，每一個汽缸排氣道可以經(jīng)由排氣門與汽缸選擇性地連通。例如，汽缸20、22、24和26在圖1中被示為分別具有排氣門56、58、60和62。在一些不例中，每一個燃燒室可以包括兩個或更多個進(jìn)氣門和/或兩個或更多個排氣門。
[0021]盡管在圖1中未示出，但在一些示例中，可以通過進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪使每一個進(jìn)氣門和排氣門運(yùn)轉(zhuǎn)?？商娲兀梢酝ㄟ^電機(jī)控制閥線圈和銜鐵組件使進(jìn)氣門和排氣門中的一個或更多個運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)氣凸輪的位置可以由進(jìn)氣凸輪傳感器確定。排氣凸輪的位置可以由排氣凸輪傳感器確定。
[0022]進(jìn)氣通道30可以包括具有節(jié)流板66的節(jié)氣門64。在這個具體的示例中，控制器12可以經(jīng)由提供給被包括具有節(jié)氣門64的電動馬達(dá)或致動器改變節(jié)流板66的位置，這種構(gòu)造通常被稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。以此方式，節(jié)氣門64可以被操作以改變提供給燃燒室的進(jìn)氣空氣。節(jié)流板66的位置可以通過來自節(jié)氣門位置傳感器68的節(jié)氣門位置信號TP提供給控制器12。進(jìn)氣通道30可以包括質(zhì)量空氣流量傳感器70和歧管空氣壓力傳感器72，用于向控制器12提供各自的信號MAF和MAP。
[0023]在圖1中，例如，燃料噴射器被示為直接耦接至燃燒室，用于經(jīng)由電子驅(qū)動器與從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射到燃燒室中。例如，燃料噴射器74、76、78和80在圖1中被示為分別耦接至汽缸20、22、24和26。以此方式，燃料噴射器提供了到燃燒室內(nèi)的所謂的燃料直接噴射。例如，各個燃料噴射器可以被安裝在各自的燃燒室的側(cè)面或各自的燃燒室的頂部。在一些示例中，一個或更多個燃料噴射器可以以如下構(gòu)造被布置在進(jìn)氣通道28中，所述構(gòu)造提供了到各個燃燒室上游的進(jìn)氣道的所謂的燃料進(jìn)氣道噴射。盡管在圖1中未示出，但燃料可以通過包括燃料箱、燃料泵、燃料管路和燃料軌道的燃料系統(tǒng)輸送至燃料噴射器。
[0024]在有或沒有點火火花的情況下，發(fā)動機(jī)10的燃燒室都可以以壓縮點火模式運(yùn)轉(zhuǎn)。在一些示例中，響應(yīng)于控制器12，無分電器點火系統(tǒng)(未示出)可以為耦接至燃燒室的火花塞提供點火火花。例如，火花塞82、84、86和88在圖1中被示為分別耦接至汽缸20、22、24和26。
[0025]發(fā)動機(jī)10可以包括渦輪增壓器90。渦輪增壓器90可以包括耦接在共同軸96上的排氣渦輪92和進(jìn)氣壓縮機(jī)94。當(dāng)自發(fā)動機(jī)10排放的一部分排氣流撞擊渦輪的葉輪時，可以引起排氣渦輪92的葉輪圍繞共同軸旋轉(zhuǎn)。進(jìn)氣壓縮機(jī)94可以被耦接至渦輪92，以便當(dāng)引起渦輪92的葉輪被引起以旋轉(zhuǎn)時可以致動壓縮機(jī)94。當(dāng)被致動時，然后壓縮機(jī)94可以將加壓的氣體引導(dǎo)至進(jìn)氣歧管28，然后可以在進(jìn)氣歧管28中將氣體引導(dǎo)至發(fā)動機(jī)10。依次方式，渦輪增壓器90可以經(jīng)配置用于向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置提供升壓空氣充氣。
[0026]渦輪增壓器90可以被配置為多渦管渦輪增壓器，其中，排氣渦輪包括多個渦管。在所描述的實施例中，渦輪92包括兩個渦管，其中兩個渦管包括次級外渦管95和初級內(nèi)渦管97。每一個渦管均可以經(jīng)由不同的入口自排氣歧管148接收排氣。具體地，排氣可以沿第一排氣進(jìn)入路徑102流入次級渦管95，并且沿第二排氣進(jìn)入路徑104流入初級渦管97。渦管閥106可以被耦接在發(fā)動機(jī)排氣歧管148與外渦管95的入口之間的第一排氣進(jìn)入路徑102中。在替代實施例中，渦管控制閥相反可以被耦接至第二內(nèi)渦管97。以此方式，排氣渦輪92被配置為二元流渦輪。如下所詳述的，通過調(diào)整渦管閥106的位置，能夠改變被引導(dǎo)至渦輪的排氣量，進(jìn)而控制渦輪入口壓力和渦輪動力輸出。在所描述的示例中，渦管閥沒有被耦接至第二內(nèi)渦管的入口。
[0027]在一個示例中，渦管閥106可以是開/關(guān)閥，其中通過打開閥，排氣流被引導(dǎo)通過內(nèi)渦管97和外渦管95中的每一個，并且其中通過關(guān)閉閥，通過外渦管95的排氣流被禁止。然而，在替代實施例中，渦管閥106可以是連續(xù)可變渦管閥，其位置能夠被改變到在完全打開位置與完全關(guān)閉位置之間的任何位置，從而連續(xù)改變到多渦管渦輪的外渦管的排氣流量。
[0028]廢氣門110可以被f禹接在潤輪92的兩端。具體地，廢氣門110可以被包括在f禹接在排氣渦輪的入口與出口之間的旁路108中。通過打開廢氣門110，能夠?qū)⑴艢鈮毫臏u輪入口卸至渦輪出口，進(jìn)而減小渦輪入口壓力和渦輪動力?？刂破?2可以調(diào)整廢氣門110的位置，以改變由渦輪提供的驅(qū)動壓縮機(jī)的軸動力量。
[0029]離開渦輪92和/或廢氣門110的排氣可以經(jīng)過排放控制裝置112。在一個示例中，排放控制裝置112可以包括多塊催化劑磚。在另一示例中，可以使用每一個具有多塊磚的多個排放控制裝置。在一些示例中，排放控制裝置112可以是三元型催化劑。在其他示例中，排放控制裝置112可以包括一個或多個柴油氧化催化劑(DOC)、選擇性催化還原催化劑(SCR)和柴油微粒過濾器(DPF)。在經(jīng)過排放控制裝置112之后，排氣可以被引導(dǎo)至排氣管 114。
[0030]壓縮機(jī)再循環(huán)閥158 (CRV)可以被提供在圍繞壓縮機(jī)94的壓縮機(jī)再循環(huán)路徑159中，使得空氣可以從壓縮機(jī)出口移動到壓縮機(jī)入口，以便增加通過壓縮機(jī)94的氣流，并減少喘振。增壓空氣冷卻器157可以被設(shè)置在壓縮機(jī)94下游的進(jìn)氣通道30中，用于冷卻輸送至發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置的升壓空氣充氣。在所描述的示例中，壓縮機(jī)再循環(huán)路徑159被配置為使冷卻的壓縮空氣從增壓空氣冷卻器157的下游再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。在替代示例中，壓縮機(jī)再循環(huán)路徑159可以被配置為使壓縮空氣從壓縮機(jī)的下游和增壓空氣冷卻器157的上游再循環(huán)至壓縮機(jī)入口?？梢越?jīng)由來自控制器12的電信號調(diào)整CRV158的開度。
