增壓渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的控制方法，其中所述裝置包括連接到高壓渦輪機(jī)的低壓壓縮機(jī)及通過耦聯(lián)單元連接到高壓壓縮機(jī)的低壓渦輪機(jī)。該裝置也包括所述高壓壓縮機(jī)的第一旁通機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的方法包括在至少一個(gè)具體條件發(fā)生時(shí)停用所述第一旁通機(jī)構(gòu)的步驟。
【專利說明】增壓渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)裝置發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及特別用于工業(yè)交通工具的增壓渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)裝置及其操作控制方法。本發(fā)明也在船舶發(fā)動(dòng)機(jī)、運(yùn)輸交通工具及農(nóng)業(yè)應(yīng)用的領(lǐng)域中獲得應(yīng)用，獨(dú)立于燃料、汽油、柴油或氣體的類型。
[0002]現(xiàn)有技術(shù)描述
[0003]兩級(jí)渦輪增壓已被建議作為在特別是諸如那些用于工業(yè)交通工具或船的重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)現(xiàn)高效率的方式。兩個(gè)渦輪增壓器串聯(lián)地放置在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管道上，由放置在排放管道上的渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，放置在排放管道上的渦輪機(jī)也可串聯(lián)地放置或以另一種方式布置。
[0004]渦輪復(fù)合解決方案包括串聯(lián)地放置在排放管道上的兩個(gè)渦輪機(jī)，其中低壓的一個(gè)通過減速齒輪連接到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸。因此，該第二渦輪機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供了補(bǔ)充扭矩。
[0005]通過專利EP2042705公開了雙渦輪復(fù)合方案。其示出了布置在排放管道上的高壓渦輪機(jī)和低壓渦輪機(jī)。由于兩個(gè)渦輪機(jī)的不同特性，這種渦輪機(jī)可平行地放置或在彼此之間通過合適的連接件及減壓閥(reduction valve)串聯(lián)地放置(特別當(dāng)兩個(gè)渦輪機(jī)并行配置時(shí))。
[0006]高壓渦輪機(jī)與高壓增壓器機(jī)械地連接。
[0007]低壓渦輪機(jī)通過機(jī)械聯(lián)接件連接到曲軸。該聯(lián)接件包括減小速度變化的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)放置在第二渦輪機(jī)和曲軸之間，如常規(guī)的渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)的情況。此外，該機(jī)械聯(lián)接件也連接低壓增壓器，該低壓增壓器布置在低壓增壓器，該低壓增壓器上，相對(duì)于高壓增壓器在上游，高壓增壓器直接地連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣處。
[0008]驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(driven Compressor)和動(dòng)力潤輪機(jī)(Powerturbine)經(jīng)由液力離合器及減速齒輪耦聯(lián)到發(fā)動(dòng)機(jī)。液力離合器的目的在于減少從曲軸到渦輪機(jī)齒輪的扭矩振蕩。在EP2042705中的離合器的另外的功能在于將驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和動(dòng)力渦輪機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接和斷開。該功能使能夠作為自由運(yùn)行的具有一些另外的齒輪摩擦損失的低壓渦輪增壓器運(yùn)行該系統(tǒng)。
[0009]W02010/066452 教導(dǎo)了操縱液力離合器助推器(hydrodynamic clutch boost)的滑動(dòng)以用于控制排放氣體的背壓及EGR。
[0010]低壓增壓器經(jīng)由該聯(lián)接件接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能量或也接收經(jīng)由該聯(lián)接件來自低壓渦輪機(jī)的機(jī)械能量。
