[发明专利]发动机系统和用于操作发动机系统的方法

说明书

本发明涉及发动机系统和用于操作发动机系统的方法。本文描述用于操作车辆系统的方法。该方法包括基于一建模组的涡轮压力值和一感测组的涡轮压力值的比较，指示可变几何涡轮劣化，每组涡轮压力值包括涡轮上游的压力值和涡轮下游的压力值，并且可变几何涡轮定位在发动机汽缸下游。

技术领域

本公开涉及用于确定并减缓可变几何涡轮增压器中的涡轮劣化的系统和方法。

背景技术

升压发动机可以提供许多益处，诸如当相比于具有相似功率输出的自然吸气式发动机时，减小排放和增加燃料效率。此外，升压发动机可以比具有相似功率输出的自然吸气式发动机更轻。因此，当发动机通过设备(诸如涡轮增压器)升压时，车辆效率增加。因而，升压设备具有许多益处且因而被并入一些发动机设计，以改善性能和燃料经济性。

然而，涡轮增压器在特定工况(诸如，踩加速器踏板、启动等)期间可以经历迟滞。迟滞减小发动机的功率输出且延迟节气门响应，从而影响车辆性能且降低顾客满意度。此外，固定式叶片涡轮增压器可以仅被设置尺寸以有效地在受限的发动机转速和负载范围操作，从而降低特定区域中的发动机操作效率以在其它区域中提供益处。具体地，一些涡轮增压器可以具有阈值转速，低于该阈值转速，压缩机向发动机且还向阻塞流区域提供可忽略的升压，其中在阻塞流区域中附加流不能够通过涡轮增压器获得，而不管从涡轮中提取的功。因而，当发动机在低于阈值转速或在阻塞流区域上方操作时，发动机性能可以变差。

US 8109091公开一种可变几何涡轮增压器，该可变几何涡轮增压器被配置为基于发动机状况改变涡轮的宽高比。US 8109091也公开一种控制系统，该控制系统使用各种模块确定涡轮中的叶片是否被卡住或堵塞。模块仅考虑发动机转速、发动机负载和发动机温度以确定叶片是否被卡住或堵塞。然而，发明人已经认识到US 8109091中公开的VGT系统和控制方法的若干缺点。例如，仅使用发动机转速、发动机负载和发动机温度以确定叶片粘滞可能在特定发动机工况期间不是足够精确的确定，从而允许叶片粘滞未被诊断。US8109091中公开的控制方法仅确定发动机在发动机转速、负载和温度的不期望范围中操作，而不管涡轮操作。因此，涡轮叶片机构可以经历过度摩擦，从而引起涡轮中的腐蚀和磨损，该腐蚀和磨损能够使叶片更容易粘滞，这是因为其它力作用于叶片机构和/或其它部件。应当认识到，仅使用发动机转速、发动机负载和发动机温度不能够考虑到那些噪声因素并对叶片粘滞做出准确的确定。具体地，过量气动负载可以在特定工况期间施加在涡轮上，该特定工况能够引起涡轮响应减慢并被卡住，以及未被考虑的问题。此外，仅使用发动机转速、发动机负载和发动机温度确定涡轮叶片劣化可以导致错误的确定劣化(例如，故障)。因此，可以采取不必要的动作来解决可以影响车辆性能、增加排放等的这种假错误。

发明内容

发明人在此已经认识到以上问题且已经研发一种用于操作发动机系统的方法。该方法包括基于一建模组的涡轮压力值和一感测组的涡轮压力值的比较，指示可变几何涡轮劣化，每组涡轮压力值包括涡轮上游的压力值和涡轮下游的压力值，并且可变几何涡轮定位在发动机汽缸下游。以此方式，涡轮两端的建模压力和涡轮两端的感测压力的比较可以用于确定涡轮劣化，从而增加该确定的准确性和速度。劣化状况的快速确定能够在得到甚至更大的空气动力之前通过获得劣化状况来改善减缓动作成功的能力，从而使其更难正确。因此，涡轮劣化可以在发动机工况的较宽范围被诊断。

进一步地，在一些示例中，该方法可以附加地包括：响应于确定可变几何涡轮劣化，基于建模组的涡轮压力值和感测组的涡轮压力值的比较，从一组涡轮劣化减缓动作中选择涡轮劣化减缓动作。该选择能够被定制以提供期望的响应以缓解该状况，而没有能够负面影响车辆操作的过多动作。一个示例是如果发动机在非常高的转速和非常大的负载下运行且快速缓解该状况是期望的，则有效的涡轮减缓可以是涡轮旁通阀的激活，以避免由超压对发动机的进一步损害。进一步地，在一个实例中，如果发动机在较低的负载和较低的压力下运行，则响应可以使用对车辆操作具有较小影响的减缓动作以缓解涡轮劣化，但减小(例如，限制)减缓动作的不利影响。