[0031]在所描述的示例中，壓縮機(jī)再循環(huán)閥158可以是連續(xù)可變閥，其位置能夠被連續(xù)調(diào)整到完全打開位置、完全關(guān)閉位置或在其之間的任何位置。因此再循環(huán)閥158在本文中也可以被稱為連續(xù)可變壓縮機(jī)再循環(huán)閥或CRV158。在所描述的示例中，CRV158被配置為節(jié)流閥，盡管在其他實施例中，CRV可以被不同地配置(例如，被配置為提升閥)。在標(biāo)稱發(fā)動機(jī)工況期間，CRV158可以被保持名義上關(guān)閉或幾乎關(guān)閉。在這樣的位置時，閥可以在可知的或可忽略的泄露的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢皂憫?yīng)于硬喘振狀況而打開閥，以迅速降低升壓壓力并改善壓縮機(jī)流量。例如，當(dāng)操作者松開加速器踏板并且進(jìn)氣節(jié)氣門64關(guān)閉以減少氣流時，能夠在壓縮機(jī)兩端產(chǎn)生增加的壓力差。這導(dǎo)致通過壓縮機(jī)的向前流量減少，從而使渦輪增壓器性能退化，并且可能引起壓縮機(jī)喘振。通過響應(yīng)于喘振(例如，硬喘振)而完全打開CRV158，降低壓縮機(jī)兩端的壓力差，使壓縮機(jī)比(或壓縮機(jī)流量)移動遠(yuǎn)離喘振極限或喘振區(qū)域。具體地，通過增加CRV的開度，由壓縮機(jī)94壓縮的空氣充氣中的一部分可以從壓縮機(jī)下游卸至壓縮機(jī)入口，以允許通過壓縮機(jī)的額外流量。在一些實施例中，一個或更多個傳感器可以耦接在壓縮機(jī)再循環(huán)通道159中，以確定從節(jié)氣門入口輸送至進(jìn)氣通道的再循環(huán)流量的質(zhì)量。各種傳感器可以包括，例如，壓力、溫度和/或流量傳感器。
[0032]在替代示例中，CRV158可以被配置為具有默認(rèn)的半打開位置的三態(tài)閥，它能夠從半打開位置移動到完全打開位置或完全關(guān)閉位置?？梢栽诜€(wěn)態(tài)的升壓發(fā)動機(jī)工況期間以及當(dāng)在軟喘振區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時被動地維持半打開位置。通過在此類狀況期間保持閥部分打開，可以使至少一些壓縮空氣從增壓空氣冷卻器上游或下游的壓縮機(jī)出口再循環(huán)至壓縮機(jī)入口，從而增加通過壓縮機(jī)的流率，并且改善喘振裕度。響應(yīng)于硬喘振的指示，閥可以被致動到完全打開位置，以迅速降低來自壓縮機(jī)下游的升壓壓力，從而改善通過壓縮機(jī)的流量。響應(yīng)于扭矩需求的突然增加，閥可以被致動到完全關(guān)閉位置，以迅速增加由壓縮機(jī)提供的升壓壓力，從而改善發(fā)動機(jī)動力輸出。
[0033]在另一示例中，CRV158可以被配置為具有完全打開位置或完全關(guān)閉位置的開/關(guān)閥。閥可以在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間被維持關(guān)閉，并且可以響應(yīng)于喘振的指示而被致動為打開，以減輕壓縮機(jī)下游的升壓壓力。
[0034]發(fā)動機(jī)控制器12可以利用映射圖(諸如圖2的映射圖)來確認(rèn)壓縮機(jī)是否正在喘振區(qū)域內(nèi)或在其附近運(yùn)轉(zhuǎn)。具體地，圖2的映射圖200示出了在不同壓縮機(jī)流率處(沿X軸線)的壓縮機(jī)壓力比的變化(沿y軸線)。線202示出了給定工況的硬喘振線(或硬喘振極限)。在硬喘振線202左側(cè)的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致在硬喘振區(qū)域204(陰影區(qū)域)中的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，硬喘振區(qū)域204中的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致不良的NVH和潛在的發(fā)動機(jī)性能的退化。在發(fā)動機(jī)氣流需要突然減小的瞬變狀況期間(諸如在操作者松開加速器踏板期間)會發(fā)生硬喘振。這種狀況通常需要壓縮機(jī)出口壓力的迅速降低或壓縮機(jī)流率的迅速增加，以避免喘振。當(dāng)在此區(qū)域中時，可以增加CRV的開度(例如，從關(guān)閉位置到至少部分打開位置或從部分打開位置到完全打開位置)，以使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)移動遠(yuǎn)離硬喘振極限202，具體地，移動到喘振線202的右側(cè)。
[0035]例如，CRV可以打開，以使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)立即移動到線202的右側(cè)，進(jìn)入陰影區(qū)域206 (也被稱為軟喘振區(qū)域206)內(nèi)。一旦在軟喘振區(qū)域206中或在軟區(qū)域206的右側(cè)，就可以使閥返回到初始位置(例如，CRV可以關(guān)閉或返回到半打開位置)。因此，在操作者松開加速器踏板期間或在發(fā)動機(jī)需要維持升壓的吸氣壓力的穩(wěn)態(tài)狀況期間會發(fā)生軟喘振。在本文中，希望增加通過壓縮機(jī)的流量而不降低升壓壓力。因此，在這些狀況期間通過維持CRV至少部分打開，在不把升壓壓力降低到所要求的以下時，能夠?qū)崿F(xiàn)氣流的一些增加。
