[发明专利]控制两级串联式序贯涡轮增压器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体地，涉及用于控制内燃机的序贯两级涡轮增压器的方法。

背景技术

这里提供的背景技术用于总体上介绍本发明的背景的目的。在本背景技术部分中所描述的程度上的当前所署名发明人的工作和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既非明示地也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。

增加燃料经济性是汽车制造商的希望目标。在不牺牲性能的情况下消费者希望高的燃料经济性。因为可以使用较小排量的发动机，虽然减低了车辆的总体燃料经济性，但涡轮增压提供了一种在需求的条件期间提高性能的方法。

涡轮增压系统的一种类型是两级串联式序贯涡轮增压器。在这种两级系统中，高压力涡轮机和低压力涡轮机设置成串联式。当发动机工作在高负荷或高速或者高负荷和高速时，涡轮增压系统可仅使用低压力涡轮机，同时旁通高压力涡轮机。当发动机负荷和速度不高时，高压力涡轮机和低压力涡轮机一起串联式工作。

序贯涡轮增压器典型地包括旁通阀，该旁通阀对于不同的发动机状况而被不同地控制。该阀的致动策略对于平稳的瞬态控制和稳态性能是重要的。旁通阀在其标称关闭位置具有严重的流泄漏，这对于控制和操作产生了不确定的状况。

发明内容

因此，本发明提供一种用于调节关闭的程度并由此调节旁通阀的泄漏量使得控制可以从其获益的系统和方法。

在本发明的一个方面中，一种用于控制包括涡轮增压系统的发动机的方法包括在三个负载-发动机速度区域中的操作，所述涡轮增压系统具有高压力涡轮增压器和低压力涡轮增压器。在第一负载-发动机速度区域中，所述方法包括闭环操作高压力涡轮增压器的可变喷嘴涡轮机并且在关闭位置中操作高压力涡轮机旁通阀。在所述第一负载-发动机速度区域和第三负载-发动机速度区域之间的第二负载-发动机速度区域中，所述方法包括闭环操作所述可变喷嘴涡轮机，并且在瞬态区域中操作所述高压力涡轮机旁通阀。在所述第三负载-发动机速度区域中，所述方法包括开环操作所述可变喷嘴涡轮机，并且在打开位置中操作所述高压力涡轮机旁通阀。

在本发明的另一个方面中，一种控制系统包括：可变喷嘴涡轮机控制模块，在第一负载-发动机速度区域中闭环操作高压力涡轮增压器的可变喷嘴涡轮机。所述系统还包括：高压力涡轮机旁通阀控制模块，在第一负载-发动机速度区域中在关闭位置中操作高压力涡轮机旁通阀。可变喷嘴涡轮机控制模块在所述第一负载-发动机速度区域和第三负载-发动机速度区域之间的第二负载-发动机速度区域中闭环操作所述可变喷嘴涡轮机。所述高压力涡轮机旁通阀控制模块在所述第二负载-发动机速度区域中的瞬态区域中操作所述高压力涡轮机旁通阀。可变喷嘴涡轮机控制模块开环操作所述可变喷嘴涡轮机。所述高压力涡轮机旁通阀控制模块在所述第三负载-发动机速度区域中在打开位置中操作所述高压力涡轮机旁通阀。

本发明涉及下述技术方案。

1.一种用于控制包括涡轮增压系统的发动机的方法，所述涡轮增压系统具有高压力涡轮增压器和低压力涡轮增压器，所述方法包括：

在第一负载-发动机速度区域中，闭环操作高压力涡轮增压器的可变喷嘴涡轮机并且在关闭位置中操作高压力涡轮机旁通阀；

在所述第一负载-发动机速度区域和第三负载-发动机速度区域之间的第二负载-发动机速度区域中，闭环操作所述可变喷嘴涡轮机，并且在瞬态区域中操作所述高压力涡轮机旁通阀；和

在所述第三负载-发动机速度区域中，开环操作所述可变喷嘴涡轮机，并且在打开位置中操作所述高压力涡轮机旁通阀。

2.如方案1所述的方法，还包括从发动机速度和目标增压压力确定目标排气流。

3.根据方案2所述的方法，还包括从发动机负载确定目标增压压力。

4.根据方案2所述的方法，还包括当高压力涡轮增压器最大流能力大于所述目标排气流时，在所述第一负载-发动机速度区域中操作。

5.根据方案2所述的方法，还包括当所述目标排气流小于控制限制流时在所述第三负载-发动机速度区域中操作。

6.根据方案2所述的方法，还包括当高压力涡轮增压器最大流能力小于所述目标排气流时和当所述目标排气流大于控制限制流时，确定所述第二负载-发动机速度区域。

7.根据方案1所述的方法，还包括控制到高压力涡轮机旁通阀的电流。

8.根据方案1所述的方法，还包括基于目标增压压力和检测的增压压力控制到高压力涡轮机旁通阀的电流。

9.根据方案1所述的方法，还包括控制到高压力涡轮机旁通阀的电流以控制通过所述旁通阀的泄漏。