專利名稱：控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方法和裝置的制作方法
控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方法和裝置。
背景技術(shù)：
用于控制增壓壓力的策略基于作為工況的函數(shù)對(duì)所需的增壓壓力設(shè)定值的預(yù)校 準(zhǔn)。在瞬態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)模式期間動(dòng)態(tài)修正用于平衡狀態(tài)的設(shè)定值或設(shè)定點(diǎn)值以便例如改進(jìn)可控性 (例如在短時(shí)加速階段增加增壓壓力或"過增壓")和/或以便最小化瞬態(tài)排放。結(jié)果，將 增壓壓力設(shè)定點(diǎn)值修改為排氣反饋路徑中差異的函數(shù)以便獲得所需的燃燒顆粒在封閉在 汽缸內(nèi)的氣體混合物中的質(zhì)量比例(殘余氣體)。 當(dāng)設(shè)置所需增壓壓力時(shí)，通過增壓壓力控制閥設(shè)置渦輪葉輪的角度和/或經(jīng)由 旁通管路對(duì)渦輪的旁通以設(shè)置或逐步建立所需壓力的方式。該預(yù)設(shè)置或先導(dǎo)控制(Pilot control)基于對(duì)信號(hào)的預(yù)校準(zhǔn)以便作為工況的函數(shù)設(shè)置葉輪，或應(yīng)用基于模型的方法，在 該方法中計(jì)算所需葉輪位置以便通過反置模型獲得增壓壓力設(shè)定點(diǎn)值。帶有閉環(huán)的控制 ("閉環(huán)控制")通常實(shí)施為傳統(tǒng)控制裝置(PID控制器)而在測(cè)量的增壓壓力的基礎(chǔ)上執(zhí) 行反饋。 為了避免壓縮機(jī)的過度流量壓縮("喘振")和渦輪軸的超速，增壓壓力限制為使 用渦輪增壓器上游的質(zhì)量流量傳感器(MAF傳感器)測(cè)量的質(zhì)量流速的函數(shù)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通常通過控制渦輪葉輪的角度(包括測(cè)量增壓壓力)來控制增壓 壓力。然而，這種傳統(tǒng)過程對(duì)與進(jìn)氣歧管的充填相關(guān)聯(lián)的延遲反應(yīng)敏感，這種延遲對(duì)防止壓 縮機(jī)的過度流量壓縮("喘振")和渦輪超速具有不利影響，特別是在瞬態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)模式中。

發(fā)明內(nèi)容
相對(duì)于上述背景技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提出一種控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方 法和裝置，該方法和裝置允許更加有效地防止壓縮機(jī)的過度流量壓縮("喘振")和渦輪超 速，特別是在瞬態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)模式中。 通過一種控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方法和一種控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的裝 置實(shí)現(xiàn)了本目的。 —種控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方法，其中機(jī)動(dòng)車輛具有帶有排氣渦輪的渦輪增
壓器系統(tǒng)，且排氣渦輪通過渦輪增壓器軸連接至壓縮機(jī)，該方法具有下列步驟確定渦輪增
壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值，并將渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)為該設(shè)定點(diǎn)值。 本發(fā)明基于該原理，即將所需的進(jìn)氣歧管中增壓壓力的設(shè)定值轉(zhuǎn)換為所需的壓縮
機(jī)下游的設(shè)定值，隨后使用壓縮機(jī)特征圖將該所需的壓縮機(jī)下游的設(shè)定值轉(zhuǎn)換為渦輪增壓
器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值?？勺鳛檫M(jìn)氣歧管中增壓壓力的設(shè)定點(diǎn)值的函數(shù)和沿存在于進(jìn)氣
歧管和壓縮機(jī)之間的組件(其主要為中間冷卻器和進(jìn)氣節(jié)氣門)的壓力損失的函數(shù)計(jì)算所
需的壓縮機(jī)下游設(shè)定值。 因此，根據(jù)本發(fā)明，通過控制渦輪增壓器軸的旋轉(zhuǎn)速度控制增壓壓力避免了上述例如由與進(jìn)氣歧管的充填相關(guān)聯(lián)的延遲所導(dǎo)致的缺點(diǎn)，結(jié)果能夠達(dá)到更為有效地防止壓縮 機(jī)的過度流量壓縮("喘振")和排氣渦輪超速，特別是在瞬態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)模式中。特別地，根據(jù)本 發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于在計(jì)算的軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值中還考慮了壓縮機(jī)的過度流量壓 縮("喘振")方面和渦輪超速方面的限制(它們與以前一樣是"繼承的"或"夾帶的")。
將所需的壓縮機(jī)下游的設(shè)定值轉(zhuǎn)換為渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值，更精確 地作為沿壓縮機(jī)的質(zhì)量流速(優(yōu)選地為標(biāo)準(zhǔn)化的)和沿壓縮機(jī)的壓力比(優(yōu)選地也為標(biāo)準(zhǔn) 化的)的函數(shù)。 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，依靠將所確定的(例如通過使用MAF傳感器測(cè)量的)質(zhì)量 流速除以標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量(其依次計(jì)算為渦輪增壓器上游壓力和溫度的函數(shù))來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì) 量流速。 此外，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還以表現(xiàn)為測(cè)量的渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)的 值來標(biāo)準(zhǔn)化所需的壓縮機(jī)兩端的壓力比。 隨后使用標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量流速和標(biāo)準(zhǔn)化的沿壓縮機(jī)的壓力比設(shè)定點(diǎn)值以使用壓縮 機(jī)特征圖插入壓縮機(jī)軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值。 隨后通過對(duì)應(yīng)地設(shè)置渦輪葉輪的角度來實(shí)施渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值。
這可通過例如使用基于模型或預(yù)校準(zhǔn)的"前饋"葉輪位置、閉合控制回路實(shí)施為傳統(tǒng)控制裝
置(PID控制器)、且在測(cè)量的渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的基礎(chǔ)上執(zhí)行反饋來完成。 由于設(shè)定點(diǎn)值基于渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度，可以基于模型的方式從作為所需旋轉(zhuǎn)
速度、排氣質(zhì)量流速、和穿過渦輪的壓力比的函數(shù)的渦輪特征圖讀取渦輪葉輪的位置。 在詳細(xì)描述和附屬權(quán)利要求中將得出其它改進(jìn)。


