操作渦輪增壓的汽車系統的方法技術方案

一種操作汽車系統的方法，該汽車系統具有配置有電動壓縮機的內燃發動機，以及具有渦輪增壓器壓縮機的渦輪增壓器。在渦輪增壓器壓縮機的特性圖中，喘振臨界線和臨喘振臨界線被限定為渦輪增壓機壓力比和質量流量的函數。對于喘振臨界線的每個相應的壓力比值，臨喘振臨界線在更大的質量流量值方面被限定。在渦輪增壓器壓縮機的特性圖中，渦輪增壓器壓縮機的工作點的位置作為渦輪增壓機壓力比和質量流量的函數而被監控。當檢測到增大扭矩需求時，當渦輪增壓器壓縮機的工作點朝向喘振臨界線的方向穿過臨喘振臨界線時，電動壓縮機被啟動以輔助渦輪增壓器壓縮機傳遞所需扭矩。

【技術實現步驟摘要】
相關申請的交叉引用本申請要求2015年8月11日提交的英國專利申請No.GB1514122.9的優先權，該申請通過引用方式全文并入本文。
本專利技術涉及操作汽車系統的方法，該汽車系統包括配置有渦輪增壓器和電動壓縮機的內燃發動機。
技術介紹
內燃發動機設置有強制空氣系統，例如渦輪增壓器，以便通過強制額外的空氣進入汽缸的燃燒室中，以增加發動機效率和功率。渦輪增壓器包括旋轉地聯接至渦輪的壓縮機。通常使用可變幾何結構的渦輪機(VGT)，即配置有VGT促動器的渦輪機，該VGT促動器布置為使葉片支架在不同的位置運動，以改變穿過渦輪機的排氣流動。當葉片關閉時，渦輪機傾向于加速；當葉片打開時，渦輪機傾向于減速。在一些汽車系統中，壓縮機可以由電動壓縮機輔助。隨著操作的電動壓縮機的功率通過將目標增壓與歧管壓力值進行比較而被調節，所述目標增壓記載在存儲在數據載體中的映射圖中，所述數據載體與內燃發動機的電子控制單元(ECU)相關聯，所述歧管壓力值由設置在發動機的進氣歧管中的歧管壓力和溫度傳感器(TMAP)測量。當達到增壓目標時，電機被切換關閉、或停用，并且通過單獨使用渦輪壓縮機來保持該增壓目標處于穩定狀態。由于壓縮機喘振現象(surgephenomena)，渦輪增壓發動機獲得較高的低端(low-end)扭矩值通常受到限制。現有技術已知，壓縮機的喘振會引起不穩定現象，其會導致穿過壓縮機的流體發生擾動。為了避免壓縮機喘振現象的發生，并且為了實現較高的增壓水平，使用電動壓縮機是有利的。然而，電動壓縮機的每次啟動對于電力消耗具有不利影響，并且必須對電動壓縮機的每次啟動進行相應的規劃。專利
技術實現思路
根據本專利技術，對于受到由于發生喘振現象而導致的限制所影響的工作點，實現了低端扭矩增加，同時限制了啟動電動壓縮機對電力消耗的影響。本專利技術的實施例提供了一種操作汽車系統的方法，汽車系統包括配備有渦輪增壓器和電動壓縮機的內燃機。渦輪增壓器壓縮機特性圖中的喘振臨界線和臨喘振臨界線被限定為渦輪增壓器壓縮機壓力比以及質量流率的函數。臨喘振臨界線限定在對于喘振臨界線的每個對應壓力比值的更大的質量流量值方面。根據渦輪增壓器壓縮機壓力比以及質量流率，來監測渦輪增壓器壓縮機特性圖中的渦輪增壓器壓縮機工作點的位置。檢測增加扭矩請求，以及當渦輪增壓器壓縮機工作點在朝向喘振臨界線的方向上越過臨喘振臨界線時，電動壓縮機被啟動，以輔助渦輪增壓器壓縮機輸送所要求的扭矩。本實施例的優點在于，按照上述邏輯，只有當渦輪增壓器壓縮機的工作點正接近但尚未到達喘振限制線時，啟動電動壓縮機。啟動電動壓縮機有助于實現更高的增壓水平，因為在這樣的啟動之后，渦輪增壓器壓縮機特性圖中的工作點被允許移向更高的壓力比。這是可能的，只要電池中有足夠的電力可用。根據另一實施例，渦輪增壓器壓縮機特性圖中的停用臨界線被限定為渦輪增壓器壓縮機壓力比以及質量流率的函數。停用臨界線被限定在對于臨喘振臨界線的每個對應壓力比值具有更大的質量流量值。當渦輪增壓器壓縮機工作點在遠離臨喘振臨界線的方向上越過停用臨界線時，停用電動壓縮機。