[0036]盡管一些壓縮機(jī)流量從壓縮機(jī)下游的更高壓力位置再循環(huán)至壓縮機(jī)上游的更低壓力位置能夠改善喘振裕度，但在具有再循環(huán)比在沒有再循環(huán)的情況下會需要更多的渦輪動力來運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。例如，當(dāng)壓縮機(jī)處在軟喘振區(qū)域206內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)點208時，可能希望打開壓縮機(jī)再循環(huán)閥，并使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)移動到軟喘振區(qū)域外面的運(yùn)轉(zhuǎn)點210。在本文中，使壓縮機(jī)再循環(huán)在喘振區(qū)域外面的運(yùn)轉(zhuǎn)點210處運(yùn)轉(zhuǎn)所需的渦輪動力多于使壓縮機(jī)再循環(huán)在喘振區(qū)域內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)點208處運(yùn)轉(zhuǎn)所需的渦輪動力。如果沒有足夠的渦輪動力可用于驅(qū)動再循環(huán)，發(fā)動機(jī)可以繼續(xù)在不期望的運(yùn)轉(zhuǎn)點208或在更低的升壓壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致退化的發(fā)動機(jī)性能和NVH問題。如在本文中參照圖3-4所詳述的，控制器可以協(xié)調(diào)CRV的打開與渦輪渦管閥和渦輪廢氣門的關(guān)閉，以提供驅(qū)動再循環(huán)所需的渦輪動力，進(jìn)而改善喘振裕度。
[0037]應(yīng)認(rèn)識到，盡管圖1的CRV158被示為使壓縮機(jī)流量從壓縮機(jī)下游再循環(huán)至壓縮機(jī)入口以增加壓縮機(jī)流量，但在替代實施例中，CRV158可以被配置為使一部分升壓空氣通到大氣而非使空氣沿著通道159再循環(huán)。
[0038]返回到圖1，發(fā)動機(jī)10可以包括一個或更多個排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)(未示出)，用于使離開發(fā)動機(jī)10的某一量的排氣再循環(huán)回到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。例如，發(fā)動機(jī)10可以包括低壓EGR(LP-EGR)系統(tǒng)116，用于使一部分排氣從排氣歧管再循環(huán)至進(jìn)氣歧管，具體地，從渦輪92下游的發(fā)動機(jī)排氣裝置再循環(huán)至壓縮機(jī)94上游的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。LP-EGR系統(tǒng)116可以包括LP-EGR通道118、LP-EGR閥120和LP-EGR冷卻器122。發(fā)動機(jī)10還可以包括高壓EGR(HP-EGR)系統(tǒng)126，用于使一部分排氣從排氣歧管再循環(huán)至進(jìn)氣歧管，具體地，從渦輪92上游的發(fā)動機(jī)排氣裝置再循環(huán)至壓縮機(jī)94下游的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置。HP-EGR系統(tǒng)126可以包括HP-EGR通道128、HP_EGR閥130和HP-EGR冷卻器132。在一些狀況下，EGR系統(tǒng)116和126中的一個或更多個可以被用來調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的空氣與燃料混合物的溫度和/或稀釋，因此在一些燃燒模式期間提供控制點火正時的方法。另外，在一些情況期間，通過控制排氣門正時，可以在燃燒室中保留或捕集一部分燃燒氣體。
[0039]在一些示例中，控制器12可以是常規(guī)的微型計算機(jī)，其包括:微處理器單元(CPU)、輸入/輸出端口(I/O)、只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、?；畲嫒∑?KAM)和常規(guī)的數(shù)據(jù)總線?？刂破?2在圖1中被示為接收來自耦接至發(fā)動機(jī)10的傳感器的各種信號，除了之前所討論的那些信號外，還包括:來自溫度傳感器138的發(fā)動機(jī)冷卻液溫度(ECT);感測曲軸位置的發(fā)動機(jī)位置傳感器140 (例如，霍爾效應(yīng)傳感器)。大氣壓力也可以被感測(傳感器未示出)，用于由控制器12處理。在一些示例中，發(fā)動機(jī)位置傳感器140在曲軸的每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間距脈沖，根據(jù)其可以確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)。此夕卜，各種傳感器可以被用來確定渦輪增壓器的升壓壓力。例如，壓力傳感器133可以被布置在壓縮機(jī)94下游的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣裝置中，以確定升壓壓力。此外，將排氣輸送至內(nèi)渦管97的排氣通道至少可以包括用于監(jiān)測多渦管渦輪增壓器的工況的各種傳感器，諸如排氣傳感器134。排氣傳感器134可以是用于提供排氣空燃比的指示的任何合適的傳感器，諸如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EG0、HEG0 (加熱型EGO)、Ν0χ、HC或CO傳感器。
[0040]基于來自各種傳感器的輸入，控制器12可以被配置為執(zhí)行各種控制程序(諸如參照圖3所描述的那些)并致動一個或更多個發(fā)動機(jī)致動器。例如，致動器可以包括進(jìn)氣節(jié)氣門64、CRV158、廢氣門110、渦管閥106和燃料噴射器74-80。
[0041]因此，通過基于發(fā)動機(jī)工況調(diào)整渦管閥106的開度，可以使渦輪在不同模式下運(yùn)轉(zhuǎn)，并增加渦輪增壓器能夠提供升壓的動態(tài)范圍。例如，在所選狀況期間(諸如在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下、在發(fā)動機(jī)冷啟動期間、以及響應(yīng)于增加的扭矩需求)，可以使渦輪增壓器在渦管閥關(guān)閉(例如，完全關(guān)閉)的第一模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)在渦管閥關(guān)閉的第一模式下運(yùn)轉(zhuǎn)時，渦輪與小的單渦管渦輪相似，從而提供更快的加速旋轉(zhuǎn)和BMEP。在本文中，渦管的關(guān)閉切斷了到第一渦管的排氣流。僅通過一個渦管導(dǎo)致的有限的排氣流增加了排氣歧管壓力和渦輪入口壓力(以及發(fā)動機(jī)背壓)。通過升高流過渦輪的排氣的壓力，增加渦輪轉(zhuǎn)速和動力，特別是當(dāng)發(fā)動機(jī)正在低轉(zhuǎn)速下以及在瞬間操縱期間運(yùn)轉(zhuǎn)時。當(dāng)與對廢氣門以及一個或兩個EGR系統(tǒng)的調(diào)整相協(xié)調(diào)時(以提供冷卻的EGR益處)，能夠大體改善到期望的扭矩和渦輪加速旋轉(zhuǎn)的時間。
