СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F02B37/16 F02D23/00 F02D41/22 F04D27/02 

Область техники

Данное раскрытие относится к способам и системе контроля помпажа компрессора, подающего воздух в двигатель. Способы и системы могут быть, в частности, применимы к двигателям, оснащенным турбонагнетателями или клапанами рециркуляции компрессора.

Уровень техники и сущность изобретения

Двигатели с турбонагнетателем содержат компрессоры, которые могут подавать сжатый воздух в двигатель для увеличения мощности двигателя. Помпаж или колебания расхода могут происходить при большой степени сжатия компрессора и низком потоке через компрессор. Помпаж компрессора может быть графически изображен линией помпажа компрессора. Линия помпажа компрессора представляет собой линию, обозначающую вход компрессора в состояние помпажа, которая может быть выражена функцией степени сжатия компрессора и расхода компрессора. Помпаж компрессора можно уменьшить, позволив воздуху течь от выпуска компрессора к впуску компрессора при помощи клапана рециркуляции компрессора. Посредством направления потока от выпуска компрессора к впуску компрессора расход через компрессор увеличивается, что предотвращает пересечение компрессором линии помпажа и вход в состояние помпажа. Однако, если клапан рециркуляции компрессора открывается больше требуемого, так, что расход через компрессор увеличивается больше требуемого, технические характеристики транспортного средства могут снизиться больше требуемого.

Авторы настоящего изобретения распознали вышеуказанные проблемы и разработали способ работы двигателя, содержащий: обеспечение первой линии помпажа компрессора и второй линии помпажа компрессора; объединение первой линии помпажа компрессора и второй линии помпажа компрессора в третью линию помпажа компрессора; и работу клапана рециркуляции в соответствии с третьей линией помпажа компрессора.

Посредством регулирования положения клапана рециркуляции в соответствии с линией помпажа компрессора, основанной на базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора, можно обеспечить технический результат сокращения возможности помпажа компрессора с обеспечением приемлемых технических характеристик двигателя. Например, базовая линия помпажа компрессора может быть линией помпажа, пересечение которой во время работы компрессора приводит к колебаниям расхода компрессора, превышающим пороговое значение. Линия мягкого помпажа компрессора может быть линией помпажа, пересечение которой во время работы компрессора приводит к низкочастотному шуму, который может быть нежелательным, и изменениям расхода компрессора с низкой амплитудой. Базовая линия помпажа компрессора и линия мягкого помпажа компрессора могут быть основой для линии помпажа, изменяющейся на основе рабочих характеристик транспортного средства. Если более низкие технические характеристики транспортного средства считаются приемлемыми при имеющихся рабочих условиях, основой для контроля компрессора является линия помпажа, находящаяся ближе к линии мягкого помпажа компрессора. Если требуются более высокие технические характеристики транспортного средства при имеющихся рабочих условиях, основой для контроля компрессора является линия помпажа, находящаяся ближе к базовой линии помпажа компрессора.

Данное раскрытие может представлять несколько преимуществ. В частности, способ может обеспечить приемлемые технические характеристики транспортного средства и контроль помпажа компрессора. Далее, способ может обеспечить технические характеристики транспортного средства, основанные на выбранных рабочих условиях. Дополнительно, способ может быть применен к множеству двигателей с турбонагнетателем различной конфигурации.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества, и отличительные признаки настоящего описания будут легко очевидны из нижеследующего раздела «Осуществление изобретения», при рассмотрении отдельно или во взаимосвязи с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

Раскрытые в настоящей заявке преимущества будут более полно понятны при прочтении варианта осуществления, именуемого в настоящей заявке как «Осуществление изобретения», отдельно или со ссылкой на чертежи, на которых:

Фигура 1 - принципиальная схема двигателя;

Фигура 2 представляет собой схему, на которой показаны базовая линия и линия мягкого помпажа для компрессора турбонагнетателя;

Фигура 3 показывает примерный способ управления двигателем; а

Фигура 4 показывает рабочую последовательность двигателя, основанную на способе, представленном на Фиг. 3.

Осуществление изобретения

Данное раскрытие имеет отношение к управлению двигателем с турбонагнеталем и рециркуляционным клапаном компрессора. Турбонагнетатель может быть установлен на двигателе, как показано на Фиг. 1. Турбонагнетатель может иметь помпажные характеристики, аналогичные показанным на Фиг. 2. Двигатель выполнен с возможностью быть частью системы, содержащей контроллер с инструкциями по способу на Фиг. 3. Система на Фиг. 1 и способ на Фиг. 3 могут быть использованы для осуществления последовательности на Фиг. 4.

