用于调节涡轮旁通阀的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本文公开的主题的实施例涉及发动机的调节操作。
【背景技术】
[0002]发动机的涡轮增压允许发动机提供与较大排量发动机的功率相似的功率。因此，涡轮增压可以扩展发动机的操作范围。涡轮增压器通过在由涡轮驱动的压缩机中压缩进气而工作，涡轮由排气流操作。涡轮可包括布置在涡轮周围的旁路通道中的涡轮旁通阀。因而，可调节涡轮旁通阀来使排气流在涡轮周围转向，由此降低由压缩机提供的增压。在一定的条件下，可能需要降低的增压。在一个示例中，可调节涡轮旁通阀以将多个发动机操作状态保持低于一组操作上限。例如，可调节涡轮旁通阀以便保持涡轮速度、峰值气缸压力以及跨涡轮的压力差低于对应的操作上限，以便减少发动机部件劣化。然而，相对于多个上限基于多个变量调节涡轮旁通阀可能增加控制涡轮旁通阀的控制复杂度。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，一种用于发动机的方法(例如，用于控制发动机系统的方法)包括调节涡轮增压控制致动器以将进气歧管压力控制到一极限，该极限至少部分地基于峰值气缸压力、涡轮速度和/或跨涡轮的压力差中的一个或更多个。
[0004]本发明的第一技术方案提供了一种用于发动机的方法，包括:调节涡轮增压控制致动器以将进气歧管压力控制至一极限，极限至少部分地基于峰值气缸压力、涡轮速度或跨涡轮的压力差中的一个或更多个。
[0005]本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，极限是公共进气歧管压力极限，且方法还包括基于公共进气歧管压力极限和测量的进气歧管压力调节涡轮增压控制致动器。
[0006]本发明的第三技术方案是在第二技术方案中，涡轮增压控制致动器是涡轮旁通阀或可变截面涡轮致动器中的一个，并且当涡轮增压控制致动器是涡轮旁通阀时，方法还包括当测量的进气歧管压力大于公共进气歧管压力极限时增加涡轮旁通阀的开度。
[0007]本发明的第四技术方案是在第二技术方案中，还包括确定:跨涡轮的压力差的极限和跨涡轮的压力差之间的第一差；以及涡轮速度极限和涡轮速度之间的第二差，第一差转换成第一进气歧管压力差而第二差转换成第二进气歧管压力差，其中极限基于第一进气歧管压力差和第二进气歧管压力差。
[0008]本发明的第五技术方案是在第二技术方案中，还包括将峰值气缸压力极限、涡轮速度极限和跨涡轮的压力差的极限中的每一个转换成公共基准单位，其中公共基准单位是压力，并且还包括将峰值气缸压力极限转换成第一进气歧管压力极限，将涡轮速度极限转换成第二进气歧管压力极限，并将跨涡轮的压力差的极限转换成第三进气歧管压力极限。
[0009]本发明的第六技术方案是在第五技术方案中，还包括取第一进气歧管压力极限、第二进气歧管压力极限以及第三进气歧管压力极限的最小值，以确定公共进气歧管压力极限。
[0010]本发明的第七技术方案是在第五技术方案中，将峰值气缸压力极限转换成第一进气歧管压力极限包括使用转换因子将峰值气缸压力极限转换成第一进气歧管压力极限，转换因子基于压缩和燃烧期间影响峰值气缸压力的参数。
[0011]本发明的第八技术方案是在第五技术方案中，将涡轮速度极限转换成第二进气歧管压力极限包括基于测量的进气歧管压力、涡轮速度极限和测量的涡轮速度之间的差、压缩机入口压力以及转换因子将涡轮速度极限转换成第二进气歧管压力极限，转换因子基于涡轮速度极限和测量的涡轮速度之间的差以及在涡轮速度极限和测量的涡轮速度的压缩机压力比。
[0012]本发明的第九技术方案是在第五技术方案中，将跨涡轮的压力差的极限转换成第三进气歧管压力极限包括基于转换因子、跨涡轮的压力差的极限和跨涡轮的压力差之间的差、压缩机入口压力、涡轮出口压力以及测量的进气歧管压力将跨涡轮的压力差的极限转换成第三进气歧管压力极限。
[0013]本发明的第十技术方案是在第九技术方案中，还包括保持压缩机压力比与涡轮压力比成比例。
[0014]本发明的第十一技术方案提供了一种系统，包括:控制器，其配置成基于由进气歧管压力传感器测量的进气歧管压力和单个公共基准压力调节围绕涡轮增压器的涡轮导引排气的涡轮旁通阀，单个公共基准压力基于相对于相应上限的峰值气缸压力、涡轮的速度以及跨涡轮旁通阀的压力差。
[0015]本发明的第十二技术方案是在第十一技术方案中，控制器还配置成:接收或确定第一进气歧管压力上限、第二进气歧管压力上限和第三进气歧管压力上限中的至少一个；以及选择接收的第一、第二和第三进气歧管压力上限的最小值来确定单个公共基准压力。
[0016]本发明的第十三技术方案是在第十二技术方案中，控制器还配置成将峰值气缸压力上限转换成第一进气歧管压力上限，将涡轮速度上限和涡轮速度之间的差转换成第二进气歧管压力上限和进气歧管压力之间的第一差，以及将涡轮旁通阀的压力差上限和跨涡轮旁通阀的压力差之间的差转换成第三进气歧管压力上限和进气歧管压力之间的差。
[0017]本发明的第十四技术方案是在第十一技术方案中，控制器还配置成当进气歧管压力在单个公共基准压力的阈值内时，用涡轮旁通阀的单个致动器调节涡轮旁通阀的位置。
