一種控制內燃機中的渦輪增壓器的轉速的方法和裝置的製作方法

2023-04-25 13:30:36 2

專利名稱：一種控制內燃機中的渦輪增壓器的轉速的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制內燃機中的渦輪增壓器的轉速的方法和裝置。
背景技術：
正如已知的，某些機動車輛的內燃機都裝備有增壓系統，它能夠通過利用發動機本身的排出氣體中的殘留能量來增大發動機的實發功率。
上述類型的增壓系統典型地裝備有一個渦輪增壓器，依次包括沿排氣管分布的渦輪機，其在發動機排出的廢氣的作用下高速旋轉；沿進氣管分布的壓縮機，其通過軸與渦輪機連接從而在渦輪機本身的驅動下旋轉，以將從外邊吸入的空氣「推」向發動機的氣缸。推力的作用產生了增壓，也就是說，供給發動機的空氣壓力增加，因此確定了實發功率的增加.
另外已知，在上述的增壓系統中，出於功能和結構上的原因，有必要限制當發動機的運轉條件變化時渦輪增壓器的最大轉速，以避免能夠導致渦輪增壓器損壞的臨界運轉狀態。
美國專利US5829254公開了一種增壓壓力控制裝置，其中用於飛機的內燃機的渦輪增壓器的轉速通過調整廢氣閘門閥的開口進行控制。在內燃機的控制裝置中，渦輪增壓器壓縮機進口空氣流量，進口空氣的壓力，進口空氣的溫度，以及內燃機的油氣比都由各自獨立的傳感器進行探測。在這些條件下，計算當渦輪增壓器接近最大允許轉速運轉時的壓縮機的壓縮比。同時，控制閘門閥的開口以獲得所述計算出的壓縮比。這樣，渦輪增壓器就在接近最大允許轉速下穩定運行。
發明概述因此本發明的目的在於提供一種用來控制內燃機中渦輪增壓器轉速的裝置，該裝置簡單且價格低廉，並且能夠確保發動機在任何運轉狀態下，渦輪增壓器的轉速都保持在一個預設值以下。
依據本發明，其中提供了用於控制內燃機中渦輪增壓器的轉速的方法，所述渦輪增壓器包括壓縮機；在發動機廢氣的作用下驅動壓縮機旋轉的渦輪機；以及一個用於調節渦輪機進口處廢氣流量的廢氣閘門閥，用於以目標增壓壓力的函數的方式控制渦輪機自身的轉速，所述目標增壓壓力表示基於發動機的目標圖(objective map)以及一組發動機的參數的、所述壓縮機的出口處所需要的增壓壓力值；所述方法其特徵在於包括如下步驟-設定渦輪增壓器的極限轉速；並且在通過所述廢氣閘門閥來控制渦輪機的轉速時，執行如下步驟-測量壓縮機輸入口所吸進空氣的壓力；-確定該壓縮機的質量流率；-通過預先確定的表徵壓縮機運轉的圖，以預設的極限轉速、測得的空氣壓力和質量流率的函數的方式，計算極限增壓壓力，該極限增壓壓力與當渦輪機在與所述預設極限轉速大致相等的速度下運轉時、在壓縮機的出口所能獲得的空氣壓力相關；-驗證所需要的目標增壓壓力是否滿足與所計算出的極限增壓壓力之間的預設關係式；並且-在滿足所述關係式的情況下，啟動以極限增壓壓力的函數的方式控制渦輪機轉速的所述廢氣閘門閥，以將所述渦輪增壓器的轉速限制到與所述預設極限轉速大致相等的值上。
依據本發明，提供了一種用來控制內燃機中的速度的裝置，包括壓縮機；渦輪機，設計用來在發動機廢氣的作用下驅動所述壓縮機旋轉；以及一個廢氣閘門閥，設計用來調節渦輪機的進口處廢氣的流量；所述控制裝置包括一個支配所述廢氣閘門閥的控制單元，用於以目標增壓壓力的函數的方式控制渦輪機的轉速，所述目標增壓壓力表示基於發動機的目標圖(objective