壓縮機預旋轉控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種控制內燃發(fā)動機的壓縮機的預旋轉操作的方法。當壓縮機離合器 接合時，離合器的磨損與傳遞的能量成正比。為了減少壓縮機離合器的磨損或提高與壓縮 機接合所允許的最大發(fā)動機轉速，當離合器接合時利用壓縮機預旋轉操作以減少傳遞的能 量。
【背景技術】
[0002] 為了增加供應給內燃發(fā)動機的空氣的壓力和空氣密度，壓縮機或增壓機的使用是 公知的方法。在每一工作循環(huán)中，增加的空氣量提供更多的氧氣，其能使燃料的噴射量增 加，從而使得發(fā)動機能產生更多的動力。
[0003] 當壓縮機離合器接合時，壓縮機的轉速通常較低，而與壓縮機接合的曲軸的轉速 相對較高。這樣，曲軸和壓縮機之間的轉速差較大。當壓縮機離合器接合時曲軸和壓縮機 之間的轉速差越大，則瞬時傳遞至壓縮機離合器的能量也越大。在壓縮機離合器接合期間， 能量的傳遞越大使得壓縮機磨損越嚴重。
[0004] 為了提高壓縮機離合器的耐用性，通常的方法是只有當壓縮機和曲軸的轉速差在 一限定的范圍內才允許壓縮機離合器接合。這嚴重的限制了允許使用壓縮機的驅動條件。
[0005] 對于設置有渦輪增壓器的內燃發(fā)動機，當控制壓縮機時，還需要考慮其他重要方 面。由于流過壓縮機的空氣量很大程度上影響了流至其后設置的渦輪增壓器的空氣量，因 此壓縮機不妨礙渦輪增壓器是很重要的。因此，需要提供一種改進的控制方法。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種用于控制具有渦輪增壓器的內燃發(fā)動機的壓縮機的預 旋轉操作的改進方法。
[0007] 本發(fā)明方法應用于具有內燃發(fā)動機的車輛，其中，所述內燃發(fā)動機至少包括進氣 口、壓縮機管道、旁路管道和渦輪增壓器。所述進氣口設置為內燃發(fā)動機的空氣供應口。從 進氣口設置空氣管道引導空氣流量直至空氣管道被分成壓縮機管道和旁路管道的分叉點。
[0008] 壓縮機管道包括壓縮機并且被設置在進氣口和之后的渦輪增壓器之間，使得壓縮 機與進氣口和渦輪增壓器流體連通。旁路管道包括旁路節(jié)流閥并被設置成與進氣口和渦輪 增壓器流體連通，使得旁通管道旁通壓縮機。在壓縮機管道的壓縮機下游且旁路管道節(jié)流 閥的下游，渦輪增壓器的上游，壓縮機管道和旁路管道在匯聚點匯聚。
[0009] 壓縮機通過壓縮機離合器直接或間接連接于內燃發(fā)動機的曲軸，使得壓縮機能與 曲軸接合和脫開。當壓縮機離合器接合時，曲軸連接至壓縮機，使得曲軸直接或間接驅動壓 縮機。當壓縮機接合時，更多的空氣供應至燃燒室。然而，壓縮機的功能并不是本發(fā)明的發(fā) 明點，因此這里不再闡述。
[0010] 旁路節(jié)流閥能通過設置旁路節(jié)流閥的角度被控制使得旁路節(jié)流閥能被控制在打 開和關閉位置之間。旁路節(jié)流閥的位置決定了分別流過旁路節(jié)流閥和壓縮機的空氣流量。 如果旁路節(jié)流閥全開，旁路節(jié)流閥的背壓低于壓縮機的背壓。這樣，當旁路節(jié)流閥全開時， 最大量的空氣流過旁路節(jié)流閥。如果旁路節(jié)流閥完全關閉，沒有空氣流流過旁路節(jié)流閥，全 部空氣流量流過壓縮機。