Согласно Фиг. 1 управление двигателем 10 внутреннего сгорания, содержащим множество цилиндров, один из которых показан на Фиг. 1, реализовано посредством электронного контроллера 12 двигателя. Двигатель 10 содержит камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндров с поршнем 36, расположенным между ними и соединенным с коленчатым валом 40. Маховик 97 и ведомая шестерня 99 соединены с коленчатым валом 40. Стартер 96 (например, низковольтная (работающая при напряжении менее 30 вольт) электрическая машина) содержит вал 98 ведущей шестерни и ведущую шестерню 95. Вал 98 ведущей шестерни выполнен таким образом, что в соответствии с выбором, ведущая шестерня 95 способна войти в зацепление с ведомой шестерней 99. Стартер 96 может быть непосредственно установлен спереди или позади двигателя. В некоторых примерах стартер 96 выполнен с возможностью выборочно сообщать крутящий момент коленчатому валу 40 посредством ремня или цепи. В одном примере стартер 96 находится в базовом состоянии, если он не входит в зацепление с коленчатым валом двигателя. Камера 30 сгорания показана с возможностью сообщения с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может быть приведен в действие посредством впускного кулачка 51 и выпускного кулачка 53. Положение впускного кулачка 51 может быть определено датчиком 55 впускного кулачка. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено посредством датчика 57 выпускного кулачка. Впускной клапан 52 может быть выборочно активирован и дезактивирован устройством 59 активации клапана. Выпускной клапан 54 может быть выборочно активирован и дезактивирован устройством 58 активации клапана.

Топливная форсунка 66 показана с возможностью размещения таким образом, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в цилиндр 30, что известно для специалистов в данной области как непосредственный впрыск. Топливная форсунка 66 подает жидкое топливо пропорционально ширине импульса напряжения от контроллера 12. Топливо подают на топливную форсунку 66 посредством топливной системой (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу (не показана). В одном примере двухступенчатая топливная система высокого давления выполнена с возможностью создания более высокого давления топлива.

Дополнительно впускной коллектор 44 показан с возможностью сообщения с компрессором 162 турбонагнетателя и воздухозаборником 42 двигателя. В других примерах компрессором 162 может быть компрессор нагнетателя. Вал 161 выполнен с возможностью механического соединения турбины 164 турбонагнетателя с компрессором 162 турбонагнетателя. Вспомогательный дроссель 62 с электроприводом установлен с возможностью регулирования положения дроссельной заслонки 64 для управления потоком воздуха из компрессора 162 к впускному коллектору 44. Давление в камере 45 наддува может быть названо давлением на впуске дросселя, поскольку впуск дросселя 62 находится в границах камеры 45 наддува. Выпуск дросселя находится в выпускном коллекторе 44. В некоторых примерах дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44 так, чтобы дроссель 62 был впускной заслонкой. Клапан 47 рециркуляции компрессора может быть выборочно приведен во множество положений между полностью открытым положением и полностью закрытым положением. Регулятор 163 давления наддува может регулироваться посредством контроллера 12 для того, чтобы позволить отработавшим газам избирательно проходить в обход турбины 164 для управления частотой вращения компрессора 162. Воздушный фильтр 43 выполнен с возможностью очистки воздуха, поступающего на воздухозаборник 42 двигателя.

Бесконтактная система 88 зажигания выполнена с возможностью обеспечения искры зажигания для камеры 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания в ответ на сигнал контроллера 12. Универсальный Датчик 126 Кислорода B Отработавших Газах (УДКОГ) показан с возможностью соединения с выпускным коллектором 48 выше по потоку от каталитического преобразователя 70. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик содержания кислорода в отработавших газах может быть использован вместо датчика 126 УДКОГ.

В одном примере преобразователь 70 может включать в себя множество каталитических блоков-носителей. В другом примере может быть использовано множество устройств контроля токсичности, каждое с множеством блоков-носителей. Преобразователь 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор в одном примере.

Устройство 121 аккумулирования электрической энергии (например, батарея, конденсатор или другое устройство накопления заряда) снабжает электрической энергией стартер 96 и электрическую машину 125. Электрическая машина 125 может заряжать устройство 121 аккумулирования электрической энергии во время рекуперативного торможения. Электрическая машина 125 может быть также непосредственно механически соединена с коленчатым валом 40 двигателя 10 или может быть механически соединена с коленчатым валом 40 посредством трансмиссии (не показана). Электрическая машина 125 может прикладывать момент к системе привода, содержащей трансмиссию (не показана), при работе в режиме двигателя для увеличения момента, прикладываемого к той же системе привода и трансмиссии двигателем 10. Дополнительно двигатель 10 может заряжать устройство 121 аккумулирования электрической энергии посредством электрической машины 125, работающей в режиме генератора.