[0042]作為另一示例，在所選狀況期間可以使渦輪增壓器在渦管閥打開(例如，完全打開)的第二模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)在渦管閥打開的第二模式下運(yùn)轉(zhuǎn)時，渦輪與大的單渦管渦輪相似，從而提供改善的峰值動力。在本文中，渦管的打開引起排氣流過第一和第二渦管。導(dǎo)致的排氣歧管壓力的下降允許在進(jìn)氣沖程期間將更多的新鮮空氣吸入發(fā)動機(jī)汽缸。增加的通過渦輪的排氣流還增加了渦輪的驅(qū)動。當(dāng)與對廢氣門和CRV的調(diào)整相協(xié)調(diào)時，升壓發(fā)動機(jī)性能和喘振裕度得以改善。參照圖3的程序并且參照圖4的示例描述了在壓縮機(jī)喘振期間執(zhí)行的與廢氣門調(diào)整和CRV調(diào)整相協(xié)調(diào)的示例渦管閥調(diào)整。
[0043]盡管上述模式將渦管閥描述為處于完全打開或完全關(guān)閉，但應(yīng)認(rèn)識到，在其他模式下，可以基于發(fā)動機(jī)工況，可以將渦管閥調(diào)整到完全打開與完全關(guān)閉狀態(tài)之間的任何(可變)位置。例如，基于發(fā)動機(jī)工況，可以漸進(jìn)地(例如，以20%增量)打開或關(guān)閉渦管閥。
[0044]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，其示出了用于協(xié)調(diào)第一壓縮機(jī)再循環(huán)閥(諸如圖1的閥158)、第二渦管閥(諸如圖1的閥106)和第三廢氣門閥(諸如圖1的閥110)中的每一個的位置的調(diào)整以減少壓縮機(jī)喘振同時維持向發(fā)動機(jī)提供的升壓壓力的示例程序300。該方法改善了升壓發(fā)動機(jī)性能和喘振裕度。
[0045]在302處，程序包括估計和/或測量發(fā)動機(jī)工況。例如，估計的狀況可以包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩需求、發(fā)動機(jī)負(fù)荷、發(fā)動機(jī)溫度、排氣催化劑溫度、排氣空燃比、升壓需求等。
[0046]在304處，基于估計的工況，可以為位于壓縮機(jī)出口耦接至壓縮機(jī)入口的通道中的第一閥(即，第一壓縮機(jī)再循環(huán)閥)、耦接至多渦管排氣渦輪的外渦管的第二閥(即，第二渦管閥)和耦接在渦輪兩端的旁路中的第三閥(即，第三廢氣門閥)中的每一個閥確定初始的位置和設(shè)定。例如，為了滿足駕駛員扭矩需求，發(fā)動機(jī)可以在升壓的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在升壓發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，可以保持渦管閥打開以增加通過渦輪的兩個渦管的排氣流(由此降低渦輪入口壓力和發(fā)動機(jī)泵氣功)，并且可以保持壓縮機(jī)再循環(huán)閥關(guān)閉以減少渦輪增壓器軸功，或可以保持壓縮機(jī)再循環(huán)閥部分打開以提供一些喘振裕度。此外，可以保持廢氣門部分打開或關(guān)閉，以提供所需的升壓壓力，同時將渦輪入口壓力和溫度維持在規(guī)定的極限內(nèi)。
[0047]因此，基于第一壓縮機(jī)再循環(huán)閥的構(gòu)造，在穩(wěn)態(tài)的發(fā)動機(jī)工況期間閥的默認(rèn)位置可以改變。例如，如果第一閥被配置為開/關(guān)類型的壓縮機(jī)再循環(huán)閥，則可以在常規(guī)的升壓發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間將第一閥保持在完全關(guān)閉的位置。與之相比，如果第一閥被配置為三態(tài)壓縮機(jī)再循環(huán)閥，則可以在穩(wěn)態(tài)的升壓發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間將第一閥保持在半打開的位置。此外，如果第一閥被配置為連續(xù)可變閥，則可以在穩(wěn)態(tài)的升壓發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間將第一閥保持在完全關(guān)閉或部分打開的位置。
[0048]在306處，可以確定是否存在喘振的指示。在一個示例中，喘振的指示可以在操作者松開加速器踏板期間被確認(rèn)。作為另一示例，基于相對于升壓吸氣壓力(或壓縮機(jī)壓力比)的壓縮機(jī)流率，喘振的指示可以被確認(rèn)?？刂破骺梢怨烙媺嚎s機(jī)比，并將其與壓縮機(jī)映射圖上閾值進(jìn)行比較，以確定壓縮機(jī)是否在硬喘振區(qū)域或軟喘振區(qū)域內(nèi)的喘振的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，如果壓縮機(jī)正在圖2的喘振線202左側(cè)且在喘振區(qū)域204中運(yùn)轉(zhuǎn)，硬喘振則可以被確認(rèn)。應(yīng)認(rèn)識到，控制系統(tǒng)還可以在預(yù)料到喘振的時候調(diào)整閥，以便在喘振開始前避免喘振，而不是在對喘振作出反應(yīng)之前允許喘振發(fā)生。
[0049]如果喘振沒有被確認(rèn)，那么在308處，程序進(jìn)行到將渦管閥、壓縮機(jī)再循環(huán)閥和廢氣門閥移動到其預(yù)定位置。另外，控制器可以閥保持在其預(yù)定位置，直至由于發(fā)動機(jī)工況的變化而需要位置的變化。
[0050]如果喘振被確認(rèn)，那么在310處，程序包括，響應(yīng)于喘振的指示，調(diào)整位于將壓縮機(jī)出口耦接至壓縮機(jī)入口的通道中的第一閥。第一閥的調(diào)整可以基于喘振的指示。例如，第一閥的調(diào)整可以包括，隨著喘振的指示增加而增加第一閥的開度。在一個示例中，其中第一閥是開/關(guān)(或打開/關(guān)閉)類型的壓縮機(jī)再循環(huán)閥，增加第一閥的開度可以包括使閥從完全關(guān)閉位置(關(guān)閉位置)轉(zhuǎn)變到完全打開位置(開啟位置)。在另一示例中，其中第一閥是三態(tài)壓縮機(jī)再循環(huán)閥，增加第一閥的開度可以包括使閥從完全關(guān)閉位置(關(guān)閉位置)轉(zhuǎn)變到完全打開位置(開啟位置)，或從部分打開位置轉(zhuǎn)變到完全打開位置，或從完全關(guān)閉位置轉(zhuǎn)變到部分打開位置。在另一示例中，其中第一閥是連續(xù)可變閥，其位置在完全打開位置與完全關(guān)閉位置之間連續(xù)可變，增加第一閥的開度可以包括使閥從完全關(guān)閉位置轉(zhuǎn)變到完全打開位置，或從部分打開位置轉(zhuǎn)變到完全打開位置，或從完全關(guān)閉位置轉(zhuǎn)變到部分打開位置，或從部分打開位置轉(zhuǎn)變到另一個部分打開位置。通過增加第一閥的開度，增加壓縮空氣從壓縮機(jī)出口到壓縮機(jī)入口的再循環(huán)。這增加了通過壓縮機(jī)的流量，使壓縮機(jī)移出喘振區(qū)域(例如，移動到圖2的喘振線202的右側(cè))。
