确定和响应于双涡轮增压发动机中不响应的废气门的方法

专利名称：确定和响应于双涡轮增压发动机中不响应的废气门的方法
技术领域：
本发明涉及操作双涡轮增压发动机的方法和系统，具体涉及确定和响应于双涡轮 增压发动机中不响应的废气门的方法和系统。
背景技术：
内燃发动机的涡轮增压器可以包括废气门，用于控制流经涡轮增压器中的排气涡 轮级的部分排气流。通过改变废气门的位置，可以相应地增加或减少涡轮增压器的压 缩机级所提供的增压水平。包括双涡轮增压器的发动机可以使用废气门控制来平衡每 个涡轮增压器提供的增压水平。在某些工况下，在关联于一个涡轮增压器的废气门设定到与另一个涡轮增压器的 废气门不同的位置，或压缩机中的一个进入喘振工况时，会发生涡轮增压器不平衡。 例如，较高的发动机温度和排气中的各种微粒会造成废气门不可操作，使其不响应于 后续的指令。在同时用指令控制两个废气门进入设定的位置时，不响应的废气门会在 涡轮增压器之间产生振荡的不平衡，这会使发动机或涡轮增压器劣化。发明人在此认识到，使用与并联设置的双压縮机级连通的组合进气歧管的进气系 统会给管理涡轮增压器不平衡和废气门可操作性的目的带来附加的挑战。例如，可能 难以通过在组合的流处提供的传感器区分每个压缩机独立的流特性。然而，使用附加 的传感器来检测废气门的位置或可操作性或每个涡轮增压器独立的流特性会在附加 的传感器劣化时提供错误的反馈。 '发明人在此还认识到，排气传感器已在一些发动机系统中用于向发动机提供空燃 比反馈控制。例如，通用排气氧(UEG0)传感器可以紧接着位于每个涡轮增压器的排 气涡轮和废气门通道下游。虽然这些排气传感器可用于测量排气成分，但压缩机侧的 不平衡对排气成分几乎没有影响。相反，当一个压縮机发生喘振时涡轮上的负荷会在 汽缸组之间改变。发生喘振的压缩机所属的涡轮增压器会通过解除其涡轮的负荷表现 出该喘振，而另一个涡轮上的负荷在未发生喘振的压缩机向发动机补充气流时成比例 地增加。这会使得排气流之间产生排气温差。因此，在一些工况下，排气传感器可以 用作排气温度传感器，从而排气流之间的温差可以用作涡轮增压器不平衡和压縮机喘 振的指示，允许采取缓解措施以减少不平衡。另外，可以通过在向废气门发出控制指 令之后检查排气流的温度改变来诊断废气门的功能性。 发明内容因此，作为一个示例，上述问题可以通过一种用于车辆的发动机系统来解决，该发动机系统包括具有进气系统和排气系统的内燃发动机；具有沿进气系统的第一支 路设置的第一压缩机、沿排气系统的第一排气支路设置的第一涡轮，及包括第一废气 门的第一涡轮旁通通道的第一涡轮增压器；具有沿进气系统的第二支路设置的第二压 缩机、沿排气系统的第二排气支路设置的第二涡轮，及包括第二废气门的第二涡轮旁 通通道的第二涡轮增压器；沿排气系统的第一排气支路设置在第一涡轮和第一废气门 下游的第一排气传感器；沿排气系统的第二排气支路设置在第二涡轮和第二废气门下 游的第二排气传感器；及配置为用指令控制第一废气门和第二废气门两者进入关闭位 置或开启位置，并响应于第一排气传感器和第二排气传感器所指示的第一排气支路和 第二排气支路之间的温差指示所述第一废气门和第二废气门中的一个不响应所述指 令的控制系统。以此方式，可以通过已向发动机提供用于空燃比反馈控制的一组传感器确定废气 门可搡作性和涡轮增压器不平衡，且可以釆取缓解措施以减少不平衡，从而减少压縮 机喘振。作为另一个示例，提供一种操作包括具有经共同进气歧管可搡作地连接到至少两 个涡轮增压器的第一汽缸组和第二汽缸组的发动机的发动机系统的方法。该方法包 括在第一模式期间，响应于由沿第一汽缸组的排气通道设置的第一排气传感器提供 的反馈，改变向第一汽缸组提供的燃料量，并响应于由沿第二汽缸组的排气通道设置 的第二排气传感器提供的反馈，改变向第二汽缸组提供的燃料量；及在第二模式期间， 响应于对第一排气传感器提供的第一温度指示和第二排气传感器提供的第二温度指 示的比较，调节至少一个涡轮增压器的工作参数。以此方式，可以响应于排气传感器提供的温度指示调节至少一个涡轮增压器的工 作参数，如涡轮几何特性、废气门位置、压縮机旁通量等，以减少涡轮增压器不平衡 和/或压缩机喘振。


图1示出包括双涡轮增压器的示例发动机系统的示意图。 图2示出描述传感器温度和排气温度之间的关系的图表。 图3是示出通过排气传感器推断排气温度的示例控制策略的流程图。 图4是示出基于对排气温度的比较确定两个废气门中的哪个不响应于指令信号 的示例控制策略的流程图。图5是概述如何基于对排气温度的比较诊断废气门对于给定指令的响应性的图表。图6是示出基于对废气门中的一个不响应的指示调节发动机系统的一个或多个