Контроллер 12 показан на Фиг. 1 в качестве универсального микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 106 (например, долговременную память), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимую память (ЭНП) 110 и стандартную шину данных. Контроллер 12 показан получающим различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к вышеуказанным сигналам, таких как: температура хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с контуром 114 охлаждения; выбранный режим транспортного средства посредством переключателя 111 режима транспортного средства; сигнал датчика 134 положения, соединенного с педалью 130 акселератора для распознавания силы, прилагаемой ногой 132; сигнал датчика 154 положения, соединенного с педалью 150 тормоза для распознавания силы, прилагаемой ногой 152; сигнал измерения давления воздуха в коллекторе (ДВК) в двигателе от датчика 122 давления, соединенного с впускным коллектором 44; сигнал датчика положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла, определяющего положение коленчатого вала 40; сигнал измерения воздушной массы, входящей в двигатель, от датчика 120; и сигнал измерения положения дросселя от датчика 68. Можно также определить барометрическое давление (датчик не показан) путем обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте данного раскрытия, датчик 118 положения двигателя создает предварительно заданное количество равноудаленных импульсов за каждый оборот коленчатого вала, из которых может быть определена частота вращения двигателя (ЧВД).

Во время работы каждый цилиндр двигателя 10 обычно проходит четырехтактный цикл, цикл включает в себя: такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Обычно во время такта впуска выпускной клапан 54 закрывают, а впускной клапан 52 открывают. Воздух поступает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44 и поршень 36 движется к низу цилиндра, чтобы увеличить объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 расположен рядом с дном цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания имеет наибольший объем), специалисты в данной области техники обычно называют нижней мертвой точкой (НМТ).

Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра, чтобы сжать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания имеет свой наименьший объем), обычно называется специалистами в данной области техники верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, в дальнейшем называемом впрыском, топливо подается в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем называемом зажиганием, впрыснутое топливо воспламеняется посредством известных средств зажигания, таких как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию.

Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывают, чтобы выпустить сгоревшую топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует принять во внимание, что приведенное выше описание представляет собой просто пример, и что время открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов может быть изменено с целью обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или других примеров.

Система на Фиг. 1 представляет собой систему, содержащую: двигатель; турбонагнетатель, включающий в себя компрессор, механически соединенный с двигателем; клапан рециркуляции, расположенный на впуске воздуха двигателя параллельно с компрессором; и контроллер, включающий в себя инструкции, хранимые в долговременной памяти, для регулировки величины открытия клапана рециркуляции в соответствии с линией помпажа компрессора на базе двух других линий помпажа компрессора. Система содержит первую из двух других линий помпажа компрессора, являющуюся базовой линией помпажа. Система содержит вторую из двух других линий помпажа компрессора, являющуюся линией мягкого помпажа.

В некоторых примерах система содержит линию мягкого помпажа, основанную на степени сжатия компрессора, при этом наклон кривой постоянной частоты вращения компрессора положительный. Система также содержит дополнительные инструкции для регулирования линии помпажа компрессора на основе контрольного параметра транспортного средства. Система включает в себя контрольный параметр транспортного средства, представленный степенью заряженности аккумуляторной батареи. Система включает в себя контрольный параметр транспортного средства, представленный рабочим режимом транспортного средства.

На Фиг. 2 показан пример возможной схемы компрессора турбонагнетателя. Схема компрессора содержит вертикальную ось Y, представляющую собой степень сжатия компрессора турбонагнетателя. Степень сжатия компрессора турбонагнетателя увеличивается в направлении стрелки оси Y. Схема компрессора содержит горизонтальную ось X, представляющую собой расход компрессора турбонагнетателя. Расход компрессора турбонагнетателя увеличивается в направлении стрелки оси X. Пунктирные линии 210 представляют собой кривые степени сжатия компрессора в зависимости от расхода компрессора при постоянных скоростях вращения компрессора. Частоты вращения компрессора перечислены рядом с соответствующими кривыми.

Кривая 202 представляет собой базовую линию помпажа компрессора. Если компрессор работает слева от кривой 202, он будет обеспечивать пульсирующий расход больше порогового значения. Другими словами, расход компрессора на выпуске может отражать расход двойной амплитуды больше требуемого. Компрессор может быть перегружен и в ухудшенном состоянии при работе слева от кривой 202 в течение длительного периода времени. Кривую 202 можно определять эмпирическим путем и сохранять в запоминающем устройстве контроллера.