[0011]DE102005003714示出了兩級(jí)復(fù)合系統(tǒng)。由于該方案，所驅(qū)動(dòng)的低壓壓縮機(jī)需要高能量以產(chǎn)生升壓。然而，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的低壓壓縮機(jī)的可控性難以操控。
[0012]典型的渦輪復(fù)合方案相對(duì)于設(shè)置有可變幾何渦輪(VTG)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)能夠提供在5%至Ij 10%之間范圍的燃料消耗減少(fuel consumption reduction)及在100%到110%范圍的更好的功率密度。
[0013]功率密度定義為功率【kW】/發(fā)動(dòng)機(jī)排量【I (升)】，所謂的具體的功率輸出量。該輸出量對(duì)于具有電子可控VTG的現(xiàn)代重型柴油機(jī)系統(tǒng)在30kW/l-34kW/l之間。兩級(jí)系統(tǒng)和兩級(jí)復(fù)合系統(tǒng)可達(dá)到50kW/l。
[0014]相對(duì)地，典型的兩級(jí)渦輪增壓方案相對(duì)于VTG方案能夠提供在0%到5%之間范圍的低的燃料消耗減少及在115%到130%范圍的更好的功率密度。
[0015]術(shù)語“渦輪增壓器”與“增壓器”或“壓縮機(jī)”同義。
[0016]所謂的“電氣渦輪復(fù)合方案”也是已知的，其包括與高壓渦輪機(jī)軸向地連接的高壓增壓器，以及與產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)軸向地連接的低壓渦輪機(jī)。電動(dòng)機(jī)也與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸相連接。第一逆變器將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變成注入DC總線的直流電且與所述DC總線相連接的第二逆變器適合于向給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)供給補(bǔ)充扭矩的電動(dòng)機(jī)供電。
[0017]發(fā)明概述
[0018]因此，本發(fā)明的主要目標(biāo)在于提供用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的方法，其允許減少燃料消耗量并增加功率密度。在該宗旨下，本發(fā)明的第一目標(biāo)在于提供用于允許增加發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力且允許改進(jìn)回收策略的、控制發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的方法。
[0019]該主要目標(biāo)及這些目標(biāo)通過用于如權(quán)利要求1所述的控制發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的方法來實(shí)現(xiàn)。如下面詳述的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)可通過本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)。首先，在該發(fā)動(dòng)機(jī)裝置中，兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)、單渦輪復(fù)合系統(tǒng)及雙渦輪復(fù)合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)集中在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置方案中。其次，通過根據(jù)本發(fā)明的控制方法，增加發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力且改進(jìn)能量回收策略成為可能?？紤]到在發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的渦輪機(jī)和增壓器之間的連接，本發(fā)明的方案也被命名為“具有可逆的兩級(jí)渦輪增壓的渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)”。
[0020]特別地，該發(fā)動(dòng)機(jī)裝置方案包括:
[0021]a.由高壓渦輪機(jī)通過軸驅(qū)動(dòng)的低壓壓縮機(jī)，
[0022]b.沿排放管道串聯(lián)地連接的高壓渦輪機(jī)和低壓渦輪機(jī)，
[0023]c.沿進(jìn)氣管道串聯(lián)地連接的低壓壓縮機(jī)和高壓壓縮機(jī)。