工作参数的示例控制策略的流程图。图7是示出在废气门正常工作时用于减少涡轮增压器不平衡和压缩机喘振的示 例控制策略的流程图。 .具体实施方式
图1示出包括双涡轮增压器16A和16B的示例发动机系统100的示意图。在该示 例中，内燃发动机30包括第一汽缸组32A和第二汽缸组32B。每个汽缸组32A和32B 可以包括多个发动机汽缸或燃烧室34。作为一个示例，发动机30可以配置为在每个 汽缸组32A和中提供3个或4个汽缸的所称的V型配置。应理解，发动机30可 以包括任何适合数量的汽缸或为任何汽缸配置。发动机30可以通过包括第一进气支路60A和第二进气支路60B的进气系统接收 进气。第一进气支路60A向第一涡轮增压器16A中的压縮装置或压缩机18A提供进气。 涡轮增压器16A还包括经轴22A连接到压缩机18A的排气涡轮20A。作为一个示例， 涡轮20A可以设置在发动机排气系统的第一排气支路70A中。涡轮20A可以从流经排 气支路70A的排气吸收能量，经轴22A向压縮机18A提供功。类似地，第二进气支路60B包括具有压缩机18B和经轴22B连接到压缩机18B的 排气涡轮20B的第二涡轮增压器16B。涡轮20B可以设置在发动机排气系统的第二排 气支路70B中。涡轮20B可以从排气支路70B的排气流中吸收能量，经轴22B向压缩 机18B提供功。可以通过共同进气歧管26向发动机30提供来自每个进气支路60A和60B的进气。 在一些示例中，节气门24可以位于共同进气歧管上游的第一进气支路和第二进气支 路的合流区域中。附加地或替代地，节气门10可以位于进气支路60A和60B上游的 进气系统合流区域中。可以经相应的进气门向汽缸组32A和32B中的各个汽缸提供进 气。例如，每个发动机汽缸可以包括通过凸轮驱动或电磁气门驱动(EVA)控制的一 个或多个进气门。此外，可以经相应的排气门向排气支路70A和70B提供汽缸组32A 和32B中的各个汽缸产生的排气。每个发动机汽缸可以包括通过凸轮驱动或EVA控制 的一个或多个排气门。对于凸轮驱动，进气门和排气门的开启正时和关闭正时以及气 门升程可由控制系统50通过一个或多个可变凸轮正时装置、可变气门升程装置，及 凸轮廓线变换装置控制。对于EVA，控制系统50可以改变向与进气门和排气门关联 的EVA提供的气门驱动信号的正时和脉冲宽度，以控制开启正时、关闭正时和气门升 程，如本领域技术人员阅读本文可知。在一些示例中，可以提供一个或多个压缩机旁通通道和/或压縮机旁通阀。如图 1所示，可以提供第一压缩机旁通通道12A和压缩机旁通阀14A以允许进气绕过压缩 机18A。类似地，可以提供第二压缩机旁通通道12B和压缩机旁通阀"B以允许进气 绕过压缩机18B。以此方式，分别通过压缩机旁通阀14A和14B改变旁通空气的量，
可以单独控制流经压缩机18A和18B的空气的量。在其他示例中，可以提供单个压缩 机旁通通道和关联的旁通阀(如，防喘振阀)以允许进气经共同旁通通道绕过两个压 縮机。旁通阀14A和14B的位置可由控制系统50单独控制以分别改变流经压缩机18A 和18B的进气的流率。此外，可以提供排气涡轮旁通通道和/或涡轮旁通阀。这些涡轮旁通阀在本文中 称为废气门，以使其更容易与上述压缩机旁通阀区分。如图l所示，可以沿涡轮旁通 通道38A提供第一废气门40A,用于允许排气绕过涡轮20A。类似地，可以沿通道38B 提供第二废气门40B,用于允许排气绕过涡轮20B。以此方式，可以分别通过改变流 经废气门40A和40B的排气的量单独控制流经涡轮20A和20B的排气的量。注意，在 一些示例中，可以省略这些废气门，从而通过改变其相应的可变几何涡轮的几何特性 和/或控制其压缩机旁通量来控制涡轮增压器。每个排气支路70A和70B可以包括一个或多个排气氧(EGO)传感器和/或排气后 处理装置。例如，排气支路70A如图1所示包括设置在涡轮20A下游和催化剂44A上 游的排气氧(EG0)传感器42A。类似地，排气支路70B如图所示包括设置在涡轮20B 下游和催化剂44B上游的排气氧(EGO)传感器42B。作为一个示例，EG0传感器42A 和42B配置为通用排气氧(UEGO)传感器或加热型排气氧(HEGO)传感器。EG0传感器42A和42B可由控制系统50操作用于提供发动机的每个汽缸组产生 的排气中的氧浓度的指示。