用于具有涡轮增压器的发动机的控制装置及其方法
【专利说明】用于具有涡轮增压器的发动机的控制装置及其方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年12月26日提交的韩国专利申请第10_2013_0163788号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
[0003]本发明涉及用于具有涡轮增压器发动机的发动机控制装置及其方法。更具体地，本发明涉及通过根据发动机的负载条件优化控制以减少燃料消耗的用于具有涡轮增压器的发动机的控制装置和方法。
【背景技术】
[0004]通常，车辆的发动机通过燃烧从外部供应的燃料和空气的混合物来产生动力。
[0005]在通过驱动发动机产生动力的过程中，充足的空气必须供应至发动机以获得所需的输出和燃烧效率。为了增加燃烧效率并增强发动机的输出，对空气加压并将加压的空气供应至发动机的增压器或涡轮增压器应用至车辆。
[0006]涡轮增压器是这样的设备:通过利用从发动机排放的排放气体的压力旋转涡轮，并在随后通过将高压空气供应至燃烧室，通过利用其旋转力来增加发动机的输出。涡轮增压器已经应用于柴油发动机，并且最近应用于汽油发动机。
[0007]为了有效地操作具有涡轮增压器的发动机，需要根据发动机的负载条件区别地操作发动机。
[0008]公开于该发明【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0009]本发明的各个方面致力于提供一种用于具有涡轮增压器的发动机的控制装置和方法，其在中负载条件和高负载条件下抑制爆震并最大化燃烧效率。
[0010]在本发明的一个方面中，用于具有涡轮增压器的发动机的控制装置可以包括进气阀、连续可变阀计时装置、涡轮增压器、节流阀、废气门阀以及控制器，所述进气阀调节流入燃烧室的空气/燃料混合气体，所述连续可变阀计时装置提前或延缓所述进气阀的打开/闭合时间，所述涡轮增压器包括通过从所述燃烧室产生的排放气体操作的涡轮和与所述涡轮协同操作并压缩流入所述燃烧室的空气的压缩机，所述节流阀调节供应至所述燃烧室的空气，所述废气门阀调节流入所述涡轮的排放气体，所述控制器根据发动机的负载区域控制所述进气阀、所述节流阀和所述废气门阀。
[0011]所述控制器可以在发动机的低负载条件下控制所述废气门阀以完全打开，控制所述进气阀以固定至最延泄相位，并控制所述节流阀的打开。
[0012]所述控制器可以在发动机的中负载条件下控制所述节流阀以完全打开，控制所述进气阀以固定在最迟延态，并控制所述废气门阀的打开。
[0013]所述控制器可以在发动机的高负载条件下控制所述节流阀以完全打开，控制所述废气门阀完全闭合，并控制所述进气阀的打开。
[0014]控制器可以在发动机的最大负载条件下通过使用所述可变阀计时装置控制所述节流阀以完全打开，控制所述废气门阀的打开和所述进气阀的打开。
[0015]在本发明的另一方面，具有涡轮增压器的发动机的发动机控制方法可以包括通过控制器确定所述发动机的负载条件，并且根据发动机的负载条件通过控制器打开和闭合进气阀、节流阀和废气门阀，其中燃烧室通过燃烧燃料产生动力，进气阀调节流入所述燃烧室的空气/燃料混合气体，连续可变阀计时装置提前或延缓所述进气阀的打开和闭合时间，涡轮增压器包括通过从所述燃烧室产生的排放气体操作的涡轮以及与所述涡轮协同操作并压缩流入所述燃烧室的空气的压缩机，节流阀调节供应至所述燃烧室的空气，废气门阀调节流入所述涡轮的排放气体，控制器根据所述发动机的负载区域控制所述进气阀、所述节流阀和所述废气门阀。
[0016]具有涡轮增压器的发动机的发动机控制方法可以进一步包括当所述发动机的负载条件确定为低负载条件时，通过所述控制器控制所述废气门阀以完全打开，控制所述进气阀以固定至最迟滞相位，并控制所述节流阀的打开。
[0017]具有涡轮增压器的发动机的发动机控制方法可以进一步包括当所述发动机的负载条件确定为中负载条件时，通过所述控制器控制所述节流阀以完全打开，控制所述进气阀以固定在最迟延态，并控制所述废气门阀的打开。
[0018]具有涡轮增压器的发动机的发动机控制方法可以进一步包括当所述发动机的负载条件确定为高负载条件时，通过所述控制器控制所述节流阀以完全打开，控制所述废气门阀以完全闭合，并控制所述进气阀的打开。
[0019]具有涡轮增压器的发动机的发动机控制方法可以进一步包括当所述发动机的负载条件确定为最大负载条件时，通过使用所述可变阀计时装置控制所述节流阀以完全打开，控制所述废气门阀的打开，控制所述进气阀的打开。
[0020]下面讨论本发明的其它方面和优选实施方案。
[0021]应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车,包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
