[发明专利]用于升压压力控制的方法和系统

说明书

本申请涉及用于升压压力控制的方法和系统，提供了用于控制包含涡轮增压器和上游电动机械增压器的分级发动机系统中的升压压力的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括协调电动机械增压器和电动机械增压器旁通阀的运转，并且打开电动机械增压器旁通阀以降低电动机械增压器超调的程度和持续时间。

技术领域

本发明大体涉及用于调节分级(staged)升压发动机系统中的发动机升压压力的方法和系统。

背景技术

发动机可以利用升压装置(诸如涡轮增压器或机械增压器)进行运转，以增加进入燃烧室的质量空气流量。涡轮增压器和机械增压器利用进气压缩机压缩进入发动机的进气。另外，一个或更多个进气增压装置可以被串联地或并联地分级以改善发动机升压响应。

Kawamura等人在美国专利6,938,420中示出了多级升压发动机的一个示例。在其中，由电动马达驱动的电动机械增压器和电动机械增压器旁通阀(ESBPV)被分级在涡轮增压器的下游。在当涡轮增压器压缩机未加速自旋时的状况下，ESBPV可以被关闭，并且电动机械增压器可以被旋转以提供瞬时正升压压力，以便减少涡轮迟滞。然后，当涡轮增压器压缩机充分加速自旋时，ESBPV可以被打开，并且电动机械增压器可以被禁用，从而允许涡轮增压器提供期望的升压压力。

然而，发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，如果电动机械增压器被积极地运转以减少涡轮迟滞，难以控制的电动升压超调可以发生。具体地，由于硬件约束，响应于电动升压超调而制动电动马达并提供负扭矩以减慢电动机械增压器轴速度是不可能的。替代地，马达可以被禁用，使得高电动机械增压器速度能够利用包括摩擦和空气阻力的抵抗效果的自然衰减来降低。然而，同时，实际的升压压力将会继续超调，导致过多的发动机扭矩输出。在该时间期间，发动机进气节气门可能没有对快速的压力累积作出反应的带宽。因此，任何节气门调整都可以导致实际的歧管压力超过期望的歧管压力，进一步促进升压超调。为了利用机械增压器速度的自然衰减来解决升压超调，在达到期望的升压压力或目标扭矩之前，可能需要命令电动机械增压器禁用。然而，这会增加到达扭矩的时间，并且即使在电动机械增压器运转的情况下也会导致升压迟滞。因此，过多升压和过多扭矩能够导致操控性问题。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于升压发动机的方法来解决，该方法包含：当下游压缩机加速自旋(spin up)时，使上游压缩机加速，其中被耦接在跨过第一压缩机的旁路中的旁通阀被关闭以提供压缩空气的流动到活塞发动机；以及响应于升压压力超调(overshoot)，打开所述旁通阀。以此方式，升压压力超调可以被更准确地控制，同时加快到达扭矩的时间。

作为一个示例，包括由电动马达驱动的压缩机的电动机械增压器(ES)可以被分级在包括由排气涡轮驱动的压缩机的涡轮增压器(TC)的上游。电动机械增压器旁通阀(ESBPV)可以被耦接在围绕ES的旁路中。为了减少涡轮迟滞，当涡轮增压器压缩机加速自旋时，ESBPV可以被关闭，同时经由电动马达瞬间运转电动机械增压器以提供正压力。响应于当TC压缩机仍然正在加速自旋时在ES压缩机的下游经历的升压压力超调(即，电动升压超调状况)，ESBPV可以被瞬间打开以迅速地排放掉由电动机械增压器提供的电动升压压力。此外，电动机械增压器可以同时被禁用并且被减速。另外，机械增压器调整可以用与对被耦接至TC的排气涡轮的废气门的调整互补的频带被提供，从而允许TC压缩机速度的更快且更准确的调节。具体地，废气门控制环路可以被更积极地调节，因为ESBPV的快速动态能够抑制任何振荡并且降低升压压力超调。