[0024]此發(fā)動(dòng)機(jī)裝置方案允許多個(gè)不同的操作配置，該操作配置中的每一個(gè)引起相應(yīng)的可能的操作模式。在可能的配置中，例如發(fā)動(dòng)機(jī)裝置允許增加發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)效果，而在另一個(gè)配置中，發(fā)動(dòng)機(jī)裝置可用于例如調(diào)整排放再循環(huán)系統(tǒng)的介入。本發(fā)明能夠減少燃料消耗量，增加功率密度，改進(jìn)瞬態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)性能，增加發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力及改進(jìn)回收策略。
[0025]從屬權(quán)利要求公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，形成本描述的整體部分。
[0026]附圖簡述
[0027]本發(fā)明將從以僅僅示例性的并且非限制性的例子的方式給出的、參考附圖來閱讀的以下詳細(xì)描述中變得完全清楚，其中:
[0028]-圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)混合裝置的實(shí)施方式；
[0029]-圖2示出了在已知裝置的性能和根據(jù)本發(fā)明的裝置的性能之間的對(duì)比；
[0030]-圖3-5示出了應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的相同邊界條件的多個(gè)增壓系統(tǒng)的對(duì)比。
[0031]在附圖中相同參考數(shù)字和字母表示相同的或功能上等效的部分。
[0032]優(yōu)選實(shí)施方式的詳述
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的示意圖。例如工業(yè)交通工具的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置、船的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置或另一種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置包括可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)I。
[0034]發(fā)動(dòng)機(jī)裝置(例如工業(yè)交通工具的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置、船的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置或其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置)包括可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I。該裝置也包括發(fā)動(dòng)機(jī)I的進(jìn)氣管道2和排放進(jìn)氣管道20。從新鮮空氣進(jìn)入開始，按照新鮮空氣的路線，在所述進(jìn)氣管道2上順序地連接著:
[0035]-低壓壓縮機(jī)單元(LPC)11，
[0036]-低壓增壓空氣冷卻器(LPCAC)12，
[0037]-聞壓壓縮機(jī)(HPC)5,
[0038]-高壓增壓空氣冷卻器(HPCAC)13。
[0039]進(jìn)氣管道2包括用于為HPC5設(shè)旁通路的第一旁通機(jī)構(gòu)3、4。更詳細(xì)地，該旁通機(jī)構(gòu)包括管3和閥4。管3的第一端和第二端分別連接HPC的上游和下游。參考排放管道20，從發(fā)動(dòng)機(jī)I開始，根據(jù)排放氣體的路線，在所述排放管道20上順序地連接著高壓渦輪機(jī)(HPT) 6和低壓渦輪機(jī)(LPT) 7。
[0040]就流量質(zhì)量、壓力而言及焓且鑒于這些部件的串聯(lián)連接，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道“低壓”或“高壓”渦輪機(jī)意指什么以及“低壓”或“高壓”增壓器意指什么。因此，也很明顯，在本上下文中，“高”或“低”清楚地界定了增壓器的特征或渦輪機(jī)的特征。就這一點(diǎn)而言，在下面的描述中，術(shù)語“壓縮機(jī)”和術(shù)語“增壓器”以相同的意思使用。再次參考圖1，低壓增壓冷卻器12和高壓增壓空氣冷卻器13是可選擇的。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，LPClI直接地且可操作地連接到HPT6。更準(zhǔn)確地說，LPClI通過軸向的軸61被HPT6驅(qū)動(dòng)。此外，HPT6優(yōu)選地通過雙路連接(雙重入口)連接到發(fā)動(dòng)機(jī)I。該解決方案通過獲得在線列汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)處的排放歧管的壓力脈動(dòng)而允許在低速度下的較好的瞬態(tài)性能。就這一點(diǎn)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的直接連接很少經(jīng)受恒定的排放壓力。在脈動(dòng)渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的渦輪壓力比，雙重入口渦輪允許排放氣體的脈動(dòng)得到優(yōu)化。從而，通過壓力比的增加，當(dāng)具有高密度的質(zhì)量流穿過渦輪機(jī)時(shí)通過加大非常重要的時(shí)間間隔，正噴射流流動(dòng)。
