具有可變渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其方法
【專利說(shuō)明】具有可變渦輪増壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2014年6月5日提交的第10-2014-0068268號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容為了所有目的以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及具有可變渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其方法。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及具有可變渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其方法，其中操作區(qū)域被劃分為穩(wěn)速駕駛區(qū)域、加速駕駛區(qū)域以及減速駕駛區(qū)域，并且其中根據(jù)操作區(qū)域來(lái)控制可變渦輪增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]如本領(lǐng)域已知的，當(dāng)比大氣壓高的空氣被充入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，大量空氣可以被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)中。此外，當(dāng)噴射的燃料量增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率增加。
[0005]使用空氣被渦輪增壓至發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器。渦輪增壓器使用排放氣體來(lái)使渦輪旋轉(zhuǎn)，而通過(guò)軸連接到渦輪的鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因此，渦輪增壓器壓縮外部空氣并且將受壓縮的空氣供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸。
[0006]圖1是顯示普通渦輪增壓器的立體圖，并且圖2A和圖2B是顯示普通渦輪增壓器的示意圖。
[0007]如圖1中所示，普通渦輪增壓器100是其中排放氣體的流道面積根據(jù)葉片角的變化而變化的渦輪增壓器。因此，改變了發(fā)動(dòng)機(jī)200的輸出動(dòng)力。此類(lèi)型的渦輪增壓器稱為可變渦輪增壓器(VGT:可變幾何渦輪增壓器)。渦輪增壓器包括由發(fā)動(dòng)機(jī)200所排放的排放氣體旋轉(zhuǎn)的渦輪122和與渦輪122同步旋轉(zhuǎn)并且壓縮外部空氣并將受壓縮的空氣供應(yīng)到汽缸的壓縮機(jī)110。
[0008]在渦輪殼體120中提供葉片。葉片130根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作區(qū)域改變排放氣體的流動(dòng)通道面積，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。也就是說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)的操作區(qū)域被劃分為高速區(qū)域和低速區(qū)域，并且發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率通過(guò)調(diào)節(jié)葉片的開(kāi)口來(lái)控制。
[0009]然而，根據(jù)常規(guī)技術(shù)，渦輪增壓器在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作區(qū)域(高速區(qū)域或低速區(qū)域)中運(yùn)行，使得存在沒(méi)有進(jìn)行考慮穩(wěn)速駕駛區(qū)域、加速駕駛區(qū)域或減速駕駛區(qū)域的控制的問(wèn)題。
[0010]另外，根據(jù)常規(guī)技術(shù)，有可能在發(fā)動(dòng)機(jī)的正常條件下通過(guò)增加增壓壓力來(lái)控制空氣燃料比。然而，由于加速駕駛區(qū)域中的渦輪滯后導(dǎo)致所需要的增壓壓力并不立刻形成，所以存在無(wú)法流暢地控制空氣燃料比的問(wèn)題。
[0011]在該【背景技術(shù)】部分公開(kāi)的信息僅用于提高對(duì)本發(fā)明的一般背景的理解，而不應(yīng)作為對(duì)該信息形成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)或任何形式的暗示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的各個(gè)方面旨在提供具有可變渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其方法，其用于通過(guò)考慮到穩(wěn)速駕駛區(qū)域或加速駕駛區(qū)域來(lái)控制渦輪增壓器和燃料噴射以最小化燃料消耗和排放氣體。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，具有可變渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以包括:發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括通過(guò)燃料燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的汽缸；可變渦輪增壓器，其包括由發(fā)動(dòng)機(jī)所排放的排放氣體旋轉(zhuǎn)的渦輪以及與渦輪同步旋轉(zhuǎn)并且壓縮外部空氣并將受壓縮的空氣供應(yīng)到汽缸的壓縮機(jī)；葉片，其調(diào)節(jié)供應(yīng)到渦輪的排放氣體的流動(dòng)面積；以及控制器，其根據(jù)供應(yīng)到汽缸的燃料量和發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的扭矩將車(chē)輛的操作區(qū)域劃分為穩(wěn)速駕駛區(qū)域、加速駕駛區(qū)域以及減速駕駛區(qū)域，并且控制葉片的開(kāi)口和噴射入汽缸中的燃料的噴射正時(shí)。