以此方式，EG0传感器42A和42B可以配置为提供排气空 燃比的指示以允许对发动机30进行燃料喷射的反馈控制。此外，如下文所述，EGO 传感器42A和42B可由控制系统50操作分别用于提供每个支路70A和70B中的排气 温度的指示。因此，EGO传感器42A和42B可以用作用于确定排气成分和排气温度的 多用途传感器。以此方式，不必在排气系统的每个支路中使用独立的温度传感器，从 而降低发动机系统的成本和复杂性。然而，在一些示例中，可以在每个排气支路70A 和70B中在相应的涡轮下游和相应的后处理装置上游提供独立的专用温度传感器。可以提供控制系统50以用于控制发动机系统100的操作。虽然未在图1中示出， 控制系统50可以包括一个或多个电子控制器，每个电子控制器包括例如用于接收来自各种传感器的信号和发送控制信号到发动机系统的各种执行器的一个或多个输入/ 输出装置，用于提供本文所述的各种控制工作的中央处理单元(CPU)(未示出)， 包括各自通过数据总线通信的随机存取存储器UAM)、只读存储器UOM)(未示出)， 和/或保活存储器(KAM)的存储器(未示出)。控制系统50可以通过其各自的执行器控制旁通阀14A和14B、废气门40A和"B, 及节气门IO和24的位置。此外，在一些示例中，可以通过可变几何涡轮(VGT)执行器改变涡轮的几何特性以增加或减少由涡轮转化为功的排气能量。因此，控制系统 可以通过改变涡轮叶轮的几何特性来控制涡轮转速。注意，这些执行器中的至少部分可以配置为向控制系统50提供指示执行器位置
的反馈。然而，如本文所述，所提供的方法可以响应于发出的指令确定废气门40A和 "B的位置而不需要使用执行器位置反馈，虽然也可以附加地使用这样的反馈。因此， 在至少部分示例中，与废气门40A和40B关联的执行器未配置为提供位置反馈。或者， 在位置反馈对废气门40A和40B可用时，本文所述的响应于发出的指令推断废气门位 置的方法可用于确定与执行器位置反馈传感器关联的错误或劣化。再者，控制系统50可以单独控制发动机30的每个汽缸的工作参数，包括点火正 时、燃料喷射正时、燃料喷射量、进气门正时、排气门正时等，如下文中参考图6详 述。在EGO传感器"A和42B配置为加热型EGO传感器时，控制系统50可以改变占 空比和/或向传感器施加的电流、电压，或电力的大小以控制向每个传感器提供的加 热量。例如，控制系统50可以参考加热器占空比和/或向EGO传感器70A和70B提供 的加热量确定流经排气支路70A和70B的排气流的温度。或者，控制系统可以向每个 EGO传感器42A和"B提供电压和/或电流以确定其相应的加热器元件两端的电阻， 从而用控制系统确定的电阻指示EGO传感器的温度，进而指示流经其相应的排气支路 的排气的温度。控制系统也可以替代地或附加地使用通过EGO传感器确定排气温度的 其他方法。现参考图2和图3，描述通过EGO传感器确定排气温度的示例方法。 一些EGO传 感器通过反馈将传感器基底(sensor substrate)温度控制到恒定的最低温度。可以 使用排气传感器的基底电阻、加热器功率，及排气流率的组合作出排气温度推断。也 可以使用替代方法以通过EGO、 UEGO、 HEGO，或其他类型的空燃比传感器获取排气温 度的指示。例如，在未将传感器用于空燃比控制目的时，传感器的电阻可以和排气温 度相关。图2示出描述控制于传感器温度设定点的加热型EG0传感器的传感器温度和排气 温度之间的关系的图表。如图2的图表所示，在排气温度超过传感器的温度设定点的 情况下，传感器温度几乎与排气温度相同。在传感器的温度设定点超过排气温度的情 况下，加热器的功率、电流、电压，和/或占空比随着设定点和排气温度之间的温差 增加。图3示出描述一种可用于推断排气温度的示例方法的流程图。如310所示，控制 系统(如控制器50)确定传感器电阻。作为一个示例，控制器可以通过传'感器基底 施加已知的电流并记录所产生的电压以测量该电阻。传感器的电阻可以相关于推断的 传感器温度，因为传感器的电阻随传感器温度改变。在320,可以使用传感器电阻作 为反馈通过改变加热器占空比将传感器温度控制到设定点。在传感器温度超过设定点 的情况下，传感器的加热器占空比变为零。因此，如果控制器在330判断加热器占空 比=0,则在340推断排气温度等于传感器的温度，控制器进而基于传感器电阻确定 传感器温度。在传感器温度等于设定点的情况下，传感器的加热器占空比随传感器温
