双涡轮增压发动机系统的空气流量平衡的制作方法

专利名称：双涡轮增压发动机系统的空气流量平衡的制作方法
技术领域：
本发明涉及搡作包括双涡轮增压发动机的发动机系统的方法。
背景技术：
一些内燃发动机使用如涡轮增压器的增压装置以增加通过发动机的质量空气流 量，从而增加发动机的输出功。在一个示例中，发动机可以在发动机的进气系统的独 立并联支路中使用双涡轮增压器以向发动机提供增压。双涡轮增压发动机的一个问题 是每个涡轮增压器提供的空气流量的量会变得不平衡。例如，涡轮增压器或排气系统
的其他构件的劣化或故障或发动机系统构件的变化会造成涡轮增压器中的一个比另 一个提供进入发动机的整体空气流量中的更大部分。因此，在这些工况下，发动机系 统可以产生噪声、振动和不平稳性(NVH)，经历燃料效率降低，和/或由于每个涡轮 增压器提供的空气流量不平衡而使低空气流量涡轮增压器发生压缩机喘振和损坏。
旨在解决该问题的一些方法在进气系统的每个支路中使用质量空气流量传感器 以减少涡轮增压器操作的不平衡导致的空气流量不平衡。然而，本发明的发明人认识 到该方法的又一些问题。具体地，使用或依靠分别在每个进气支路中的质量空气流量 传感器会增加发动机系统的成本和复杂性。此外，质量空气流量传感器中的一个的故 障或劣化会减弱使通过进气通道的每个支路的空气流量平衡的能力。

发明内容
在一个示例中，通过一种搡作发动机系统的方法可以解决上述问题，该发动机系 统包括具有第一压缩装置的第一进气通道支路和具有第二压縮装置的第二进气通道 支路，其中第一支路和第二支路的每个经共同进气通道流体连通地连接到发动机的至 少一个燃烧室，沿着第一支路设置的第一传感器，沿着共同进气通道设置的至少一个 第二传感器，其中第一传感器为质量空气流量传感器，第二支路不包括质量空气流量 传感器，该方法包括当通过第一支路的质量空气流量的减少的量大于合并的质量空气 流量中的相应减少的量的一半时，相对于通过第二支路的质量空气流量增加通过第一 支路的质量空气流量。
因此，仅来自两个支路中的一个的质量空气流量传感器的传感器输出和来自在进 气系统中的合并的流量区域中设置的一个或多个传感器的输出的组合可以用来确定 两个支路之间的不平衡。以此方式，通过发动机控制器可以减少例如由压缩机转速的 变化造成的发动机进气系统的两个支路之间的质量空气流量的不平衡，同时消除了在
进气系统中的各支路中使用第二质量空气流量传感器的需要。


图1示出包括双涡轮增压器的示例发动机系统的示意图2示出描述确定通过发动机系统的每个涡轮增压器的质量空气流量的示例方法的流程图3示出描述控制发动机系统以减少使用图2的方法确定的质量空气流量差的示 例方法的流程图4示出示意性地描述图2和图3的控制策略的控制图。
具体实施例方式
图1示出包括多汽缸内燃发动机110和双涡轮增压器120、 130的示例发动机系 统100的示意图。在一个非限制性示例中，发动机系统IOO可以作为乘用车的推进系 统的一部分。发动机系统100可以经进气通道140接收进气。进气通道140可以包括 空气过滤器156。进气的至少一部分(MAF —l)经如142标示的进气通道140的第一支 路通向涡轮增压器120的压縮装置或压缩机122,进气的至少一部分(MAF-2)经如144 标示的进气通道140的第二支路通向涡轮增压器130的压缩机132。
整体进气的第一部分(MAF—l)可以经压缩机122压缩，经进气通道146供应到进 气歧管160。因此，进气通道142和进气通道146形成发动机进气系统的第一支路。 类似地，整体进气的第二部分(MAF-2)可以经压縮机132压縮，经进气通道148供应 到进气歧管160。因此，进气通道144和进气通道148形成发动机进气系统的第二支 路。如图1所示，来自进气通道146和进气通道148的进气在到达进气歧管160之前 经共同进气通道149重新合并。在一些示例中，进气歧管160可以包括每个均与控制 系统190通信的进气歧管压力传感器182和/或进气歧管温度传感器183。进气通道 149可以包括空气冷却器154和/或节气门158。经通信连接到控制系统190的节气门 执行器157可以通过控制系统调节节气门的位置。如图l所示，可以提供防喘振阀 152以选择性地经旁通通道150绕过涡轮增压器120和涡轮增压器130。在一个示例 中，在合并的空气流量的进气的压力达到阈值的情况下防喘振阀152可以开启以使气 流通过旁通通道150。