Кривая 204 представляет собой линию мягкого помпажа компрессора для снижения жесткого помпажа компрессора. При работе компрессора слева от кривой 204, но справа от кривой 202, компрессор может показывать колебания расхода на выпуске с низкой амплитудой. Колебания расхода на выпуске с низкой амплитудой могут не ухудшать работу компрессора, но они могут быть нежелательными с акустической точки зрения. Кривую 204 можно определять эмпирическим путем и сохранять в запоминающем устройстве контроллера. В одном из примеров линия мягкого помпажа компрессора основана на степени сжатия компрессора и расходе, при которых кривые постоянной частоты вращения компрессора имеют положительный наклон. В этом примере кривые 210 имеют положительный наклон влево от кривой 204. Таким образом, кривая 204 линии мягкого помпажа следует по пути, где часть положительного наклона кривых постоянной частоты вращения компрессора переходит в горизонтальную или отрицательную часть наклона кривых постоянной частоты вращения компрессора. Область 205, заштрихованная поперечными штрихами, представляет собой область мягкого помпажа компрессора.

Кривая 230 представляет собой пример объединения кривой 202 и кривой 204. В других примерах кривая 230 на своем протяжении может следовать за кривой 202 и кривой 204. Дополнительно кривая 230 (например, объединенная линия помпажа) может перемещаться между кривой 202 и 204 на основе рабочих условий транспортного средства. Например, кривая 230 может быть ближе к кривой 202, если степень заряженности (СЗ) устройства аккумулирования электрической энергии меньше порогового значения. Посредством перемещения объединенной кривой 230 ближе к кривой 202 может быть улучшен отклик крутящего момента двигателя, и расход воздуха в компрессоре может быть увеличен в то время, когда электродвигатель не может обеспечить требуемый момент в связи с низкой степенью заряженности устройства аккумулирования электрической энергии. Таким образом, можно отрегулировать адаптированный ответ и работу двигателя на объединенную линию помпажа в соответствии с рабочими условиями транспортного средства.

Что касается Фиг. 3, на Фиг. 3 показан способ работы двигателя. Способ на Фиг. 3 может обеспечить последовательность рабочих тактов, показанную на Фиг. 4. Дополнительно, способ на Фиг. 3 может быть помещен в системе на Фиг. 1 в виде исполняемых инструкций, сохраненных в долговременной памяти.

На шаге 302 способ 300 определяет рабочий режим транспортного средства. Рабочий режим транспортного средства может быть определен селекторным переключателем режима транспортного средства или пользовательским интерфейсом другого типа, таким как сенсорная панель. Рабочие режимы транспортного средства могут включать, но не ограничиваются спортивным режимом или режимом повышенных технических характеристик и прогулочный режим или режим стандартных технических характеристик. Дополнительно способ 300 может определять степень заряженности (СЗ) батареи или устройства аккумулирования энергии на шаге 302. В одном примере СЗ может быть определена посредством напряжения батареи. Способ 300 переходит на шаг 304 после определения режима транспортного средства и СЗ.

На шаге 304 способ 300 определяет, находится ли транспортное средство в режиме работы, или является ли СЗ меньше порогового значения. Если способ 300 оценивает, что выбран режим работы, то ответ - «да», и способ 300 переходит к шагу 306. В противном случае ответ - «нет», и способ 300 переходит к шагу 320.

На шаге 320 способ 300 определяет положение педали акселератора и скорость увеличения положения педали акселератора. Скорость увеличения положения педали акселератора может быть определена по первому положению педали акселератора в первый момент времени и по второму положению педали акселератора во второй момент времени. Первое положение педали акселератора можно вычесть из второго положения педали акселератора. Результат делят на разницу между первым и вторым временем для получения скорости изменения положения педали акселератора. Способ 300 переходит на шаг 322 после определения положения и скорости изменения положения педали акселератора.

На шаге 322 способ 300 определяет, является ли положение педали акселератора больше порогового положения. В ином случае или в дополнение способ 300 может определять, является ли увеличение положения педали акселератора больше порогового значения. Если положение педали акселератора больше порогового значения или положение педали акселератора увеличивается с большей скоростью, чем пороговое значение, то ответ - «да», и способ 300 переходит к шагу 326. Если положение педали акселератора меньше порогового значения или положение педали акселератора не увеличивается с большей скоростью, чем пороговое значение, то ответ - «нет», и способ 300 переходит к шагу 324.

На шаге 324 способ 300 определяет линию помпажа для контроля компрессора турбонагнетателя и контроля рециркуляции компрессора как линию мягкого помпажа (например, кривая 204 на Фиг. 2). Посредством определения линии мягкого помпажа как линии помпажа для контроля компрессора и клапана рециркуляции компрессора можно предотвратить помпаж. Так как положение педали акселератора находится на нижнем уровне и не увеличивается с большой скоростью, можно применить контроль жесткого помпажа посредством контроля компрессора и клапана рециркуляции компрессора на основе линии мягкого помпажа. Способ 300 переходит к шагу 328 после определения линии мягкого помпажа как линии помпажа для контроля компрессора турбонагнетателя и клапана рециркуляции компрессора.