度和排气温度之差单调增加。因此，在350判断传感器温度等于设定点时，可以在 3"推断排气温度等于设定点温度和传感器的加热器占空比的函数之差。作为一个示 例，加热器的占空比的函数可以等于传感器的加热器占空比和增益项的乘积。另外， 可以将因子加到传感器的加热器占空比上以考虑到由空气流量传感器获得的或由控 制系统推断的排气流率。或者，存储在控制器处的存储器中的查找表可用于通过设定 点温度和加热器占空比的函数之差推断排气温度。图4是描述基于对涡轮下游排气温度的比较确定两个废气门中的哪个不响应于发出的指令信号的示例控制策略的流程图。在410,发出开启或关闭废气门的指令。 作为一个示例，控制系统可以用指令控制每个废气门开启或关闭。在该具体示例中， 控制系统向每个废气门发出进入相同的开启位置或关闭位置的指令。注意,这些指令 可以同时发出也可以在不同时间发出。然而，应理解，同时发出的指令可以在一些工 况下减少涡轮增压器不平衡。在"2,通过第一 EGO传感器确定流经第一涡轮下游的第一排气支路的排气的温 度。例如，EGO传感器42A可用于向控制系统50提供从涡轮20A和/或废气门40A流 经排气支路70A的排气的温度的指示。作为一个非限制性示例，可以通过EGO传感器基底电阻、其加热器功率(向EGO 加热器提供的功率的量)，及通过EGO传感器的排气系统支路的排气流率的组合来确 定排气温度，如参考图2和图3所述。在414,可以通过第二 EGO传感器确定流经第二涡轮下游的第二排气支路的排气 的温度。例如，EGO传感器42B可用于向控制系统50提供从涡轮20B和/或废气门40B 流经排气支路70B的排气的温度的指示。通过EGO传感器42B确定第二排气流的温度 的方法可以和上述通过EGO传感器42A确定第一排气流的温度的方法相同。在416，如果在412确定的第一排气流的温度和在414确定的第二排气流的温度 之差大于预定阈值，则例程进入420。例如，控制系统可以比较通过EGO传感器获得 的排气流之间的温差与预定温差阔值。作为一个非限制性示例，温差阈值可以包括 65.56摄氏度U50华氏度)的值。然而，也可以使用其他低于或高于65.56摄氏度 的适合的温差阈值。此外，在一些示例中，控制系统可以响应于发动机系统的工况改 变温差阈值。例如，该阈值在不同的发动机转速、发动机负荷、涡轮增压工况等下可 以较高或较低。例如，在负荷增加时，温差阈值可以增加，反之亦然。如果排气流之 间的温差不大于阈值温差，则例程返回410,从而控制系统可以通过EGO传感器连续 地或定期地监视在涡轮出口下游流动的排气。例如，控制系统可以在温度测量操作和 排气成分监视操作之间改变EGO传感器的操作。在420,如果在410用指令控制废气门关闭(即，减少绕过涡轮的排气流量从而 增加流经涡轮的排气流量)，则例程进入422。否则，在426,如果在410相反是用 指令控制废气门开启(即，增加绕过涡轮的排气流量从而减少流经涡轮的排气流量)，程返回410接着通过EG0传感器监视排气温度。在422,可以判断与排气温度较高的排气通道关联(如EGO传感器所检测到)的 废气门响应于关闭废气门的指令保持开启。例如，控制系统可以推断与温度较高的排 气流对应的废气门保持开启，因为未发生排气温度降低。如果温度较髙的支路的废气 门根据指令关闭，则通过涡轮的增加的排气流率本可产生更多的温度下降(如由另一 排气支路的温度较低的排气流所示)，因为涡轮在将更多排气能量转化为机械功时会 产生更多的温度下降。以此方式，控制系统可以推断温度较高的排气支路的废气门未 对关闭指令产生足够的响应且因此保持在开启位置或比另一废气门开启更多的位置。 在424,控制系统可以忽略一些瞬态的温度差异，这样的瞬态温度差异可能由废 气门在指令控制下的关闭造成。例如，控制系统可以忽略向废气门发出指令之后在指 定时间段内出现的明显的温差以便消除废气门响应时间差异造成的排气温度变化的 影响。例如，控制系统可以仅在发送废气门指令信号之后指定的时间段已流逝之后基 于不响应的废气门推断不响应的废气门和/或采取修正措施。然而，在一些示例中， 可以省略424处的操作。参考428,可以判断与排气温度较低的排气通道关联的废气门响应于开启废气门 的指令保持关闭。例如，控制系统可以推断温度较低的排气流的废气门保持关闭，因 为未发生排气温度增加。如果较低温度支路的废气门已根据指令开启，则通过涡轮的 降低的排气流率本可提供更多的温度增加(如，由另一排气支路的温度较高的排气流 所示)，因为涡轮将较少排气能量转化为机械功。