CN101790628B - 通过控制燃料供给限制涡轮速度的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涡轮增压器控制系统(10)，该控制系统具有发动机(12)和燃料系统(14)，该燃料系统构造成调节进入发动机的燃料流量。该控制系统还具有进气系统(16)，该进气系统构造成调节进入发动机的空气流量；以及传感器(82)，该传感器定位成检测进气系统的速度值。该控制系统还具有控制器(74)，该控制器构造成接收速度值并根据速度值调节进入发动机的燃料流量。
Description
技术领域
本发明总体涉及一种控制系统，且更具体地涉及一种通过控制进入关联的发动机中的燃料流量限制涡轮增压器的速度的控制系统。
背景技术
内燃发动机，例如柴油发动机、汽油发动机和气态燃料提供动力的发动机燃烧空气和燃料的混合物以产生动力。引入发动机的燃烧室中的空气和燃料的量以及空燃比会影响发动机的动力输出、效率以及排气排放。通常引入发动机的空气量以及空燃比由位于发动机的进气和排气系统中的多个不同的流体处理部件控制。
通常发动机包括涡轮增压器以增大发动机的功率密度/比功率。涡轮增压器包括涡轮，该涡轮由发动机的排气驱动以便旋转压缩机和对导入发动机的空气加压。根据涡轮和/或压缩机的内部几何特征设定，对于给定的旋转，或多或少的空气将被压缩至较高或较低的压力。通常用于柴油发动机的可变几何形状涡轮增压器(VGT)能够改变排气流的方向以便使得涡轮的响应最佳。VGT包括位于涡轮中的可调节翼片以便将排气流沿径向向内可调节地导向涡轮叶片。在控制系统中很常见的是向致动器下指令以改变翼片的角度以使得涡轮的工作最佳。对于给定量的排气流，改变空气流的角度会提高或降低涡轮增压器的速度。虽然此系统可顺利地运行，但是当致动器很慢地将可动翼片调节至使得涡轮增压器速度降低的位置时，会发生由于涡轮速度过大而造成涡轮增压器的损坏(失效)。因此，响应于致动器的反应慢而使得通过涡轮增压器的能量过多会引起涡轮增压器的损坏。
在Fenchel等人的美国专利No.6,192,867(’867专利)中描述了一种使得涡轮增压器损坏的可能性最小化的尝试。’867专利描述了一种通过由根据程序映射推导出的进气压力确定用于计量供应至发动机的燃料量/供油量的极限值的用以保护涡轮增压器的方法和装置。进气压力的确定并不需要传感器，因为它可根据增压(进气)压力、发动机速度和与加速器位置对应的燃料量预设值的函数由程序映射推导出。减小燃料量会降低排气管路中的总的能量，该能量在涡轮增压器的涡轮中占主要地位。这样，’867专利能够防止涡轮增压器达到临界涡轮增压器速度。
虽然’867专利有助于降低由于过大的涡轮速度而引起涡轮增压器损坏的可能性，但是它过于复杂且有局限性。’867专利的复杂性是由于进气压力必须根据各个输入值来确定。即，可能空气压力很低而涡轮速度过大。’867专利中所推导的进气压力可能并不是与涡轮增压器的实际速度准确一致。’867专利的局限性是因为它并未考虑在使用包括排气流控制装置的可变几何形状涡轮增压器时涡轮增压器损坏的影响。即：’867专利可能不适于具有VGT的涡轮增压器。
本发明的控制系统旨在克服上述一个或多个问题。
发明内容
一方面，本发明涉及一种涡轮增压器控制系统。该控制系统可包括发动机和燃料系统，该燃料系统构造成调节进入发动机的燃料流量。该控制系统还可包括进气系统和传感器，该进气系统构造成调节进入发动机的空气流量，该传感器定位成检测进气系统的速度值。该控制系统还可包括构造成接收速度值并根据速度值调节进入发动机的燃料流量的控制器。
在另一方面，本发明涉及一种限制涡轮速度的方法。该方法可包括检测涡轮速度值。该方法还可包括将涡轮速度值与涡轮速度极限值进行比较。该方法还可包括根据比较(结果)调节进入发动机的燃料流量。
附图说明
图1是本发明的示例控制系统的示意图；
图2是用于和图1的控制系统一起使用的翼片处于基本关闭位置的可变几何形状涡轮增压器的示意图；
图3是用于和图1的控制系统一起使用的翼片处于基本打开位置的可变几何形状涡轮增压器的示意图；以及
图4是通过控制发动机燃料限制涡轮速度的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出用于通过控制发动机燃料限制涡轮速度的控制系统10。控制系统10可控制动力源12、燃料系统14和进气系统16的操作。动力源12可具体是具有多个部件的发动机，所述多个部件共同作用以燃烧燃料/空气混合物并产生动力输出。例如，动力源12可以是带有发动机气缸体18的柴油发动机、汽油发动机或气态燃料提供动力的发动机，该发动机气缸体至少部分地限定多个气缸19，每个气缸中可滑动地布置有活塞(未示出)，且每个气缸19与气缸盖相关联。气缸19、活塞和气缸盖可形成燃烧室(未示出)。动力源12可将燃料/空气混合物抽吸至各个气缸19中，利用活塞压缩混合物并点燃混合物以产生动力、热和排气的组合。热的排气可用于给进气系统16加压。