map)以及一組發動機的參數的、所述壓縮機的出口處所需要的增壓壓力值；所述控制裝置的特徵在於其包括-用於測量在所述壓縮機入口處的空氣壓力的第一傳感裝置；而且所述控制單元包括-一個計算單元，其輸入端接收一組參數，所述參數包括一個預設的極限速度，在壓縮機入口處所測得的空氣壓力，以及所述壓縮機的質量流率，所述計算單元設計用來處理所述參數，通過預先確定的表徵壓縮機運轉的圖，來確定一個極限增壓壓力，該極限增壓壓力與在渦輪機以與所述預設最大極限速度大致相等的速度運轉的條件下，在壓縮機的出口所能獲得的空氣壓力相關；-一個比較單元，設計用來驗證所需的目標增壓壓力是否滿足於與所述計算得出的極限增壓壓力之間的預設關係式；和-一個驅動單元，在所述預設關係式被滿足的情況下，被設計用來支配所述廢氣閘門閥，使其以所述極限增壓壓力的函數的方式來控制渦輪機的轉速，以將所述渦輪增壓器的轉速限制到與所述預設的極限轉速相等的值上。


參照附圖對本發明進行說明，附圖示出一非限制性的實施方案的示例，其中-圖1是一增壓系統的示意圖，其設有根據本發明教導的用來控制渦輪增壓器轉速的裝置；-圖2顯示了包括在圖1所示的用來控制速度的裝置中的電子控制單元的框圖；-圖3顯示了壓縮機運轉的圖，其包括一組曲線，每條曲線與一轉速相關並且表示了壓縮機的壓縮比作為其質量流率函數的曲線；-圖4顯示了壓縮機運轉的詳細的圖，其中示出了兩個極限臨界值，其中的一個定義了控制速度的禁止範圍，另一個定義了速度的限制範圍。
具體實施例方式
參照圖1，編號1整體表示一增壓系統，其具有通過利用發動機2所排出的氣體中的剩餘能量來增大發動機2所產生的機械功率的功能。
發動機2包括設計用來從外部環境中吸收空氣或者類似流體的進氣管3；連接到進氣管3來接收空氣且將其供應到發動機2的氣缸的歧管4；以及節流閥5，置於進氣管3和歧管4之間來調節發動機2的入口所供給的空氣流量。發動機2還設有排氣管6，發動機2在燃燒之後產生的廢氣通過它被排向外部環境。
參照圖1，該增壓系統1包括，渦輪增壓器7，其依次包括渦輪機8，沿排氣管6安裝，用於在發動機2所排出的廢氣的作用下高速旋轉；以及壓縮機9，沿著進氣管3安裝，並被機械地連接到渦輪機8上，用於在渦輪機8自身的驅動下旋轉，以增大歧管4中所供應空氣的壓力，致使發動機2增壓。
系統1包括一用來控制渦輪增壓器7的轉速的裝置10，該裝置依次包括與渦輪機8平行連接到排氣管6的旁通管11，其連接方式為一端連接到渦輪機8本身的上遊，另一端連接到渦輪機8的下遊；調節閥，在下文中稱為廢氣閘門閥12，其沿旁通管11安裝，用來調節渦輪機8的進口所供應的廢氣流量；以及一個已知類型的促動器13，其具有在指令下開動廢氣閥12的功能。
控制裝置10還包括一電子控制單元14，其具有通過促動器13來支配廢氣閘門閥12的功能，其支配方式為使一部分從發動機2排出的廢氣不經過渦輪機8直接到達排氣管6的末端，因此能夠控制渦輪機6自身的轉速。
參照圖2，電子控制單元14主要包括一個計算單元15，它在輸入端接收與壓縮機9的質量流率QAH相關聯的信號，該質量流率通過每單位時間通過壓縮機9的空氣品質的估計值或測量值來確定；與渦輪增壓器7的預設極限速度Ntc相關聯的信號，超過該極限速度，渦輪增壓器會進入臨界狀態；以及在壓縮機9上遊所測得的空氣溫度TAMB。
以輸入端所接收的參數QAH，TAMB和Ntc的函數的方式，並且在一預定的表徵壓縮機運轉特性的圖(下文中將詳細說明)的基礎上，計算單元15計算極限增壓壓力SP1，該極限增壓壓力SP1與當渦輪機8以與預設極限速度Ntc大致相等的速度運轉時、壓縮機9的出口可獲得的壓力相關。也就是說，該極限增壓壓力SP1表示壓縮機9出口能夠達到的最大增壓壓力，超過該壓力所對應的是渦輪增壓器7的轉速高於渦輪增壓器7本身能承受的預設的極限速度Ntc。
電子控制單元14還包括一個比較單元16，它在輸入端接收極限增壓壓力SP1，和目標壓力POB，該目標壓力表示基於一發動機目標圖(已知並未示出)以及一組發動機運轉參數(例如像發動機r.p.m.，發動機的進氣效率等)，在壓縮機9的下遊，即發動機2的入口處，系統1所需要的增壓壓力的值。