发动机110可以包括多个汽缸，其中的两个如在图l所示的20A和WB。注意在 一些实施例中，发动机110可以包括超过两个汽缸如4、 5、 6、 8、 IO或多个汽缸。 汽缸20A和20B在一些实施例中可以是同样的且包括同样的构件。因此，仅详细描述 汽缸20A。汽缸20A包括通过燃烧室壁24A界定的燃烧室22A。活塞30A设置在燃烧 室壁22A中且经曲轴臂32A连接到曲轴34。曲轴34包括能够确定曲轴34的转速的 发动机转速传感器181。发动机转速传感器181可以与控制系统190通信以确定发动
机转速。汽缸20A可以包括用于向燃烧室22A输送点火火花的火花塞70A。然而，在 一些示例中，火花塞70A可以略去，例如，在发动机IIO配置为通过压縮点火提供燃 烧时。燃烧室22A可以包括燃料喷射器60A，在该示例中燃料喷射器60A配置为进气 道燃料喷射器。然而，在一些示例中，燃料喷射器60A可以配置为缸内直接喷射器。
汽缸20A还可以包括通过进气门执行器42A驱动的至少一个进气门40A和通过排 气门执行器52A驱动的至少一个排气门50A。汽缸20A可以包括两个或多个进气门和 /或两个或多个排气门及关联的气门执行器。在该具体的示例中，执行器42A和执行 器52A配置为凸轮执行器，然而，在其他的示例中，可以使用电磁气门执行器。可以 操作进气门执行器42A以开启和关闭进气门40A以允许进气经与进气歧管160连通的 进气通道162进入燃烧室22A中。类似地，可以操作排气门执行器52A以开启或关闭 排气门50A以从燃烧室22A排出燃烧产物到排气通道166中。以此方式，进气可以经 进气通道162供应到燃烧室22A,燃烧产物可以从燃烧室22A经排气通道166排出。
应理解汽缸20B或发动机110的其他汽缸可以包括与如上所述的汽缸20A相同或 类似的构件。因此，进气可以经进气通道164供应到燃烧室22B,燃烧产物可以从燃 烧室22B经排气通道168排出。注意在一些示例中，包括汽缸22A以及其他汽缸的发 动机110的第一组汽缸可以经共同排气通道166排出燃烧产物，包括汽缸22B以及其 他汽缸的第二组汽缸可以经共同排气通道168排出燃烧产物。
通过发动机110经排气通道166排出的燃烧产物可以通过涡轮增压器120的排气 涡轮124,排气涡轮124进而可以经轴126向压縮机122提供机械功以如上所述压缩 进气。或者，流过排气通道166的排气的一些或所有经废气门(wastegate) 128控 制的涡轮旁通通道123可以绕过涡轮124。废气门128的位置可以通过控制系统190 控制的执行器129控制。在一个非限制性的示例中，控制系统190可以经电磁阀121 调节执行器129的位置。在该具体的示例中，电磁阀121接收压力差以有助于通过设 置在压缩机122的上游的进气通道142和设置在压缩机122的下游的进气通道146之 间的空气压力差经执行器129执行废气门128。如图l所示，控制系统190经电磁阀 121与执行器129通信。然而，应理解在其他示例中还可以使用用于执行废气门128 的其他合适的方法。
类似地，通过发动机110经排气通道168排出的燃烧产物可以通过涡轮增压器 130的排气涡轮134,排气涡轮134进而可以经轴136提供机械功到压縮机132以压 縮流过发动机进气系统的第二支路的进气。或者，流过排气通道168的排气的一些或 所有可以经废气门138控制的涡轮旁通通道133绕过涡轮134。废气门138的位置可 以通过控制系统190控制的执行器139控制。在一个非限制性的示例中，控制系统 190可以经电磁阀131调节执行器139的位置。在该具体的示例中，电磁阀1"接收 压力差以有助于通过设置在压缩机132的上游的进气通道144和设置在压缩机132的 下游的进气通道149之间的空气压力差经执行器139执行废气门138。如图l所示，
控制系统190经电磁阀131与执行器139通信。然而，应理解在其他示例中还可以使 用用于执行废气门138的其他合适的方法。
在一些实施例中，排气涡轮124和排气涡轮134可以配置为可变几何涡轮，进而 关联的执行器125和执行器135可以用来调节涡轮叶轮叶片的位置以改变从排气流中 获得并输入到相应的压缩机的能量水平。例如，控制系统可以配置为经相应的执行器 125和执行器135独立地改变排气涡轮124和排气涡轮134的几何特性。
