用于确定并减缓可变几何涡轮增压器中的涡轮劣化的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于确定并减缓可变几何涡轮增压器中的涡轮劣化的系统和方法。
【背景技术】
[0002]升压发动机可以提供许多益处，诸如当相比于具有相似功率输出的自然吸气式发动机时，减小排放和增加燃料效率。此外，升压发动机可以比具有相似功率输出的自然吸气式发动机更轻。因此，当发动机通过设备(诸如涡轮增压器)升压时，车辆效率增加。因而，升压设备具有许多益处且因而被并入一些发动机设计，以改善性能和燃料经济性。
[0003]然而，涡轮增压器在特定工况(诸如，踩加速器踏板、启动等)期间可以经历迟滞。迟滞减小发动机的功率输出且延迟节气门响应，从而影响车辆性能且降低顾客满意度。此夕卜，固定式叶片涡轮增压器可以仅被设置尺寸以有效地在受限的发动机转速和负载范围操作，从而降低特定区域中的发动机操作效率以在其它区域中提供益处。具体地，一些涡轮增压器可以具有阈值转速，低于该阈值转速，压缩机向发动机且还向阻塞流区域提供可忽略的升压，其中在阻塞流区域中附加流不能够通过涡轮增压器获得，而不管从涡轮中提取的功。因而，当发动机在低于阈值转速或在阻塞流区域上方操作时，发动机性能可以变差。
[0004]US 8109091公开一种可变几何涡轮增压器，该可变几何涡轮增压器被配置为基于发动机状况改变涡轮的宽高比。US 8109091也公开一种控制系统，该控制系统使用各种模块确定涡轮中的叶片是否被卡住或堵塞。模块仅考虑发动机转速、发动机负载和发动机温度以确定叶片是否被卡住或堵塞。然而，发明人已经认识到US 8109091中公开的VGT系统和控制方法的若干缺点。例如，仅使用发动机转速、发动机负载和发动机温度以确定叶片粘滞可能在特定发动机工况期间不是足够精确的确定，从而允许叶片粘滞未被诊断。US8109091中公开的控制方法仅确定发动机在发动机转速、负载和温度的不期望范围中操作，而不管涡轮操作。因此，涡轮叶片机构可以经历过度摩擦，从而引起涡轮中的腐蚀和磨损，该腐蚀和磨损能够使叶片更容易粘滞，这是因为其它力作用于叶片机构和/或其它部件。应当认识到，仅使用发动机转速、发动机负载和发动机温度不能够考虑到那些噪声因素并对叶片粘滞做出准确的确定。具体地，过量气动负载可以在特定工况期间施加在祸轮上，该特定工况能够引起涡轮响应减慢并被卡住，以及未被考虑的问题。此外，仅使用发动机转速、发动机负载和发动机温度确定涡轮叶片劣化可以导致错误的确定劣化(例如，故障)。因此，可以采取不必要的动作来解决可以影响车辆性能、增加排放等的这种假错误。
【发明内容】
[0005]发明人在此已经认识到以上问题且已经研发一种用于操作发动机系统的方法。该方法包括基于一建模组的涡轮压力值和一感测组的涡轮压力值的比较，指示可变几何涡轮劣化，每组涡轮压力值包括涡轮上游的压力值和涡轮下游的压力值，并且可变几何涡轮定位在发动机汽缸下游。以此方式，涡轮两端的建模压力和涡轮两端的感测压力的比较可以用于确定涡轮劣化，从而增加该确定的准确性和速度。劣化状况的快速确定能够在得到甚至更大的空气动力之前通过获得劣化状况来改善减缓动作成功的能力，从而使其更难正确。因此，涡轮劣化可以在发动机工况的较宽范围被诊断。
[0006]进一步地，在一些示例中，该方法可以附加地包括:响应于确定可变几何涡轮劣化，基于建模组的涡轮压力值和感测组的涡轮压力值的比较，从一组涡轮劣化减缓动作中选择涡轮劣化减缓动作。该选择能够被定制以提供期望的响应以缓解该状况，而没有能够负面影响车辆操作的过多动作。一个示例是如果发动机在非常高的转速和非常大的负载下运行且快速缓解该状况是期望的，则有效的涡轮减缓可以是涡轮旁通阀的激活，以避免由超压对发动机的进一步损害。进一步地，在一个实例中，如果发动机在较低的负载和较低的压力下运行，则响应可以使用对车辆操作具有较小影响的减缓动作以缓解涡轮劣化，但减小(例如，限制)减缓动作的不利影响。
[0007]以此方式，在当前工况期间减缓(例如，基本消除)涡轮劣化(例如，故障)的动作可以被选择以在诊断涡轮劣化之后改善车辆操作。因此，涡轮操作可以被改善且涡轮经历过度压力状况的可能性被明显降低，从而增加涡轮寿命。
[0008]当单独或与附图相结合时，本描述的上述优点和其它优点以及特征根据下面的【具体实施方式】将是显而易见的。