圖1顯示了壓縮機(jī)特征圖，其中將渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)定點(diǎn)值繪制 為標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量流速的函數(shù)和壓力比設(shè)定點(diǎn)值的函數(shù)。 圖2顯示了標(biāo)準(zhǔn)化壓縮機(jī)特征圖，解釋了壓力比的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)渦輪增壓器軸標(biāo)準(zhǔn)化 旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值和標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量流速的影響。 圖3a-d為關(guān)于對(duì)于計(jì)算的沿渦輪的質(zhì)量流速(標(biāo)準(zhǔn)化)將葉輪位置確定為測(cè)量 的壓力比和所需的渦輪增壓器旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)的圖表。
具體實(shí)施方式
下面將通過優(yōu)選示例性實(shí)施例并參考附圖更為詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
圖1顯示了壓縮機(jī)特征圖，其中將渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)定點(diǎn)值繪制
為標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量流速的函數(shù)和壓力比設(shè)定點(diǎn)值的函數(shù)。 圖2顯示了標(biāo)準(zhǔn)化壓縮機(jī)特征圖，解釋了壓力比的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)渦輪增壓器軸標(biāo)準(zhǔn)化 旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值和標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量流速的影響。 圖3a-d為關(guān)于對(duì)于計(jì)算的沿渦輪的質(zhì)量流速(標(biāo)準(zhǔn)化)將葉輪位置確定為測(cè)量 的壓力比和所需的渦輪增壓器旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)的圖表。 根據(jù)圖l，使用所需質(zhì)量流速的壓力比設(shè)定點(diǎn)值以確定渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度設(shè) 定點(diǎn)值(標(biāo)準(zhǔn)化)，在這種情況下覆蓋了增壓壓力的較寬范圍(高至3bar)。
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根據(jù)圖2，為了改進(jìn)在壓縮機(jī)特征圖中的插值法，將沿壓縮機(jī)的壓力比標(biāo)準(zhǔn)化為渦 輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)。 根據(jù)圖3，對(duì)于計(jì)算的沿渦輪的質(zhì)量流速(其優(yōu)選地被標(biāo)準(zhǔn)化為渦輪增壓器上游 的壓力和溫度的函數(shù))，將葉輪的位置確定為測(cè)量的壓力比和渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定 點(diǎn)值的函數(shù)。 總而言之，本發(fā)明提出了將所需的增壓壓力設(shè)定值轉(zhuǎn)換為渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度 設(shè)定點(diǎn)值并且隨后通過增壓壓力控制閥及對(duì)渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的測(cè)量啟動(dòng)渦輪葉輪 來控制該渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的方法和裝置。
權(quán)利要求
一種控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方法，其中所述機(jī)動(dòng)車輛具有帶有排氣渦輪的渦輪增壓器系統(tǒng)，且所述排氣渦輪通過渦輪增壓器軸連接至壓縮機(jī)，其特征在于，所述方法包含下列步驟確定所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值；以及將所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)為所述設(shè)定點(diǎn)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，在所述壓縮機(jī)下游增壓壓力的設(shè)定點(diǎn)值的基礎(chǔ)上確定所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的 設(shè)定點(diǎn)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于，將所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值確定為沿所述壓縮機(jī)的質(zhì)量流速的函數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于，將所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值確定為沿所述壓縮機(jī)的壓力比的函數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，在將所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度指定為沿所述壓縮機(jī)的質(zhì)量流速和沿所述壓縮機(jī)的 壓力比的函數(shù)的壓縮機(jī)特征圖的基礎(chǔ)上確定所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于，將所述沿壓縮機(jī)的質(zhì)量流速標(biāo)準(zhǔn)化為所述渦輪增壓器上游壓力和/或溫度的函數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，將所述沿壓縮機(jī)的壓力比標(biāo)準(zhǔn)化為所確定的所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的值的函數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于，通過設(shè)置渦輪葉輪的位置來控制所述渦輪增壓器軸的旋轉(zhuǎn)速度。
9. 一種控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的裝置，其中所述機(jī)動(dòng)車輛具有帶有排氣渦輪的渦輪 增壓器系統(tǒng)，且所述排氣渦輪通過渦輪增壓器軸連接至壓縮機(jī)，其特征在于，所述裝置設(shè)計(jì)為執(zhí)行上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方法和裝置。一種控制機(jī)動(dòng)車輛中增壓壓力的方法，其中機(jī)動(dòng)車輛具有帶有排氣渦輪的渦輪增壓器系統(tǒng)，且所述排氣渦輪通過渦輪增壓器軸連接至壓縮機(jī)，該方法具有下列步驟確定所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定點(diǎn)值；以及將所述渦輪增壓器軸旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)為所述設(shè)定點(diǎn)值。本發(fā)明的方法與裝置允許更加有效地防止壓縮機(jī)的過度流量壓縮(“喘振”)和渦輪超速，特別是在瞬態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)模式中。
文檔編號(hào)F02B37/12GK101787925SQ20091022606
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者S·彼得羅維奇, Y·雅庫(kù)珀 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司