[0042]由于該提高的排放氣體能量利用率，發(fā)動(dòng)機(jī)的升壓壓力特性及由此扭矩性能被提高，特別是在低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下。
[0043]如圖1所示，為了阻止不同的汽缸在增壓交換循環(huán)期間彼此干預(yù)，一半數(shù)量的汽缸連接到形成所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的“出口”的一個(gè)排放氣體歧管20中。因此HPT6的雙重入口允許排放氣流分別通過渦輪機(jī)供應(yīng)。
[0044]根據(jù)第一種主要實(shí)施方式，HPC5通過耦聯(lián)單元10與LPT7可旋轉(zhuǎn)地相關(guān)聯(lián)。該耦聯(lián)單元10優(yōu)選地包括“第一齒輪組件”(在圖1中未詳細(xì)地示出)，通過該第一齒輪組件，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從LPT7的軸8傳遞到HPC5壓縮機(jī)。第一齒輪組件具有在LPT7的軸8和HPC5之間的合適的速比。耦聯(lián)單元10也包括液壓離合器，LPT7和HPC5通過該液壓離合器可與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的曲軸機(jī)械地且可旋轉(zhuǎn)地連接。特別地，當(dāng)液壓離合器“啟動(dòng)”時(shí)，該機(jī)械連接(LPT7和HPC5與發(fā)動(dòng)機(jī)I之間)被執(zhí)行。反之，當(dāng)液壓離合器“停用”時(shí)，那么HPC5僅連接到LPT7 (見下面)。耦聯(lián)單元10也包括“第二齒輪組件”，“第二齒輪組件”被設(shè)計(jì)以便確保發(fā)動(dòng)機(jī)I的曲軸與LPT7和壓縮機(jī)HPC5之間的合適的速比。
[0045]因此根據(jù)本發(fā)明，HPC5壓縮機(jī)直接地且永久地連接到耦聯(lián)單元10。這意味著HPC5永久地連接到LPT7，且假使如果液壓離合器啟動(dòng)，HPC5也與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連接?？偸歉鶕?jù)本發(fā)明，通過以上指出的第一旁通機(jī)構(gòu)3、4來控制HPC5的工作。更詳細(xì)地，當(dāng)?shù)谝慌酝C(jī)構(gòu)3、4啟動(dòng)/操作(即在閥4打開時(shí))時(shí)，來自LPCll的空氣流通過旁通路進(jìn)入管路3中且HPC5不執(zhí)行任何壓縮比。在這種情況下(第一旁通機(jī)構(gòu)3、4啟動(dòng)/打開)，實(shí)質(zhì)上整個(gè)空氣流穿過管路3，壓縮機(jī)HPC5的葉輪由于其與LPT7的連接和/或與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。然而不執(zhí)行空氣質(zhì)量流的壓縮。換句話說，HPC的功減少為機(jī)械損失。更詳細(xì)地，在空氣質(zhì)量流通過旁通路從HPC5之后到HPC5的入口(向后流)循環(huán)時(shí)，HPC5將執(zhí)行沒有壓縮功的體積流量的遞送。
[0046]因此由HPC5壓縮機(jī)執(zhí)行的壓縮功取決于第一旁通機(jī)構(gòu)3、4的啟動(dòng)/停用。因此HPC5壓縮機(jī)的工作原理有利地更簡單且更可靠。這對(duì)工業(yè)應(yīng)用特別重要。
[0047]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，發(fā)動(dòng)機(jī)裝置包括用于為HPT6設(shè)旁通路的第二旁通機(jī)構(gòu)21、23 (包括第二管21和第二閥23)及用于為LPT7設(shè)旁通路的第三旁通機(jī)構(gòu)25、26 (包括第三管25和第三閥26)。
[0048]在第二旁通機(jī)構(gòu)23、21啟動(dòng)時(shí)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)I的出口的排放氣體不經(jīng)過HPT6。在這種情況下，HPT6不操作LPT11。在耦聯(lián)單元10的液力離合器去耦/停用時(shí)，第二旁通機(jī)構(gòu)23、21有利地啟動(dòng)以便保護(hù)LPCll免于超速。實(shí)際上在這種情況下，LPT7 (在其自由運(yùn)轉(zhuǎn)模式)不產(chǎn)生足以制動(dòng)HPT6的高背壓。相反，所述第二旁通機(jī)構(gòu)21、23允許控制HPT6的速度及因此控制由此連接的LPCll的速度。
