用于改善涡轮增压器效率的方法和系统技术方案

本公开涉及用于改善涡轮增压器效率的方法和系统。提供了用于增强被增压发动机系统的涡轮增压器性能的方法和系统，该被增压发动机系统被配置成以一种被停用汽缸模式来运行。在一种示例中，方法可以包括响应于增压要求，基于增压要求和涡轮增压器构型以一种汽缸模式来运行。具体模式取决于发动机负载和NVH指标所强加的模式约束。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及用于优化被增压发动机系统中的涡轮增压器性能的方法和系统，其中该被增压发动机系统被配置成以有效(active)燃烧汽缸和被停用(deactivated)燃烧汽缸的模式(pattern)来运行。
技术介绍
发动机可以以可变数目的有效或被停用汽缸来运行以提高燃料经济性，同时可选地维持在化学计量比附近的总排气混合物空燃比。此类发动机被称为可变排量发动机(VDE)。其中，在由例如速度/负载窗口的参数所限定的选定状况以及包括车辆速度的各种其他工况期间，一部分发动机汽缸可以被禁用。VDE控制系统可以通过控制影响汽缸进气门和排气门的运行的多个汽缸气门停用器或者通过控制影响汽缸燃料加注的多个选择性可停用燃料喷射器来禁用选定的一组汽缸，例如一排汽缸。在以下发动机中能够实现燃料经济性的进一步改善，这种发动机被配置成通过以所索引的汽缸点火模式(也称为“跳过点火”模式)跳过向某些汽缸递送燃料来改变该发动机的有效排量。Tripathi等人在US8,651,091中示出了跳过点火发动机的一种示例。其中，发动机燃料控制器可以连续地旋转，哪些具体汽缸被加注燃料，哪些汽缸被跳过，并且该模式将持续多少个汽缸事件。通过跳过向选定汽缸的燃料递送，有效汽缸能够接近其最佳效率来运行，从而增大发动机的总运行效率。通过改变被跳过的汽缸的身份和数量，大量的发动机排量选择是可能的。
技术实现思路
然而，专利技术人在此指出了此类发动机系统的潜在问题。具体地，在被增压发动机的情况下，当一个或更多个汽缸被停用时，涡轮增压器性能可能被降级。这是因为，从有效发动机汽缸释放出的排气脉冲的分布和频率可能影响(一个或更多个)涡轮机的效率。另外，与汽缸停用相关联的排气体积减小会不利地影响涡轮增压器效率。作为一种示例，基于有效汽缸的点火，排气脉冲可以被引导至一个涡轮机的不同区域或全部至不同涡轮机，从而造成涡轮机的旋转加速不足和涡轮增压滞后增大。因此，涡轮增压器的瞬变性能可能被降级。另外，针对选择性停用的给定汽缸模式的负载范围会被限制。此外，多个排气脉冲之间的长延迟能够允许涡轮机减慢并且潜在地变成压缩机喘振。在此专利技术人认识到，在一些发动机上，鉴于涡轮增压器性能，仍可能存在一定灵活性来进一步优化汽缸模式。在一种示例中，通过一种运行发动机的方法可以至少部分地解决以上问题，该方法包括：响应于增压要求，选择性地停用多个个体汽缸气门机构的一种汽缸模式；该汽缸模式被选择成将来自多个有效汽缸的排气引入多涡道排气涡轮机的一个涡道中。在替代性示例中，该汽缸模式可以进一步被选择成将来自多个有效汽缸的排气引导至多涡轮机发动机系统(例如，双涡轮发动机系统)的一个涡轮机中。以此方式，在有效汽缸的排气脉冲改进了涡轮机响应的选择性汽缸停用期间可以选择汽缸模式。作为一种示例，被增压发动机系统可以包括单个双涡道涡轮机。响应于低的发动机负载状况，可以基于发动机负载来选择被停用汽缸模式的初始集合。基于发动机负载进行的汽缸模式选择可以包括选择多个汽缸来停用并且选择多个汽缸来持续点火，被停用汽缸的数量随着发动机负载的减小而增大。基于发动机NVH限制，例如通过从该初始集合中移除使NVH降级的发动机模式，可以进一步修改模式的初始集合。在一些状况下，例如在增压要求的过程中，修改后的汽缸模式集合可以基于其对涡轮机效率的影响而被进一步修改。这可以包括从初始集合中选择以下汽缸模式：该汽缸模式例如通过将来自有效汽缸的排气脉冲朝涡轮机的两个涡道中的仅一个涡道引导，例如引导到仅内涡道或仅外涡道，也提高了涡轮机效率。在替代性示例中，可以选出使涡轮机效率降级的汽缸模式并且在增压要求存在的情况下可以应用一种剩余的汽缸模式。这样，被选择用于提高涡轮机效率的汽缸模式可以是基于被增压发动机的具体构型。因此，虽然所描绘的示例建议要选择将来自有效汽缸的排气脉冲引导至单个涡道的汽缸模式，不过在发动机具有多个涡轮机的实施例中，可以选择将排气脉冲引导至单个涡轮机的汽缸模式。以此方式，在请求增压的汽缸停用状况期间，可以选择被停用/有效汽缸的汽缸模式(只要可能时)来提高涡轮机性能。通过选择一种汽缸模式，其中来自有效汽缸的排气脉冲的分布和频率被有利地用来提高涡轮增压器性能，可以获得增强的增压性能以及汽缸停用好处。例如，通过选择性地将来自有效汽缸的排气脉冲朝单个涡轮机或单个涡轮机涡道引导，可以向选定的涡轮机提供充足的排气以便即使排气体积低也能增强涡轮机运行。因此，这允许被增压发动机性能在低到中负载下在多个汽缸被停用的情况下得到提高。总体而言，能够将汽缸停用的好处，例如提高的燃料经济性，扩展至范围更广泛的被增压发动机工况。应了解的是，提供以上概述是为了以简化的形式来介绍一系列概念，这些概念将在详细说明中进一步描述。并不旨在指明所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围仅由随附于说明书的权利要求书限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文中或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。附图说明图1示出了发动机系统布局的一种示例性实施例。图2示出了部分发动机视图。图3示出了包括双流涡轮机的被增压发动机系统的示意性描绘。图4示出了被增压发动机系统的示意性描绘，该被增压发动机系统包括具有一个公共压缩机出口的两个涡轮机。图5示出了被增压发动机系统的示意性描绘，该被增压发动机系统包括具有不同压缩机出口的两个涡轮机。图6示出了直列4缸发动机和V-8发动机中的示例性汽缸模式。图7示出了用于响应于增压要求来调整跳过点火发动机的汽缸模式的高级流程图。图8A示出了在包括双流涡轮机的被增压发动机中响应于增压要求来选择跳过点火发动机的汽缸模式的流程图。图8B示出了在包括具有一个公共压缩机出口的两个涡轮机的被增压发动机中响应于增压要求来选择跳过点火发动机的汽缸模式的流程图。图8C示出了对于包括具有不同压缩机出口的两个涡轮机的被增压发动机响应于增压要求来选择跳过点火发动机的汽缸模式的流程图。具体实施方式提供了用于调整以下发动机中的汽缸停用模式的方法和系统，该发动机被配置成用于选择性汽缸停用(在此也被称为跳过点火操作)，例如图1至图5的发动机系统。控制器可以调整个体汽缸停用的汽缸模式来增强发动机的涡轮增压器性能，该汽缸模式是基于增压要求、响应于汽缸停用状况所选择的。图6中示出了直列4缸发动机和V-8发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增压发动机系统的方法，该方法包括：响应于增压要求，选择性地停用个体汽缸气门机构的一种汽缸模式；该汽缸模式被选择成用于将来自有效汽缸的排气引入多涡道排气涡轮机的一个涡道中。