经排气通道166通过一个或多个汽缸排出的燃烧产物可以经排气通道170通向环 境。排气通道170例如可以包括如催化剂174的排气后处理装置，及在184和185标 示的一个或多个排气传感器。类似地，经排气通道168通过一个或多个汽缸排出的燃 烧产物可以经排气通道172通向环境。排气通道172例如可以包括如催化剂176的排 气后处理装置，及在186和187标示的一个或多个排气传感器。排气传感器184、 185、 186、和/或187可以与控制系统190通信。
发动机系统100可以包括各种其他的传感器。例如，进气通道142和进气通道 144的至少一个可以包括质量空气流量传感器。在一个示例中，质量空气流量传感器 可以包括用于测量进气的质量流率的热线风速计或其他合适的装置。在一个具体的示 例中，第一进气通道支路142包括设置在压缩机122的上游的质量空气流量传感器 180,而第二进气通道支路144不包括质量空气流量传感器。在另一个示例中，质量 空气流量传感器180可以替代地沿着压缩机132的上游的进气通道144设置，并可以 从进气通道142中略去。在另一个示例中，质量空气流量传感器180可以沿着压缩机 122的下游的进气通道146设置。在又一个示例中，质量空气流量传感器180可以沿 着压縮机132的下游的进气通道148设置。然而，在一些示例中，当传感器设置在压 縮机的下游相比较于传感器设置在压縮机的上游时，质量空气流量传感器的劣化速度 会更大，因为压缩机排出的油污会进入到气流中。因此，如本文所述，在至少一些示 例中，发动机系统IOO包括非对称布置，进而质量空气流量传感器仅设置在发动机进 气系统的一个支路中。不管具体的配置，质量空气流量传感器180如图l所示与控制 系统190通信。
控制系统190可以包括配置为与本文描述的各种传感器和执行器通信的一个或 多个控制器。在一个示例中，控制系统190可以包括具有下列构件中的一个或多个的 至少一个电子控制器从各种传感器和执行器接收信号和向其发送信号的输入/输出
接口、中央处理单元、存储器如随机存取存储器UAM)、只读存储器(ROM)、保活 存储器(KAM),存储器的每个可以经数据总线通信。在一些示例中控制系统190可 以包括比例-积分-微分(PID)控制器。然而，应理解根据本发明，本领域技术人员 应理解可以使用其他合适的传感器。
控制系统190可以配置为基于单个汽缸改变发动机的一个或多个操作参数。例 如，控制系统可以通过使用可变凸轮正时(VCT)执行器调节气门正时，通过改变提
供火花信号到火花塞的时间调节点火正时，和/或通过根据本发明的控制系统改变提 供到燃料喷射器的燃料喷射信号的脉冲宽度调节燃料喷射正时和燃料喷射量。参考图 3和图4详细描述通过控制系统控制点火正时、气门正时、和燃料喷射正时。
图1示出包括具有非对称设置的质量空气流量传感器的双涡轮增压器的发动机 系统的非限制性示例。参考图2和图3描述，不要求在每个支路中设置质量空气流量
传感器就可以确定通过进气通道的每个支路的质量空气流量。以此方式， 一个质量空
气流量传感器可以从发动机系统100中略去，从而使成本减少。或者，当进气通道的
每个支路包括质量空气流量传感器时，可以实施本文描述的方法确定当质量空气流量 传感器中的一个存在故障或劣化时进气支路中的每个的质量空气流量。此外，本文描 述的方法可以用来诊断是否两个质量空气流量传感器中的一个存在劣化或故障。
图2示出用于确定通过进气系统的每个支路的质量空气流量进而确定通过发动 机系统的每个涡轮增压器的质量空气流量的示例方法的流程图。在210,经质量空气 流量传感器可以确定通过发动机进气系统的第一支路的质量空气流量(MAF-1)。在一 个示例中，设置在进气支路中的一个中的质量空气流量传感器180可以用来确定通过 其相应的支路的质量空气流量。例如> 控制系统190可以使用质量空气流量传感器 180来确定通过包括进气通道142、压缩机122、及进气通道146的发动机系统的第 一支路的质量空气流量，从而质量空气流量传感器可以沿着进气通道142或进气通道 146中的一个设置。在另一个示例中，控制系统190可以使用质量空气流量传感器180 来确定通过包括进气通道144、压缩机132、及进气通道148的发动机进气系统的另 一支路的质量空气流量，从而质量空气流量传感器可以沿着进气通道144或进气通道 148中的一个设置。