特別的，該比較單元16能夠驗證該目標壓力POB滿足或不滿足與增壓壓力SP1之間的給定關係式(在下文中將詳細說明)，並且在輸出端產生了一個信號，該信號包括一個指令壓力PEC，根據所述的驗證結果，該指令壓力被賦值為極限增壓壓力SP1(PEC＝SP1)或者為目標壓力POB(PEC＝POB)。
該電子控制單元14還包括一個驅動單元17，它在輸入端接收包括指令壓力PEC的信號並且根據後者產生一個信號SWG；該驅動單元通過促動器13支配廢氣閘門閥12，來調節在渦輪機8進氣口處所供應的廢氣壓力，從而增加/降低渦輪機8和壓縮機9的旋轉速度，從而在進氣管3中在壓縮機9的下遊達到指令壓力PEC。
參照圖2，計算單元15能夠在一預先確定的運轉圖的基礎上產生極限增壓壓力SP1，該圖包括多條有關壓縮機9運轉的特性曲線，在下文表示為Ci(i從1到n)，每一條特性曲線對應於一給定的恆定速度Vtc並且給出壓縮機9出口的空氣壓力P0和壓縮機9自身的入口所供應的空氣壓力PAMB之間的壓縮比RP作為其質量流率的函數變化。
特別的，計算單元15被設計用來處理預先確定的運轉圖，以識別對應於速度Vtc的運轉特性曲線Ci，該速度Vtc對應於極限速度Ntc，並且通過所識別的曲線Ci、並以質量流率QAH的函數的方式確定壓縮機9的最大壓縮比RM。一旦最大壓縮比RM被確定，計算單元15能夠根據在壓縮機9進口所測得的空氣壓力PAMB、來確定提供給比較單元16的輸入端的臨界極限增壓值SP1。在當前的例子中，計算單元15被設計成用最大壓縮比RM和空氣壓力PAMB的乘積來確定臨界極限增壓值SP1(SP1＝RM*PAMB)。
需要指出的是，預先確定的運轉圖以及相應的壓縮機9的運轉曲線Ci都是在渦輪增壓器7的測試和校準的步驟中確定的，在這個過程中，重要的物理量，即，旋轉速度Vtc，質量流率QAH，以及壓縮比RM在以基準溫度TRIF和基準壓力PRIF為特徵的基準條件下被測量和確定。在當前的例子中，該預先確定的運轉圖以及相應的運轉曲線Ci典型地以標準化的形式呈現，使之能夠在非基準條件下的渦輪增壓器7的其他任何運轉條件下確定上述參數。
參照圖3和4所示出的示例，存儲在計算單元15中的運轉圖15a以及相應的參數優選地，但不是必須地，參照在渦輪增壓器7的測試和校準中所作的測量中採用的預先設定的基準條件來被「標準化」。特別的，運轉圖15a中的曲線Ci是「標準化的」，也就是說，是指的預先設定的基準條件(PRIFand TRIF)，以便能夠確定渦輪增壓器7在不同於預設基準條件的任一條件下運轉的壓縮比RP。
更詳細的，圖3和4中所示出的「標準化的」運轉圖中的每一曲線Ci與一個用下面的關係式計算出的折合速度Vtcr相關a)Vtcr=Vtc*TRTFTAMB]]>同時質量流率被用如下關係式來標準化b)QAHR=QAH*TAMBTRIF*PRIFPAMB]]>其中QAHR為壓縮機9的折合質量流率；需要指出的是，質量流率QAH可以在一組發動機的運轉參數的基礎上以已知的方式被估計，或者另外也可以通過在進氣管3中、優選地在壓縮機9上遊設置流量計19來測量；而且PAMB和TAMB分別為進氣管3中空氣的壓力和溫度，優選的可以通過定位在壓縮機9上遊的對應於進氣管3的相應位置的分別的傳感器20a和20b來測得。
參照圖2，3和4所示出的實施方案，計算單元15主要包括一個計算模塊21，它在輸入端接收質量流率QAH，壓力PAMB，並優選地接收壓縮機9上遊所測得的溫度TAMB，與預先確定的圖15a中曲線Ci相對應的基準壓力PRIF和基準溫度TRIF，並且它在輸出端發出通過應用上面列出的關係式b)所確定的折合質量流率QAHR。