[0009]应当理解，提供以上概要是以简化的形式介绍精选构思，这些构思将在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被随附于【具体实施方式】的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。此外，发明人在本文已经认识到上述问题，并且上述问题不是已知的。
【附图说明】
[0010]图1示出具有发动机和可变几何涡轮增压器的车辆的示意性描述；
[0011]图2示出示例可变几何涡轮的图示说明，该涡轮可以包括在图1中示出的车辆中；
[0012]图3-5示出用于操作发动机系统的各种方法；
[0013]图6示出涡轮劣化减缓动作的表，该减缓动作可以经由图1中示出的发动机系统和图3-5中示出的方法实施；
[0014]图7示出用于操作发动机系统的另一种方法；
[0015]图8示出进入状况的表。
【具体实施方式】
[0016]本文描述用于确定并减缓可变几何涡轮增压器中的涡轮劣化的系统和方法。具体地，该系统和方法可以用于基于涡轮上游和下游两者的建模压力值和感测压力值的比较，准确地确定涡轮劣化。以此方式，涡轮两端的建模压力和涡轮两端的感测压力的比较可以用于增加涡轮劣化确定的准确性。因此，涡轮劣化(例如，故障)可以在发动机工况的较宽范围且更快地被诊断，从而改善车辆系统中的涡轮劣化诊断技术。进一步地，在一些示例中，该方法可以附加地包括:响应于确定可变几何涡轮劣化，基于建模组的涡轮压力值和感测组的涡轮压力值的比较，从一组涡轮劣化减缓动作中选择一种或更多种涡轮劣化减缓动作。以此方式，单独或协同地减缓(例如，基本消除)涡轮劣化的一种或更多种动作可以被选择以在稳健地诊断涡轮劣化之后改善涡轮操作。因此，涡轮操作可以被改善且涡轮经历过度压力状况的可能性显著降低，从而增加涡轮寿命。进一步地，应当认识到，可以选择适于当前发动机工况的动作，以降低涡轮中超压状况的可能性。
[0017]图1示意性示出包括发动机10的示例发动机系统100的方面。发动机系统100可以包括在车辆102中。发动机系统100可以包括发动机10和图1描述以及本文更详细描述的附加部件。在所描述的示例中，发动机10是耦接到包括由涡轮16驱动的压缩机14的涡轮增压器13的升压发动机。压缩机14可以经由合适的机械部件(诸如，驱动轴)机械地耦接到涡轮16。压缩机14被配置为增加进气空气的压力以向发动机10提供升压。另一方面，涡轮16被配置为接收来自发动机的的排气且驱动压缩机14。涡轮16包括多个叶片60。叶片60是可移动的，以改变涡轮16的宽高比。因此，涡轮可以被称为可变几何涡轮(VGT)。因此，叶片60是可移动的，以增加或减小涡轮的宽高比。因此，如果需要，涡轮增压器可以基于发动机工况(例如，转速、负载、发动机温度等)而被调整，以减少发动机原料气排放和/或增加发动机功率输出，从而增加发动机效率。致动设备62耦接到多个叶片60。致动设备62被配置为改变多个叶片60的位置。在一个示例中，致动设备可以是经由发动机油压电磁阀控制的液压致动器。在另一个示例中，致动设备62可以是电子致动设备。在这种示例中，致动设备62可以与控制器150电子通讯。
[0018]新鲜空气沿进气通道42经由过滤器12被引入发动机10且流到压缩机14。过滤器12可以被配置为从进气空气中移除颗粒。周围空气通过进气通道42进入进气子系统的流率能够通过调整节气门20至少部分被控制。节气门20包括节流板21。节流板21是可调整的，以调节提供到下游部件(例如，汽缸30)的气流量。节气门20可以与控制器150电子通讯。然而，在另一些示例中，诸如在压缩点火发动机的情况下，节气门可以不包括在发动机中。
[0019]压缩机14可以是任何合适的进气空气压缩机。在发动机系统10中，压缩机是经由轴(未示出)机械地耦接到涡轮16的涡轮增压器压缩机，涡轮16通过膨胀发动机排气驱动。在一个示例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何结构可以随着发动机转速和/或负荷变化而积极地改变。如图所示，涡轮16包括经由致动设备62可调整的可移动叶片60，本文更详细讨论。
[0020]车辆102包括进气子系统104，该进气子系统104包括进气通道42、过滤器12、压缩机14、增压空气冷却器18、节气门20和进气歧管22。进气子系统104可以进一步包括耦接到汽缸30的进气门(例如，提升阀)。进气子系统104与发动机10流体连通。具体地，进气子系统104被配置为向汽缸30提供进气空气。
[0021]车辆102进一步包括排气子系统106。排气子系统106可以包括排气歧管36、涡轮16、排放控制设备70和排气管道35。排气子系统106进