[0022]本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的【具体实施方式】中显现或更详细地阐明。
【附图说明】
[0023]图1为显示根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机系统的框图。
[0024]图2为显示根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机的每分钟转数(RPM)和扭矩之间的关系的视图。
[0025]图3a-图3c为显示连续可变阀计时装置的凸轮轴的相位的视图。
[0026]图4为显示根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机的控制方法的流程图。
[0027]列于附图中的附图标记包括对如下进一步讨论的如下元件的参考:
[0028]应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。
[0029]在这些图形中，附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本发明的同样的或等同的部件。
【具体实施方式】
[0030]现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案结合加以描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
[0031]下文中，本发明的示例性实施方案将参考所附附图进行说明，使得本发明的所述领域技术人员可以进行示例性实施方案。
[0032]在本发明的描述中，与说明书不相关的部分将被省略。在整个说明书中，同样的附图标记通常表示同样的元件。
[0033]此外，在附图中显示的每个构造的尺寸和厚度是任意显示的，用于更好的理解和描述的方便，但本发明不限于此。为了清楚的目的，在附图中，层、膜、板、区域等等的厚度被扩大。
[0034]图1为显示根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机系统的框图。
[0035]如图1所示，根据本发明的示例性实施方案的发动机系统可以包括燃烧室141、进气阀143、连续可变阀计时装置147、涡轮增压器110、节流阀131、废气门阀150和控制器190，其中燃烧室141通过燃烧燃料产生动力，进气阀143调节流入燃烧室141的空气/燃料混合气体，连续可变阀计时装置147通过凸轮轴144提前或延缓进气阀143的打开和闭合时间，涡轮增压器110包括由从燃烧室141产生的排放气体操作的涡轮112和与涡轮112协作的压缩待流入燃烧室141的空气的压缩机111，节流阀131调节供应至燃烧室141的空气，废气门阀150将流入涡轮112的排放气体旁通至涡轮112的出口，控制器190根据发动机的负载区域控制进气阀143、节流阀131和废气门阀150。
[0036]连续可变阀计时装置(CVVT) 147是调节进气阀143和排气阀145的打开时间和闭合时间的装置。进气阀143和排气阀145的打开时间和闭合时间通过凸轮轴144的旋转来操作，并且连续可变阀计时装置147通过控制器190提前或延缓打开时间和闭合时间。
[0037]在连续可变阀计时装置147中，通过策略地使用进气阀迟关(LIVC)，减少了泵送损失,并通过压缩比的增加而增加了热效率。
[0038]涡轮增压器110包括通过从发动机排放的排放气体旋转的涡轮112以及通过旋转轴连接至涡轮112并随着涡轮112的旋转而旋转的压缩机111。涡轮增压器110通过压缩机111的旋转来压缩外部空气，并将经压缩的空气供应至燃烧室141，使得发动机的燃烧效率得以改进。
[0039]由涡轮增压器110压缩的空气被设置在进气管线105中的内冷却器115冷却，并通过节流阀131供应至发动机的燃烧室141。
[0040]在本发明的示例性实施方案中，空气可以通过第二进气管线120被供应至进气歧管。
[0041]从燃烧室141排放的排放气体被排放至形成在排放歧管149中形成的排放管线160。旁路管线152从排放歧管149分支，并接合至排放管线160。一部分的排放气体通过旁路管线152绕行。当压缩机111的增压压力高于预定的压力时，涡轮112的输出通过使流入涡轮112的排放气体绕行通过旁路管线152来调节。绕行的排放气体的量通过设置在旁路管线152中的废气门阀150来调节。
[0042]控制器190根据发动机的负载条件执行一组用于控制进气阀143、节流阀131和废气门阀150的打开/闭合的指令。
[0043]如图2中所示，发动机的负载条件被分成低负载条件、中负载条件、高负载条件和最大负载条件。控制器190控制进气阀143、节流阀131和废气门阀150中的一个，并且另外两个阀根据负载条