因此，旁路節(jié)流閥關閉的越多，通過壓縮機的空氣流量也越多。 [0011] 由于流過壓縮機的空氣流量也影響流過渦輪增壓器的流量，流過渦輪增壓器的流 量又影響供給內燃發(fā)動機燃燒室的空氣，因此在具有渦輪增壓器的情況下壓縮機的預旋轉 操作的控制對控制方法具有附加的需求。供給燃燒室的空氣影響能噴射的燃料量，噴射的 燃料量影響內燃發(fā)動機能產生的動力量。產生的動力和駕駛者需求的動力影響內燃發(fā)動機 如何工作以及渦輪增壓器和壓縮機的啟動。渦輪增壓器是否啟動（active)是很大程度影 響所述預旋轉操作控制方法的一個方面。如果渦輪增壓器沒有啟動，可以允許壓縮機兩邊 的高壓力差，因為其并不會影響未啟動的渦輪增壓器。如果渦輪增壓器啟動，允許低壓力 差。如果渦輪增壓器啟動，并且壓縮機兩邊的壓力差較高，則供應至渦輪增壓器的空氣流量 不足以使渦輪增壓器正常工作。
[0012] 因此，在一些行駛狀態(tài)期間，壓縮機和渦輪增壓器彼此相應的控制是很重要的。如 果例如渦輪增壓器運行并且其在大量空氣被連續(xù)供給燃燒室的情況下高速運行，則啟動壓 縮機的預旋轉操作，壓縮機兩側的增大的壓力差可能導致沒有足夠的空氣流量供應至渦輪 增壓器。本方法解決了這一問題，本發(fā)明通過權衡壓縮機的加速與渦輪增壓器的性能來實 現。用于計算旁路節(jié)流閥的角度所需要的壓縮機轉速和/或流過壓縮機的空氣流量在發(fā)動 機轉速和發(fā)動機負荷功能測試期間可以獲得。如果渦輪增壓器啟動，當計算和設置旁路節(jié) 流閥的角度時較大的裕度被利用，使得實現渦輪增壓器無阻塞或可允許的阻塞。結果，通過 利用本發(fā)明方法，當控制壓縮機時，考慮了渦輪增壓器，使得例如可避免不期望的阻塞。
[0013] 首先，本發(fā)明方法包括核查若干個預設條件，為了執(zhí)行預旋轉操作必須滿足所述 預設條件。所述預設條件例如是核查是否：壓縮機離合器處于脫開狀態(tài)，內燃發(fā)動機負荷 處于預定負荷區(qū)間內，由渦輪增壓器傳送的空氣流量處于預定空氣流量范圍內，壓縮機轉 速低于閾值以及旁路節(jié)流閥至少部分開啟。如果壓縮機離合器已經接合，所述方法不適用。 如果內燃發(fā)動機當前的負荷不在預定的負荷區(qū)間內，所述方法也不適用。如果通過渦輪增 壓器傳送的當前的空氣流量不在預定的流量區(qū)間內，例如高于一限制（啟動預旋轉將對渦 輪增壓器產生負面影響的情況），則所述預旋轉操作不啟動。如果壓縮機的轉速高于設定的 閾值，例如如果壓縮機已經剛剛處于接合狀態(tài)，則預旋轉操作不適用。
[0014] 如果符合預設條件，至少根據流過發(fā)動機的空氣流量以及經過壓縮機的目標壓 差，計算旁路節(jié)流閥的角度。計算所述旁路節(jié)流閥的角度從而：獲得所述壓縮機的預定預旋 轉，內燃發(fā)動機的負荷處于預定負荷區(qū)間內以及通過渦輪增壓器傳送的空氣流量處于預定 的空氣流量區(qū)間內。當已經計算出旁路節(jié)流閥的角度時，根據計算結果設置旁路節(jié)流閥的 角度。根據本發(fā)明方法，如果預設條件滿足，計算旁路節(jié)流閥的角度使得當根據計算結果設 置旁路節(jié)流閥時，所述預旋轉操作將被執(zhí)行，并且內燃發(fā)動機負荷和通過渦輪增壓器傳送 的空氣流量將被保持在區(qū)間內，使得能維持壓縮機的所述預旋轉。