[0051]應(yīng)認(rèn)識到，在替代示例中，可以打開CRV，以便將一部分升壓空氣排至大氣，而不是沿著再循環(huán)通道將空氣再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。
[0052]在312處，程序包括調(diào)整耦接至多渦管排氣渦輪的外渦管的第二閥。第二閥的調(diào)整可以基于第一閥的調(diào)整。例如，第二閥的調(diào)整可以包括關(guān)閉第二閥，其中第二閥的關(guān)閉程度和/或正時基于增加第一閥的開度。具體地，控制器可以確定經(jīng)由再循環(huán)使壓縮機(jī)移出喘振區(qū)域所需的渦輪動力，并調(diào)整第二閥的關(guān)閉以提供所需的渦輪動力。例如，控制器可以確定與增加第一閥的開度(在310處)相關(guān)聯(lián)(例如，所需)的渦輪動力?？刂破魅缓罂梢源_定在渦管閥處于標(biāo)稱位置時可用的渦輪動力量。如果需要額外的渦輪動力，基于可用的渦輪動力與通過CRV驅(qū)動壓縮機(jī)再循環(huán)所需的渦輪動力之間的差，可以減小渦管閥的開度(或可以增加第二閥的關(guān)閉程度)。在進(jìn)一步實施例中，第二閥的關(guān)閉正時可以被調(diào)整為與第一閥的打開相錯開或相一致。例如，當(dāng)增加第一閥的開度時，可以減小第二閥的開度。通過關(guān)閉第二閥，到渦輪的次級渦管的排氣流被禁止，并且僅到渦輪的(內(nèi))初級渦管的排氣流被啟用。這增加渦輪入口壓力，并增加可用的渦輪動力。
[0053]在一個示例中，渦管閥可以是開/關(guān)閥，并且關(guān)閉閥可以包括使閥從完全打開位置轉(zhuǎn)變到完全關(guān)閉位置。然而，在替代示例中，渦管閥可以是連續(xù)可變渦管閥，其位置能夠被改變到完全打開位置與完全關(guān)閉位置之間的任何位置，以便連續(xù)改變到多渦管渦輪的外渦管的排氣流量。在本文中，響應(yīng)于喘振的指示，基于CRV的打開，可以減小渦管閥的開度，以便減少通過(外)次級渦管的排氣流量，同時維持通過渦輪的初級渦管的排氣流量。因此，這可以提供所需的渦輪限制，以便響應(yīng)于喘振的指示而提供用于驅(qū)動壓縮機(jī)再循環(huán)流量所必需的渦輪動力。
[0054]此外，在所選喘振狀況期間(諸如在軟喘振期間)，發(fā)動機(jī)可能需要維持升壓的吸氣壓力。在本文中，希望增加通過壓縮機(jī)的流量而不降低升壓壓力。盡管第一閥的打開解決了通過壓縮機(jī)的流量的增加，但它會導(dǎo)致升壓壓力的下降。在這些狀況期間，可以基于第一閥的開度和升壓需求而進(jìn)一步調(diào)整第二閥的關(guān)閉，以補(bǔ)償由于第一閥的打開而導(dǎo)致的升壓壓力的下降。具體地，通過關(guān)閉渦管閥，增加渦輪入口壓力，以提供額外的渦輪動力，從而維持升壓壓力，同時解決喘振。
[0055]在314處，程序包括基于第一閥的調(diào)整和第二閥的調(diào)整中每一個而調(diào)整耦接在渦輪兩端的廢氣門。廢氣門調(diào)整可以被用來維持期望的發(fā)動機(jī)升壓壓力和期望的發(fā)動機(jī)氣流。具體地，可以調(diào)整廢氣門，以便在CRV所允許的再循環(huán)氣流存在的情況下提供期望的升壓壓力。第二閥和第三閥都具有在朝向關(guān)閉位置移動時增加渦輪入口壓力和渦輪動力的能力。如果第二閥是開/關(guān)閥，它能夠用于較大的調(diào)整，而為連續(xù)可變閥的第三閥能夠用于更精細(xì)的調(diào)整。調(diào)整廢氣門可以包括響應(yīng)于增加第一閥的開度和第二閥的關(guān)閉而減小廢氣門的打開。例如，可以關(guān)閉廢氣門，以由于補(bǔ)償?shù)谝粔嚎s機(jī)再循環(huán)閥的打開而導(dǎo)致的升壓壓力的下降，并補(bǔ)充通過關(guān)閉渦管閥而實現(xiàn)的渦輪能量的增加。此外，廢氣門調(diào)整平衡了自渦輪向壓縮機(jī)提供的軸動力。在一些發(fā)動機(jī)工況下，由于第一閥的打開可以不調(diào)整第二閥，但由于第一閥的打開可以關(guān)閉第三閥。例如，如果第二閥完全打開并且廢氣門閥部分打開，為避免軟喘振而增加第一閥的打開會需要渦輪動力的增加。通過減小第三閥的開度同時將第二閥維持在打開位置，可以實現(xiàn)渦輪動力的增加。
[0056]廢氣門的調(diào)整可以進(jìn)一步基于渦輪入口溫度和渦輪入口壓力中的一個或更多個。例如，可以調(diào)整廢氣門的關(guān)閉，以便將渦輪入口溫度和渦輪入口壓力維持在預(yù)定范圍內(nèi)，以及減小升壓過沖。如果存在渦輪入口溫度超過預(yù)定閾值并且不能通過對其他控制因素的調(diào)整來降低的指示，則可以打開廢氣門，以降低渦輪入口壓力，這也會趨向于降低渦輪入口溫度。這樣做將減少渦輪動力，如果不作出其他調(diào)整，這將會趨向于降低升壓壓力。
[0057]以此方式，提供了一種解決喘振的協(xié)調(diào)方法，該方法允許喘振裕度得以改善。通過利用對廢氣門和渦管閥的調(diào)整以及對壓縮機(jī)再循環(huán)閥的調(diào)整，提供更多渦輪動力來驅(qū)動通過壓縮機(jī)的額外再循環(huán)流量，以解決喘振。
[0058]一般而言，當(dāng)為發(fā)動機(jī)配置渦輪增壓器系統(tǒng)(也被稱為渦輪匹配，其中渦輪增壓器被選擇為匹配發(fā)動機(jī))，必須作出各種讓步。抵觸限制包括:壓縮機(jī)需要足夠大以實現(xiàn)峰值發(fā)動機(jī)動力，當(dāng)需要足夠小以允許在低發(fā)動機(jī)空氣流率下的高壓比以提供在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下優(yōu)良的扭矩輸出。同樣，渦輪需要足夠大以能使高發(fā)動機(jī)動力在低節(jié)流與低泵氣功的情況下被實現(xiàn)，但需要足夠小以便在所有工況下為壓縮機(jī)提供軸動力。然后，廢氣門可以被用來降低渦輪入口壓力，并使可用的軸動力與壓縮機(jī)所需的軸動力平衡，以輸送被請求的升壓壓力。通過協(xié)調(diào)對壓縮機(jī)再循環(huán)閥的調(diào)整與對廢氣門和渦輪渦管閥的調(diào)整(參照圖3的程序所討論的)，實現(xiàn)各種優(yōu)點。首先，能夠不同地做出渦輪匹配，傾向于使用更大的渦輪和更大的壓縮機(jī)。CRV的使用允許大的壓縮機(jī)在低發(fā)動機(jī)空氣流率下提供更高的升壓壓力，而不會發(fā)生喘振。二元流渦輪渦管閥的使用允許大的渦輪以提供足夠的軸動力，以便在CRV再循環(huán)空氣時的狀況下為壓縮機(jī)供能。廢氣門然后可以被用來減少泵氣功，并平衡軸動力。
