专利名称：控制内燃发动机运行的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制内燃发动机运行的方法和装置，该内燃发动机具有包含至 少两个涡轮增压器的多涡轮增压器系统。
背景技术：
这种多涡轮增压器系统尤其适用于考虑到提高功率需求的高级车辆(premium vehicles)。因此，例如具有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的双涡轮增压器系统可以 在仅第一涡轮增压器有效以优化EGR流速(EGR为“排气再循环”)的“单涡轮增压模 式”下运行，也可以在通常在中等功率至高功率范围内接通第二涡轮增压器的“双涡轮 增压模式”下运行。
从单涡轮增压模式到双涡轮增压模式的切换通常是基于固定的涡轮增压器速度 (例如，180,000转/分钟)安排的，其继而在以第一涡轮增压器中的压缩机为特征的情况 下(仅以示例方式显示在图2中，即压力比被绘制为经校正流速的函数的图表中)对应于 图2中用粗线强调的界限线“A”。在上述情况下，图2中未示出的迟滞范围也通常要 求避免所谓的围绕额定速度的摆动(hunting)。
DE4120057A1公开了一种具有双涡轮增压器系统的内燃发动机，其中第一涡轮 增压器在所有进气量下运行，而第二涡轮增压器仅在高进气量下运行。为了在运行模式 从单涡轮增压模式转换到双涡轮增压模式之前使第二涡轮增压器加速，部分地打开排气 旁通阀，并且随后排气旁通阀的打开程度逐渐增加以有效地抑制伴随着运行模式的改变 而发生的任何扭矩冲击。发明内容
本发明提供一种能解决上述问题的方法和装置。本发明的方法和装置包括具有 至少两个涡轮增压器的多涡轮增压器的内燃发动机系统，使单涡轮增压模式与多涡轮增 压模式(尤其是双涡轮增压模式)之间的切换更稳定协调。
本发明提供一种控制内燃发动机运行的方法，其中该内燃发动机具有包括第一 涡轮增压器和至少一个第二涡轮增压器的多涡轮增压器系统，该方法包括以下步骤确 定第一涡轮增压器的至少一个涡轮增压器速度信号，以及基于涡轮增压器速度信号，在 仅第一涡轮增压器有效的单涡轮增压模式和第一涡轮增压器及第二涡轮增压器都有效的 双涡轮增压模式之间切换。
因此，根据本发明，基于涡轮增压器速度传感器(TSS)检测的涡轮增压器速 度，进行单涡轮增压模式和双涡轮增压模式之间的切换。
因此，根据本发明的方法实现了单涡轮增压模式和多涡轮增压(尤其是双涡轮 增压)模式之间切换的更稳定协调的运行。此外，在根据本发明的方法的实施过程中， 不需要空气质量流量传感器，这对于众所周知的空气质量流量传感器遭受漂移问题或使 用寿命问题的情况非常有利，特别是在市区驾驶过程中频繁操作的情况下。
在根据本发明的方法的实施过程中，仅多涡轮增压器系统的涡轮增压器之一 (主要的或第一涡轮增压器)需要测量涡轮增压器速度或需要涡轮增压器速度传感器。
根据一个实施例，根据本发明在单涡轮增压模式和多涡轮增压(尤其是双涡轮 增压)模式之间的切换可以基于涡轮增压器速度并结合常规切换操作来实施。
根据这方面的一个实施例，在常规切换操作中，进行关于环境压力和/或温度 的校正，这有可能实现对实际环境条件的可靠校准(robust calibration)。此外，在常规切 换操作背景下，也可以通过初始压缩机喘振来触发双涡轮增压模式至单涡轮增压模式的 重置。
根据一个实施例，仅在可校准时间段结束后安排在单涡轮增压模式和双涡轮增 压模式之间的切换。
本发明进一步涉及一种控制内燃发动机运行的装置，其中该内燃发动机具有包 括至少两个涡轮增压器的多涡轮增压器系统，且其中所述装置用来实施前述的方法。
关于所述装置的优选结构和优点可以参阅与根据本发明的方法相关的前述介绍。
本发明的进一步结构参见说明书和随附的权利要求。
以示例的方式通过优选实施例并参考对应的附图来更详细地描述本发明，其 中
图la-e是描述装配有多涡轮增压器系统的内燃发动机在单涡轮增压模式和双涡 轮增压模式之间的切换操作的可能实施方式的示意图2示出压缩机的典型特征，其中根据校正的质量流速来绘制压力比；以及