在220,通过使用基于速度-密度或速度-节气门位置中的一个或多个的方法可以 确定发动机的整体或合并的质量空气流量(MAF-整体)。在一个示例中，通过经进气歧 管压力传感器182确定进气歧管中的进气压力，经进气歧管温度传感器183确定进气 歧管中的进气的温度，及经发动机转速传感器181确定发动机的转速，控制系统可以 使用基于速度-密度的方法以确定发动机的整体质量空气流量。在另一个示例中，通 过经节气门位置传感器157确定节气门158的位置和经发动机转速传感器181确定发 动机的转速，控制系统可以使用基于速度-节气门位置的方法以确定发动机的整体质 量空气流量。在又一个示例中，控制系统可以使用在通过第一支路和第二支路的空气 流量重新合并处下游的进气通道或进气歧管中设置的附加的质量空气流量传感器。以 此方式，通过使用进气歧管压力、发动机转度、进气歧管温度、和/或节气门位置的 组合，控制系统可以确定发动机的整体质量空气流量。在一个示例中，控制系统可以 参考查找表或存储在存储器中的发动机MAP图以根据进气歧管压力、进气歧管温度、
发动机转度、和/或节气门位置确定整体质量空气流量。
在230，根据在220确定的整体质量空气流量和在210确定的通过进气系统的第
一支路的空气流量之间的差可以确定通过发动机进气系统的第二支路的质量空气流
量，因为发动机的整体质量空气流量基于第一支路和第二支路两者提供的质量空气流
量之和。在一个示例中，控制系统可以根据基于下列等式的MAF-2确定流过发动机进
气系统的第二支路的质量空气流量
MAF一2 = MAF—整体-MAF一1
在240，可以确定通过发动机进气系统的第一支路的质量空气流量和第二支路的 质量空气流量之差。在一个示例中，控制系统可以根据基于下列等式中的一个的MAF_ 不平衡确定质量空气流量差
MAF—不平衡=MAF—1 - MAF—2或MAF—不平衡=MAF-2 - MAF—1
如在250标示，若质量空气流量差(MAF-不平衡)小于预定的质量空气流量差闳 值(MAF-阈值)，则例程可以返回到210,控制系统执行在发动机进气系统的不同支 路之间的质量空气流量差的后续监测。或者，若质量空气流量差(MAF-不平衡)不小 于预定的质量空气流量差阈值(MAF-阈值)，则例程可以进行到260。应理解控制系 统不仅可以确定不平衡的量，也可以确定在MAF-1和MAF—2中哪个更大。在一个示例 中，控制系统配置有表示(MAF-不平衡)的设定值或一组设定值，并用质量空气流量 差(MAF—不平衡)与这些设定值相比较。在一些示例中，MAF-阈值可以随着发动机的 工况改变。控制系统可以将MAF-阈值设定为发动机整体质量空气流量的函数。例如， MAF-阈值可以基于MAF-1和MAF—2之间的分数差分(fractional difference)或比 率。在其他的示例中，MAF-阈值在多个工况中可以是常数。
在260，可以釆取修正措施以将质量空气流量差(MAF-不平衡)减少到小于质量 空气流量差阈值(MAF-阈值)。例如，当通过第一支路的质量空气流量的减少的量大 于合并的质量空气流量的相应的减少的量的一半时，控制系统可以相对于通过第二支 路的质量空气流量增加通过第一支路的质量空气流量。通过仅增加通过第一支路的质 量空气流量，仅减少通过第二支路的质量空气流量，既增加通过第一支路的质量空气 流量也减少通过第二支路的质量空气流量，使通过第一支路的质量空气流量增加的程 度大于通过第二支路的质量空气流量增加的程度，或使通过第二支路的质量空气流量 减少的程度大于通过第一支路的质量空气流量减少的程度，可以相对于通过第二支路 的质量空气流量增加通过第一支路的质量空气流量。然而，当通过第一支路和第二支 路的合并的空气流量保持不变时，通过使通过第一支路的质量空气流量增加的量等于 通过第二支路的质量空气流量减少的量，控制系统可以相对于第二文路增加通过第一 支路的空气流量。
在另一个示例中，当通过第一支路的质量空气流量的增加的量大于合并的质量空 气流量的相应的增加的量的一半时，控制系统可以相对于通过第二支路的质量空气流 量减少通过第一支路的质量空气流量。通过仅减少通过第一支路的质量空气流量，仅 增加通过第二支路的质量空气流量，既减少通过第一支路的质量空气流量也增加通过