На шаге 328 способ 300 управляет клапаном рециркуляции компрессора (КРК) для перевода компрессора вправо от линии помпажа, используемой для контроля помпажа компрессора турбонагнетателя. Например, если линия помпажа, используемая для контроля компрессора турбонагнетателя, является линией 204 мягкого помпажа, показанной на Фиг. 2, клапан рециркуляции компрессора может быть открыт по мере приближения компрессора турбонагнетателя к линии 204 мягкого помпажа для увеличения расхода через компрессор, удаляя таким образом рабочие условия компрессора турбонагнетателя от линии 204 мягкого помпажа. Аналогично, если линия помпажа, используемая для контроля компрессора турбонагнетателя, является объединенной линией помпажа, аналогичной линии 230 помпажа, показанной на Фиг. 2, клапан рециркуляции компрессора может быть открыт по мере приближения компрессора турбонагнетателя к объединенной линии 230 помпажа для уменьшения степени сжатия компрессора, удаляя таким образом рабочие условия компрессора турбонагнетателя от объединенной линии 230 помпажа. Клапан рециркуляции компрессора может быть закрыт, когда компрессор работает при условиях не рядом с линией помпажа, используемой для контроля компрессора и клапана рециркуляции компрессора. Способ 300 переходит к выходу после контроля компрессора и клапана рециркуляции компрессора во избежание условий помпажа.

На шаге 326 способ 300 определяет, линию помпажа компрессора, объединенную на первом уровне. В одном из примеров линия помпажа компрессора объединена на первом уровне согласно равенству:

где, КРК_линия представлена объединенной линией помпажа на базе линии жесткого или мягкого помпажа и базовой линии помпажа, линия_жесткого помпажа представлена значениями линии жесткого или мягкого помпажа, 1-е пороговое значение представляет собой заранее определенное положение педали акселератора или приведенную скорость изменения положения педали акселератора, изменяющуюся от 0 до 1, педаль представляет собой положение педали акселератора или приведенную скорость изменения положения педали акселератора, изменяющуюся от 0 до 1, базовая линия_помпажа представлена значениями базовой линии помпажа. Таким образом, равенство отфильтровывает линию мягкого помпажа (например, кривая 204 на Фиг. 2) и базовую линию помпажа (например, кривую 202 на Фиг. 2) для обеспечения линии помпажа, являющейся базой для контроля компрессора турбонагнетателя и клапана рециркуляции компрессора. Способ 300 переходит к шагу 328 после определения линии помпажа, являющейся базой для контроля турбонагнетателя и клапана рециркуляции компрессора.

На шаге 306 способ 300 определяет положение педали акселератора и скорость увеличения положения педали акселератора. Скорость увеличения положения педали акселератора может быть определена по первому положению педали акселератора в первый момент времени и по второму положению педали акселератора во второй момент времени. Первое положение педали акселератора можно вычесть из второго положения педали акселератора. Результат делят на разницу между первым и вторым временем для получения скорости изменения положения педали акселератора. Способ 300 переходит на шаг 308 после определения положения и скорости изменения положения педали акселератора.

На шаге 308 способ 300 определяет, является ли положение педали акселератора больше второго порогового положения. В ином случае или в дополнение способ 300 может определять, является ли увеличение положения педали акселератора больше второго порогового значения. Если положение педали акселератора больше второго порогового значения или положение педали акселератора увеличивается с большей скоростью, чем второе пороговое значение, то ответ - «да», и способ 300 переходит к шагу 312. Если положение педали акселератора меньше порогового значения или положение педали акселератора не увеличивается с большей скоростью, чем пороговое значение, то ответ - «нет», и способ 300 переходит к шагу 310.

На шаге 310 способ 300 определяет, линию помпажа компрессора, объединенную на втором уровне. В одном из примеров линия помпажа компрессора объединена на втором уровне согласно равенству:

