[发明专利]用于喘振控制的方法和系统

说明书

本发明涉及用于喘振控制的方法和系统。提供了用于改善喘振裕度的方法和系统。在稳态的升压发动机运转和软喘振区域内的运转期间，将压缩机再循环阀保持在半打开位置。阀完全打开以减少硬喘振，或完全关闭以满足升压需求的瞬间增加。

技术领域

本申请涉及利用压缩机再循环气流改善喘振控制的方法和系统。

背景技术

发动机系统可以被配置有升压装置(诸如涡轮增压器或机械增压器)，用于提供升压的空气充气并改善峰值功率输出。压缩机的使用允许较小排量的发动机提供与较大排量的发动机一样多的功率，但具有额外的燃料经济性益处。然而，压缩机易于发生喘振。例如，当操作者松开加速器踏板时，发动机进气节气门关闭，从而导致通过压缩机的向前气流减少，可能引起压缩机喘振。喘振会导致NVH问题，诸如来自发动机进气系统的不期望的噪声。因此，基于气流和吸气压力的状态，压缩机可能处在软喘振或硬喘振运转区域内。在硬喘振期间，压缩机允许空气立即回流通过压缩机，从而导致迅速的压力振荡。在软喘振期间，存在相对较小的压缩机运转的不稳定性。

为解决任一形式的压缩机喘振，发动机系统可以包括耦接在压缩机两端的压缩机旁通阀，以便能实现升压压力的迅速衰减。Blaiklock等人在US2012/0014812中示出了这种压缩机旁通阀(也被称为压缩机再循环阀)的一个示例。其中，压缩机旁通阀是打开/关闭类型的阀，其在稳态的发动机运转期间被维持关闭，并且响应于任何喘振的指示而被致动为打开。通过打开阀，自压缩机排出的空气的一部分被再循环至压缩机入口。为解决喘振，其他方法可能涉及完全可变阀的使用。

然而，发明人在此已经认识到这类系统的潜在问题。作为一个示例，当不存在喘振的指示时，Blaiklock的阀被保持关闭，以降低能量损耗和燃料消耗。具体地，如果阀被保持打开(例如，喘振实际发生之前减轻喘振倾向)，压缩机可能不能提供满足要求的发动机扭矩所需的升压压力。由于额外压缩机功需要通过增加的涡轮功来进行补偿，因此还会使燃料经济性退化。而且，可以需要能量来将阀保持在打开位置。发明人已经认识到，这样的方法实际上可以导致更多能量被浪费。这是因为在阀保持关闭时的稳态状况期间喘振极限的裕度(margin)会更小，从而引起频繁的喘振，并且需要频繁地打开阀。因此，这会消耗能量。此外，如果喘振是由于操作者踩踏加速器踏板事件紧随其后的操作者松开加速器踏板事件引起的，再次需要能量来将阀致动为关闭并增加升压压力。这能使扭矩响应性退化。具体地，如果通过响应于踩踏加速器踏板事件紧随其后的松开加速器踏板事件而打开阀来避免喘振，将会需要比在阀没有完全打开的情况下更多的时间恢复升压压力并提供发动机扭矩。

此外，Blaiklock的阀可能不能同等地解决硬喘振和软喘振。例如，压缩机旁通阀的打开以及导致的压缩机气流的迅速增加可以更好地解决在诸如松开加速器踏板的瞬间状况期间发生的硬喘振，但不能很好地解决在稳态状况期间发生的软喘振。具体地，如果阀被命令打开，与阀的打开相关的大吸气压力降低可以降低软喘振状况期间的发动机性能。

发明内容

鉴于这些问题，发明人在此已经认识到，在接收到喘振的指示之前，稳态状况期间维持阀部分打开并使至少一些压缩机气流再循环，即使这样做时消耗了少量的能量，这也可以是有利的。在一个示例中，通过一种用于升压发动机的方法来解决上述问题，其中升压发动机具有压缩机再循环阀，压缩机再循环阀能够在包括至少完全打开位置、完全关闭位置和半打开位置的多个位置之间转变。在一个实施例中，该方法包含，使发动机在无喘振、将压缩机出口耦接至压缩机入口的阀处于半打开位置的情况下运转；响应于不太严重的喘振或无喘振的指示，将阀维持在半打开位置；以及响应于更严重的喘振的指示，使阀从半打开位置转变到完全打开位置。以此方式，能够解决硬和软喘振，减少了能量使用并同时改善了扭矩响应性。