第二支路的质量空气流量，使通过第一支路的质量空气流量减少的程度大于通过第二 支路的质量空气流量减少的程度，或使通过第二支路的质量空气流量增加的程度大于 通过第一支路的质量空气流量增加的程度，可以相对于通过第二支路的质量空气流量 减少通过第一支路的质量空气流量。然而，当第一支路和第二支路的合并的空气流量 保持不变时，通过使通过第一支路的质量空气流量减少的量等于通过第二支路的质量 空气流量增加的量，控制系统可以相对于第二文路减少通过第一支路的空气流量。
因此，通过调节本文描述的一个或多个执行器，控制系统可以控制通过支路中的 一个或两个的质量空气流量以响应于两个支路之间的质量空气流量中的不平衡。例 如，控制系统可以改变涡轮的操作参数(例如涡轮几何特性、废气门位置等)以增加 或减少压缩机的转速，从而改变通过压縮机支路的质量空气流量。例如，通过增加沿 着第一支路设置的压缩机的转速可以增加通过第一支路的质量空气流量，通过减少该 压缩机的转速可以减少通过第一支路的质量空气流量。类似地，通过增加沿着第二支 路设置的压縮机的转速可以增加通过第二支路的质量空气流量，通过减少该压縮机的 转速可以减少通过第二支路的质量空气流量。参考图3将详细描述减少(MAF-不平衡) 的各种方法。
图3示出描述控制发动机系统以减少在发动机进气系统的不同支路之间的质量 空气流量差的示例方法的流程图。在310,可以确定初始(当前)的执行器设置。例如， 控制系统可以评估关联于涡轮增压器废气门、可变几何涡轮、进气门正时装置及排气 门正时装置等的各种执行器的当前操作状态。
然后控制系统可以执行参考320、 330、及340描述的操作中的一个或多个以减 少在发动机进气系统的不同支路之间的不平衡。在通过320、 330、及340的操作中 的一个或多个控制下调节执行器的一个或多个时，控制系统可以根据执行器控制限制 监测执行器设置。若执行器中的一个达到其控制限制(例如废气门完全关闭或完全开 启)，则控制系统可以调节还未达到控制限制的一个或多个其他的执行器以进一步减 少发动机的不同进气支路之间的质量空气流量不平衡。
在320，可以调节至少一个废气门以减少具有较高质量空气流量的进气支路的质 量空气流量和/或增加具有较低质量空气流量的进气支路的质量空气流量。例如> 控 制系统可以开启或更大程度地开启关联于负担较高质量空气流量的涡轮增压器的废 气门以减少压缩机提供的压缩水平，从而减少关联于该支路的质量空气流量。替代地 或附加地，控制系统可以关闭或更小程度地开启关联于负担较低质量空气流量的涡轮 增压器的废气门以增加压縮机提供的压缩水平，从而增加关联于该支路的质量空气流 量。注意若废气门中的一个达到其控制限制，且希望对质量空气流量进行附加的调节， 控制系统可以参考操作320、 330、及340所述进一步调节其他废气门以及其他执行
器，若其他废气门还未达到其控制限制。
在330,可以调节排气涡轮的至少一个的几何特性以减少具有较高质量空气流量
的进气支路的质量空气流量和/或增加具有较低质量空气流量的进气支路的质量空气 流量。例如，控制系统可以调节涡轮叶轮几何特性以增加排气中所含的能量到动能的 转化，该动能可以供应到关联于较低质量空气流量支路的压缩机，从而经较高压缩增 加通过该支路提供到发动机的质量空气流量。替代地或附加地，控制系统可以调节涡 轮叶轮几何特性以减少排气中所含的能量到动能的转化，该动能可以供应到关联于较 高质量空气流量支路的压缩机，从而经较低压缩减少关联于该支路的质量空气流量。 注意若可变几何涡轮执行器中的一个达到其控制限制，且希望对质量空气流量进行附 加的调节，控制系统可以参考操作320、 330、及340所述进一步调节其他可变几何 涡轮以及其他执行器，若其他可变几何涡轮执行器还未达到其控制限制。
在340,可以调节至少一个汽缸组(例如包括发动机的一个或多个汽缸)的一个 或多个操作参数以减少具有较高质量空气流量的进气支路的质量空气流量和/或增加 具有较低质量空气流量的进气支路的质量空气流量。例如，控制系统可以改变关联于 一组汽缸的气门正时、点火正时、燃料量、或燃料喷射正时以增加或减少提供到相应 的排气涡轮的排气能量的量。例如，控制系统可以增加提供到关联于较低质量空气流 量支路的涡轮的排气能量以增加通过压縮机提供的压縮，进而增加通过进气系统的特 定支路提供的质量空气流量。替代地或附加地，控制系统可以减少提供到关联于较高 质量空气流量支路的涡轮的排气能量以减少通过压缩机提供的压缩，进而可以减少通 过进气系统的特定支路提供的质量空气流量。注意若包括进气门执行器和排气门执行 器的执行器、点火装置、或燃料喷射器中的一个达到其控制限制，且希望对质量空气 流量进行附加的调节，控制系统可以参考操作320、 330、及340所述进一步调节关 联于其他汽缸以及其他执行器的操作参数，若这些操作参数未达到其控制限制。