該實施例的優點在于，在上述方法的進一步改進中，如果只有臨喘振線被定義，則降低將會發生的電動壓縮機啟動和停用的次數。此外，上述實施例的策略有助于盡量減少電動壓縮機啟動，以便能夠更加持久穩定地實現更高的低端扭矩值，導致所存儲的電能的更有效地被消耗并且有效得改進燃油消耗率(BSFC)。根據另一實施例，測量渦輪增壓器壓縮機的出口處的壓力值。計算渦輪增壓器壓縮機的入口處的壓力值。計算在渦輪增壓器壓縮機的出口處的壓力值與渦輪增壓器壓縮機的入口處的壓力值之間的渦輪增壓器壓縮機壓力比。該實施例的優點是，其在操作汽車系統的過程中確定渦輪增壓器壓縮機工作點的第一坐標，如在渦輪增壓器壓縮機特性圖上表示。根據另一實施例，在渦輪增壓器壓縮機的入口處的壓力值被計算為環境壓力值的函數。該實施例的優點是，其通過使用通常設置在目前汽車系統上的傳感器來確定在渦輪增壓器壓縮機的入口處的壓力值，因此沒有額外的設備成本。根據另一實施例，根據進氣導管質量流率、渦輪增壓器壓縮機入口壓力以及渦輪增壓器壓縮機入口溫度來計算渦輪增壓器壓縮機的質量流率。該實施例的優點是，在汽車系統的操作過程中確定渦輪增壓器壓縮機特性圖上的渦輪增壓器壓縮機工作點的第二坐標。根據另一實施例，測量渦輪增壓器的轉速。計算渦輪增壓器壓縮機的質量流率。根據渦輪增壓器的所測量的轉速以及渦輪增壓器壓縮機的所計算的質量流率，來確定函渦輪增壓器壓縮機特性圖上的渦輪增壓器壓縮機工作點的位置。該實施例的優點是，其允許一個替代過程用于在汽車系統的操作期間確定渦輪增壓器壓縮機特性圖上的渦輪增壓器壓縮機工作點的坐標。根據另一實施例，在渦輪增壓器壓縮機的入口處的壓力值被計算為電動壓縮機壓力比的函數。該實施例的優點是，在汽車系統的布局用于位于渦輪增壓器壓縮機的上游的電動壓縮機的情況下，允許簡單的方法來確定渦輪增壓器壓縮機入口處的壓力值。根據進一步的實施例，通過確定電動壓縮機特性圖上的電動壓縮機工作點，電動壓縮機的壓力比被計算為電動壓縮機的所測量的轉速以及電動壓縮機的質量流率的函數。該實施例的優點是，其根據ECU隨時可用的數據計算電動壓縮機壓力比。根據另一實施例，在渦輪增壓器壓縮機的出口處的壓力值被計算為進氣歧管所測量的壓力的函數。該實施例的優點是，其允許通過使用通常設置在目前汽車系統的板件上的傳感器來確定渦輪增壓器壓縮機的入口處的壓力值。根據另一實施例，渦輪增壓器壓縮機入口溫度被計算為所測量的環境溫度的函數。根據本專利技術的另一方面，提供了一種設備，用于操作配備有電動壓縮機和包括渦輪增壓器壓縮機的渦輪增壓器的內燃機。所述設備還包括電子控制單元或其他裝置，其配置為：限定渦輪增壓器壓縮機特性圖中的喘振臨界線和臨喘振臨界線作為渦輪增壓器壓縮機壓力比以及質量流率的函數，臨喘振臨界線限定在對于喘振臨界線的每個對應壓力比值的較大質量流量值方面；監測作為渦輪增壓器壓縮機壓力比以及質量流率的函數的渦輪增壓器壓縮機特性圖中的渦輪增壓器壓縮機工作點的位置；檢測增加扭矩請求；以及當渦輪增壓器壓縮機工作點在朝向喘振臨界線的方向上越過臨喘振臨界線時，啟動電動壓縮機，以輔助渦輪增壓器壓縮機輸送所要求的扭矩。該方面的優點類似于由所述方法提供的優點，即只有當渦輪增壓器壓縮機的工作點正接近但尚未到達喘振限制線時，啟動電動壓縮機。啟動電動壓縮機有助于實現更高的增壓水平，因為在這樣的啟動之后，渦輪增壓器壓縮機特性圖中的工作點被允許移向更高的壓力比。這是可能的，只要電池中有足夠的電力可用。根據本專利技術的另一方面，所述設備包括定位在渦輪增壓器壓縮機的出口處的壓力傳感器，并且電子控制單元或其他裝置配置為監測渦輪增壓器壓縮機特性圖中的渦輪增壓器壓縮機工作點的位置。此方面的優點是，其允許通過簡單的方法獲得渦輪增壓器壓縮機下游的壓力值。根據本專利技術的又一方面，電子控制單元或其他裝置配置為監測渦輪增壓器壓縮機特性圖中的渦輪增壓器壓縮機工作點的位置，包括渦輪增壓器轉速傳感器。