以此方式，控制系统可以推断温度 较低的排气支路的废气门未响应于开启指令且因此保持处于关闭位置或比另一废气 门开启较少。在430，控制系统可以忽略废气门在指令控制下开启造成的瞬态温度差异。例如， 控制系统可以忽略向废气门发出指令之后在指定时间段内出现的温差以便消除废气 门响应时间差异造成的排气温度变化的影响。例如，控制系统可以仅在发送废气门指 令信号之后指定的时间段已流逝之后基于不响应的废气门推断不响应的废气门或采 取修正措施。注意，该瞬态时间段对于废气门开启指令和废气门关闭指令可以不同。 例如，忽略瞬态温度差异的决定可以在424和430的操作之间不同，因为控制系统可 以使用不同的准则来判断温度差异是否是由废气门的瞬态操作造成或是否存在有不 响应的废气门的情况。例如，废气门关闭的瞬态时间段可以长于或短于于废气门开启 的瞬态时间段。在一些示例中，可以省略430处的操作。在434,可以采取缓解措施以减少可由不响应的废气门造成的压縮机喃振、涡轮 增压器不平衡(如，各个涡轮增压器的流率和/或转速不平衡)，和/或涡轮增压器劣 化。例如，取决于哪个废气门不响应及推断的不响应的废气门的位置，控制系统可以 控制各种发动机系统工作参数中的一个或多个，包括各种气门工作参数、废气门工作 参数、节气门工作参数，和/或其他发动机工作参数以减少压缩机喘振和/或涡轮增压
器不平衡。例如，不响应的废气门可能带来的劣化效应会造成进气系统每个支路之间 的流量振荡，如果不采取措施来缓解该不平衡则会导致压縮机中的一个或两者发生喘 振。可以采取的修正措施或缓解措施的各种示例参考图6详述。图5提供概述如何基于排气系统的独立支路的排气流之间的温差确定不响应的废气门和不响应的废气门的位置的表格。表格的纵轴表示废气门指令，表格的横轴表 示所得的涡轮出口下游的排气温度工况。例如，如果用指令控制废气门开启(如，增加绕过涡轮的排气)，则可以推断与 温度较低的排气流关联的废气门保持关闭且因此不响应于开启指令。此外，可以推断 与温度较高的排气流关联的废气门已响应于开启指令开启。另一方面，如果相反是用 指令控制废气门关闭，则可以推断与温度较低的排气流关联的废气门已关闭，与温度 较高的排气流关联的废气门不响应于指令并保持开启。在一些示例中，控制系统可以 包括存储在存储器中的查找表或映射表，用于基于在涡轮下游确定的所得的排气流温 度确定两个废气门中的哪个不响应于给定的指令。一旦控制系统确定哪个废气门不响应于指令和废气门的相对位置，控制系统就可 以如434处所示采取缓解措施以减少涡轮增压器不平衡和/或压縮机喘振，从而减少 涡轮增压器劣化。作为一个非限制性示例，控制系统可以尝试减少通过涡轮增压器压 縮机中的一个或两者向发动机提供的增压。例如，如参考图6所述，可以调节与温度 较低的排气流关联的涡轮增压器的工作参数以降低向发动机提供的增压水平。该搡作 的执行可以通过将响应的废气门调节到不响应的废气门的位置，通过VGT执行器调节 涡轮几何特性，和/或改变压缩机旁通量等进行。现参考图6，提供描述可以执行用于减少涡轮增压器不平衡和/或压缩机喘振的 各种缓解措施的流程图。作为一个示例，控制系统可以在434处请求缓解措施时使用 参考图6所述的例程。首先在610,评估发动机系统的工况。例如，控制系统可以确定独立的排气流之 间的温差大小、与发动机系统气门、节气门、废气门等关联的各种执行器的当前位置 和控制限制，以及其他工况。接下来，可以执行一个或多个搡作612 - 626以调节发 动机系统或涡轮增压器的工作参数以缓解不响应的废气门的影响。注意，执行一个或 多个参考612 - 626所述的各种操作的决定可以取决于与特定操作关联的执行器是否 与已达到其控制限制和/或控制操作是否成功减少压缩机喘振和/或涡轮增压器不平 衡。例如，在如618所述将第一涡轮的几何特性调节到其控制范围的最大程度以减少 涡轮增压器不平衡时，控制系统可以尝试使用一个或多个如图6所述的其他控制操 作。在612,可以循环改变向不响应的废气门提供的控制信号以尝试将废气门释放出 其不响应位置。例如，如果废气门不响应于开启指令，则控制系统可以相反地指令关 闭然后再指令开启。控制系统可以定期在开启指令和关闭指令之间循环改变指令信号