图3a_b是以示例方式描述根据本发明在单涡轮增压模式和双涡轮增压模式之间 切换的方法的实施方案的示意图。
具体实施方式
首先参考图la-le，其描述了装配有多涡轮增压器系统的内燃发动机在单涡轮增 压模式和双涡轮增压模式之间的切换操作的可能实施方案。
这种多涡轮增压器系统具有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，该第一涡轮增 压器包括由第一涡轮12驱动的第一压缩机11，该第二涡轮增压器包括由第二涡轮22驱动 的第二压缩机21。第一压缩机11通过中间冷却器30连接到内燃发动机的进气歧管41。 第二压缩机21在双涡轮增压模式下通过压缩机截止阀51被选择性地打开。此外，排气 歧管42连接到第一涡轮增压器的第一涡轮12，其中第二涡轮增压器的第二涡轮22在双涡 轮增压模式下通过排气歧管截止阀52被选择性地打开。
图Ia显示了在单涡轮增压模式下的情况，图Ib显示了实现切换到或转换到双涡 轮增压模式，图Ic显示了双涡轮增压模式完全有效的情况。图Id显示了通过关闭排气 歧管截止阀52重新转换到单涡轮增压模式，由此有较少的能量传递到第二涡轮22。
最后，图Ie显示了带有排气再循环(EGR)的双涡轮增压模式，这是通过完全关 闭再循环阀53并完全打开压缩机截止阀51实现的。在这种情况下，两个涡轮增压器都是有效的，增压调节仅受到第一涡轮增压器的影响。
在本发明所述方法的实施方案的示例性实施例中，如图3a_b所示，在单涡轮增 压模式和双涡轮增压模式之间的常规切换和根据本发明概念的实施方案进行的切换都可 以实现。
在此情况下，在通过图3a中的分支100完成的常规切换操作中，当f(MAF)与 Pamb的乘积小于增压参考值(或增压测量值)时，发生从单涡轮增压模式到双涡轮增压模 式的转变，其中Pamb表示环境压力。另外，当增压参考值(或增压测量值)小于f(MAF) 与Pamb的乘积时，发生从双涡轮增压模式到单涡轮增压模式的转换。据此，在校正阶段 110进行关于环境压力和/或温度的校正，由此可能实现对实际环境条件的可靠校准。
根据执行的比较的各结果，设置可校正变量410以便从单涡轮增压模式转换到 双涡轮增压模式，或者设置可校正变量420以便对应地从双涡轮增压模式转换回到单涡 轮增压模式。
如分支120所示，从双涡轮增压模式返回到单涡轮增压模式的转换可由初始压 缩机喘振触发，也就是说，由这样一种操作状态触发，在该操作状态下对于当前已有质 量流量来说当前主压力比过高并且质量流量和压力发生波动。如图3a所示，通过或门 (OR门)430实现在初始压缩机喘振时从双涡轮增压模式到单涡轮增压模式的可替代转换。
在图3a所示的分支200中实施的根据本发明的切换操作过程中，从单涡轮增压 模式到双涡轮增压模式的切换受到限值线或以压力比为参数的函数的影响。
据此，建立了 f (PRC)函数，PRC表示压缩机的压力比。如果f(PRC)的值小于 第一涡轮增压器的涡轮增压器速度信号的当前值(比较阶段210)，则通过第一可校正变 量410的适当设置来实现从单涡轮增压模式到双涡轮增压模式的转换。
相反，如果第一涡轮增压器的涡轮增压器速度信号的当前值小于f(PRC)的值 (考虑到模块220相对于在下游设置的比较阶段230的迟滞偏移)，系统通过第二可校正 变量420的适当设置从双涡轮增压模式切换回到单涡轮增压模式。
如图3b所示，也可以在分支300中通过适当的定时器分别将可校正变量410或 420的相应的设定保持一段可校正的时间段(分别为tl2—dbounce或t21—dbounce)或者进 行检查，在所述情况下，可以通过SR触发器310实现实时操作。
权利要求