此方面的優點是，其允許通過簡單的方法來獲得渦輪增壓器的轉速值。根據另一方面，電子控制單元或其他裝置配置為：將渦輪增壓器壓縮機特性圖中的停用臨界線限定為渦輪增壓器壓縮機壓力比以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種操作汽車系統的方法，該汽車系統包括內燃發動機(110)，所述內燃發動機配備有渦輪增壓器(230)和電動壓縮機(600)，渦輪增壓器(230)包括渦輪增壓器壓縮機(240)，所述方法包括以下步驟：根據渦輪增壓器壓縮機(240)壓力比和質量流量在渦輪增壓器壓縮機特性圖(800)中限定喘振臨界線(A)和臨喘振臨界線(B)，所述臨喘振臨界線(B)被限定為對于喘振臨界線(A)的每一個相應壓力比值限定有更大的質量流量值；根據渦輪增壓器壓縮機(240)壓力比和質量流量，監測渦輪增壓器壓縮機(240)的特性圖中的渦輪增壓器壓縮機(240)的工作點(P)的位置；檢測增加扭矩的請求；如果渦輪增壓器壓縮機(240)工作點(P)沿朝向喘振臨界線(A)的方向穿過臨喘振臨界線(B)，則啟用電動壓縮機(600)，以輔助渦輪增壓器壓縮機(240)輸送所請求的扭矩。

【技術特征摘要】
2015.08.11 GB 1514122.91.一種操作汽車系統的方法，該汽車系統包括內燃發動機(110)，所述內燃發動機配備有渦輪增壓器(230)和電動壓縮機(600)，渦輪增壓器(230)包括渦輪增壓器壓縮機(240)，所述方法包括以下步驟：根據渦輪增壓器壓縮機(240)壓力比和質量流量在渦輪增壓器壓縮機特性圖(800)中限定喘振臨界線(A)和臨喘振臨界線(B)，所述臨喘振臨界線(B)被限定為對于喘振臨界線(A)的每一個相應壓力比值限定有更大的質量流量值；根據渦輪增壓器壓縮機(240)壓力比和質量流量，監測渦輪增壓器壓縮機(240)的特性圖中的渦輪增壓器壓縮機(240)的工作點(P)的位置；檢測增加扭矩的請求；如果渦輪增壓器壓縮機(240)工作點(P)沿朝向喘振臨界線(A)的方向穿過臨喘振臨界線(B)，則啟用電動壓縮機(600)，以輔助渦輪增壓器壓縮機(240)輸送所請求的扭矩。2.如權利要求1所述的方法，包括步驟：根據渦輪增壓器壓縮機(240)壓力比和質量流量在渦輪增壓器壓縮機特性圖(800)中限定停用臨界線(C)，所述停用臨界線(C)被限定為對于臨喘振臨界線(B)的每一個相應壓力比值限定有更大的質量流量值；和如果渦輪增壓器壓縮機(240)的工作點沿遠離臨喘振臨界線(B)的方向穿過停用臨界線(C)，則停用電動壓縮機(600)。3.如權利要求1所述的方法，包括步驟：在渦輪增壓器壓縮機(240)出口處測量壓力值(ptot_out)；計算渦輪增壓器壓縮機(240)入口處的壓力值(ptot_in)；計算渦輪增壓器壓縮機(240)出口處的壓力值(ptot_out)和渦輪增壓器壓縮機(240)入口處的壓力值(ptot_in)之間的渦輪增壓器壓縮機(240)的壓力比。4.如權利要求3所述的方法，其中根據環境壓力值計算渦輪增壓器壓縮機(240)入口處的壓力值(ptot_in)。5.如權利要求1所述的方法，其中根據進氣管道(205的)質量流量渦輪增壓器壓縮機(240)入口壓力、和渦輪增壓器壓縮機(240)入口溫度計算渦輪增壓器壓縮機(240)的質量流量。6.如權利要求5所述的方法，包括步驟：測量渦輪增壓器(230)的轉速；計算渦輪增壓器壓縮機(240)的質量流量；根據所測量的渦輪增壓器的轉速和所計算的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A拉卡，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US