用于控制发动机性能的方法和系统技术方案

提供一种用于运行运输工具的方法和系统，运输工具包括发动机，发动机包括涡轮增压器，涡轮增压器包括压缩机和涡轮。发动机进一步包括构造成选择性地将气体从压缩机的下游输送到涡轮的上游的旁通路径。在一个实施例中，方法包括通过调节通过旁通路径从压缩机的下游到涡轮的上游的气体流来选择性地增加通往发动机的气体流。照这样，可针对多种运行状况调节发动机的性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文公开的主题涉及用于控制运输工具(诸如机车或矿用卡车)的发动机性能的方法和系统。
技术介绍
非公路运输工具，诸如机车、矿用卡车或海上运输工具，可包括具有涡轮增压器的发动机，涡轮增压器设计成在最常见的发动机运行状况下具有较高的效率。但是，这样的设计可导致在不那么常用的发动机运行状况下有较低的效率。例如，运输工具可具有在峰值输出功率下比在较低功率输出下具有更高的效率的涡轮增压器。特别地，涡轮增压器压缩机和/或涡轮可成形成为优化在较高速度和压力比下的流，从而导致在发动机最常运行的情况下有改进的发动机效率。本文的专利技术人认识到，即使这样的涡轮增压器设计可整体地优化性能，但是发动机性能在一些运行区域(诸如中等速度和中等负荷区域)可能退化。
技术实现思路
提供一种用于运行运输工具的方法和系统，运输工具包括发动机和涡轮增压器，涡轮增压器包括压缩机和涡轮。发动机进一步包括构造成选择性地将气体从压缩机的下游输送到涡轮的上游的旁通路径。在一个实施例中，方法包括通过调节通过旁通路径从压缩机的下游到涡轮的上游的气体流来选择性地增加通往发动机的气体流。照这样，可针对多种运行状况调节发动机的性能。因而，通过选择性地使气体从压缩机的下游旁通到涡轮的上游，可提高在不那么高效的运行区域中的涡轮增压器的性能。例如，在一些发动机运行状况期间，诸如当发动机产生低的功率输出时，可将增加的气体流输送通过旁通路径，以对涡轮提供额外的能量，而且涡轮增压器可在较高效的运行范围中运行，从而增加通往发动机的空气流，并且从而提高空气-燃料比和发动机效率。在其它发动机运行状况期间，诸如当发动机产生峰值功率输出时，可关闭旁通路径。提供此简要描述来以简化形式介绍在本文中进一步描述的一组概念。此简要描述不意图确定声明的主题的关键特征或实质特征，也不意图用来限制声明的主题的范围。此外，声明的主题不限于解决本公开的任何部分中提到的任何或全部缺点的实施方式。而且，本文专利技术人已经认识到任何提到的问题和对应的解决方法。附图说明参照附图，通过阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本专利技术，其中在以下：图1显示了包括涡轮增压发动机的柴油-电动机车的示例实施例。图2显示了涡轮增压发动机的示例实施例，涡轮增压发动机包括压缩机、涡轮，以及用于压缩气体输送到涡轮的上游的一个或多个旁通路径。图3显示了涡轮增压器压缩机特性图的先知数据。图4显示了调节涡轮增压器压缩机出口和涡轮增压器涡轮入口之间的旁通路径的方法的实施例的高水平流程图。图5显示了针对示例运行状况(诸如当运输工具在隧道附近或在隧道中时)调节涡轮增压器压缩机出口和涡轮增压器涡轮入口之间的旁通路径的方法的实施例的高水平流程图。图6显示了包括涡轮增压发动机的柴油-电动海上运输工具的示例实施例。图7显示了调节海上运输工具的涡轮增压器压缩机出口和涡轮增压器涡轮入口之间的旁通路径的方法的实施例的高水平流程图。具体实施方式运输工具，诸如海上运输工具、矿用卡车或图1中的机车的示例实施例，可包括这样的发动机，其具有当发动机在稳态下产生峰值功率输出时较高效的涡轮增压器。但是，可合乎需要的是，在非峰值功率输出状况期间和在过渡状况期间提高发动机的效率和/或减少发动机的排放。在图2中，涡轮增压发动机的示例实施例包括压缩机、涡轮和用于压缩气体输送到涡轮的上游的一个或多个旁通路径。通过在发动机在非峰值或过渡状况下运行时控制旁通路径，涡轮增压器的运行点可从涡轮增压器压缩机特性图上的不那么高效的运行点(对于给定的升压压力，在流量方面)移动到涡轮增压器压缩机特性图上的较高效的运行点，如图3的涡轮增压器压缩机特性图的先知数据所显示。图4显示调节涡轮增压器压缩机出口和涡轮增压器涡轮入口之间的旁通路径的方法的实施例的高水平流程图。另外，当调节涡轮增压器压缩机出口和涡轮增压器涡轮入口之间的旁通路径时，可存在不同的发动机运行状况，它们可针对不同的发动机和/或运输工具运行状况定制。一个这种运行状况可为运输工具在隧道附近或在隧道中时，如图5中的方法的实施例的高水平流程图所显示。照这样，在发动机在非峰值或过度状况运行时，通过调节涡轮增压器压缩机出口和涡轮增压器涡轮入口之间的旁通路径，可提高发动机的效率和/或可减少发动机的排放。海上运输工具，诸如图6的海上运输工具，与机车相比可具有额外的和/或备选运行特性，并且因而，发动机的旁通路径可以适于海上运输工具的方式进行调节。图7示出在使海上运输工具加速或减速时可如何调节海上运输工具的发动机的旁通路径的一个示例。图1是示例运输工具或运输工具系统的框图，该运输工具在本文中描绘成机车100，其构造成在轨道104上运行。在一个示例中，机车100可为用位于主发动机壳体102内的柴油发动机106运行的柴油-电动运输工具。但是，在备选实施例中，可采用备选发动机构造，诸如例如汽油发动机、生物柴油发动机或天然气发动机。在机车系统的控制和管理中涉及的机车操作人员和电子构件，例如控制器110，可容纳在机车驾驶室108内。在一个示例中，控制器110可包括计算机控制系统。机车控制系统可进一步包括计算机可读存储介质，其包括用于使得能够对机车运行进行机载监测的代码。监督机车系统的控制和管理的控制器110可构造成接收来自多种传感器的信号，如本文进一步详细描述的那样，以便估计机车运行参数。例如，控制器110可使用来自全球定位系统(GPS)接收器140的信号来估计机车100的地理坐标。控制器110可进一步链接到显示器112上，诸如诊断界面显示器，从而对机车操作人员提供用户界面。控制器110可响应于操作员输入而通过这样来控制发动机106，即，将命令发送到多种发动机控制硬件构件，诸如逆变器118、交流发电机116、继电器、燃料喷射器、燃料泵(未显示)等。