在350，例程判断可操作以减少质量空气流量不平衡的执行器是否已达到其相应 的控制限制。若回答为否，例程可以返回以经控制系统所控制的320、 330、或340 中的一个或多个提供质量空气流量不平衡的附加的减少。或者，在350回答为是，控 制系统可以指示关联于较低质量空气流量支路的涡轮存在故障或劣化。例如，控制系 统可以向车辆驾驶员或修理人员提供涡轮增压器或废气门劣化或故障的指示和/或若 合适时可以停止发动机的操作以减少不然会发生的损坏。
图4示出示意性地描述图2和图3的控制策略的控制图。例如，如图4所示，从 如质量空气流量传感器、发动机转速传感器、进气歧管压力传感器、进气歧管温度传 感器、节气门位置传感器等传感器的组合的输出可以由控制系统用来确定发动机的整 体质量空气流量(MAF-整体)和发动机进气系统的单个支路的质量空气流量(MAF-1),
如参考图2和图4描述。可以确定在MAF—整体和MAF—1之间的差以评估通过发动机 进气系统的第二支路的质量空气流量(MAF—2),而不必要求从在第二支路中设置的
质量空气流量传感器提供质量空气流量信号。
MAF —1和MAF-2之差可以用来确定在发动机进气系统不同支路之间的质量空气流
量差(MAF—不平衡)的程度。阈值质量空气流量差(MAF-阈值)可以基于工况选择， 基于固定值选择，或可以基于MAF-1和MAF-2的比率选择。MAF—不平衡和MAF-阈值 之差可识别为错误，控制系统可响应于该错误如参考图3所述调节发动机系统的一个 或多个执行器。重复该过程，可以通过上述传感器中的一个或多个确定对执行器的调 节产生的质量空气流量。以此方式，可以确定经每个包括涡轮增压器的两个独立的支 路提供到发动机的空气流量之间的不平衡，且可以实施合适的控制策略以减少不平 衡。
因此，在仅支路中的一个包括质量空气流量传感器或关联于支路中的一个的质量 空气流量传感器存在故障或变得劣化的情况下，本文描述的各种方法的一个或多个可 以用来减少发动机进气系统的不同支路之间的质量空气流量不平衡。以此方式，通过 响应于合并的质量空气流量(MAF-整体)和通过第一支路的质量空气流量(MAF-1) 之一中的检测到的变化，减少质量空气流量不平衡，可以减少发动机的噪声、振动和 不平稳性(NVH)和/或增加燃料效率。
应注意，本文中包括的示例控制和估值例程可用于各种发动机和/或车辆系统配 置。本文所述的具体例程可以表示任何数量的处理策略中的一种或多种，如事件驱动、 中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种步骤、操作或功能可以按所示的顺 序执行、并行执行，或在一些情况下略去。类似地，处理的顺序不是实现本文中所述 的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为便于演示和说明而提供。取决于所使用 的具体策略，可以重复执行所示步骤或功能中的一个或多个。此外，所述步骤可以在 图形上表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。应理解，在本 文中公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不应被视为具有限制意 义，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、 1-4、 1-6、 V-12、 对置4、及其他的发动机类型。本公开的主题包括在本文中公开的各种系统和配置， 及其他特征、功能，和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。