以尝试将废气门释放出其不响应状态。因此，可以调节包括不响应的废气门的涡轮增 压器的工作参数以减少涡轮增压器不平衡。在6",可以用指令控制响应的废气门进入与不响应的废气门相同的位置，从而 减少排气流中的不平衡。例如，如果另一废气门不响应于先前的关闭指令，则控制系 统可以用指令控制关闭的废气门进入开启位置。以此方式，可以通过调节涡轮增压器 的工作参数减少通过涡轮的排气的流率差异，从而减少会造成压缩机喘振的流量不平 衡。应理解，在一些工况下，用指令控制两个废气门进入开启位置可以对涡轮增压器 提供较大的保护，因为增加绕过涡轮的排气的量可以降低涡轮增压器转速。在616,可以调节压縮机旁通阀中的一个或两者以减少流量不平衡和/或降低每 个涡轮增压器提供的总体增压水平。例如，在每个压缩机包括可独立控制的压缩机旁 通阀时，控制系统可以相对于节压缩机旁通阀中的一个调节压缩机旁通阀中的另一个 或两者以减少涡轮增压器之间的流量不平衡，因此减少涡轮增压器不平衡和/或压缩 机喘振。或者，在对两个压缩机仅提供一个组合的旁通阀时，控制系统可以开启旁通 阀以减少通过两个压缩机的进气流量，从而减少由每个涡轮增压器提供的总体增压。 然而，在一些示例中，控制系统可以取决于涡轮增压器的工作状态相反地增加通过压 缩机中的一个或两者的进气流量以通过关闭压缩机旁通闽中的一个或两者来减少压 缩机喘振。因此，可以调节至少一个涡轮增压器的工作参数，如压縮机旁通量。在618，在涡轮配置为可变几何涡轮(VGT)时，控制系统可以通过相应的执行 器调节涡轮中的一个或两者的几何特性以减少涡轮增压器之间的流量不平衡和/或降 低每个涡轮增压器提供的增压水平。例如，在与第一涡轮增压器关联的废气门停滞在 关闭位置(如，不响应于开启指令)，从而保持通过第一涡轮增压器的排气的流量时， 可以调节第一涡轮增压器的几何特性以减少排气能量到机械功的转化。以此方式，可 以通过调节涡轮增压器的工作参数减少与第一涡轮关联的压缩机的转速增加。然而， 在其他示例中，取决于具体的工况，可以增加压缩机中的一个或两者的转速以减少喘 振。在620,可以调节一个或多个节气门的位置以减少涡轮增压器之间的流量不平衡 和/或降低涡轮增压器提供的增压水平。例如，控制系统可以减少节气门开度以降低 向发动机提供的增压水平。然而，在一些工况下，控制系统可以增加节气门开度以增 加通过压縮机的空气流量，这在一些工况下可以减少压缩机喘振。再者，控制系统可 以减少第一节气门的开度并增加第二节气门的开度。例如，可以相对于位于压缩机下 游侧的节气门24调节位于压缩机上游侧的节气门10。在622,可以调节一个或多个发动机工作参数以减少流量不平衡和/或减少向涡 轮增压器中的一个或两者提供的排气能量。例如，控制系统可以调节发动机的单个汽 缸的一个或多个工作参数，包括点火正时、燃料喷射量、燃料喷射正时、进气门正时、 排气门正时等。作为非限制性示例，在第一排气支路的废气门不响应于开启指令(如，
停滞在关闭位置)时，控制系统可以减少向第一排气支路提供的热量以便减少涡轮加 速。例如，可以通过调节与第一支路关联的汽缸的一个或多个工作参数，包括减少相 对于最优正时的火花延迟、提前燃料喷射、改变燃料喷射量，和/或调节排气门正时 等，减少向第一排气支路提供的热量。作为另一个非限制性示例，如果涡轮增压器不 平衡非常严重，可以通过在发动机内停止燃料供应和停止点火使发动机停机或停用。在624,可以向车辆驾驶员或车辆维修人员提供对不响应的废气门的指示。例如， 控制系统可以打开车辆仪表板或控制台上指示发动机系统故障(如，停滞的废气门) 的指示灯和/或可以向车辆维修人员提供错误消息或错误码，指示哪个废气门存在故 障。此外，可以将错误码发送到中央数据管理系统并通过电子邮件发送给车辆驾驶员。 在一些示例中，控制系统可以将错误消息或错误码存储在存储器中，用于限制发动机 系统未来的操作并可以由维修人员读取用于以后的诊断。最后，例程返回，以根据需 要执行其他缓解措施进一步减少涡轮增压器不平衡。虽然上述方法可以应用于由不工作或不响应的废气门引起的涡轮增压器之间的 不平衡的情况，但应理解，即使两个废气门都正常工作，这些排气传感器也可用于通 过排气传感器确定涡轮增压器不平衡并采取修正措施。参考图7，提供描述示例涡轮 增压器控制方法的流程图。首先在710,判断废气门是否处于稳态。换句话说，控制 系统可以判断最近是否用指令控制废气门开启和关闭。作为一个示例，当废气门在阔 值时间段中未搡作时，控制系统可以判断废气门处于稳态。如果710的回答为否，例程返回，用图4的例程确定涡轮增压器之间的不平衡是 否因为不响应的废气门而发生。或者，如果710的回答为是，则例程进入72'0。