[0059]現(xiàn)在參照圖4的示例詳述在喘振狀況期間對廢氣門、壓縮機(jī)再循環(huán)閥(CRV)和渦管閥中的每一個的示例調(diào)整。具體地，圖4的映射圖400在曲線402處描述了喘振裕度，在曲線404處描述了 CRV調(diào)整，在曲線406處描述了渦管閥調(diào)整，在曲線408處描述了廢氣門調(diào)整，并且在曲線410處描述了導(dǎo)致的升壓壓力的變化。
[0060]在tl之前，發(fā)動機(jī)可以升壓運(yùn)轉(zhuǎn)(曲線410)。通過使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)同時保持渦管閥打開(曲線406)并保持廢氣門(曲線408)部分打開，可以提供期望的升壓壓力。此外，可以將CRV保持在部分打開位置(曲線404)，以在穩(wěn)態(tài)的升壓工況期間再循環(huán)至少一些壓縮空氣，以便改善喘振裕度。具體地，在tl之前，通過保持CRV部分打開，能夠增加喘振裕度(曲線402)，以便離開線401與403之間的軟喘振區(qū)域。短劃線表示如果保持CRV完全關(guān)閉時導(dǎo)致的喘振裕度。然而，在諸如更高的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的替代示例中，在升壓發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間保持CRV關(guān)閉，以便允許獲得更高的升壓壓力。
[0061]在tl處，操作者松開加速器踏板事件發(fā)生。響應(yīng)于松開加速器踏板，可以關(guān)閉(未示出)進(jìn)氣節(jié)氣門，以便迅速減少到發(fā)動機(jī)的氣流。然而，由于節(jié)氣門的突然關(guān)閉，通過壓縮機(jī)的氣流會減少，從而引起壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)點移動到喘振區(qū)域內(nèi)。具體地，壓縮機(jī)氣流可以充分減少，以便移動到硬喘振區(qū)域(圖2的204)內(nèi)。
[0062]響應(yīng)于壓縮機(jī)喘振的指示，在tl處，發(fā)動機(jī)控制器可以調(diào)整CRV，以增加壓縮空氣從壓縮機(jī)的下游到壓縮機(jī)入口的再循環(huán)。基于喘振的指示增加CRV的開度，以增加壓縮機(jī)流率。在所描述的示例中，增加CRV的開度包括使閥從第一半打開位置轉(zhuǎn)變到第二完全打開位置。然而，在替代示例中，其中在松開加速器踏板之前、在松開加速器踏板時保持CRV關(guān)閉，可以使CRV轉(zhuǎn)變到完全打開位置，或使CRV朝向完全打開位置轉(zhuǎn)變。
[0063]在一個示例中，增加CRV的開度，以增加冷卻的壓縮空氣從壓縮機(jī)的下游和增壓空氣冷卻器的下游到壓縮機(jī)入口的再循環(huán)。在另一示例中，可以增加CRV的開度，以增加暖的(未冷卻的)壓縮空氣從壓縮機(jī)的下游和增壓空氣冷卻器的上游到壓縮機(jī)入口的再循環(huán)。在其他示例中，其中壓縮機(jī)出口經(jīng)由增壓空氣冷卻器下游的第一通道和增壓空氣冷卻器上游的第二通道被耦接至壓縮機(jī)入口，控制器可以調(diào)整共同CRV(或在每一個通道中的不同CRV)，以增加壓縮機(jī)再循環(huán)流量的總量，同時改變自增壓空氣冷卻器的上游與下游再循環(huán)的壓縮空氣的比例，從而為壓縮機(jī)入口提供溫度控制的壓縮氣流。在本文中，由于第二通道的更短的長度，可以在一些喘振狀況期間使用更大比例的暖的壓縮空氣，以便迅速解決喘振。在其他喘振狀況期間，更大比例的冷卻的壓縮空氣可以被用來減小當(dāng)通過壓縮機(jī)重新引導(dǎo)并重新升壓暖的壓縮機(jī)再循環(huán)流量時可以發(fā)生的溫度放大效應(yīng)。
[0064]同樣在tl處，由于松開加速器踏板，沒有對升壓空氣的需求，因此渦管閥能夠保持打開，并且廢氣門能夠被進(jìn)一步打開，以便減小排氣壓力和泵氣功。
[0065]在t2處，響應(yīng)于CRV的打開，喘振裕度可以移出硬喘振區(qū)域(在硬喘振極限401之下)，并且移到軟喘振區(qū)域內(nèi)(在硬喘振極限401與軟喘振極限403之間)。因此，這可以對應(yīng)于壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)點從區(qū)域206內(nèi)的圖2的硬喘振線202的左側(cè)到喘振線202的右側(cè)的轉(zhuǎn)變。一旦移出硬喘振區(qū)域，可以減小CRV的開度。例如，可以使CRV返回到半打開狀態(tài)。通過一旦喘振裕度移出硬喘振區(qū)域而減小CRV的開度，可以降低涉及維持CRV打開的能量消耗。
[0066]在tl與t2之間，控制器還可以基于調(diào)整對第一和第二閥中每一個的調(diào)整而調(diào)整被耦接在渦輪兩端的廢氣門的位置。可以將廢氣門從tl之前提供的期望的升壓水平的部分打開狀況調(diào)整到完全打開位置以減小在tl處的渦輪入口壓力。降低的入口壓力將會導(dǎo)致更低的發(fā)動機(jī)泵氣功。在替代情況下，可以使廢氣門移動到關(guān)閉位置，以便在松開加速器踏板期間維持渦輪轉(zhuǎn)速。這可以被完成，以便改善在隨后的踩踏加速器踏板期間的瞬間扭矩響應(yīng)時間。
[0067]在t2與t3之間，響應(yīng)于減小的扭矩需求，可以降低升壓壓力。在這段時間期間，進(jìn)氣歧管壓力可以低于大氣壓力，因此不需要升壓。廢氣門可以維持打開，并且渦管閥打開，以最小化渦輪動力和泵氣功。CRV可以保持打開，以便為空氣提供可選的前向路徑，從而繞過壓縮機(jī)。