[0049]在第三旁通機(jī)構(gòu)25、26啟動(dòng)時(shí)，來自HPT6的排放氣體不進(jìn)入LPT7中。特別地，第三旁通機(jī)構(gòu)25、26在發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)模式期間啟動(dòng)。在這種情況下，液力離合器啟動(dòng)且通過啟動(dòng)第三旁通機(jī)構(gòu)25、26，LPT7不向同一液壓離合器遞送能量并且因此不向發(fā)動(dòng)機(jī)遞送能量。在該情況下，通過停用第一旁通機(jī)構(gòu)(閥4關(guān)閉)，發(fā)動(dòng)機(jī)必須驅(qū)動(dòng)HPC5。發(fā)動(dòng)機(jī)的該功率損失由于HPC5的操作在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)模式下是受歡迎的。
[0050]根據(jù)本發(fā)明，以上解釋的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置I至少根據(jù)以下操作配置可有利地工作:
[0051]-被稱為“單級(jí)配置”的第一配置，其中LPCll和HPT6啟動(dòng)且其中LPT7和HPC5停用。在該配置下，第一旁通機(jī)構(gòu)3、4啟動(dòng)(這意味著空氣質(zhì)量流通過管路3和閥4);同時(shí)第三旁通機(jī)構(gòu)25、26也啟動(dòng)使得LPT7被旁通；
[0052]-第二配置，其中LPCll和HPT6啟動(dòng)且其中LPT7停用且HPC5運(yùn)轉(zhuǎn)；特別地，通過啟動(dòng)第三旁通機(jī)構(gòu)(排放氣體流經(jīng)管路25和閥26)來停用LPT7 ;如以上已指出的，該裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)模式期間以該第二配置來工作；
[0053]-第三配置，其中1^(:11和冊(cè)了6停用且其中^^26和冊(cè)05啟動(dòng)；特別在該配置下，通過啟動(dòng)第二旁通機(jī)構(gòu)(排放氣體流經(jīng)管路21和打開的閥23)來停用LPCll和HPT6 ;該配置有利地允許加熱發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的后處理設(shè)備；
[0054]-第四配置，其中LPCll和HPTll啟動(dòng)且其中LPT7和HPC5自由運(yùn)轉(zhuǎn)；特別在該配置下，耦聯(lián)單元10的液壓離合器停用且因此沒有扭矩從LPT7傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)I ;因此在該配 置下，第一旁通機(jī)構(gòu)3、4停用/關(guān)閉(特別地，它們可在高的升壓需求下啟動(dòng)且在低的升壓需求下停用)，同時(shí)第二芳通機(jī)構(gòu)21、23及第二芳通機(jī)構(gòu)26、25停用；
[0055]-被稱為“雙級(jí)配置”的第五配置，其中LPC11、HPT11啟動(dòng)且其中LPT7及HPC5通過液壓離合器也可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)；詳細(xì)地，所述液壓離合器被啟動(dòng)以便將扭矩從LPT7傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)I ;也在該第五配置下，第一旁通機(jī)構(gòu)3、4停用/關(guān)閉以及第二旁通機(jī)構(gòu)21、23和第三旁通機(jī)構(gòu)26、25停用。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置包括控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)包括例如電子控制單元(EOT)，電子控制單元(EOT)控制第一旁通機(jī)構(gòu)3、4的啟動(dòng)/停用，以及優(yōu)選地控制第二旁通件25、26、第三旁通機(jī)構(gòu)21、23及是上面指出的液壓離合器的耦聯(lián)元件10的啟動(dòng)/停用。控制機(jī)構(gòu)ECU實(shí)質(zhì)上控制且操縱發(fā)動(dòng)機(jī)裝置以便改變裝置本身從一個(gè)到另一個(gè)的操作配置。