[0015] 在壓縮機離合器接合前，通過計算的旁路節(jié)流閥的角度設置旁路節(jié)流閥，壓縮機 的轉速的增加將減少內燃發(fā)動機曲軸和壓縮機之間的轉速差。當壓縮機離合器接合時，即 刻從曲軸傳遞至壓縮機的能量的量與速度差成正比。通過減少傳遞的能量，壓縮機離合器 的耐用性能得到提高，或者其能允許壓縮機在更高的曲軸轉速下接合，而不會過度磨損壓 縮機離合器。
[0016] 然而，根據本發(fā)明方法核查若干個條件以及根據本發(fā)明方法計算旁路節(jié)流閥角度 還具有以下優(yōu)點，當內燃發(fā)動機設置有渦輪增壓器時，啟動預旋轉操作，而不會削弱內燃發(fā) 動機的動力輸出。通過控制旁路節(jié)流閥角度使得在一定范圍內能控制，發(fā)動機負荷處于預 定的負荷區(qū)間內以及通過渦輪增壓器傳送的空氣流量處于預定的流量區(qū)間內。本發(fā)明方法 還確保維持預旋轉操作。因此通過執(zhí)行本方法，能提高發(fā)動機的最大轉速，在所述轉速下壓 縮機能接合并維持壓縮機的預旋轉。
[0017] 根據本發(fā)明方法，當壓縮機離合器接合時，傳遞的能量的量大約減少20%，如果還 允許預旋轉操作對渦輪增壓器有輕微限制效果，那么能量傳遞的量減少的更多。
[0018] 當壓縮機接合請求發(fā)出時，壓縮機可隨后接合。然而，用于控制壓縮機接合的方法 不屬于本發(fā)明的一部分。
[0019] 根據本發(fā)明方法的一個方面，還可以增加其他預設的條件，從而決定是否和什么 時候執(zhí)行預旋轉操作。例如，內燃發(fā)動機通常與變速器連接，根據本發(fā)明方法的一個拓展， 其包括一附加的預設條件，即核查變速器的多個預定檔位中的一個是否接合。通過增加所 述特征至本方法，當能在選擇特定的檔位時限制預旋轉操作的執(zhí)行。例如當變速器設置為 倒檔時，其可能并不適于啟動預旋轉操作。
[0020] 所述旁路節(jié)流閥角度取決于流過旁路節(jié)流閥的空氣流量。利用所述依賴關系使更 加精確的計算出旁路節(jié)流閥角度成為可能。因此，根據本發(fā)明方法的一個方面，當計算旁路 節(jié)流閥角度時，考慮了流過旁路節(jié)流閥的空氣流量。根據本發(fā)明方法的另一個方面，內燃發(fā) 動機另外包括溫度傳感器。所述溫度傳感器設置在進氣口的下游和壓縮機管道與旁路管道 分叉點的上游，使得在空氣流量中壓縮機入口溫度能被測量。所述方法包括測量壓縮機入 口溫度，并且利用所述溫度計算旁路節(jié)流閥角度。渦輪增壓器和壓縮機的性能取決于環(huán)境 的壓力和溫度。如果設有渦輪增壓器，用于控制預旋轉函數的方法需要考慮壓縮機和渦輪 增壓器的相關參數。所述環(huán)境溫度影響環(huán)境壓力以及空氣中氧氣的濃度，根據已知的物理 原理，其影響燃燒的效率和渦輪增壓器。空氣溫度越高，由于空氣密度減小，為了供應給內 燃發(fā)動機相同量的氧氣，渦輪增壓器旋轉得越快。這樣，通過增加所述參數，能提高旁路節(jié) 流閥的計算的精確性。
[0021] 根據本發(fā)明方法計算旁路節(jié)流閥角度的一個可能方式涉及BT-α，其利用以下節(jié) 流閥位置方程：
[0022] ΒΓ - α =