[0068]在t3處，操作者踩踏加速器踏板事件可以發(fā)生。響應(yīng)于踩踏加速器踏板，會存在扭矩、發(fā)動機(jī)氣流和升壓壓力需求的突然增加。為了滿足需求，可以減小CRV的開度。例如，可以使CRV從半打開位置轉(zhuǎn)變到完全關(guān)閉位置?？商娲?，可以使CRV移動到完全打開位置，或可以使CRV朝向完全打開位置移動。此外，可以關(guān)閉渦管閥。這允許排氣僅流過內(nèi)渦管，從而增加渦輪入口壓力，并允許渦輪更快地加速旋轉(zhuǎn)。在t5處，當(dāng)升壓壓力已經(jīng)增加至閾值之上時，可以打開渦管閥，以便允許排氣流過渦輪的內(nèi)和外渦管，從而允許渦輪峰值動力增加。通過最大化渦輪能量，能夠滿足升壓需求，并改善瞬時扭矩響應(yīng)。
[0069]在t3與t4之間，可以將廢氣門保持在完全關(guān)閉位置，以便最大化渦輪入口壓力，并迅速增加渦輪轉(zhuǎn)速。在t4處開始，CRV可以從完全關(guān)閉位置移動到部分打開位置，以便當(dāng)升壓壓力增加時避免軟喘振。當(dāng)升壓壓力增加時，發(fā)動機(jī)所需求的氣流也可以隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增加而增加。喘振裕度基于通過壓縮機(jī)的總氣流，總氣流由到發(fā)動機(jī)的氣流和再循環(huán)的氣流組成。當(dāng)?shù)桨l(fā)動機(jī)的氣流增加時，能夠通過關(guān)閉CRV來減少再循環(huán)氣流，同時維持期望的喘振裕度。當(dāng)發(fā)動機(jī)氣流繼續(xù)增加時，這在t5之后繼續(xù)。
[0070]在t4與t5之間，可以調(diào)整廢氣門的開度，以滿足增加的發(fā)動機(jī)空氣需求，并使可用的軸動力與壓縮機(jī)所需的軸動力平衡，從而滿足升壓需求。具體地，在t4與t5之間，渦管閥和廢氣門保持關(guān)閉，以便為渦輪提供最大動力。即使在由于CRV打開而存在額外的壓縮機(jī)流量的情況下，這也會允許渦輪轉(zhuǎn)速和升壓壓力盡可能快地增加。在t5處，排氣壓力和排氣流量可以足夠高，使它變得過于節(jié)流以致于不能保持渦管閥關(guān)閉。渦管閥打開，但廢氣門最初保持關(guān)閉，以便繼續(xù)增加渦輪轉(zhuǎn)速與升壓。在t5之后的一些時間，可以到達(dá)期望的升壓壓力，并打開廢氣門以維持期望的升壓水平。
[0071]以此方式，可以打開CRV以提供喘振裕度，同時關(guān)閉渦管閥以提供額外的渦輪能量。因此，調(diào)整廢氣門以控制升壓，從而滿足空氣需求。同樣，在瞬變期間，關(guān)閉渦管閥和廢氣門，以最大化用于瞬間升壓響應(yīng)的渦輪能量。同時，當(dāng)渦輪增壓器旋轉(zhuǎn)加速時，調(diào)整CRV以管理喘振裕度。
[0072]在一個示例中，一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)包含發(fā)動機(jī)和渦輪增壓器。渦輪增壓器可以包括由多渦管渦輪驅(qū)動的壓縮機(jī)。增壓空氣冷卻器可以被布置在壓縮機(jī)的下游，用于冷卻向發(fā)動機(jī)輸送的升壓空氣充氣。壓縮機(jī)再循環(huán)通道包括可以將增壓空氣冷卻器的出口耦接至壓縮機(jī)的入口的第一閥。廢氣門可以將渦輪出口耦接至渦輪入口。第二閥可以被耦接至多渦管排氣渦輪的外渦管的入口。控制器可以被配置為具有計算機(jī)可讀指令，用于使發(fā)動機(jī)在第一閥部分打開并且第二閥完全打開的情況下升壓運(yùn)轉(zhuǎn)。響應(yīng)于喘振的指示，控制器可以基于喘振的指示而增加第一閥的開度，并基于第一閥的開度而減小第二閥的開度?；诘谝婚y的開度而減小第二閥的開度可以包括，估計在第一閥打開時啟用壓縮機(jī)再循環(huán)流量所需的渦輪動力，以及減小第二閥的開度以提供供應(yīng)估計的渦輪動力的渦輪入口壓力?？刂破鬟€可以包括指令，用于當(dāng)增加第一閥的開度并減小第二閥的開度時，基于對第一和第二閥中的每一個的調(diào)整而調(diào)整廢氣門的位置，以維持升壓壓力。所述調(diào)整可以包括，當(dāng)增加第一閥的開度并減小第二閥的開度時，減小廢氣門的開度。廢氣門的位置的調(diào)整可以進(jìn)一步基于渦輪入口溫度和渦輪入口壓力中的一個或更多個。
[0073]以此方式，可以協(xié)調(diào)地致動壓縮機(jī)再循環(huán)閥、渦輪渦管閥和渦輪廢氣門中的每一個，以便管理壓縮機(jī)和渦輪狀態(tài)，從而更好地解決壓縮機(jī)喘振狀況。具體地，盡管CRV被用來減少喘振并改善喘振裕度，而渦管閥能夠被用來提供足夠的渦輪動力，以便使壓縮機(jī)以解決喘振所需的再循環(huán)量運(yùn)轉(zhuǎn)。同時，可以調(diào)整廢氣門，以提供期望的發(fā)動機(jī)氣流，并將渦輪入口溫度和壓力維持在限制內(nèi)。此外，廢氣門調(diào)整能夠被用來維持升壓吸氣壓力，同時將渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)維持在轉(zhuǎn)速限制內(nèi)，并減少升壓過沖?？傊?，改善了喘振裕度，并減少了與壓縮機(jī)喘振相關(guān)的NVH和駕駛顧慮。而且，改善了瞬間升壓性能。
[0074]應(yīng)認(rèn)識到，在本文中所公開的構(gòu)造和方法本質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實施例不被認(rèn)為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它發(fā)動機(jī)類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)造和其它的特征、功能和/或?qū)傩缘乃行路f的和非顯而易見的組合和子組合。
[0075]下面的權(quán)利要求具體地指出某些被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的組合和子組合。這些權(quán)利要求可能涉及“一個”要素或“第一”要素或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個或更多個這種要素的結(jié)合，既不要求也不排除兩個或更多個這種要素。所公開的特征、功能、要素和/或?qū)傩缘钠渌M合和子組合可通過修改現(xiàn)有權(quán)利要求或通過在本申請或相關(guān)申請中通過提交新的權(quán)利要求而要求保護(hù)。