本申请的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权 利要求可能引用"一个"元素或"第一"元素或其等价。这样的权利要求应被理解为 包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的 元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本申请权 利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这样的权 利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括 在本申请的主题之内。
权利要求
1. 一种操作发动机系统的方法，所述发动机系统包括具有第一压缩装置的第一进气通道支路和具有第二压缩装置的第二进气通道支路，其中所述第一进气通道支路和第二进气通道支路的每个经共同进气通道流体连通地连接到发动机的燃烧室，沿着第一进气通道支路设置的第一传感器，沿着共同进气通道设置的至少一个第二传感器，其中所述第一传感器为质量空气流量传感器，所述第二进气通道支路不包括质量空气流量传感器，所述方法包括:当通过所述第一进气通道支路的质量空气流量的减少的量大于合并的质量空气流量的相应的减少的量的一半时，相对于通过所述第二进气通道支路的质量空气流量增加通过所述第一进气通道支路的质量空气流量。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括当通过所述第一进气通道 支路的质量空气流量的增加的量大于合并的质量空气流量的相应的增加的量的一半 时，相对于通过所述第二进气通道支路的质量空气流量减少通过所述第一进气通道支 路的质量空气流量。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，基于所述第一传感器的输出确定通 过所述第一进气通道支路的质量空气流量，基于至少所述第二传感器的输出确定所述 合并的质量空气流量。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二传感器配置为检测在所述 共同进气通道中的压力。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，基于第三传感器检测的所述发动机 的转速进一步确定所述合并的质量空气流量。
6. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，通过改变所述第一压缩装置的转速 调节通过所述第一进气通道支路的质量空气流量，通过改变第二压縮装置的转速调节 通过所述第二进气通道支路的质量空气流量。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一压缩装置连接到设置所述 发动机的第一排气通道中的第一排气涡轮，所述第二压缩装置连接到设置在所述发动 机的第二排气通道中的第二排气涡轮；通过调节所述第一排气涡轮的几何特性改变所 述第一压缩装置的转速，通过调节所述第二排气涡轮的几何特性改变所述第二压缩装 置的转速。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一压缩装置连接到设置在所 述发动机的第一排气通道中的第一排气涡轮，所述第二压缩装置连接到设置在所述发 动机的第二排气通道中的第二排气涡轮；通过调节通过所述第一排气涡轮的排气的流量改变所述第一压縮装置的转速，通过调节通过所述第二排气涡轮的排气的流量改变 所述第二压縮装置的转速。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过改变第一废气门的位置调节通 过所述第一排气涡轮的排气的流量，通过改变第二废气门的位置调节通过所述第二排 气涡轮的排气的流量。
10. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，通过相对于所述第二压縮装置的转 速增加所述第一压缩装置的转速，相对于通过所述第二进气通道支路的质量空气流量 增加通过所述第一进气通道支路的质量空气流量。