計算單元15還包括計算模塊22，它在輸入端接收預先確定的極限速度Ntc，並優選地接收溫度TAMB和TRIF，並且被設計用來執行關係式Ntcr=Ntc*TRTFTAMB]]>從而在輸出端給出相對於基準條件所標準化的折合極限速度Ntcr。
參照圖2，計算單元15還包括處理模塊23，它在輸入端接收折合極限速度Ntcr和折合質量流率QAHR，並且在輸出口給出極限增壓壓力SP1和一個信號AWG，該信號包括允許/禁用通過系統1來控制廢氣閘門閥12(下文中將描述)的控制指令。
特別的，在圖2所示出的實施方案中，處理模塊23包括處理塊24，該處理塊包括「標準化」形式的預先確定的運轉圖15a，並且被設計用來在該圖本身中確定與對應於折合極限速度Ntcr的折合速度Vtcr相關的曲線Ci。
更詳細的，參照圖4，在識別出與折合極限速度Ntcr相對應的曲線Ci之後，該處理塊24以折合質量流率QAHR的函數的方式來確定最大壓縮比RM並且將其在輸出端輸出。
參照圖2，優選的，但並非必要的，處理模塊23還包括計算塊26，該計算塊26在輸入端接收最大壓縮比RM並且將其減去一個第一安全臨界值ΔC1來確定極限壓縮比RPL(RPL＝RM-ΔC1)。
需要指出的是，設立第一安全臨界值ΔC1，用來確定壓縮機9的「極限運轉範圍」，在該範圍內，控制裝置10通過幹預廢氣閘門閥12來限制渦輪增壓器7的轉速。該極限運轉範圍在圖4中被示出，在上端以表示對應於折合極限速度Ntcr的速度Vtcr的曲線Ci為界限，在下端以與第一安全臨界值ΔC1相關的曲線(以虛線示出)為界限。因此顯然，第一安全臨界值ΔC1的調整能夠有利於賦予渦輪增壓器7的極限轉速的確定。
處理模塊23還包括一個計算塊27，該計算塊27在輸入端接收極限壓縮比RPL和壓力PAMB並且在輸出端給出極限增壓壓力SP1。在當前的例子中，該計算塊27用關係式SP1＝RPL*PAMB來計算極限增壓壓力SP1。
參照圖2，處理模塊23還包括一個解除激活塊(deactivationblock)28，該解除激活塊28在輸入端接收最大壓縮比RM，壓力PAMB，與通過放置在相當於與節流閥5相應位置的傳感器29所測得的壓縮機9下遊的空氣壓力相對應的壓力PUTH，以及第二預設安全臨界值ΔC2(在圖4中示出)，並且在輸出端給出包括允許/禁用增壓作用指令的信號AWG。
特別的，解除激活塊28被設計用來執行如下操作確定一個有效壓縮比RE＝PUTH/PAMB，其與壓縮機9的輸出端所測得的壓力PUTH和壓縮機9的輸入端所測得的壓力PAMB之間的比例相對應；從最大的計算出的壓縮比RM中減去第二安全臨界值ΔC2，以用來確定解除激活壓縮比RD＝(RM-ΔC2)；並且檢查有效壓縮比RE是否滿足一個預設的與解除激活壓縮比RD相比較的關係式。在當前的例子中，如果有效壓縮比RE大於或者等於解除激活壓縮比RD(RE≥RD)，那麼解除激活塊28將解除激活廢氣閘門閥12的指令編碼到信號AWG中(導致增壓作用部分或者全部的減少)，但是，如果有效壓縮比RE低於解除激活壓縮比RD，解除激活塊27將激活廢氣閘門閥12(控制增壓的狀態)的控制的指令編碼進信號AWG中。
更具體的，解除激活塊28發送信號AWG到驅動單元17，在信號AWG編碼有激活指令的情況下，驅動單元根據指令壓力PEC支配廢氣閥12，以控制渦輪增壓器7的轉速(從而維持增壓的有效性)。
