[发明专利]用于控制通过涡轮增压器增压的内燃机的速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制通过涡轮增压器增压的内燃机的速度的方法。

背景技术

如同已知的，一些内燃机提供有涡轮增压器增压系统，通过采用废气的热焓以压缩来自发动机的吸入空气，从而增加进气的容积效率，这能够增加发动机产生的动力。

涡轮增压器增压系统包括提供有涡轮的涡轮增压器，其沿着排气管道设置，以在从发动机排出的废气的压力下高速旋转；还提供有压缩机，其通过涡轮而旋转，沿着空气供应管道设置，以压缩来自发动机的吸入空气。

特别地，运行范围的有用区域是受限的，在折合质量流速(reduced mass flow rate)/压缩比平面中，左侧通过泵送线限定，而在相同平面的右侧通过所谓的“饱和线”限定。因此泵送线限定出第一“禁止”区，并包括这些点的位置，其中压缩机的内部空气动力学平衡被偏置，产生周期性的、嘈杂的和剧烈的到嘴部的流动回拒，其结果是能够损坏叶片。

在涡轮增压器增压系统中，必要的是，根据发动机点维持涡轮增压器在有用区域内的运行范围，这出于功能上的理由(也即用以避免故障或者低性能)和结构上的理由(也即用以避免损坏涡轮增压器)。

例如，专利申请US-A1-2009293477描述了通过包括涡轮和压缩机的涡轮增压器增压的内燃机的控制方法。该控制方法设想确定压缩机的当前质量流速，确定质量流速的低安全门限，和要求压缩机的当前质量流速大于该质量流速的安全门限。因此该文件US-A1-2009293477描述了一种方法，其允许防止损坏涡轮增压器，但是不允许优化涡轮增压器自身的性能。

专利申请EP1741895A1描述了通过涡轮增压器增压的内燃机的控制方法，该涡轮增压器包括压缩机、适于在发动机废气作用下驱动以旋转压缩机的涡轮、和适于调节作为到涡轮的输入而供应的废气的流动的废气门阀，该废气门阀用于根据压缩机所需的输出增压目标压力而控制涡轮自身的旋转速度。

专利申请EP1741895A1中所述的控制方法包括如下步骤：测量进入压缩机的吸入空气的压力；确定压缩机的质量流速，其通过描绘了压缩机的运行特征的预定的图而计算得到，并根据预置的限定旋转速度、测量到的空气压力和质量流量、增压限定压力，其涉及到当涡轮以基本上等于预置限定速度旋转时可从压缩机获得的输出空气压力；检验要求的增压目标压力是否满足与增压限定压力的预置关系，所述增压限定压力在该关系满足的情形下计算得到，根据增压限定压力作动废气门阀以控制涡轮的旋转速度，从而减小涡轮增压器在基本上等于预置限定速度的值处的旋转速度。

专利申请EP1741895A1尽管指示上述类型的增压系统中，需要能够在发动机运行的运行条件变化时，出于功能性理由和结构理由而限定涡轮增压器的最大旋转速度，从而避免可能引起涡轮增压器损坏的临界运行条件，但是其没有指示如何进行涡轮增压器的最大旋转速度的限定。

专利申请EP2014894A1描述了通过提供有涡轮和压缩机的涡轮增压器增压的内燃机的替代的控制方法，其设想提供在折合质量流速/压缩比的平面中至少一个运行限定曲线、至少一个调节涡轮的旁通管道的废气门阀的交互曲线、和至少一个调节压缩机的旁通管道的Poff阀的中间曲线。根据专利申请EP2014894A1的控制方法设想采用运行限定曲线，用于限定电机控制采用的压缩机的压力目标下游。该方法还设想，如果超出废气门阀的中间曲线，则控制废气门阀的开口，如果超出Poff阀的中间曲线，则控制Poff阀的开口。通过EP2014894A1所述的控制方法能够确保涡轮增压器的运行范围在内燃机的任何工作条件下都保持在有用区域内。

所谓的“饱和线”，其限定出第二“禁止”区并对应于达到进入涡轮的音速条件(sonic conditions)(和对应于流动的阻塞)，限定出在给定的进气环境条件下压缩机能够提供的最大可能流量。紧靠饱和线，涡轮增压器因此达到非常高的速度，并能够发展最大动力以压缩从发动机吸入的空气，从而增加吸气的容积效率。然而不幸的是，由于涉及到的高速度，紧靠饱和线可能发生涡轮增压器加速而脱离控制，直至达到对涡轮增压器自身具有破坏性效果的音速阻塞(sonic block)。

发明内容

本发明的目的在于提供用于控制通过涡轮增压器增压的内燃机的控制方法，所述方法便宜且实施简单，并允许确保涡轮增压器的运行范围保持在紧靠饱和线但是不达到音速阻塞的有用区域内。

根据本发明，提供通过提供有涡轮和压缩机的涡轮增压器增压的内燃机的控制方法，该控制方法包括步骤：

确定压缩机的当前折合质量流速；