调整涡轮增压器控制的制作方法_2

文档序号:8919202阅读:来源:国知局
10可以是火花塞点火式设计或压缩点火式设计。
[0031]如图2所示,燃烧室20形成在汽缸14中且在汽缸盖16的底部表面和活塞18的顶部之间。如本领域技术人员已知的,燃烧室20配置为接收燃料和空气,从而可以在其中形成用于随后燃烧的燃料空气混合物。ICE 10还包括配置为在汽缸体12中旋转的曲轴22。由于从燃烧室20中燃烧着的燃料空气混合物而来的增加压力,曲轴22被活塞18旋转。在空气燃料混合物在具体燃烧室20内部燃烧之后,具体活塞18的往复运动用于将燃烧后气体23从相应汽缸14排出。
[0032]ICE 10还包括吸气系统24,所述吸气系统配置为将气流26从环境导通到汽缸14。吸气系统24包括进入空气管道28、可变几何涡轮增压器(VGT) 30和进气总管(未示出)。虽然未示出,但是吸气系统24可以另外包括在VGT30上游的空气过滤器,用于去除来自气流26的外来颗粒和其他空气携带的碎片。进入空气导管28配置为将气流26从周围环境引导到VGT30,而VGT配置为对接收的气流加压,和将加压的气流排放到进气总管。进气总管又将之前加压的气流26分配到汽缸14,用于与适当量的燃料混合和随后燃烧混合的燃料空气混合物。
[0033]如图3所示,VGT 30包括具有第一端36和第二端38的轴34。轴34被支撑为用于经由轴承42而绕轴线40旋转。轴承42安装在轴承壳体44中且可以通过供应油而被润滑。涡轮46安装在轴34上且靠近第一端36,且配置为通过从汽缸14排出的燃烧后气体23而绕轴线40旋转。涡轮46被保持在涡轮壳体48内部,该涡轮壳体包括涡螺或涡道50。涡道50限定去往涡轮46的入口 54。涡道50接收燃烧后排出气体23且将排出气体通过入口 54引导到涡轮46。结果,涡轮46和轴34通过燃烧后气体23而绕轴线40旋转。涡道50配置为实现涡轮增压器30的具体性能特点,例如效率和响应性。
[0034]VGT 30还包括可变位置叶片机构52。如所示的,叶片机构52包括布置在入口 54处的多个可动叶片56。叶片56配置为相对于涡轮壳体48运动,以便选择去往涡轮46的入口 54的具体纵横比(A:R)。如本领域技术人员理解的,纵横比或A:R被限定为形状的宽度对其高度的比。叶片机构52还可以包括促动器58。如所示的,促动器58配置为选择性地改变叶片机构52的位置,且具体地改变叶片56以选择去往涡轮46的入口 54的具体A:R。促动器58可以具有电机械构造,从而促动器与外部命令源电子通信,外部命令源例如是将在下文详细描述的控制器60。因而,促动器58从控制器60接收命令信号62,以改变叶片56的位置且选择入口 54的具体A:R。促动器58还配置为将叶片机构的初始和当前运动范围通信到控制器60。促动器58还可以包括内部处理器(未示出)。在这种情况下,促动器58将从控制器60接收表示车辆和发动机运行条件的有关数据,确定用于该条件的入口 54的适当A:R,且随后经由叶片58选择入口的目标A:R。
[0035]叶片机构52配置为通过与ICE 10的运行速度协调地改变涡轮壳体48的有效几何特征而选择性地改变VGT 30的有效纵横比(A:R),且由此有助于增加ICE运行效率。通过使用叶片机构52,ICE 10的运行效率可被增加,因为在典型ICE的较低运行速度期间,最适宜A:R与在较高运行速度期间最适宜的A:R是非常不同的。在固定A:R的涡轮增压器中,如果A:R太大,则涡轮增压器会在较低速度下生产不足的增压,另一方面,如果A:R太小,则涡轮增压器会在较高速度下使得ICE 10阻塞(choke),导致增加的排气背压和泵送损失,且最终造成较低功率输出。通过随ICE 10加速而改变涡轮壳体48的几何特征,VGT 30的A:R可被保持在其最适宜值附近。其在最适宜的A:R附近运行的能力的结果是,VGT 30将呈现减小的增压滞后量,具有更低的增压临界值(boost threshold),且与固定A:R涡轮增压器相比在较高发动机速度下更高效。VGT 30的额外益处时VGT不需要用于调节涡轮46的旋转速度的废汽门。