相反的，如果信號AWG編碼有禁用指令，驅動單元17進入關於支配廢氣閥12的抑制狀態。在該後一種情況中，廢氣閘門閥12會自動的進入預設的操作條件，其中增壓壓力會部分或者完全的減低。例如，在抑制狀態開始時，增壓系統1可以停止對廢氣閘門閥12的電子控制並且可以設想對其進行傳統類型的控制，如「機械式」控制，其中，當壓縮機9下遊的壓力超過預設的極限臨界值時，促動器13在進氣管3的出口處所產生的空氣壓力作用下操縱廢氣閘門閥12。超過所述的壓力臨界值，實際上，會引起對促動器13的機械控制，促動器啟動廢氣閘門閥12，從而導致對渦輪機8的速度限制以及相應的增壓壓力的降低。
在上述說明中，需要明確的是，第二安全臨界值ΔC2被設置用來確定渦輪增壓器7的一個「解除激活區域」，在該區域內控制裝置10幹預廢氣閘門閥12從而部分或者完全的降低發動機2的增壓壓力。該解除激活區域在圖4中被示意性的示出，在上端以對應於折合極限速度Vtcr＝Ntcr的曲線Ci為界限，在底端以與第二安全臨界值ΔC2相關的曲線(以點劃線示出)為界限。因此顯然，調整第二安全臨界值ΔC2能夠有利地建立對控制裝置10禁用增壓作用的幹涉。
在上述說明中，需要明確的是，第一安全臨界值ΔC1和/或第二安全臨界值ΔC2可以設為定值，或者能夠各自作為與壓縮機9所吸入的空氣相關的一組參數的函數而變化，例如像溫度TAMB、質量流率QAH，壓力PAMB以及壓力PUTH等，以及/或者作為發動機的一個或者多個運轉參數的函數而變化，例如像歧管4的壓力，發動機潤滑油的溫度，渦輪增壓器潤滑油的溫度，發動機冷卻液的溫度，發動機r.p.m.等等。
在比較單元16方面，它比較所需要的目標壓力POB和極限增壓壓力SP1，並且根據比較的結果將目標壓力POB或極限增壓壓力SP1賦值給指令壓力PEC。在當前的例子中，在所示出的實施例中，如果所需的目標壓力POB低於或等於極限增壓壓力SP1，對比單元16將目標壓力POB賦值給指令壓力PEC。在這種情況下，在輸入端已經接收到目標壓力POB的驅動單元17調整渦輪增壓器7的轉速，以獲得對應於目標壓力POB本身的增壓作用。
反之，如果所需的目標壓力POB高於極限增壓壓力SP1，比較單元16將極限增壓壓力SP1賦值給指令壓力PEC。在這種情況下，已經接收到極限增壓壓力SP1的驅動單元17，將渦輪增壓器7的轉速限制到一個對應於最大預設速度Ntc的值上，以這種方式在壓縮機9的下遊維持極限增壓壓力SP1。
在上述說明中，需要明確的是，控制裝置10可以沒有用於測量溫度的傳感器20b，並且折合質量流率QAHR可以在壓力PRIF/PAMB的比值基礎上被「部分的」標準化，而不考慮溫度TAMB和TRIF的比值。在這種情況下，能夠有利地對「部分的」標準化進行「補償」，並且，通過適當的改變第一安全臨界值ΔC1和/或第二安全臨界值ΔC2，從而在對最大速度的限制中保證一個給定的安全餘量。
增壓系統1的控制裝置10具有簡單和製造成本低的優勢，其不需要任何附加的測量裝置，例如像安裝在渦輪增壓器7中的測量其旋轉速度的測速傳感器，而使用典型的存在於傳統的發動機和增壓系統中的傳感器。另外，當環境條件和/或發動機運轉狀態變化時，控制裝置10具有確保渦輪增壓器的極限轉速的優勢。
最後，顯然，可以在不超出本發明所附的權利要求所限定的範圍內，對本文中所說明和圖示的控制裝置進行修改和變化。
特別的，依據一個變例(未示出)，渦輪增壓器的運轉圖可以關聯於一個給定的極限速度臨界值，該值是「未折合」的，即沒有參照基準溫度TRIF標準化，同時，該運轉圖本身的每一曲線可以相關於一個在壓縮機9入口的空氣的給定溫度T並且提供了一個按照折合質量流率QAHR的函數來變化的壓縮比RP的圖形。在這種情況下，計算單元15沒有計算塊22，並且計算塊24確定用來計算作為空氣溫度TAMB函數的最大壓縮比RM的曲線Ci。
權利要求
