用于減小可變幾何渦輪增壓器中葉片粘滯的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于減小可變幾何渦輪增壓器中葉片粘滯(sticking)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)與具有相似功率輸出的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，升壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供許多益處，諸如減少的排放和增加的燃料效率。此外，升壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以比具有相似功率輸出的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)輕。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由諸如渦輪增壓器的裝置升壓時(shí)，車輛效率被提高。
[0003]然而，在某些工況(諸如踩油門、起動(dòng)等)期間，渦輪增壓器可以經(jīng)歷遲滯。遲滯減小發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出并延遲節(jié)氣門響應(yīng)，從而影響車輛性能并降低顧客滿意度。此外，固定的葉片渦輪增壓器可以只被定尺寸以在受限制的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。具體地，一些渦輪增壓器可以具有閾值轉(zhuǎn)速，低于該閾值轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供可忽略的升壓。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低于閾值轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能可能變差。
[0004]US 6418719公開了可變幾何渦輪增壓器(VGT)和用于調(diào)節(jié)VGT以在發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生期望量的背壓的控制系統(tǒng)。具體地，期望的和測量的排氣背壓之間的差被用于確定US6418719中描述的控制系統(tǒng)中的VGT調(diào)節(jié)。
[0005]然而，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到使用US 6418719中公開的VGT系統(tǒng)的若干缺點(diǎn)。例如，VGT中的葉片在某些工況(諸如由VGT執(zhí)行的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng))期間可以被卡住。因此，由于渦輪入口處升高的壓力和由于控制進(jìn)氣歧管壓力損失而升高的缸內(nèi)壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)損壞的可能性可能增加。此外，出故障的VGT葉片也可能導(dǎo)致不期望的背壓產(chǎn)生。因此，可以負(fù)面地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到以上問題并且已經(jīng)研發(fā)了用于運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法。該方法包括響應(yīng)于松油門(tip-out)將可變幾何渦輪增壓器中的多個(gè)葉片朝向關(guān)閉位置移動(dòng)，以及在朝向關(guān)閉位置移動(dòng)多個(gè)葉片之后，響應(yīng)于踩油門(tip-1n)從完全關(guān)閉位置朝向打開位置移動(dòng)EGR閥，EGR閥與渦輪上游的排氣子系統(tǒng)流體連通。該方法還包括，在朝向打開位置移動(dòng)EGR閥之后，基于駕駛員請求的扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和/或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速移動(dòng)多個(gè)葉片。以此方式，EGR可以被用于減少渦輪入口處的壓力。因此，渦輪葉片被松開的可能性被增加，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的實(shí)施方式也減少車輛中外部制動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損，諸如摩擦制動(dòng)器(即，盤式制動(dòng)器)，因而增加了車輛中制動(dòng)系統(tǒng)的壽命。此外，以此方式運(yùn)轉(zhuǎn)EGR使EGR能夠具有某些廢氣門功能，因而使渦輪廢氣門能夠從渦輪增壓系統(tǒng)中被省略(若需要)。因此，渦輪增壓系統(tǒng)的成本可以被降低。
[0007]當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合附圖時(shí)，根據(jù)下面的【具體實(shí)施方式】，本描述的以上優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)，以及特點(diǎn)將是顯而易見的。
[0008]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(shí)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)的主題的范圍由隨附于【具體實(shí)施方式】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(diǎn)的實(shí)施方式。此外，發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到以上問題，但不認(rèn)為這些問題是已知的。
【附圖說明】
[0009]圖1示出了具有發(fā)動(dòng)機(jī)和可變幾何渦輪增壓器的車輛的示意圖；
[0010]圖2示出了用于運(yùn)轉(zhuǎn)具有可變幾何渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法；
[0011]圖3示出了用于運(yùn)轉(zhuǎn)具有可變幾何渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法；
[0012]圖4示出了用于運(yùn)轉(zhuǎn)具有可變幾何渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的另一種方法；以及