【技术特征摘要】
2014.10.16 US 14/516,3241.一种用于增压发动机系统的方法，该方法包括：
响应于增压要求，
选择性地停用个体汽缸气门机构的一种汽缸模式；该汽缸模式
被选择成用于将来自有效汽缸的排气引入多涡道排气涡轮机的一个
涡道中。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该增压要求低于阈值要求。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括响应于该增压要求高于该
阈值要求，维持所有发动机汽缸有效。
4.如权利要求3所述的方法，其中，该汽缸模式被选择成包括总数
量的被停用/有效发动机汽缸。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括基于涡轮机速度和该增压
要求中的一者或多者来选择该多涡道排气涡轮机的该一个涡道。
6.如权利要求5所述的方法，其中，该选择包括：当接收到该增压
要求之时的排气涡轮机速度较大时选择第一较大流量的涡道，以及当接
收到该增压要求之时的排气涡轮机速度较小时选择第二较小流量的涡
道。
7.如权利要求5所述的方法，其中，该增压要求包括预测的增压要
求，并且其中该选择包括：在该预测的增压要求较低时选择第一较大流
量的涡道，以及在该预测的增压要求较高时选择第二较小流量的涡道。
8.如权利要求7所述的方法，其中，基于发动机负载和发动机NVH

\t中的一者或多者来进一步选择该汽缸模式。
9.如权利要求8所述的方法，其中，该多涡道排气涡轮机是该被增
压发动机系统中所包含的多个多涡道排气涡轮机中的一个，该方法进一
步包括基于涡轮机温度来选择该多个多涡道排气涡轮机中的一个。
10.一种用于增压发动机系统的方法，该方法包括：
响应于增压要求，
根据一种汽缸模式选择性地停...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·范德韦格，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US