где, КРК_линия представлена объединенной линией помпажа на базе линии жесткого или мягкого помпажа и базовой линии помпажа, линия_жесткого помпажа представлена значениями линии жесткого или мягкого помпажа, 2-е пороговое значение представляет собой заранее определенное положение педали акселератора или приведенную скорость изменения положения педали акселератора, изменяющуюся от 0 до 1, педаль представляет собой положение педали акселератора или приведенную скорость изменения положения педали акселератора, изменяющуюся от 0 до 1, базовая линия_помпажа представлена значениями базовой линии помпажа. Таким образом, равенство отфильтровывает линию мягкого помпажа (например, кривая 204 на Фиг. 2) и базовую линию помпажа (например, кривую 202 на Фиг. 2) для обеспечения линии помпажа, являющейся базой для контроля компрессора турбонагнетателя и клапана рециркуляции компрессора. Дополнительно может быть отрегулировано значение переменной 2-го порогового значения на основе СЗ устройства аккумулирования энергии. В частности, если СЗ меньше порогового значения, переменная 2-го порогового значения может быть отрегулирована для перемещения объединенной линии помпажа ближе к базовой линии помпажа. Таким образом, низкая СЗ перемещает объединенную линию помпажа ближе к базовой линии помпажа. Способ 300 переходит к шагу 328 после определения линии помпажа, являющейся базой для контроля турбонагнетателя и клапана рециркуляции компрессора.

На шаге 312 способ 300 определяет, линию помпажа компрессора, объединенную на втором уровне. В одном из примеров линия помпажа компрессора объединена на втором уровне согласно равенству:

где, КРК_линия представлена объединенной линией помпажа на базе линии жесткого или мягкого помпажа и базовой линии помпажа, линия_жесткого помпажа представлена значениями линии жесткого или мягкого помпажа, 3-е пороговое значение представляет собой заранее определенное положение педали акселератора или приведенную скорость изменения положения педали акселератора, изменяющуюся от 0 до 1, педаль представляет собой положение педали акселератора или приведенную скорость изменения положения педали акселератора, изменяющуюся от 0 до 1, базовая линия_помпажа представлена значениями базовой линии помпажа. Таким образом, равенство отфильтровывает линию мягкого помпажа (например, кривая 204 на Фиг. 2) и базовую линию помпажа (например, кривую 202 на Фиг. 2) для обеспечения линии помпажа, являющейся базой для контроля компрессора турбонагнетателя и клапана рециркуляции компрессора. Дополнительно может быть отрегулировано значение переменной 3-го порогового значения на основе СЗ устройства аккумулирования энергии. В частности, если СЗ меньше порогового значения, переменная 3-го порогового значения может быть отрегулирована для перемещения объединенной линии помпажа ближе к базовой линии помпажа. Таким образом, низкая СЗ перемещает объединенную линию помпажа ближе к базовой линии помпажа. Способ 300 переходит к шагу 328 после определения линии помпажа, являющейся базой для контроля турбонагнетателя и клапана рециркуляции компрессора.

1-е, 2-е и 3-е пороговые значения могут быть выбраны таким образом, что 1-е пороговое значение перемещает объединенную линию помпажа ближе к линии жесткого или мягкого помпажа, чем 2-е и 3-е пороговое значение. 2-е пороговое значение выбрано таким образом, что перемещает объединенную линию помпажа ближе к базовой линии помпажа, чем 1-е или 3-е пороговое значение. 3-е пороговое значение выбрано таким образом, что перемещает объединенную линию помпажа в положение между линиями помпажа, образованные 1-м и 2-м пороговым значением.

Таким образом, способ на Фиг. 3 предусматривает способ работы двигателя, содержащий: обеспечение первой линии помпажа компрессора и второй линии помпажа компрессора; объединение первой линии помпажа компрессора и второй линии помпажа компрессора в третью линию помпажа компрессора; и работу клапана рециркуляции в соответствии с третьей линией помпажа компрессора. Способ содержит первую линию помпажа компрессора, являющуюся базовой линией помпажа компрессора, и вторую линию помпажа компрессора, являющуюся линией мягкого помпажа. Способ содержит объединение первой и второй линии помпажа компрессора с фильтрацией первой и второй линии помпажа компрессора на основе положения педали акселератора.

В некоторых примерах способ содержит объединение первой и второй линии помпажа компрессора с фильтрацией первой и второй линии помпажа компрессора на основе степени заряженности аккумуляторной батареи. Способ содержит объединение первой и второй линии помпажа компрессора с фильтрацией первой и второй линии помпажа компрессора на основе рабочего режима транспортного средства. Способ содержит рабочий режим транспортного средства, являющийся спортивным или прогулочным режимом. Способ содержит то, что фильтрация первой второй линии помпажа компрессора и второй линии помпажа компрессора, основанная на спортивном режиме, смещает третью линию помпажа в направлении первой линии помпажа компрессора, и при этом первая линия помпажа компрессора является базовой линией помпажа компрессора.