[0013]圖5示出了圖示說明加速器踏板、VGT和EGR閥隨時(shí)間移動(dòng)的圖形。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本文描述了用于減輕可變幾何渦輪增壓器中的渦輪葉片故障的系統(tǒng)和方法。具體地，提供了一種方法，其中響應(yīng)于在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)事件后開始的踩油門，打開排氣再循環(huán)(EGR)閥，以緩解渦輪上的空氣動(dòng)力負(fù)荷。由于渦輪入口壓力減小，通過打開EGR閥可以使葉片能夠從卡住位置向非卡住位置移動(dòng)。因此，由不期望的發(fā)動(dòng)機(jī)背壓和缸內(nèi)壓力引起發(fā)動(dòng)機(jī)損壞的可能性被降低。此外，當(dāng)EGR閥以此方式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由進(jìn)氣歧管壓力控制的損失所引起的車載診斷(OBD)誤差狀態(tài)也可以被避免。因此，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命以及顧客滿意度。此外，應(yīng)當(dāng)理解，該方法可以在沒有廢氣門的渦輪增壓系統(tǒng)中被實(shí)施或在廢氣門未被使用或未正確運(yùn)行的系統(tǒng)中被實(shí)施。因此，如果需要，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中零件的數(shù)量可以被減少，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)成本。
[0015]圖1示意性地示出包括發(fā)動(dòng)機(jī)10的示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的外觀。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以被包括在車輛102中。在所描述的示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10是耦接至渦輪增壓器13的升壓發(fā)動(dòng)機(jī)，該渦輪增壓器13包括由渦輪16驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)14。壓縮機(jī)14經(jīng)由合適的機(jī)械部件(諸如驅(qū)動(dòng)軸)可以被機(jī)械地耦接至渦輪16。壓縮機(jī)14被配置以升高進(jìn)氣空氣的壓力以向發(fā)動(dòng)機(jī)10提供升壓。另一方面，渦輪16被配置以接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣并驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)14。渦輪16包括多個(gè)葉片60。葉片60是可移動(dòng)的以改變渦輪16的縱橫比。因而，該渦輪可以被稱為可變幾何渦輪(VGT)。因而，葉片60是可移動(dòng)的以增大或減小渦輪的縱橫比。因此，可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況(例如，轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等)調(diào)節(jié)渦輪增壓器以減少發(fā)動(dòng)機(jī)原料氣排放且/或增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出。致動(dòng)裝置62被耦接至多個(gè)葉片60。致動(dòng)裝置62被配置以改變多個(gè)葉片60的位置。在一種示例中，致動(dòng)裝置可以是經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力電磁閥控制的液壓致動(dòng)器。在另一種示例中，致動(dòng)裝置62可以是電子致動(dòng)裝置。在這種示例中，致動(dòng)裝置62可以與控制器150電子通訊。
[0016]新鮮空氣沿著進(jìn)氣通道42經(jīng)由過濾器12被引入發(fā)動(dòng)機(jī)10并流向壓縮機(jī)14。過濾器12可以被配置成從進(jìn)氣中移除微粒。通過進(jìn)氣通道42進(jìn)入進(jìn)氣子系統(tǒng)的周圍空氣的流率能夠通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門20被至少部分地控制。節(jié)氣門20包括節(jié)流板21。節(jié)流板21是可調(diào)節(jié)的以調(diào)節(jié)提供至下游部件(例如，汽缸30)的氣流量。節(jié)氣門20可以與控制器150電子通訊。然而，在另一些示例中，諸如在壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)中可以不包括節(jié)氣門。
[0017]壓縮機(jī)14可以是任意合適的進(jìn)氣空氣壓縮機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10中，壓縮機(jī)是經(jīng)由軸(未示出)機(jī)械地耦接至渦輪16的渦輪增壓器壓縮機(jī)，渦輪16由膨脹的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣驅(qū)動(dòng)。在一種示例中，渦輪增壓器可以是可變幾何渦輪增壓器(VGT)，其中渦輪幾何結(jié)構(gòu)可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和/或負(fù)荷的函數(shù)被主動(dòng)地改變。如圖所示，渦輪16包括在本文更詳細(xì)討論的可移動(dòng)葉片60，該可移動(dòng)葉片60經(jīng)由致動(dòng)裝置62是可調(diào)節(jié)的。
[0018]車輛102包括進(jìn)氣子系統(tǒng)104，該進(jìn)氣子系統(tǒng)104包括進(jìn)氣通道42、過濾器12、壓縮機(jī)14、增壓空氣冷卻器18、節(jié)氣門20和進(jìn)氣歧管22。進(jìn)氣子系統(tǒng)104可以進(jìn)一步包括耦接至燃燒室30的進(jìn)氣門(例如，提升閥)。進(jìn)氣子系統(tǒng)104與發(fā)動(dòng)機(jī)10流體連通。具體地，進(jìn)氣子系統(tǒng)104被配置成向燃燒室30提供進(jìn)氣空氣。
[0019]車輛102還包括排氣子系統(tǒng)106。排氣子系統(tǒng)106可以包括排氣歧管36、渦輪16、排放控制裝置70和排氣管道35。應(yīng)當(dāng)理解，排氣系統(tǒng)可以包括附加部件，諸如排氣門、管道、消聲器等。
[0020]如圖1所示，壓縮機(jī)14通過增壓空氣冷卻器18被耦接至節(jié)氣門20。節(jié)氣門20被耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管22。壓縮空氣充氣從壓縮機(jī)通過增壓空氣冷卻器和節(jié)流閥流向進(jìn)氣歧管。例如，增壓空氣冷卻器可以是空氣對空氣或空氣對水的熱交換器。在圖1所示的示例中，進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣充氣的壓力由歧管空氣壓力(MAP)傳感器24感測。壓縮機(jī)旁通閥可以是常閉閥，該常閉閥被配置為在選定的工況下打開以緩解過量的升壓。例如，壓縮機(jī)旁通閥可以在減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的狀況期間被打開以避免壓縮機(jī)喘振。然而，在另一些示例中，壓縮機(jī)旁通閥可以從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)省略(若需要)。
[0021]進(jìn)氣歧管22通過一系列的進(jìn)氣門(未示出)被耦接至一系列的燃燒室30。燃燒室經(jīng)由一系列的排氣門(未示出)被進(jìn)一步耦接至排氣歧管36。在所描述的示例中，單個(gè)排氣歧管36被示出。然而，在另一些示例中，排氣歧管可