[发明专利]用于控制涡轮增压器压缩机的入口调节机构的方法

说明书

本发明涉及用于控制涡轮增压器压缩机的入口调节机构的方法。一种用于控制压缩机的空气入口中的入口调节机构的方法，以便在打开位置和闭合位置之间切换该机构，用于调节入口的流动面积。该方法包括用于确定入口调节机构何时处于故障模式的算法。根据该方法，当压缩机图上的操作点在阈值线的高流量侧时，其中在阈值线处该入口调节机构从一个位置切换到另一个位置，将测量的速度或压力比与基于用于机构的打开位置的压缩机图的速度或压力比的理论值进行比较。如果测量值与理论值相差超过预定的容差，则指示故障模式。

技术领域

本公开涉及压缩机，诸如用于涡轮增压器中的压缩机，并且更具体地涉及可以针对不同的操作点调节有效入口面积或直径的压缩机。

背景技术

排气驱动的涡轮增压器为与内燃机结合使用的装置，其用于通过压缩被输送到发动机的进气口的、要与燃料混合并在发动机中燃烧的空气来增加发动机的功率输出。涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中的轴的一端上的压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的轴的另一端上的涡轮机叶轮。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成，并且还存在连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间以用于容纳轴的轴承的另一个中心壳体。涡轮机壳体限定了大致环形的腔室，该腔室环绕涡轮机叶轮并且接收来自发动机的排气。涡轮机组件包括从腔室通向涡轮机叶轮的喷嘴。排气从腔室通过喷嘴流到涡轮机叶轮，并且涡轮机叶轮由排气驱动。因此，涡轮机从排气中提取动力并驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收环境空气，并且空气被压缩机叶轮压缩，然后从壳体排到发动机进气口。

涡轮增压器通常采用离心（也称为“径向”）类型的压缩机叶轮，因为离心式压缩机可以以紧凑的布置实现相对高的压力比。用于压缩机的进气在离心式压缩机叶轮的导流轮部分处沿大致轴向方向接收，并且在叶轮的出口导流轮部分处沿大致径向方向排出。来自叶轮的压缩空气被输送到蜗壳，并且将空气从蜗壳供应到内燃机的进气口。

压缩机的操作范围是涡轮增压器整体性能的重要方面。操作范围通常由压缩机的操作图上的喘振线和扼流线界定。压缩机图通常表示为纵轴上的压力比PR（排出压力Pout除以入口压力Pin）与水平轴线上的校正质量流量。压缩机图上的扼流线位于高流量处，并且代表在压力比范围上最大质量流量点的轨迹；也就是说，对于扼流线上的给定点，由于在压缩机中发生扼流状态，因此不可能在保持相同压力比的同时增加流量。

喘振线位于低流量处，并且代表在压力比范围内没有喘振的最小质量流量点的轨迹；也就是说，对于喘振线上的给定点，在不改变压力比的情况下降低流量或在不改变流量的情况下增加压力比将导致喘振发生。喘振为通常在压缩机叶片入射角变得如此之大以至于在压缩机叶片上产生显著的流动分离时发生的流动不稳定性。在喘振期间可能发生压力波动和流动反转。

在用于内燃机的涡轮增压器中，当发动机以高负荷或扭矩和低发动机速度运行时，或者当发动机以低速运行并且存在高水平的排气再循环（EGR）时，可能发生压缩机喘振。当发动机突然从高速状态减速时，也会出现喘振。扩展压缩机的无喘振操作范围以降低流量是压缩机设计中经常寻求的目标。

一种用于将离心式压缩机的喘振线向左移动（即，在给定的压力比下将喘振延迟到较低的流量）并且将扼流线向右移动（即，扼流在给定压力比下增加到更高流量）的方案是在压缩机入口中采用入口调节机构。本申请人为公开了这种类型的各种入口调节机构的共同未决申请的所有人，这些申请参见例如申请号14/537,339；14/532,278；14/642,825；14/573,603；和14/551,218；所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

本公开涉及用于控制这种入口调节机构的方法。

发明内容

本公开描述了一种与压缩机的空气入口中的入口调节机构一起使用的方法。该方法包括故障模式检测算法，其用于确定入口调节机构何时可能无法正确运行。根据一个实施例，该方法包括以下步骤：