[发明专利]涡轮增压器轴超速补偿

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种操作发动机的方法及系统。该发动机具有经涡轮增压器轴连接在发动机的进气歧管和排气歧管之间的涡轮增压器。 

背景技术

机动车辆的发动机可以使用涡轮增压器以实现在操作中的各种优点，如提高转矩、燃料经济性等。然而，涡轮增压器具有受限制的操作区域。 

已经使用各种方法用于涡轮增压器增压控制和超过的涡轮增压器轴速度的限制。在美国专利6,539,714号中描述了一个示例。在该示例中，根据压缩机压力比、温度信号及发动机转速信号的函数确定涡轮增压器转速的评估。 

本发明人在此认识到这种方法的几个问题，特别是关于可以用于在高负载和高转速上操作的高性能涡轮增压器。此外，基于先前方法使用评估，通常在瞬态动态工况期间产生较大评估值，从而导致涡轮增压器操作的更保守的设定以减少瞬态超速操作。换言之，由于瞬态超速操作的问题，系统通常限制增压水平在实际以下。例如，关于以上所示的示例方法，因为仅考虑进气工况或因为没有动态补偿，会产生瞬态误差。 

发明内容

因此，为解决上述问题的至少一些，可以使用用于涡轮增压器超速轴保护的动态补偿。在一个具体的示例中，操作可以包括进气流动态和排气流动态，以及涡轮增压器动态。以此方式，在动态涡轮增压器操作期间更精确的、动态的超速补偿可以用来更精确地限制发动机和/或增压操作以限制轴速度。 

如另一个示例，基于动态观测器可以确定涡轮增压器轴速度的精确的评估，该动态观测器使用涡轮增压器转矩平衡作为动态项及涡轮增压器稳态图表作为静态项，从而包括进气侧动态和排气侧动态两者及涡轮轴速度动态。 

根据本发明的一个方面，提供一种用于控制发动机操作的方法，所述发动机具有经涡轮增压器轴连接在所述发动机的进气歧管和排气歧管之间的涡轮增压器。所述方法包括：使用通过所述涡轮增压器的转矩平衡至少基于进气歧管和排气歧管工况以及涡轮增压器轴的惯量来动态确定涡轮增压器轴速度；及响应于所述动态确定的涡轮增压器轴速度调节涡轮增压器增压以调节涡轮增压器轴速度。 

根据本发明的另一个方面，提供一种用于控制发动机操作的方法，所述发动机具 有经涡轮增压器轴连接在所述发动机的进气歧管和排气歧管之间的涡轮增压器。所述方法包括：使用通过所述涡轮增压器的转矩平衡基于进气流及排气流和涡轮增压器惯量以及涡轮增压器轴的惯量来动态评估涡轮增压器轴速度，所述动态评估包括基于稳态涡轮增压器图表数据的反馈，所述反馈包括积分项；使用稳态图表数据基于在稳态涡轮操作中的变化调节所述积分项；及响应于所述动态评估的涡轮增压器轴速度调节涡轮增压器增压以限制涡轮增压器轴速度。 

附图说明

图1示出装备有排气再循环系统和可变几何涡轮增压器的柴油发动机系统的简化的示意图。 

图2是用于控制发动机和涡轮增压器操作的流程图。 

图3是使用评估的轴速度调节涡轮增压器的叶片的位置的流程图。 

图4是描述涡轮转速如何随时间的改变而改变的预测示例的图表。 

具体实施方式

图1示出装备有排气再循环(EGR)系统12和可变几何涡轮增压器(VGT)14的柴油发动机系统10的简化的示意图。涡轮增压器例如可以是设计为在较高速度和较高负载上操作持续的时间或在持续的温度上操作的高性能涡轮增压器。虽然该示例示出可变几何涡轮增压器，但是还可以使用如图1所示的具有在围绕涡轮侧的旁道92中的可调节的废气门(wastegate)90的涡轮增压器。此外，还可以围绕压缩机侧提供旁道94，具有可调节阀96位于其中。 

若需要，虽然可以使用更多或更少个汽缸，但是如图所示的示例发动机汽缸体16具有四个燃烧室18。燃烧室18的每个包括直接喷射燃料喷射器20。燃料喷射器20的占空比可以由发动机控制单元(ECU)24确定且沿着信号线22传输。例如，可以使用共轨直接喷射系统。 

空气通过进气歧管26进入燃烧室18，燃烧气体通过排气歧管28在箭头30的方向上排出。 

在所述实施例中，进气门和排气门(未示出)可以经信号线93通过固定凸轮或通过可变凸轮正时(VCT)91驱动。在一些示例中，可以使用可变气门升程(VVT)、凸轮廓线变换(CPS)、及其他的气门控制系统以调节进气门和/或排气门的一个或多个的操作。或者，可以使用电动气门执行器(EVA)以分别控制进气门和排气门的操作。每个气门可以配置有气门位置传感器(未示出)用来确定气门的位置。