例如，操作员可通过运行油门(throttle)控制器114来选择机车的功率输出。机车可具有有限数量的油门设置或档位(notch)。例如，机车可具有空挡位置和八个功率位置，档位8指示最高功率输出，而档位1指示高于空挡的最低功率输出。用离散数量的油门位置进行的运行可不同于可具有可位于空转油门和满油门之间的任何连续位置的可变油门的其它运输工具，诸如卡车。操作员可将其它输入提供给控制器110，诸如机车100在接近隧道或机车100在隧道中的通知。发动机106可用发动机起动系统来起动。在一个示例中，可执行发电机起动，其中发电机或交流发电机116产生的电能可用来起动发动机106。备选地，发动机起动系统可包括马达，诸如例如电动启动器马达，或压缩空气马达。还将理解，发动机可使用电池系统或其它合适的能源中的能量来起动。柴油发动机106产生扭矩，扭矩沿着传动轴(未显示)传输给交流发电机116。产生的扭矩由交流发电机116用来发电，以用于运输工具的后续行进。电功率可沿着电力总线117传输给多种下游电力构件。基于产生的电力输出的性质，电力总线可为直流(DC)总线(如描绘的那样)或交流(AC)总线。交流发电机116可串联连接到一个或多个整流器(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.15 US 12/816,0631.一种运行运输工具的方法，所述运输工具包括发动机，所述发动机包括旁通路径和涡轮增压器，所述涡轮增压器包括压缩机和涡轮，所述方法包括，
通过增加通过所述旁通路径从所述压缩机的下游到所述涡轮的上游的气体流来选择性地增加通往所述发动机的气体流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当档位设置小于阈值时，增加通过所述旁通路径的气体流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当档位设置大于或等于速度阈值时，减少通过所述旁通路径的气体流。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据档位设置和阈值之间的差异来增加通过所述旁通路径的气体流。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当检测到过渡发动机状况时，增加通过所述旁通路径的气体流，以及其中，所述运输工具是机车。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，
确定所述涡轮的入口温度；以及
根据所确定的入口温度来调节所述旁通路径。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述入口温度低于阈值温度时，调节所述旁通路径，以增加通过所述旁通路径从所述压缩机的下游到所述涡轮的上游的经加热气体流。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，加热与所述旁通路径的连通的气体包括将气体输送通过与排气热接触的通道。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述入口温度高于或等于阈值温度时，调节所述旁通路径，以增加通过所述旁通路径从所述压缩机的下游到所述涡轮的上游的经冷却气体流。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，
计算所述运输工具与一组预先限定的地理特征中的各个的距离；
确定所述运输工具是否在所述预先限定的地理特征中的任一个的阈值范围内；以及
如果所述运输工具在所述预先限定的地理特征中的任一个的阈值范围内，则调节所述旁通路径。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，计算所述运输工具与一组预先限定的地理特征中的各个的距离包括使用全球定位系统信号来确定所述运输工具的地理坐标。
12.一种运行运输工具的方法，所述运输工具包括发动机，所述发动机包括旁通路径和涡轮增压器，所述涡轮增压器包括压缩机和涡轮，所述旁通路径构造成选择性地将气体从所述压缩机的下游输送到所述涡轮的上游，所述方法包括，
基于所述运输工具是否在隧道的阈值范围中或在该阈值范围内运行而调节通过所述旁通路径从所述压缩机的下游到所述涡轮的上游的流。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，调节通过所述旁通路径从所述压缩机的下游到所述涡轮的上游的流包括当所述运输工具在所述隧道的入口的阈值范围内时，增加通过所述旁通路径的流。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，调节通过所述旁通路径从所述压缩机的下游到所述涡轮的上游的流包括当所述运输工具在所述隧道中时，减少通过所述旁通路径的流。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述发动机进一步包括排气再循环系统，所述方法进一步包括，
当所述运输工具在所述隧道中时，减少来自所述排气再循环系统的气体流。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，
当所述运输工具离开所述隧道时，增加来自所述排气再循环系统的气体流。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，冷却来自所述压缩机的下游的气体。
18.一种运输工具系统，包括：
包括旁通路径和涡轮增压器的发动机，所述涡轮增压器包括涡轮和压缩机，所述旁通路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：KR斯文森，L约翰逊，F思维特斯，J纳古尔尼，R普里穆斯，M斯塔布莱因，J多尔，KP贝利，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：