1.一種用來控制內燃機(2)中的渦輪增壓器(7)轉速的方法，包括壓縮機(9)，在發動機(2)廢氣的作用下驅動壓縮機(9)旋轉的渦輪機(8)；以及一個用於調節渦輪機(8)進口處廢氣流量的廢氣閘門閥(12)，用於以目標增壓壓力(POB)的函數的方式控制渦輪機(8)自身的轉速，所述目標增壓壓力表示基於發動機的目標圖(objective map)以及一組發動機的參數的、所述壓縮機的出口處所需要的增壓壓力值；所述方法其特徵在於包括如下步驟-設定一個渦輪增壓器(7)的極限轉速(Ntc)；並且在通過所述廢氣閥(12)控制渦輪機(8)的轉速時，執行如下步驟-測量在壓縮機(9)入口所吸進空氣的壓力(PAMB)；-確定該壓縮機(9)的質量流率(QAH)；-通過預先確定的表徵壓縮機(9)運轉的圖(15a)，以預設的極限轉速(Ntc)、測得的空氣壓力(PAMB)和質量流率(QAH)的函數的方式，計算極限增壓壓力(SP1)，該極限增壓壓力(SP1)與當渦輪機(8)在與所述預設的極限轉速(Ntc)大致相等的速度下運轉時、在壓縮機(9)出口所能獲得的空氣壓力相關；-驗證所需要的目標增壓壓力(POB)是否滿足與所計算出的極限增壓壓力(SP1)之間的一個預設關係式；並且-在滿足所述關係式的情況下，啟動以極限增壓壓力(SP1)的函數的方式控制渦輪機(8)轉速的廢氣閘門閥(12)，以將所述渦輪增壓器(7)的轉速限制到與所述預設極限轉速(Ntc)大致相等的值上。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述預先確定的圖(15a)包括多個運轉特性曲線(Ci)，每一條曲線分別與壓縮機(9)的一個轉速(Vtc)相關聯並且被設計用來以其質量流率(QAH)和預設極限速度(Ntc)的函數的方式、產生壓縮機(9)自身的最大壓縮比(RM)；所述計算極限增壓壓力(SP1)的步驟包括在預先確定的圖(15a)上識別與對應於預設的極限速度(Ntc)的速度值(Vtc)相關聯的運轉特性曲線(Ci)。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述預先確定的圖(15a)包括多個與壓縮機(9)的同一個轉速(Vtc)相關的運轉特性曲線(Ci)，它們分別與壓縮機(9)進口的空氣溫度(T)相關，並被設計用來以其質量流率(QAH)和壓縮機(9)入口處所測得的空氣溫度(TAMB)的函數的方式、產生壓縮機(9)自身的最大壓縮比(RM)；所述計算極限增壓壓力(SP1)的步驟包括識別與對應於所述壓縮機上遊(9)測得的周圍環境溫度(TAMB)的溫度(T)相關的運轉特性曲線(Ci)。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述計算極限增壓壓力(SP1)的步驟包括通過所識別的運轉特性曲線(Ci)並以所述質量流率(QAH)的函數的方式來確定最大壓縮比(RM)；以及以最大壓縮比(RM)和所述測得的空氣壓力(PAMB)的函數的方式來計算所述極限增壓壓力(SP1)。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法包括設立一個第一安全臨界值(ΔC1)的步驟，而且所述確定最大壓縮比(RM)的步驟包括通過所述最大壓縮比(RM)和所述第一安全臨界值(ΔC1)之差來確定極限壓縮比(RPL)的步驟；所述極限增壓壓力(SP1)以極限壓縮比(RPL)和壓縮機(9)入口處所測得的空氣壓力(PAMB)的函數的方式來確定。