[0057]發(fā)動(dòng)機(jī)裝置也包括第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)，第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)可可操作地連接到控制機(jī)構(gòu)ECU以用于檢測(cè)所述排放氣體的溫度。特別地，該溫度在HPT6之前的所述排放管道20上檢測(cè)。發(fā)動(dòng)機(jī)裝置也包括可操作地連接到控制機(jī)構(gòu)ECU的所述Lambda值的第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)。所述第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)優(yōu)選地包括沿進(jìn)氣管道2布置且連接到控制機(jī)構(gòu)E⑶(上面指出的)以便計(jì)算Lambda值的至少一個(gè)壓力傳感器和至少一個(gè)溫度傳感器。更詳細(xì)地，控制機(jī)構(gòu)E⑶通過分別由所述第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的所述至少一個(gè)壓力傳感器和所述至少一個(gè)所述溫度傳感器測(cè)量到的升壓壓力和溫度來計(jì)算燃料需求和空氣質(zhì)量流量。根據(jù)可選擇的解決方案，第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)可包括可操作地連接到上面指出的控制機(jī)構(gòu)ECU的適當(dāng)?shù)腖ambda傳感器。
[0058]發(fā)動(dòng)機(jī)裝置優(yōu)選地也包括發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器例如可以是習(xí)慣上安裝到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上的傳感器。此外，該裝置優(yōu)選地也包括用于檢測(cè)扭矩的至少一個(gè)扭矩傳感器。扭矩傳感器也可操作地連接到控制機(jī)構(gòu)ECU。此外，“燃料圖(fuelmap)”優(yōu)選地存儲(chǔ)到控制機(jī)構(gòu)ECU中?；谠撊剂蠄D且基于來自扭矩傳感器的信息，控制機(jī)構(gòu)ECU啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器。
[0059]必須注意的是，在已知的解決方案中，控制機(jī)構(gòu)不連接到扭矩傳感器。特別地，在已知的解決方案中，在點(diǎn)火模式期間，在包括關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、扭矩及燃料質(zhì)量的數(shù)據(jù)的“燃料圖”中查找扭矩。“燃料圖”通常在測(cè)試臺(tái)上界定及控制。在常規(guī)的解決方案中，在駕駛員的請(qǐng)求后，控制機(jī)構(gòu)基于燃料圖提交燃料質(zhì)量，但是就扭矩而言沒有來自發(fā)動(dòng)機(jī)的任何反饋。此外，在常規(guī)的解決方案中，在制動(dòng)模式期間，控制機(jī)構(gòu)沒有檢測(cè)到燃料的供給，且制動(dòng)扭矩的值也出自包含關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和制動(dòng)扭矩的數(shù)據(jù)的“制動(dòng)圖”。該“制動(dòng)圖”也在測(cè)試臺(tái)上界定并校準(zhǔn)。
[0060]不同地，在本發(fā)明中與控制機(jī)構(gòu)ECU相連通的扭矩傳感器的存在允許控制發(fā)動(dòng)機(jī)的變化并且特別是這些變化的原因。這使能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)的變化保持在非常接近的范圍內(nèi)且補(bǔ)償在使用期限期間的老化和磨損。
[0061]就這一點(diǎn)而言，如果檢測(cè)到主動(dòng)注入，那么可不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器。反之，如果沒有燃料的注入且如果發(fā)動(dòng)機(jī)的速度在預(yù)先建立的值(例如IOOOrpm)之上，那么可啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器。
[0062]根據(jù)本發(fā)明，發(fā)動(dòng)機(jī)裝置I的策略包括當(dāng)以下條件中的至少一個(gè)發(fā)生時(shí)停用所述第一旁通機(jī)構(gòu)3、4的步驟:
[0063]a)排放溫度超過預(yù)定值(例如在700°C之上)；
[0064]b) Lambda值低于預(yù)定值；
[0065]c)在進(jìn)氣管道(2)處的壓力比超過低壓壓縮機(jī)LPCll的至少一個(gè)浪涌值；
[0066]d)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)；
[0067]e)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在預(yù)定值之下。
