[发明专利]对可变几何结构压缩机的瞬态补偿

说明书

本申请涉及对可变几何结构压缩机的瞬态补偿。提供用于控制涡轮增压发动机的方法和系统。在一个示例中，方法包括在调整压缩机的几何结构的同时调整排气再循环气体流量和涡轮流量，以补偿由压缩机调整造成的干扰。

技术领域

本说明书大体涉及用于控制与内燃发动机耦接的可变几何结构压缩机(variablegeometry compressor)的操作的方法和系统。

背景技术

发动机可使用涡轮增压器来提供升压进气以用于改善发动机扭矩/功率输出密度。涡轮增压器可包括耦接到排气驱动涡轮的压缩机。取决于工况，压缩机可经历喘振和/或阻塞。当通过压缩机的空气流失速或反向时，在低空气质量流量期间可发生喘振。例如，压缩机喘振可响应于急剧松油门发生或可在高排气再循环(EGR)率下发生。压缩机喘振可导致噪音、振动和不舒适性(NVH)问题，诸如来自发动机进气系统的不期望的噪音。对于压缩机的给定速度，当通过压缩机的空气流不能增加时可发生阻塞。例如，压缩机阻塞可响应于来自怠速发动机转速状况的侵入式踩油门发生。在阻塞期间，涡轮增压器不能向发动机提供附加的空气，因此发动机功率输出密度暂时受到限制。

已开发各种方法以扩大压缩机操作范围。一种示例方法包括用可变几何结构压缩机(VGC)升压空气，其中可通过改变VGC的几何结构或位置来调整通过压缩机的空气流量。作为示例，可通过调整叶片的角度调整进入压缩机的空气流量的模式。作为另一个示例，可用包括固定槽和/或端口的被动机匣处理(casing treatment)修改通过压缩机的空气流量。在低空气质量流量状况期间，被动机匣处理的槽可提供将加压空气部分地再循环回到压缩机入口的路径。通过压缩机的再循环空气可使压缩机能够在喘振发生之前以较低的空气质量流率操作。在高空气质量流量状况期间，被动机匣处理的槽和/或端口可提供通过压缩机的短路/缩短回路(short-circuit)空气流量的路径，使得压缩机可在阻塞发生之前以更高的空气质量流率操作。被动机匣处理系统的一个弊端为用于防止喘振的被动再循环槽的有效位置不同于防止阻塞的被动再循环槽的有效位置。

另一种示例方法包括对压缩机使用主动机匣处理(active casing treatment,ACT)，诸如美国8,517,664(Sun等人)中所示。其中，涡轮增压器包括主动机匣处理、叶轮、机匣(casing)和扩散器。控制器响应于相对于阈值的质量流量状况或基于发动机系统中的压力差调整机匣套筒，使得机匣套筒中的槽与喘振槽或阻塞槽对齐。响应于槽对齐，空气被选择性地允许在叶轮与压缩机入口之间流动。

除了上述的问题之外，本发明人也已认识到，压缩机的几何结构或位置的变化可暂时干扰发动机操作参数，使其远离它们的期望的设定点。瞬态干扰可造成NVH并且使发动机性能恶化。作为示例，可通过经由反馈控制回路操作致动器来控制发动机操作参数。仅当已发生且已感测到发动机操作参数的误差时，到致动器的反馈控制信号可反映压缩机调整。换句话说，反馈控制回路的响应时间可缓慢。在另一方面，调整压缩机几何结构或位置的过程可相对于反馈控制回路的响应时间是快速的。例如，移动ACT压缩机的机匣套筒以与喘振槽或阻塞槽对齐的过程可为突然的和/或不连续的。因此，反馈控制器可具有限制的带宽以补偿和减少由压缩机几何结构调整造成的干扰，特别是当控制器被调谐成响应于多种其它干扰以及可被调谐成响应于驱动器激活的干扰而提供某一驾驶感受。作为结果，响应于每个压缩机几何结构调整可发生振动和噪音，并且也可发生扭矩干扰。发动机燃料经济性和排放可同样受到影响。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过一种方法解决，该方法包括在调整压缩机的几何结构的同时经由第一致动器调整EGR流量和经由第二致动器调整涡轮流量，其中基于压缩机几何结构的调整来调整EGR流量和涡轮流量。以这种方式，响应于压缩机调整的发动机操作参数中的干扰可减少和/或及时补偿。