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法包括步驟設立第二安全臨界值(ΔC2)，測量壓縮機(9)出口處所供給的空氣壓力(PUTH)，確定分別在壓縮機出口和入口所測得的壓力(PUTH)之間的有效壓縮比(RE)，以所述最大壓縮比(RM)和所述第二安全臨界值(ΔC2)之差的函數的形式來確定解除激活壓縮比(RD)，驗證所述有效壓縮比是否滿足與解除激活壓縮比相比較的預設關係式，以及根據所述驗證的結果禁用或者不禁用對所述廢氣閘門閥(12)的控制。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述第一和/或第二安全臨界值(ΔC1，ΔC2)可以分別設定一個預設的定值，或者可以分別以壓縮機(9)所吸入的空氣的一個或者多個參數(TAMB，QAH，PAMB，PUTH)的函數的方式變化，和/或以發動機(2)的一個或者多個運轉參數的函數的方式變化。
8.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，預先確定的運轉圖(15a)中的特性曲線(Ci)以及對應的表徵所述曲線的參數(Vtcr，QAHR)參照基準壓力(PRIF)和/或基準溫度(TRIF)被標準化；所述計算極限增壓壓力(SP1)的步驟包括識別對應於預設標準化的極限速度(Ntcr)的運轉曲線(Ci)，以及在所識別的曲線(Ci)的基礎上以標準化的質量流率(QAHR)的函數的方式來確定最大壓縮比(RM)。
9.一種用來控制內燃機中的速度的裝置(10)，包括壓縮機(9)；渦輪機(8)，設計用來在發動機(2)廢氣的作用下驅動所述壓縮機(9)旋轉；以及一個廢氣閘門閥(12)，設計用來調節渦輪機(8)的進口處廢氣的流量；所述控制裝置(10)包括一個支配所述廢氣閘門閥(12)的控制單元(14)，用於以目標增壓壓力(POB)的函數的方式控制渦輪機(8)的轉速，所述目標增壓壓力表示基於發動機的目標圖(objective map)以及一組發動機的參數的、所述壓縮機(9)的出口處所需要的增壓壓力值；所述控制裝置(10)的特徵在於其包括-用於測量在所述壓縮機(9)入口處的空氣壓力(PAMB)的第一傳感裝置(20a)；而且所述控制單元(14)包括-一個計算單元(15)，其輸入端接收一組參數，所述參數包括一個預設的極限速度(Ntc)，在壓縮機(9)入口處所測得的空氣壓力(PAMB)，以及所述壓縮機(9)的質量流率(QAH)，所述計算單元設計用來處理所述參數，通過預先確定的表徵壓縮機運轉特性的圖(15a)，來確定一個極限增壓壓力(SP1)，該極限增壓壓力與在渦輪機(8)以與所述預設最大極限速度(Ntc)大致相等的速度運轉的條件下，在壓縮機(9)的出口所能獲得的空氣壓力相關；-一個比較單元(16)，設計用來驗證所需的目標增壓壓力(POB)是否滿足於與所述計算得出的極限增壓壓力(SP1)之間的預設關係式；和-一個驅動單元(17)，在所述預設關係式被滿足的情況下，被設計用來支配所述廢氣閘門閥(12)，使其以所述極限增壓壓力(SP1)的函數的方式來控制渦輪機(8)的轉速，以將所述渦輪增壓器(7)的轉速限制到與所述預設的極限轉速(Ntc)相等的值上。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述計算單元(15)包括含有所述預先確定的圖(15a)的第一計算裝置(24)，該所述預先確定的圖(15a)包括多個運轉曲線(Ci)，每一條曲線與一預設的速度(Vtc)相關聯並且被設計用來以其給定的質量流率(QAH)的函數和所述極限速度(Ntc)的函數的方式、產生壓縮機(9)的最大壓縮比(RM)；所述第一計算裝置(24)被設計用來識別與對應於預先設定的極限速度(Ntc)的速度(Vtc)相關聯的運轉曲線(Ci)。