[0068]換句話說，根據(jù)本發(fā)明，實(shí)質(zhì)上從上面指出的第一操作配置(“單級(jí)配置”)開始，當(dāng)條件a) -e)中的至少一個(gè)被驗(yàn)證時(shí)，那么第一旁通機(jī)構(gòu)3、4實(shí)質(zhì)上關(guān)閉使得空氣質(zhì)量流穿過HPC5以被壓縮。在這種情況，HPC5可主動(dòng)地對(duì)空氣質(zhì)量流進(jìn)行作用。反之，當(dāng)?shù)谝慌酝C(jī)構(gòu)3、4啟動(dòng)時(shí)，那么HPC5實(shí)質(zhì)上不執(zhí)行空氣流的任何壓縮地運(yùn)轉(zhuǎn)。以上指出的條件a)-e)由隨后介入發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的第一旁通機(jī)構(gòu)3、4的控制機(jī)構(gòu)ECU來核對(duì)?？刂茩C(jī)構(gòu)ECU可在介入第一旁通機(jī)構(gòu)3、4之前核對(duì)所有條件a) -e)?？蛇x擇地，控制機(jī)構(gòu)E⑶可在條件a) -e)中的一個(gè)獨(dú)立于其他控制而檢測(cè)到時(shí)馬上介入。
[0069]特別地，當(dāng)要點(diǎn)a)指出的條件發(fā)生時(shí)，那么控制機(jī)構(gòu)E⑶通過停用第一旁通機(jī)構(gòu)3、4及通過隨后可操作地啟動(dòng)HPC5來介入以便產(chǎn)生另外的空氣升壓，以提高Lambda值且降低燃燒溫度。參考在要點(diǎn)b)下指出的條件，Lambda值根據(jù)下面的公式通過控制機(jī)構(gòu)ECU從由空氣到燃料的比率來計(jì)算:
[0070]Lambda=AFR/AFR 化學(xué)計(jì)量
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的控制方法，所述裝置包括: -內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其具有空氣進(jìn)氣管道(2)和氣體排放管道(20)； -低壓壓縮機(jī)(11)和高壓壓縮機(jī)(5 )，所述低壓壓縮機(jī)(11)和所述高壓壓縮機(jī)(5 )按照空氣的流動(dòng)方向布置在所述空氣進(jìn)氣管道上； -高壓渦輪機(jī)(6)和低壓渦輪機(jī)(7)，所述高壓渦輪機(jī)(6)和所述低壓渦輪機(jī)(7)按照氣體的流動(dòng)方向布置在所述排放管道上， 其中所述高壓渦輪機(jī)(6)通過軸連接到所述低壓壓縮機(jī)(11)，且所述低壓渦輪機(jī)(7)連接到所述高壓壓縮機(jī)(5)，并且其中所述低壓渦輪機(jī)(11)及所述高壓壓縮機(jī)(5)連接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸， -所述高壓壓縮機(jī)(5)的第一旁通機(jī)構(gòu)(3、4)； -第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其用于測(cè)量排放氣體溫度； -第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其用于檢測(cè)Lambda值； -測(cè)量機(jī)構(gòu)，其用于測(cè)量所述低壓壓縮機(jī)的下游和上游的壓力； -發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)； -發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器； 其中所述控制方法包括在以下條件中的至少一個(gè)發(fā)生時(shí)停用所述第一旁通機(jī)構(gòu)的步驟: a)排放溫度超過預(yù)定值， b)所述Lambda值低于預(yù)定值， c)在所述進(jìn)氣管道(2)處的所述壓力比至少超過所述低壓增壓器(11)的浪涌值， d)所述發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)， e)所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度低于預(yù)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中如果所述發(fā)動(dòng)機(jī)裝置包括排放氣體再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，那么所述方法還包括:若在進(jìn)口(27)處的壓力低于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的出口(20)處的壓力則停用所述第一旁通機(jī)構(gòu)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中在所述高壓渦輪機(jī)(6)之前的所述排放管道(20)上檢測(cè)所述排放溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的控制方法,其中當(dāng)所述Lambda值低于大約1.4時(shí)所述條件b)發(fā)生，所述方法包括如果所述Lambda值超過大約1.8則開啟所述第一旁通機(jī)構(gòu)的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的控制方法，其中如果所述發(fā)動(dòng)機(jī)裝置包括所述低壓渦輪機(jī)(7)的旁通機(jī)構(gòu)(25、26)，則當(dāng)所述條件e)發(fā)生時(shí)，開啟所述低壓渦輪機(jī)(8)的所述旁通機(jī)構(gòu)(25、26)。