[0036]VGT 30还包括在第一和第二端部之间安装在轴34上的压缩机叶轮64。压缩机叶轮64配置为将从周围环境接收的气流26增压,以用于最后输送到汽缸14。压缩机叶轮64被保持在压缩机覆盖件66中,所述压缩机覆盖件包括涡螺或涡道68。涡道68在气流已经被压缩之后从压缩机叶轮64接收气流26。涡道68配置为实现具体性能特点,例如VGT 30的峰值气流和效率。因而,通过为涡轮46提供能量的燃烧后的排出气体23为轴34赋予旋转,且该旋转又由于压缩机叶轮被固定在轴上而传递到压缩机叶轮64。如本领域技术人员理解的,燃烧后排出气体23的可变流量和力影响在ICE 10的运行范围内可以通过压缩机叶轮64产生的增压压力的量。
[0037]如图1所示,车辆6还包括控制器60,所述控制器60具有存储器且配置为调节ICE10的操作,且具体说调节VGT 30的操作。作为调节VGT 30操作的一部分,控制器60被编程为在VGT工作寿命期间基于叶片机构52随时间经历的磨损来调整VGT 30的控制。控制器60可以是调节车辆6上的各种功能的中央处理单元(CPU)或是用于ICE 10的专用电子控制单元伍⑶)。在任一构造下,控制器60包括处理器60A和实体的非瞬时存储器60B,所述存储器包括在其中被编程出来的用于促动器58的指令。从而处理器60A执行从控制器60中的存储器而来的指令以调节ICE 10,包括促动器58的操作。
[0038]控制器60配置为经由促动器58命令叶片机构52在时刻Tl执行在打开极限位置52A和关闭极限位置52B之间(即在多个叶片56的极限掠过之间)的叶片掠过(vanesweep),以识别叶片机构初始运动范围Rl。时刻Tl可以是在ICE 10的“热测试”期间发生的一个情况,即在制造设施处新组装动力装置的初始操作运行,以验证动力装置的性能。因而,在时刻Tl测量的叶片机构52的初始运动范围Rl为叶片机构所经历的磨损的随后判断提供了参考数据点。控制器60还配置为在存储器60B中存储由此识别的叶片机构52的初始运动范围Rl。
[0039]控制器60还配置为经由促动器58命令叶片机构52在时刻T2执行在叶片56的打开极限位置56A和关闭极限位置56B之间的叶片掠过,以识别叶片机构运动的当前运动范围R2。如本领域技术人员理解的,打开极限位置56A和关闭极限位置56B可以随时间保持一致或由于叶片机构52的磨损而改变。控制器60还被配置为在其存储器60B中存储识别出的叶片56的当前运动范围R2。控制器60还配置为将当前运动范围R2与叶片机构52的初始运动范围Rl比较。
[0040]进而,控制器60配置为,如果当前运动范围R2等于或大于预定运动范围R3,则在存储器60B中将叶片机构52的初始运动范围Rl更换为叶片机构的当前运动范围R2预定运动范围R3存储在控制器60B的存储器中,用于当前运动范围R2的随后取回(retrieval)和比较。可以在VGT 30的测试和验证期间通过设计计算和/或按照经验建立上述预定运动范围R3,以给出ICE 10的可接受性能所需的VGT的临界性能。由此配置(即设计和编程)为在当前运动范围R2等于或大于预定运动范围R3时在控制器60的存储器中将初始运动范围Rl更换为当前运动范围R2,以使得VGT 30和ICE 10的操作与在时刻Tl和时刻T2之间的叶片机构52的实际磨损相适应。控制器60可以另外编程为,在当前运动范围R2等于或大于预定运动范围R3时,根据叶片机构52的当前运动范围R2调整ICE 10的控制参数,例如燃料消耗率(fuel rate)。
[0041]车辆6还可以包括传感指示器72。控制器60配置为在叶片机构52的当前运动范围R2小于预定运动范围R3的事件中启动传感指示器72。传感指示器72可以是编程到控制器60的数字代码,从而该代码可以在对ICE 10的诊断过程中由工作人员取出。另外,且并非排他性地,传感指示器72可以是配置为对主机动车辆操作者发出警告的警告灯。控制器60也可以在ICElO每次启动时调节VGT 30的操作。进而,在车辆6中,控制器60可以在每次车辆钥匙开或每次车辆钥匙关时(即在车辆操作分别为点火和停止时)调节VGT30的操作。
[0042]另外,控制器60也可以配置(即编程且包括硬件)为在识别叶片机构52的初始运动范围Rl之前估计是否已经满足了
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