11.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述計算單元(15)包括含有所述預先確定的圖(15a)的第一計算裝置(24)，該所述預先確定的圖(15a)包括多個運轉曲線(Ci)，它們與壓縮機(9)的同一個轉速(Vtc)相關聯，並且每一個曲線與壓縮機(9)進口的相應空氣溫度(T)相關，並且被設計用來以其質量流率(QAH)和在所述壓縮機(9)上遊所測得的溫度(TAMB)的函數的形式、產生壓縮機(9)的最大壓縮比(RM)；所述第一計算裝置(24)被設計用來識別與對應於所述壓縮機(9)上遊測得的環境溫度(TAMB)的溫度(T)相關的運轉曲線(Ci)。
12.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述第一計算裝置(28)被設計用來在所識別的曲線(Ci)的基礎上，以所述質量流率(QAH)的函數的方式來確定最大壓縮比(RM)，以便以所述最大壓縮比(RM)和所述測得的空氣壓力(PAMB)的函數的方式來計算極限增壓壓力(SP1)。
13.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述計算單元(15)包括第二計算裝置(26)，其在輸入端接收預設的第一預設安全臨界值(ΔC1)，並且被設計用來以所述最大壓縮比(RM)和所述第一安全臨界值(ΔC1)之差的函數的方式來確定極限壓縮比(RPL)；和第三計算裝置(27)，其被設計用來以所述極限壓縮比(RPL)和在壓縮機(9)入口測得的空氣壓力(PAMB)的函數的方式、來確定所述極限增壓壓力(SP1)。
14.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於其包括-第二傳感裝置(29)，設計用來測量在壓縮機(9)出口存在的空氣壓力(PUTH)；-解除激活裝置(28)，其在輸入端接收一組參數，該參數包括第二預設安全臨界值(ΔC2)和所述在壓縮機(9)出口測得的空氣壓力(PUTH)；所述解除激活裝置(28)被設計用來確定在所述壓縮機(9)的出口測得的空氣壓力(PUTH)和所述壓縮機(9)進口測得的壓力(PAMB)之間的有效壓縮比(RE)；以所述最大壓縮比(RM)和所述第二安全臨界值(ΔC2)之差的函數的方式來確定解除激活壓縮比(RD)；以及驗證所述有效壓縮比(RE)是否滿足與解除激活壓縮比(RD)相比較的預設的關係式，以根據所述驗證的結果禁用或者不禁用對所述廢氣閘門閥(12)的控制。
全文摘要
控制內燃機中渦輪增壓器速度的裝置，包括壓縮機；驅動壓縮機的渦輪機；和用於調整渦輪機入口處廢氣流量的廢氣閘門閥；該裝置包括計算單元，接收包括渦輪增壓器的預設極限轉速、壓縮機入口測得的空氣壓力以及壓縮機的質量流率的一組參數，並處理所述參數，通過預設的壓縮機運轉圖確定極限增壓壓力，其與渦輪機以與預設極限轉速大致相等的速度運轉時、在壓縮機出口可獲得空氣壓力相對應；比較單元，用來驗證所需的目標增壓壓力是否滿足與計算出的極限增壓壓力之間的預設關係式；以及驅動單元，用來在預設關係式被滿足時支配廢氣閘門閥，以便以極限增壓壓力的函數的方式控制渦輪機的速度，將渦輪增壓器的速度限制到大致等於極限速度的值上。
文檔編號F02B37/12GK1896471SQ20061009118
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月5日 優先權日2005年7月5日
發明者M·潘奇洛李 申請人:瑪涅蒂瑪瑞利動力系公開有限公司