6.一種渦輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，包括: -內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其具有空氣進(jìn)氣管道(2)和氣體排放管道(20)； -低壓壓縮機(jī)(11)和高壓壓縮機(jī)(5 )，所述低壓壓縮機(jī)(11)和所述高壓壓縮機(jī)(5 )按照空氣的流動(dòng)方向布置在所述空氣進(jìn)氣管道上； -高壓渦輪機(jī)和低壓渦輪機(jī)(7)，所述高壓渦輪機(jī)和所述低壓渦輪機(jī)(7)按照氣體的流動(dòng)方向布置在所述排放管道上；-第一旁通機(jī)構(gòu)，其用于旁通所述高壓渦輪機(jī)， 其中所述高壓渦輪機(jī)(6)用軸連接到所述低壓壓縮機(jī)(11)，且其中所述高壓壓縮機(jī)(5)由所述低壓渦輪機(jī)和/或由所述發(fā)動(dòng)機(jī)來操作，當(dāng)所述條件中的至少一個(gè)發(fā)生時(shí)停用所述第一旁通機(jī)構(gòu): a)排放溫度超過預(yù)定值， b)所述Lambda值在預(yù)定范圍之外， c )在所述進(jìn)氣管道(2 )處的所述壓力比至少超過所述低壓增壓器(11)的浪涌值， d)所述發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)， e)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的速度低于預(yù)定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其中所述裝置還包括排放氣體再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，如果在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口(27)處的壓力低于在出口(20)處的壓力則停用所述第一旁通機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其中所述裝置包括控制所述第一旁通機(jī)構(gòu)(3,4)的控制機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其中所述裝置包括耦聯(lián)單元(10)，所述低壓渦輪機(jī)(7)通過所述耦聯(lián)單元(10)連接到所述高壓壓縮機(jī)(5)，所述耦聯(lián)元件(10)包括液壓離合器，所 述液壓離合器將所述低壓渦輪機(jī)(7)及所述高壓壓縮機(jī)(5)連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)或者將所述低壓渦輪機(jī)(7)及所述高壓壓縮機(jī)(5)從所述發(fā)動(dòng)機(jī)斷開。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其中所述裝置包括用于旁通所述高壓渦輪機(jī)(6)的第二旁通機(jī)構(gòu)(21、23)，當(dāng)所述液壓離合器將所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低壓渦輪機(jī)(7)和/或所述高壓壓縮機(jī)(5 )斷開時(shí)，所述第二旁通機(jī)構(gòu)(21、23 )工作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其中所述裝置還包括用于旁通所述低壓渦輪機(jī)(7)的第三旁通機(jī)構(gòu)(25、26)，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)，所述第三旁通機(jī)構(gòu)工作。
12.一種包括計(jì)算機(jī)程序代碼模塊的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序代碼模塊適于在所述程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)的所有步驟。
13.一種具有記錄于其上的程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)程序代碼模塊，所述計(jì)算機(jī)程序代碼模塊適于當(dāng)所述程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)的所有步驟。
【文檔編號(hào)】F02B37/16GK103582747SQ201280026465
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月30日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·梅爾 申請(qǐng)人:Fpt發(fā)動(dòng)機(jī)研究公司