В некоторых примерах способ на Фиг. 3 предусматривает рабочий режим двигателя, содержащий: установку положения клапана рециркуляции компрессора в ответ на регулировку линии помпажа компрессора в соответствии с контрольным параметром транспортного средства. Способ содержит контрольный параметр, являющийся положением педали акселератора. Способ содержит контрольный параметр, являющийся состоянием заряженности аккумуляторной батареи. Способ содержит контрольный параметр, являющийся рабочим режимом транспортного средства. Способ содержит установку положения клапана рециркуляции компрессора с частичным открытием клапана рециркуляции компрессора. Способ также содержит линию помпажа компрессора, основанную на двух других линиях помпажа компрессора.

Что касается Фиг. 4, на ней показана рабочая последовательность двигателя в соответствии со способом на Фиг. 3. Последовательность может быть осуществлена посредством системы на Фиг. 1. Вертикальные линии времени Т1-Т5 обозначают ключевые моменты времени в течение последовательности.

Первый график в верхней части Фиг. 4 представляет собой график изменения режима транспортного средства в зависимости от времени. Транспортное средство находится в режиме работы или спортивном режиме, когда кривая находится рядом со стрелкой оси Y. Транспортное средство находится в прогулочном или стандартном режиме, когда кривая находится на нижнем уровне рядом с осью X. Ось X представляет время, и время возрастает на графике слева направо.

Второй график сверху на Фиг. 4 представляет собой график изменения положения педали акселератора в зависимости от времени. Ось Y представляет положение педали акселератора, увеличивающееся в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время возрастает на графике слева направо. Горизонтальная линия 402 представляет собой первый пороговый уровень для определения объединенной линии помпажа компрессора.

Третий график сверху на Фиг. 4 представляет собой график изменения давления наддува в зависимости от времени. Ось Y представляет давление наддува (например, давление в камере наддува), и давление наддува увеличивается в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время возрастает на графике слева направо.

Четвертый график сверху на Фиг. 4 представляет собой график изменения крутящего момента тормоза двигателя в зависимости от времени. Ось Y представляет крутящий момент тормоза двигателя, увеличивающегося в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время возрастает на графике слева направо.

Пятый график сверху на Фиг. 4 представляет собой график изменения положения клапана рециркуляции компрессора (КРК) в зависимости от времени. Ось Y представляет положение КРК, и положение КРК возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время возрастает на графике слева направо.

В момент времени Т0 транспортное средство работает в спортивном режиме, и положение педали акселератора находится на нижнем уровне. Давление наддува и тормозной момент двигателя также находятся на низком уровне. КРК частично открыт, чтобы позволить выходящему потоку воздуха компрессора вернуться на впуск компрессора.

В момент времени Т1 положение педали акселератора увеличивается в ответ на воздействие водителя на педаль акселератора. Положение педали акселератора меньше первого порогового значения 402. Давление наддува увеличивается в ответ на увеличенное положение педали акселератора, и транспортное средство работает в спортивном режиме. Тормозной момент двигателя также увеличивается в ответ на увеличенное положение педали акселератора и повышенное давление наддува. КРК закрывается на небольшую величину, чтобы позволить давлению наддува увеличиться. Давление наддува увеличивается, и расход в компрессоре увеличивается (не показано) посредством перемещения линии помпажа компрессора в направлении базовой линии помпажа на основе работы транспортного средства в спортивном режиме.

В момент времени Т2 положение педали акселератора увеличивается далее и превышает уровень 402 первого порогового значения. В ответ на работу транспортного средства в спортивном режиме и превышение положением педали акселератора уровня 402 объединенная линия помпажа компрессора перемещается в сторону базовой линии помпажа так, что давление наддува может увеличиваться дальше, что позволяет увеличиваться тормозному моменту с большей скоростью. КРК также может дальше закрываться, чтобы позволить компрессору турбонагнетателя достигнуть базовой линии помпажа.

Между моментами времени T2 и Т3 водитель отпускает педаль акселератора, давление наддува и тормозной момент двигателя уменьшаются в ответ на нижнее положение педали акселератора. Дополнительно КРК открывают для уменьшения наддува в ответ на положение педали акселератора.

В момент времени Т3 водитель выбирает прогулочный или стандартный режим работы. Водитель может выбрать стандартный режим работы при помощи селекторного переключателя или дисплейной панели. Положение педали акселератора продолжает уменьшаться, наддув двигателя и тормозной момент двигателя также уменьшаются в ответ на нижнее положение педали акселератора.

В момент времени Т4 водитель нажимает на педаль акселератора со скоростью и силой, аналогичными моменту времени Т1. Положение педали акселератора меньше порогового значения 402, и транспортное средство находится в прогулочном или стандартном режиме работы. Следовательно, давление наддува увеличивается с меньшей скоростью, и крутящий момент двигателя также увеличивается с меньшей скоростью по сравнению с теми же переменными в момент времени Т1. Давление наддува и крутящий момент двигателя ограничены контролем КРК и компрессора до объединенной линии помпажа, ближайшей к линии жесткого или мягкого помпажа.