11. 一种操作包括具有两个支路的进气系统的发动机系统的方法，每个所述支路 包空气压缩装置，所述发动机系统还包括仅位于所述进气系统中的两个支路的一个中 的非对称设置的质量空气流量传感器，所述方法包括操作所述第一空气压缩装置以经第一支路向所述发动机提供进气； 操作所述第二空气压缩装置以经第二支路向所述发动机提供进气；基于所述质量空气流量传感器的输出改变经所述第一支路和第二支路提供到所 述发动机的进气的相对量。
12. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，通过调节所述第一空气压缩装置 和所述第二空气压縮装置中的至少一个的转速改变经所述第一支路和第二支路提供 到所述发动机的进气的相对量。
13. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，所述第一空气压缩装置连接到设 置在所述发动机的第一排气流中的第一排气涡轮，所述第二空气压缩装置连接到设置在所述发动机的第二排气流中的第二排气涡轮；通过调节所述第一排气涡轮和所述第二排气涡轮中的至少一个的操作参数改变所述进气的相对量。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述操作参数包括绕过所述第一 排气涡轮或所述第二排气涡轮的排气的量。
15. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述操作参数包括所述第一排气 涡轮和所述第二排气涡轮中的至少一个的几何特性。
16. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述改变经第一支路和第二支路提供到所述发动机的进气的相对量还基于连接到所述发动机的输出轴的发动机转速 传感器和连接到所述第一支路及所述第二支路的共同进气歧管的压力传感器中的至 少一个的输出和所述发动机的节气门的位置。
17. —种发动机系统，包括包括第一支路和第二支路的进气系统，其中仅第一支路包括质量空气流量传感 器，所述第二支路不包括质量空气流量传感器； 沿着所述第一支路设置的第一压縮装置； 沿着所述第二支路设置的第二压缩装置； 与所述第一支路和第二支路的每个流体连通的进气歧管； 设置在所述进气歧管中的第二传感器；及包括与所述进气歧管流体连通的至少第一燃烧汽缸和第二燃烧汽缸的内燃发动机。
18. 如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括配置为响应于至少所述质 量空气流量传感器和第二传感器的输出相对于所述第二压缩装置的转速改变所述第 一压缩装置的转速的控制系统；所述质量空气流量传感器和第二传感器的每个通信连 接到所述控制系统。
19. 如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括与所述第一燃烧汽缸流体 连通的第一排气通道；与所述第二燃烧汽缸流体连通的第二排气通道；沿着所述第一 排气通道设置且连接到所述第一压缩装置的第一涡轮；沿着所述第二排气通道设置且 连接所述第二压缩装置的第二涡轮；所述第二传感器包括压力传感器和温度传感器中 的至少一个。
20. 如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述控制系统配置为通过改变所 述第一涡轮和所述第二涡轮中的至少一个的操作参数以相对于所述第二压缩装置的 转速改变所述第一压缩装置的转速。
全文摘要
本发明涉及双涡轮增压发动机系统的空气流量平衡。在一个示例中，提供操作发动机系统的方法，该发动机系统包括具有第一压缩装置的第一进气通道支路和具有第二压缩装置的第二进气通道支路，其中第一支路和第二支路的每个经共同进气通道流体连通地连接到发动机的至少一个燃烧室，沿着第一支路设置的第一传感器，沿着共同进气通道设置的至少一个第二传感器，其中第一传感器是质量空气流量传感器，第二支路不包括质量空气流量传感器。该方法包括当通过第一支路的质量空气流量的减少的量大于合并的质量空气流量的相应的减少的量的一半时，相对于通过第二支路的质量空气流量增加通过第一支路的质量空气流量。
文档编号G01M99/00GK101382082SQ20081021502
公开日2009年3月11日 申请日期2008年9月3日 优先权日2007年9月6日
发明者大卫·乔治·法默 申请人:福特环球技术公司