這些權(quán)利要求，無論與原始權(quán)利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，都被認(rèn)為包括在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于升壓發(fā)動機(jī)的方法，其包含: 響應(yīng)于喘振的指示，調(diào)整位于將壓縮機(jī)出口耦接至壓縮機(jī)入口的通道中的第一閥和耦接至多渦管排氣渦輪的外次級渦管的第二閥中的每一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一閥的所述調(diào)整基于所述喘振的指示，并且其中所述第二閥的所述調(diào)整基于所述第一閥的所述調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一閥的所述調(diào)整包括，隨著所述喘振的指示增加而增加所述第一閥的開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一閥是連續(xù)可變閥，其位置在完全打開位置與完全關(guān)閉位置之間連續(xù)可變，并且其中所述通道將增壓空氣冷卻器下游的所述壓縮機(jī)出口耦接至所述壓縮機(jī)入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第二閥的所述調(diào)整包括關(guān)閉所述第二閥，所述關(guān)閉的正時和/或程度基于所述第一閥的開度的增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中增加所述第一閥的開度包括，增加所述開度以增加壓縮空氣從所述壓縮機(jī)出口到所述壓縮機(jī)入口的再循環(huán)，并且其中關(guān)閉所述第二閥包括，關(guān)閉所述第二閥以禁止排氣到所述渦輪的所述外次級渦管的流動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其還包含，基于所述第一閥的所述調(diào)整和所述第二閥的所述調(diào)整中的每一個而調(diào)整耦接在所述渦輪兩端的廢氣門，以維持期望的發(fā)動機(jī)升壓壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中調(diào)整所述廢氣門包括，響應(yīng)于所述第一閥的打開和所述第二閥的關(guān)閉的增加而減小所述廢氣門的打開。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述廢氣門的所述調(diào)整進(jìn)一步基于發(fā)動機(jī)升壓壓力、渦輪入口溫度、渦輪入口壓力和發(fā)動機(jī)空氣需求中的一個或多個。
10.一種用于發(fā)動機(jī)的方法，其包含: 響應(yīng)于喘振， 調(diào)整第一閥，以增加壓縮空氣到壓縮機(jī)入口的再循環(huán)； 基于所述第一閥的所述調(diào)整而調(diào)整被耦接至多渦管渦輪的外渦管的第二閥；以及 基于對所述第一和第二閥中的每一個的所述調(diào)整而調(diào)整被耦接在所述渦輪兩端的廢氣門。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中調(diào)整所述第一閥包括，基于所述喘振的指示而增加所述第一閥的開度，以增加壓縮機(jī)流率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中調(diào)整所述第二閥包括，基于所述第一閥的開度增加而減小所述第二閥的開度，以增加渦輪入口壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中調(diào)整所述廢氣門包括，基于對所述第一和第二閥中的每一個的調(diào)整而調(diào)整所述廢氣門，以維持期望的升壓壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中增加所述第一閥的開度包括，使所述第一閥從第一半打開位置轉(zhuǎn)變到第二完全打開位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中調(diào)整所述第一閥以增加壓縮空氣到壓縮機(jī)入口的再循環(huán)包括，增加所述第一閥的開度以增加冷卻的壓縮空氣從所述壓縮機(jī)的下游和增壓空氣冷卻器的下游到所述壓縮機(jī)入口的再循環(huán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述渦輪還包括內(nèi)渦管，所述第二閥沒有被耦接至所述內(nèi)渦管，并且其中減小所述第二閥的開度包括，完全關(guān)閉所述第二閥，以限制通過所述外渦管的排氣流，同時使排氣流能夠通過所述內(nèi)渦管。
17.—種發(fā)動機(jī)系統(tǒng),其包含: 發(fā)動機(jī)； 渦輪增壓器，其包括由多渦管渦輪驅(qū)動的壓縮機(jī)； 增壓空氣冷卻器，其被布置在所述壓縮機(jī)的下游，用于冷卻輸送至所述發(fā)動機(jī)的升壓空氣充氣； 壓縮機(jī)再循環(huán)通道，其包括將所述增壓空氣冷卻器的出口耦接至所述壓縮機(jī)的入口的第一閥； 廢氣門，其將渦輪出口耦接至渦輪入口 ； 第二閥，其被耦接至所述渦輪的外渦管的入口 ；和 控制器，其具有計算機(jī)可讀指令，其可用于: 使所述發(fā)動機(jī)在所述第一閥部分打開并且所述第二閥完全打開的情況下升壓運(yùn)轉(zhuǎn)；以及 響應(yīng)于喘振的指示，基于所述指示而增加所述第一閥的開度，并基于所述第一閥的所述開度而減小所述第二閥的開度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還包括指令，其可用于， 當(dāng)增加所述第一閥的所述開度并減小所述第二閥的所述開度時，基于對所述第一和第二閥中的每一個的調(diào)整而調(diào)整所述廢氣門的位置，以維持渦輪入口壓力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述調(diào)整包括，當(dāng)增加所述第一閥的所述開度并減小所述第二閥的所述開度時，減小所述廢氣門的開度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中基于所述第一閥的所述開度而減小所述第二閥的開度包括，估計在所述第一閥的所述開度下啟用壓縮機(jī)再循環(huán)流所需的渦輪動力，以及減小所述第二閥的開度以提供供應(yīng)所述估計的渦輪動力的渦輪入口壓力。
【文檔編號】F02B29/04GK104373197SQ201410397057
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】G·P·麥康威爾, J·H·巴克蘭, R·W·坎寧安, B·博耶, J·A·多爾因 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司