[0014]當(dāng)供應(yīng)到汽缸的燃料量微分值的絕對(duì)值或發(fā)動(dòng)機(jī)所需的扭矩的微分值的絕對(duì)值小于預(yù)定值時(shí)，控制器可以確定操作區(qū)域是穩(wěn)速駕駛區(qū)域，當(dāng)供應(yīng)到汽缸的燃料量微分值的絕對(duì)值或發(fā)動(dòng)機(jī)所需的扭矩微分值的絕對(duì)值大于或等于預(yù)定值并且燃料量的微分值或所需扭矩的微分值大于零時(shí)，控制器確定操作區(qū)域是加速駕駛區(qū)域，當(dāng)供應(yīng)到汽缸的燃料量微分值的絕對(duì)值或發(fā)動(dòng)機(jī)所需扭矩的微分值的絕對(duì)值大于或等于預(yù)定值并且燃料量的微分值或所需的扭矩的微分值小于零時(shí)，控制器確定操作區(qū)域是減速駕駛區(qū)域。
[0015]控制器可以進(jìn)行控制以使得當(dāng)操作區(qū)域是穩(wěn)速駕駛區(qū)域時(shí)提前噴射正時(shí)并且增加葉片開(kāi)口。
[0016]控制器可以控制，以使得當(dāng)操作區(qū)域是加速駕駛區(qū)域時(shí)噴射正時(shí)延遲并且葉片的開(kāi)口減小。
[0017]控制器可以控制，以使得當(dāng)操作區(qū)域是減速駕駛區(qū)域時(shí)葉片的開(kāi)口減小。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，包括可變渦輪增壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)以及控制可變渦輪增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器(其中控制器執(zhí)行一系列命令)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法可以包括:測(cè)量供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的燃料量和發(fā)動(dòng)機(jī)所需的扭矩；根據(jù)供應(yīng)到汽缸的燃料量和發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的扭矩確定操作區(qū)域是穩(wěn)速駕駛區(qū)域、加速駕駛區(qū)域還是減速駕駛區(qū)域；以及控制噴射入汽缸中的燃料的噴射正時(shí)和渦輪增壓器中設(shè)置的葉片的開(kāi)口。
[0019]確定操作區(qū)域可以包括對(duì)供應(yīng)到汽缸的燃料量或發(fā)動(dòng)機(jī)所需的扭矩求微分；將燃料量微分值的絕對(duì)值或所需扭矩的微分值的絕對(duì)值與預(yù)定值相比較；以及確定燃料量或所需扭矩的微分值是否大于零。
[0020]當(dāng)燃料量的微分值的絕對(duì)值或發(fā)動(dòng)機(jī)所需扭矩的微分值的絕對(duì)值小于預(yù)定值時(shí)，控制器可以確定操作區(qū)域是穩(wěn)速駕駛區(qū)域。
[0021]當(dāng)供應(yīng)到汽缸的燃料量的微分值的絕對(duì)值或發(fā)動(dòng)機(jī)所需扭矩的微分值的絕對(duì)值大于或等于預(yù)定值并且燃料量的微分值或所需扭矩的微分值大于零時(shí)，控制器可以確定操作區(qū)域是加速駕駛區(qū)域。
[0022]當(dāng)供應(yīng)到汽缸的燃料量的微分值的絕對(duì)值或發(fā)動(dòng)機(jī)所需扭矩的微分值的絕對(duì)值大于或等于預(yù)定值并且燃料量的微分值或所需扭矩的微分值小于零時(shí)，控制器可以確定操作區(qū)域是減速駕駛區(qū)域。
[0023]控制器可以進(jìn)行控制以使得當(dāng)操作區(qū)域是穩(wěn)速駕駛區(qū)域時(shí)使噴射正時(shí)提前并且增加葉片開(kāi)口。
[0024]控制器可以控制，以使得當(dāng)操作區(qū)域是加速駕駛區(qū)域時(shí)噴射正時(shí)延遲并且葉片的開(kāi)口減小。
[0025]控制器可以控制，以使得當(dāng)操作區(qū)域是減速駕駛區(qū)域時(shí)葉片的開(kāi)口減小。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，由于根據(jù)穩(wěn)速駕駛區(qū)域、加速駕駛區(qū)域以及減速駕駛區(qū)域來(lái)控制葉片的開(kāi)口和燃料的噴射正時(shí)，所以改善了燃料消耗并且最小化排放氣體。
[0027]應(yīng)理解的是，如本文使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其他類(lèi)似術(shù)語(yǔ)通常包括機(jī)動(dòng)車(chē)輛，諸如乘用汽車(chē)(包括運(yùn)動(dòng)型多用途車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商用車(chē)輛)、船只(包括各種舟艇和船舶)、航空器等，并且包括混合車(chē)輛、電動(dòng)車(chē)輛、插電式混合動(dòng)力車(chē)輛、氫動(dòng)力車(chē)輛以及其他替代性燃料車(chē)輛(例如，從源于非石油的能源的燃料)。如本文所提及的，混合車(chē)輛是具有兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)力源的車(chē)輛，例如汽油動(dòng)力和電力動(dòng)力車(chē)輛。
[0028]通過(guò)納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說(shuō)明本發(fā)明的某些原理的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚或更為具體地得以闡明。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是示出普通渦輪增壓器的立體圖。
[0030]圖2A和圖2B是示出普通渦輪增壓器的示意圖。
[0031]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性的具有可變渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的框圖。
[0032]圖4是解釋車(chē)輛的操作區(qū)域的圖表。
[0033]圖5和圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法的流程圖。
[0034]圖7A、圖7B、圖7C和圖7D是示出根據(jù)葉片的開(kāi)口的排放氣體與燃料消耗的關(guān)系的圖表。
[0035]圖8A、圖8B、圖8C