在720, 可以通过排气传感器确定涡轮下游的排气流之间的温差。在730,判断排气流之间的 温差是否大于阈值。在涡轮增压器提供的流量变得不平衡且压縮机中的一个发生喘振 时，在两个废气门设定为关闭位置的情况下，相应的涡轮可能解除负荷，使排气流的 温度下降。注意，该阈值可以和参考416所述的温差阈值相同或不同。作为一个示例， 730处的温差阈值可以小于416处使用的阈值温差，因为图7的例程仅检测到涡轮增 压器负荷的不平衡而不是像图4的例程那样检测到不响应的废气门。如果7 30的回答为否，例程返回。或者，如果730的回答为是，则控制系统可以 在740釆取缓解措施以通过调节涡轮增压器的一个或多个工作参数减少涡轮增压器 不平衡和压缩机喘振。作为一个示例，控制系统可以通过调节废气门、涡轮几何特性， 或压缩机旁通量中的一个或多个降低每个涡轮增压器提供的增压水平。与图5中用于 单个不响应的废气门的方法相比，可以在双涡轮增压器之间按更加对称的方式调节各 种涡轮增压器工作参数，因为仅对单个涡轮增压器的工作参数的调节会使振荡的不平 衡发生，从而压缩机依次发生喘振并从喘振中恢复。通过740处釆取的措施，例程返 回730以判断温差是否仍然大于预定阈值。以此方式，即使涡轮增压器不平衡发生在 废气门正常工作时，控制系统也可以对其作出响应。
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. 一种用于车辆的发动机系统，包括具有进气系统和排气系统的内燃发动机；具有沿进气系统的第一支路设置的第一压缩机、沿排气系统的第一排气支路设置的第一涡轮，及包括第一废气门的第一涡轮旁通通道的第一涡轮增压器；具有沿进气系统的第二支路设置的第二压缩机、沿排气系统的第二排气支路设置的第二涡轮，及包括第二废气门的第二涡轮旁通通道的第二涡轮增压器；沿排气系统的第一排气支路设置在第一涡轮和第一废气门下游的第一排气传感器；沿排气系统的第二排气支路设置在第二涡轮和第二废气门下游的第二排气传感器；及配置为用指令控制第一废气门和第二废气门两者进入关闭位置或开启位置，并响应于所述第一排气传感器和第二排气传感器所指示的第一排气支路和第二排气支路之间的温差指示所述第一废气门和第二废气门中的一个不响应所述指令的控制系统。
2. 如权利要求i所述的系统，其特征在于，所述第一废气门的关闭位置与开启 位置相比提供流经所述第一涡轮的更大的排气流量，所述第二废气门的关闭位置与开 启位置相比提供流经所述第二涡轮的更大的排气流量。
3. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，在用指令控制所述第一废气门和第 二废气门两者进入开启位置且所述第一排气传感器和第二排气传感器指示流经所述 第一排气支路的排气的温度低于流经所述第二排气支路的排气的温度时，所述控制系 统指示所述第一废气门不响应。
4. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，在用指令控制所述第一废气门和第 二废气门两者进入关闭位置且所述第一排气传感器和第二排气传感器指示流经所述 第一排气支路的排气的温度高于流经所述第二排气支路的排气的温度时，所述控制系 统指示所述第一废气门不响应。
5. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，在用指令控制所述第一废气门和第 二废气门两者进入开启位置且所述第一排气传感器和第二排气传感器指示流经所述 第一排气支路的排气的温度低于流经所述第二排气支路的排气的温度时，所述控制系 统指示所述第一废气门不响应；在用指令控制所述第一废气门和第二废气门两者进入 关闭位置且所述第一排气传感器和第二排气传感器指示流经所述第一排气支路的排 气的温度高于流经所述第二排气支路的排气的温度时，所述控制系统指示所述第一废 气门不响应。
6. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制系统配置为在所述温差大 于温差阈值时指示所述第一废气门和第二废气门中的一个不响应于所述指令；所述控 制系统配置为在所述温差小于所述温差阈值时不指示所述第一废气门和第二废气门 中的一个不响应于所述指令；在用指令控制所述第一废气门和第二废气门进入关闭位 置或开启位置时所述指示由所述第一排气传感器和第二排气传感器提供。
7. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制系统配置为在所述温差出 现在所述指令之后的阈值时间段之后时指示所述第一废气门和第二废气门中的一个 不响应于所述指令；所述控制系统配置为在所述温差出现在所述指令之后的所述阈值 时间段内时不指示所述第一废气门和第二废气门中的一个不响应于所述指令。
8. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，对不响应的废气门的所述指示包括 车辆驾驶员的控制台上显示的警示灯。
9. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述指示包括存储在所述控制系统 的存储器中的错误码。
10. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制系统还配置为响应于所述 温差调节所述第一涡轮增压器和第二涡轮增压器中的至少一个的工作参数。
11. 一种操作包括具有经共同进气歧管可操作地连接到至少两个涡轮增压器的 第一汽缸组和第二汽缸组的发动机的发动机系统的方法，所述方法包括在第一模式期间，响应于由沿第一汽缸组的排气通道设置的第一排气传感器提供 的反馈，改变向第一汽缸组提供的燃料量，并响应于由沿第二汽缸组的排气通道设置 的第二排气传感器提供的反馈，改变向第二汽缸组提供的燃料量；及在第二模式期间，响应于对第一排气传感器提供的第一温度指示和第二排气传感 器提供的第二温度指示的比较，调节至少一个所述涡轮增压器的工作参数。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括发出改变第一涡轮增压器的第一废气门和第二涡轮增压器的第二废气门的位置的指令，在发出所述指令之后在 第二模式期间提供所述第一温度指示和第二温度指示。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括基于对所述第一温度指示 和第二温度指示的比较提供废气门劣化的指示。".如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述废气门劣化的指示包括下述 之一打开车辆驾驶员的控制台上的指示灯，及将错误码存储在电子控制器的存储器 中用于以后由维修人员检测。
14. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述工作参数包括可变几何涡轮 的几何特性。
15. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，在用指令控制第一涡轮增压器的 第一废气门和第二涡轮增压器的第二废气门中的每个进入开启位置或关闭位置之后 执行对所述第一温度指示和第二温度指示的比较，所述工作参数包括由所述第一涡轮 增压器和第二涡轮增压器中的一个提供的增压水平。
16. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，在用指令控制第一涡轮增压器的 第一废气门和第二涡轮增压器的第二废气门中的每个进入开启位置或关闭位置以改 变流经相应涡轮的排气流量之后执行所述对第一温度指示和第二温度指示的比较，所 调节的所述工作参数包括所述第一废气门和第二废气门中的一个的位置。
全文摘要
本发明涉及确定和响应于双涡轮增压发动机中不响应的废气门的方法和系统，其中提供一种操作包括具有经共同进气歧管可操作地连接到至少两个涡轮增压器的第一汽缸组和第二汽缸组的发动机的发动机系统的方法，该方法包括在第一模式期间，响应于由沿第一汽缸组的排气通道设置的第一排气传感器提供的反馈，改变向第一汽缸组提供的燃料量，并响应于由沿第二汽缸组的排气通道设置的第二排气传感器提供的反馈，改变向第二汽缸组提供的燃料量；及在第二模式期间，响应于对第一排气传感器提供的第一温度指示和第二排气传感器提供的第二温度指示的比较，调节至少一个涡轮增压器的工作参数。本发明的方法和系统可以减少涡轮增压器不平衡和/或压缩机喘振。
文档编号B60Q9/00GK101397933SQ20081014904
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月18日 优先权日2007年9月26日
发明者罗斯·戴克斯特拉·珀西富尔 申请人:福特环球技术公司