具有可变涡轮增压器的发动机控制系统及其方法
【专利说明】具有可变涡轮増压器的发动机控制系统及其方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年6月5日提交的第10-2014-0068268号韩国专利申请的优先权和权益，该申请的全部内容为了所有目的以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及具有可变涡轮增压器的发动机控制系统及其方法。更具体来说，本发明涉及具有可变涡轮增压器的发动机控制系统及其方法，其中操作区域被划分为稳速驾驶区域、加速驾驶区域以及减速驾驶区域，并且其中根据操作区域来控制可变涡轮增压器和发动机。
【背景技术】
[0004]如本领域已知的，当比大气压高的空气被充入发动机时，大量空气可以被供应到发动机中。此外，当喷射的燃料量增加时，发动机的输出功率增加。
[0005]使用空气被涡轮增压至发动机的涡轮增压器。涡轮增压器使用排放气体来使涡轮旋转，而通过轴连接到涡轮的鼓风机进行旋转。因此，涡轮增压器压缩外部空气并且将受压缩的空气供应到发动机的汽缸。
[0006]图1是显示普通涡轮增压器的立体图，并且图2A和图2B是显示普通涡轮增压器的示意图。
[0007]如图1中所示，普通涡轮增压器100是其中排放气体的流道面积根据叶片角的变化而变化的涡轮增压器。因此，改变了发动机200的输出动力。此类型的涡轮增压器称为可变涡轮增压器(VGT:可变几何涡轮增压器)。涡轮增压器包括由发动机200所排放的排放气体旋转的涡轮122和与涡轮122同步旋转并且压缩外部空气并将受压缩的空气供应到汽缸的压缩机110。
[0008]在涡轮壳体120中提供叶片。叶片130根据发动机的操作区域改变排放气体的流动通道面积，以控制发动机的输出功率。也就是说，发动机的操作区域被划分为高速区域和低速区域，并且发动机的输出功率通过调节叶片的开口来控制。
[0009]然而，根据常规技术，涡轮增压器在发动机的操作区域(高速区域或低速区域)中运行，使得存在没有进行考虑稳速驾驶区域、加速驾驶区域或减速驾驶区域的控制的问题。
[0010]另外，根据常规技术，有可能在发动机的正常条件下通过增加增压压力来控制空气燃料比。然而，由于加速驾驶区域中的涡轮滞后导致所需要的增压压力并不立刻形成，所以存在无法流畅地控制空气燃料比的问题。
[0011]在该【背景技术】部分公开的信息仅用于提高对本发明的一般背景的理解，而不应作为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。
【发明内容】
[0012]本发明的各个方面旨在提供具有可变涡轮增压器的发动机控制系统及其方法，其用于通过考虑到稳速驾驶区域或加速驾驶区域来控制涡轮增压器和燃料喷射以最小化燃料消耗和排放气体。
[0013]根据本发明的各个方面，具有可变涡轮增压器的发动机控制系统可以包括:发动机，其包括通过燃料燃烧产生动力的汽缸；可变涡轮增压器，其包括由发动机所排放的排放气体旋转的涡轮以及与涡轮同步旋转并且压缩外部空气并将受压缩的空气供应到汽缸的压缩机；叶片，其调节供应到涡轮的排放气体的流动面积；以及控制器，其根据供应到汽缸的燃料量和发动机所需要的扭矩将车辆的操作区域划分为稳速驾驶区域、加速驾驶区域以及减速驾驶区域，并且控制叶片的开口和喷射入汽缸中的燃料的喷射正时。
[0014]当供应到汽缸的燃料量微分值的绝对值或发动机所需的扭矩的微分值的绝对值小于预定值时，控制器可以确定操作区域是稳速驾驶区域，当供应到汽缸的燃料量微分值的绝对值或发动机所需的扭矩微分值的绝对值大于或等于预定值并且燃料量的微分值或所需扭矩的微分值大于零时，控制器确定操作区域是加速驾驶区域，当供应到汽缸的燃料量微分值的绝对值或发动机所需扭矩的微分值的绝对值大于或等于预定值并且燃料量的微分值或所需的扭矩的微分值小于零时，控制器确定操作区域是减速驾驶区域。
[0015]控制器可以进行控制以使得当操作区域是稳速驾驶区域时提前喷射正时并且增加叶片开口。
[0016]控制器可以控制，以使得当操作区域是加速驾驶区域时喷射正时延迟并且叶片的开口减小。
[0017]控制器可以控制，以使得当操作区域是减速驾驶区域时叶片的开口减小。
[0018]根据本发明的各个方面，包括可变涡轮增压器、发动机以及控制可变涡轮增压器和发动机的控制器(其中控制器执行一系列命令)的发动机控制方法可以包括:测量供应到发动机的汽缸的燃料量和发动机所需的扭矩；根据供应到汽缸的燃料量和发动机所需要的扭矩确定操作区域是稳速驾驶区域、加速驾驶区域还是减速驾驶区域；以及控制喷射入汽缸中的燃料的喷射正时和涡轮增压器中设置的叶片的开口。
[0019]确定操作区域可以包括对供应到汽缸的燃料量或发动机所需的扭矩求微分；将燃料量微分值的绝对值或所需扭矩的微分值的绝对值与预定值相比较；以及确定燃料量或所需扭矩的微分值是否大于零。
[0020]当燃料量的微分值的绝对值或发动机所需扭矩的微分值的绝对值小于预定值时，控制器可以确定操作区域是稳速驾驶区域。
[0021]当供应到汽缸的燃料量的微分值的绝对值或发动机所需扭矩的微分值的绝对值大于或等于预定值并且燃料量的微分值或所需扭矩的微分值大于零时，控制器可以确定操作区域是加速驾驶区域。
[0022]当供应到汽缸的燃料量的微分值的绝对值或发动机所需扭矩的微分值的绝对值大于或等于预定值并且燃料量的微分值或所需扭矩的微分值小于零时，控制器可以确定操作区域是减速驾驶区域。
[0023]控制器可以进行控制以使得当操作区域是稳速驾驶区域时使喷射正时提前并且增加叶片开口。
[0024]控制器可以控制，以使得当操作区域是加速驾驶区域时喷射正时延迟并且叶片的开口减小。
[0025]控制器可以控制，以使得当操作区域是减速驾驶区域时叶片的开口减小。
[0026]根据本发明的各个实施例，由于根据稳速驾驶区域、加速驾驶区域以及减速驾驶区域来控制叶片的开口和燃料的喷射正时，所以改善了燃料消耗并且最小化排放气体。
[0027]应理解的是，如本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，诸如乘用汽车(包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆)、船只(包括各种舟艇和船舶)、航空器等，并且包括混合车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其他替代性燃料车辆(例如，从源于非石油的能源的燃料)。如本文所提及的，混合车辆是具有两个或多个动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力车辆。
[0028]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的【具体实施方式】，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
【附图说明】
[0029]图1是示出普通涡轮增压器的立体图。
[0030]图2A和图2B是示出普通涡轮增压器的示意图。
[0031]图3是示出根据本发明的示例性的具有可变涡轮增压器的发动机控制系统的框图。
[0032]图4是解释车辆的操作区域的图表。
[0033]图5和图6是示出根据本发明的示例性发动机控制方法的流程图。
[0034]图7A、图7B、图7C和图7D是示出根据叶片的开口的排放气体与燃料消耗的关系的图表。
[0035]图8A、图8B、图8C