[发明专利]用于控制通过涡轮增压器增压的内燃发动机的速度的方法

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发动机的方法。

背景技术

已知一些内燃发动机具有基于涡轮增压器的增压系统，该增压系统能够利用排气焓来压缩发动机吸入的空气，从而增加进气容积效率，以增加发动机产生的动力。

基于涡轮增压器的增压系统包括具有涡轮和压缩机的涡轮增压器，涡轮沿着排气管设置以在发动机所排出排气的偏置力作用下高速度旋转，压缩机由涡轮旋转并沿着进气管设置以压缩发动机吸入的空气。

在基于涡轮增压器的增压系统中，出于功能上的原因(即避免不规则操作或任何情况下的低效率操作)和结构上的原因(即避免涡轮增压器损坏)，涡轮增压器的操作范围必须保持在取决于曲轴位置的有效区域内。

特别是，操作范围的有效区域由折合质量流率(reduced mass flow rate)/压缩比平面左边的喘振线(surge line)和同一平面右边的所称的“饱和线”限制。喘振线因此界定第一“禁止”区域并由点的位置组成，在这些点中压缩机的内部空气动力平衡被打破，在端口(mouth)处发生周期性、大噪声、剧烈的流量排斥(rejection of flow)，结果可能破坏叶片。

欧洲专利申请EP1741895A1描述了一种用于控制通过涡轮增压器增压的内燃发动机的方法，该涡轮增压器包括压缩机、涡轮和废气阀，涡轮适用于在发动机排气的偏置力作用下旋转地驱动压缩机，废气阀适用于调节提供到涡轮中的排气流量，以根据压缩机出口处要求的目标增压压力控制涡轮自身的转速。欧洲专利申请EP1741895A1所述的控制方法包括下述步骤：测量在压缩机入口处吸入的空气压力；确定压缩机的质量流率；通过表征压缩机操作的预定映射图并根据预定旋转极限速度、测量得到的空气压力和质量流率，计算增压极限压力，其相关于当涡轮以基本上等于预定极限速度的速度旋转时，在压缩机出口处可获得的空气压力；确认要求的增压目标压力与计算得到的增压极限压力是否满足预定关系；如果满足该关系，则驱动废气阀以根据增压压力控制涡轮的转速，以便将涡轮增压器的转速限制为基本上等于预定极限速度的值。

欧洲专利申请EP2014894A1相反描述了一种用于控制由涡轮增压器增压的内燃发动机的方法，该涡轮增压器具有涡轮和压缩机，该方法包括在折合质量流率/压缩比平面上确定至少一个操作极限曲线、至少一个废气阀的干预曲线和至少一个泄压阀(Poff valve)的干预曲线，该废气阀调节涡轮的旁通管，该泄压阀调节压缩机的旁通管。根据专利申请EP2014894A1的控制方法包括使用操作极限曲线以限制由发动机控制系统使用的压缩机下游的目标压力。该方法还在超出了废气阀的干预曲线时控制废气阀的开启，并在超出了泄压阀的干预曲线时控制泄压阀开启。此外，EP2014894A1的控制方法可以在内燃发动机的任何操作条件下有效地确保涡轮增压器的操作范围保持在有效区域内。

所称的“饱和线”界定出第二“禁止”区域并对应于在涡轮入口处音速条件(sonic condition)(和所产生的流量阻塞)的实现，该饱和线定义出在呼吸环境的给定条件下压缩机可提供的最大可能流量。接近于饱和线时，涡轮增压器因此达到非常高的速度并能够产生最高的动力以用于压缩发动机吸入的空气，因此增加吸入体积效率。不幸的是，接近于饱和线时，由于当时的高速度，涡轮增压器会以不受控制的方式加速以产生音速阻塞(sonic blockage)，这对涡轮增压器自身造成破坏性影响。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于控制通过涡轮增压器增压的内燃发动机的方法，该控制方法的实现既简单又成本高效，具体来说，能够在内燃发动机的任何操作条件下确保涡轮增压器的操作范围保持在有效区域内，其在所有情况下不产生音速阻塞。

根据本发明，提供一种用于控制通过涡轮增压器增压的内燃发动机的方法，所述涡轮增压器具有涡轮和压缩机；

该控制方法包括下述步骤：

确定压缩机下游的压力目标；

确定折合质量流率的临界阈值，所述临界阈值在折合质量流率/压缩比平面上界定出接近于音速条件的实现的临界区域；及

在当前折合质量流率高于临界阈值时，通过第一滤波器对压缩机下游的压力目标进行过滤。

附图说明

现参考附图描述本发明，附图示出本发明的非限制性实施方案，其中：

图1示意性地示出具有执行根据本发明的控制方法的电子控制单元的通过涡轮增压器增压的内燃发动机；

图2在折合质量流率/压缩比平面上示出图1所示涡轮增压器的压缩机的特性曲线；及