[0018]本发明的第十五技术方案是在第十一技术方案中，涡轮驱动压缩机，并且其中压缩机的压力比大致与涡轮的压力比成比例。
[0019]本发明的第十六技术方案提供了一种用于发动机的方法，包括:基于进气歧管压力和进气歧管压力极限调节涡轮旁通阀，进气歧管压力极限基于峰值气缸压力基准、涡轮速度基准以及跨涡轮旁通阀的压力差的第三基准。
[0020]本发明的第十七技术方案是在第十六技术方案中，还包括基于以下之间的关系确定第一公共基准压力:峰值气缸压力基准；基于由于压缩的峰值气缸压力的第一峰值气缸压力转换因子；以及基于由于燃烧的峰值气缸压力的第二峰值气缸压力转换因子。
[0021]本发明的第十八技术方案是在第十七技术方案中，还包括基于进气歧管压力、压缩机进口压力、涡轮速度基准和实际涡轮速度之间的差以及涡轮速度转换因子确定第二公共基准压力，其中涡轮速度转换因子是压缩机压力比上的变化和涡轮速度上的变化之间的比值。
[0022]本发明的第十九技术方案是在第十八技术方案中，还包括保持压缩机压力比与涡轮压力比成比例，以及基于第三基准、压缩机入口压力、涡轮入口压力、涡轮出口压力、进气歧管压力以及涡轮压力差转换因子确定第三公共基准压力。
[0023]本发明的第二十技术方案是在第十九技术方案中，进气歧管压力极限是第一公共基准压力、第二公共基准压力和第三公共基准压力的最小值。
[0024]本发明的第二十一技术方案是在第十九技术方案中，第一、第二和第三公共基准压力是进气歧管压力。
【附图说明】
[0025]图1示出了带有根据本发明的实施例的发动机的轨道车辆的示意图。
[0026]图2示出了用于调节根据本发明的实施例的涡轮旁通阀的第一控制模式的图解。
[0027]图3-5示出了用于调节根据本发明的实施例的涡轮旁通阀的第二控制模式的图解。
[0028]图6示出了根据本发明的实施例的涡轮增压器压缩机特性曲线的图表。
[0029]图7示出了用于基于根据本发明的实施例的单个、公共基准值调节涡轮旁通阀的方法。
【具体实施方式】
[0030]以下描述涉及调节涡轮增压控制致动器以将进气歧管压力控制至一极限的实施例，该极限至少部分地基于峰值气缸压力、涡轮速度以及跨涡轮的压力差中的一个或更多个。在一个示例中，涡轮增压控制致动器可为涡轮旁通阀。涡轮旁通阀可为可调节至多个位置以调节发动机的排放通道中围绕涡轮增压器转向的气流量的阀门。在另一个示例中，涡轮增压控制致动器可为变截面涡轮(VGT)的致动器。在又另一个示例中，涡轮增压控制致动器可为将进气歧管压力调节至该极限的另一类型的致动器。该极限可为进气歧管压力上限。发动机控制器可以调节涡轮增压控制致动器以便将进气歧管压力保持低于此极限。此外，该极限可为具有公共单位的极限。在一个示例中，公共单位可为压力的单位，并且尤其是按比例缩放的进气歧管压力。在备选实施例中，公共单位可为备选的单位，诸如备选的按比例缩放压力、新鲜空气流量或涡轮速度。
[0031]如图1中所示，发动机系统可包括一个或更多个涡轮增压器，涡轮增压器包括由涡轮驱动的压缩机。涡轮可包括配置成使排气围绕涡轮转向的涡轮旁通阀(TBV)，由此降低由压缩机传递给发动机的增压。TBV的位置可基于相对于相应的上限的峰值气缸压力、涡轮增压器速度以及跨TBV的压力差而调节。在一个示例中，如图2中所示，发动机控制器可基于来自三个不同控制环的输入而调节TBV，对于峰值气缸压力、涡轮增压器速度和跨TBV的压力差中的每一个都有一个控制环。然而，以这种方式控制TBV可能增加控制复杂度。相反，三个不同的输入变量(峰值气缸压力、涡轮速度以及跨TBV的压力差)可以转换成公共基准值，诸如进气歧管压力(MAP)，如图3-6中所示。可基于三个不同的输入变量确定三个不同的MAP极限。然后单个控制环可基于MAP极限的最小值以及测量或估算的MAP值调节TBVo以这种方式，可使用单个控制环通过单个致动器致动TBV。图7中示出了一种用于基于公共MAP极限调节TBV的方法，该公共MAP极限基于多个不同的输入变量。
[0032]本文描述的方法可用于多种发动机类型，以及多种发动机驱动系统中。这些系统中的一些可以是固定的，而其他的可以在半移动或者移动平台上。半移动平台可以在操作周期之间迀移，诸如安装在平板拖车上。移动平台包括自行交通工具。此类交通工具可包括道路运输车辆，以及矿山设备、船舶、轨道车辆以及其他的越野车辆(0HV)。为了说明的清楚性，提供机车作为支撑并入了本发明的实施例的系统的移动平台的示例。
[0033]在进一步讨论用于使用单个控制环和多个输入变量调节涡轮旁通阀的方法之前，公开了平台的一个示例，其中发动机系统可安装在诸如轨道车辆的车辆中。例如，图1示出了车辆系统100的实施例(例如机车系统)的方框图，此处描绘为轨道车辆106，配置成经由多个车轮110在轨道102上行进。如所描绘的那样，轨道车辆包括发动机104。在其他的非限制性实施例中，发动机可为诸如发电厂应用中的固定的发动机，或者如上指出的船舶或越野车辆推进系统中的发动机。
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