В момент времени Т5 положение педали акселератора увеличивается далее и превышает уровень 402 первого порогового значения. В ответ на работу транспортного средства в прогулочном или стандартном рабочем режиме и превышение педалью акселератора уровня 402 объединенная линия помпажа компрессора перемещается в направлении базовой линии помпажа, но меньше, чем в момент времени Т2. Давление наддува может увеличиваться дальше и быстрее, чем в момент времени Т3, но меньше, чем в момент времени Т2. КРК открывается, чтобы позволить дополнительному расходу компрессора вернуться на впуск компрессора, снизив тем самым степень сжатия компрессора. Крутящий момент двигателя и ответ снижены, но возможен меньший низкочастотный шум компрессора и меньший помпаж компрессора.

Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, где раскрытые действия выполняются посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.

На этом раскрытие закончено. При прочтении его специалистами в данной области техники может быть предусмотрено множество изменений и преобразований без отступления от сущности и объема раскрытия. Например, данное раскрытие может быть применено к двигателям со схемами расположения цилиндров I3, I4, I5, V6, V8, V10 и V12, работающих на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативном топливе.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонагнетателями, имеющими компрессоры. Способ работы двигателя заключается в работе с обеспечением базовой линии (202) помпажа компрессора и линии (204) мягкого помпажа компрессора. Осуществляют работу с объединением базовой линии (202) помпажа компрессора и линии мягкого (204) помпажа компрессора в объединенную линию (230) помпажа компрессора. Управляют клапаном рециркуляции в соответствии с объединенной линией (230) помпажа компрессора. Раскрыты варианты способа работы двигателя и система двигателя. Технический результат заключается в сокращении возможности помпажа компрессора. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ работы двигателя, содержащий:

обеспечение базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора;

объединение базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора в объединенную линию помпажа компрессора; и управление клапаном рециркуляции в соответствии с объединенной линией помпажа компрессора.

2. Способ по п. 1, в котором объединение базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора содержит регулирование базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора на основе положения педали акселератора.

3. Способ по п. 1, в котором объединение базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора содержит регулирование базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора на основе степени заряженности аккумуляторной батареи.

4. Способ по п. 1, в котором объединение базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора содержит регулирование базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора на основе рабочего режима транспортного средства.

5. Способ по п. 4, в котором рабочий режим транспортного средства представляет собой спортивный или прогулочный режим.

6. Способ по п. 5, в котором регулирование базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора, основанное на спортивном режиме, смещает объединенную линию помпажа в направлении базовой линии помпажа компрессора.

7. Способ работы двигателя, содержащий:

установку положения клапана рециркуляции компрессора в соответствии с линией помпажа компрессора, регулирование линии помпажа компрессора в соответствии с контрольным параметром транспортного средства, причем контрольный параметр транспортного средства представляет собой один из следующих параметров: положение педали акселератора, степень заряженности аккумуляторной батареи или рабочий режим транспортного средства, при этом регулирование линии помпажа компрессора включает использование различных линий помпажа компрессора из следующей группы линий: базовая линия помпажа компрессора, линия мягкого помпажа компрессора и объединенная линия помпажа компрессора, основанная на объединении базовой линии помпажа компрессора и линии мягкого помпажа компрессора.

8. Способ по п. 7, в котором установка положения клапана рециркуляции компрессора содержит частичное открытие клапана рециркуляции компрессора.

9. Система двигателя, содержащая:

двигатель;

турбонагнетатель, содержащий компрессор, механически соединенный с двигателем;

клапан рециркуляции, установленный во впускном тракте двигателя параллельно с компрессором; и

контроллер с инструкциями, хранящимися в долговременной памяти, для регулирования степени открытия клапана рециркуляции в соответствии с линией помпажа компрессора, основанной на двух других линиях помпажа компрессора, при этом первая из указанных линий помпажа компрессора представляет собой базовую линию помпажа, а вторая из указанных линий помпажа компрессора представляет собой линию мягкого помпажа.

10. Система по п. 9, в которой линия мягкого помпажа основана на степени сжатия компрессора, при этом наклон кривой постоянной частоты вращения компрессора положительный.

11. Система по п. 9, также содержащая дополнительные инструкции для регулирования линии помпажа компрессора на основе контрольного параметра транспортного средства.

12. Система по п. 11, в которой контрольный параметр транспортного средства представляет собой степень заряженности аккумуляторной батареи.

13. Система по п. 11, в которой контрольный параметр транспортного средства представляет собой рабочий режим транспортного средства.