1.一种控制内燃发动机运行的方法，所述内燃发动机具有包含第一涡轮增压器和至 少一个第二涡轮增压器的多涡轮增压器系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤确定所述第一涡轮增压器的至少一个涡轮增压器速度信号；以及基于所述涡轮增压器速度信号，在仅所述第一涡轮增压器有效的单涡轮增压模式和 所述第一涡轮增压器及所述第二涡轮增压器均有效的双涡轮增压模式之间切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤建立f (PRC)函数，其中PRC表示所述第一涡轮增压器的压缩机(11)的压力比；比较所述第一涡轮增压器的所述涡轮增压器速度信号的当前值和所述f (PRC)函数的 当前值；以及基于所述比较的结果设置可校正变量(410，420)以在所述单涡轮增压模式和所述双 涡轮增压模式之间切换。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，涡轮增压器速度的测量仅在单一的 涡轮增压器状态下进行。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在控制内燃发动机运行的进 一步模式中执行以下步骤建立f(MAF)函数，其中MAF表示空气质量流量；比较所述第一涡轮增压器的增压的当前值或参考值和所述f(MAF)函数的当前值；以及基于所述比较的结果设置可校正变量(410，420)以在所述单涡轮增压模式和所述双 涡轮增压模式之间切换。
5.根据权利要求4中所述的方法，其特征在于，基于环境压力和/或环境温度对所述 f(MAF)函数的所述当前值进行校正。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，在初始压缩机喘振时进行 从所述双涡轮增压模式到所述单涡轮增压模式的切换。
7.根据上述权利要求中的一项权利要求中所述的方法，其特征在于，仅在可校准时 间段结束后安排在所述单涡轮增压模式和所述双涡轮增压模式之间切换。
8.—种控制内燃发动机运行的装置，其包括包含第一涡轮和第一压缩机的第一涡轮增压器；包含第二涡轮和第二压缩机的第二涡轮增压器；压缩机截止阀，其选择性接通所述第二压缩机以使所述第二涡轮增压器有效；排气歧管截止阀，其选择性接通所述第二涡轮以使所述第二涡轮增压器有效；以及控制器，其被配置为测量所述第一涡轮增压器的涡轮增压器速度信号，并基于所测 量的涡轮增压器速度信号，在所述第一涡轮增压器有效的第一单涡轮增压模式和所述第 一涡轮增压器及所述第二涡轮增压器均有效的双涡轮增压模式之间切换。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制器被进一步配置为比较当前涡轮增压器 速度信号和与所述第一压缩机的压力比相关的函数的当前值，并基于所述比较在所述单 涡轮增压模式和所述双涡轮增压模式之间切换。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述控制器被进一步配置为比较所述第一涡轮 增压器的增压压力的当前值或参考值和与空气质量流量相关的函数的当前值，并基于所述比较在所述单涡轮增压模式和所述双涡轮增压模式之间切换。
11.根据权利要求9所述的装置，其中响应于初始压缩机喘振进行所述单涡轮增压模 式与所述双涡轮增压模式的切换。
12.—种控制内燃发动机运行的方法，所述内燃发动机具有第一涡轮增压器和第二涡 轮增压器，所述方法包括基于涡轮增压器速度在仅所述第一涡轮增压器有效的单涡轮增压模式和所述第一涡 轮增压器及所述第二涡轮增压器均有效的双涡轮增压模式之间切换。
全文摘要
本发明涉及控制内燃发动机运行的方法和装置，其中所述内燃发动机具有包括至少两个涡轮增压器的多涡轮增压器系统。根据本发明的方法包括以下步骤确定至少一个涡轮增压器速度信号，以及基于涡轮增压器速度信号在仅第一涡轮增压器有效的单涡轮增压模式和第一涡轮增压器及第二涡轮增压器都有效的双涡轮增压模式之间切换。
文档编号F02B37/12GK102022182SQ201010281319
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月11日
发明者A·谢瓦利埃, D·罗杰, L·巴尔奇, S·彼得罗维奇 申请人:福特环球技术公司