燃料系统14可包括燃料箱20、燃料泵22和燃料调节器24。燃料箱20可容纳燃料。燃料可被燃料泵22经由燃料管路26从燃料箱20抽出。燃料在离开燃料泵22后可经由燃料管路28被排至燃料调节器24。燃料调节器24可调节允许经由燃料管路30进入动力源12的燃料的量。
燃料泵22可以是能够将燃料流从燃料箱20传递通过燃料系统14的任何类型的泵。例如，燃料泵22可以是定排量/可变排量泵、可变排量泵或定排量泵。燃料泵22可操作地连接于动力源12且被动力源12机械地驱动。可替代地，燃料泵22可被以电子、液力、气动或任何其它已知方式驱动。
燃料调节器24可控制进入动力源12的燃料流量且更具体地，可控制进入动力源12的各个燃烧室的燃料流量。如图1所示，燃料调节器可具体 是位于发动机气缸体18外侧的阀。可替代地，燃料调节器24可具体是包括燃料喷射器的燃料喷射器系统(未示出)，该燃料喷射器位于发动机气缸体18内以便将一定量的加压燃料喷射至各个气缸。可设想的是，燃料调节器24可以液压、机械、电力、气动或其它已知方式工作。
进气系统16可通过利用涡轮增压器32压缩流进动力源12的空气而增大动力源12的动力输出。涡轮增压器32可包括涡轮34，该涡轮通过轴38与压缩机36机械地共轴线相连。涡轮增压器32可包括轴承壳体/轴承箱，该轴承壳体包括用于支承轴38的轴承(未示出)，且提高效率和降低涡轮增压器32的磨损。可设想该轴承可以是旋转轴承且更具体地是液压轴承。可替代地，该轴承可以是足以降低涡轮增压器32的磨损的任何类型的轴承。
动力源12可包括排气歧管40，该排气歧管40用于将空气/燃料混合物的燃烧后的排气流从发动机气缸体18的气缸19导出。涡轮34可由排气管路42连接至排气歧管40。压缩机36可经由进气管路46连接至动力源12的进气歧管44。可设想在需要时，可在压缩机36和进气歧管44之间插置一空气冷却器48以便在加压空气进入动力源12之前冷却加压空气。
涡轮34可包括安装至涡流工作轮52的多个涡轮叶片50(如图2和图3所示)。涡流工作轮52可连接至轴38。当排气从排气歧管40流入涡轮34中时，排气流可导致涡轮叶片50使得轴38旋转，且从而驱动压缩机36。排气流可经由排气出口58离开涡轮34。
通过涡轮34的排气流的量可影响压缩机36的速度。例如，来自动力源12的排气流量和/或排气热的增大可导致涡轮叶片50使得轴38旋转，并以较高的旋转速度驱动压缩机36。同样，来自动力源12的排气流量和/或排气热的减小可导致涡轮叶片50使得轴38旋转，并以较低的旋转速度驱动压缩机。
压缩机36可包括安装在压缩机叶轮/增压器叶轮56上的多个压缩机叶片54。压缩机叶轮56可连接至轴38。来自涡轮34的旋转力可经由轴38被传递至压缩机36，并从而使压缩机叶片54旋转以便对可经由周围空气 进口59进入压缩机36的周围空气加压。因此，压缩机36中的压缩机叶片54的旋转可对进入动力源12的周围空气加压。
进气系统16可包括用于改变排气流量的至少一个排气流控制装置，例如排气旁通阀60和/或一个或多个可调节翼片62(如图2和图3所示)。单独或组合使用的排气流控制装置可通过调节从动力源12进入涡轮34中排气流的量或角度控制涡轮增压器32的速度。涡轮速度可定义为涡轮增压器32的旋转速度，且更具体地是涡轮增压器32中的旋转部件(例如轴38、涡流工作轮52和压缩机叶轮56)的旋转速度。
排气旁通阀60可包括阀(未示出)，该阀位于涡轮34的排气进口64附近，且通过选择性地使过多的排气流绕过涡轮叶片50而调节涡轮的速度。排气旁通阀60可包括打开位置，在该打开位置处排气旁通阀完全打开且排气流可自由地绕过涡轮34且从而使得涡轮增压器32的速度降低。排气旁通阀60还可包括关闭位置，在该关闭位置处排气旁通阀完全关闭，且排气流自由地进入涡轮34且从而提高涡轮增压器32的速度。可设想排气旁通阀可调节至打开位置和关闭位置之间的各个位置处以便精确地控制涡轮34中或涡轮34周围的排气流以便从而实现需求的速度和/或进气压力。排气旁通阀60可包括能够调节涡轮34中或涡轮34周围的排气流的任何已知阀。例如，排气旁通阀60可包括蝶形阀或挡板/瓣型阀。代替排气旁通阀60或除使用排气旁通阀60之外，涡轮34可包括一个或多个可调节翼片62以便控制涡轮速度和/或进气压力(即：涡轮增压器32可以是可变几何形状涡轮冲压器(VGT))。
图2和图3分别示出可调节翼片62处于基本关闭位置和基本打开位置的VGT。VGT可通过调节翼片62以改变壳体66中朝向或围绕涡轮叶片50的排气流而改变作用在涡轮叶片50上的作用力来控制涡轮速度和进气压力。可设想通过任何已知控制穿过涡轮34的排气流的方法调节翼片62的构造。每个可调节翼片62可被致动器70(驱动)围绕轴线68枢转以改变涡轮34中的排气流。例如，在低的发动机速度下，致动器70可使得翼片62部分关闭(如图2所示)，这可使得朝向涡轮叶片50的排气流加速， 并从而使得涡轮34更快旋转，且使得压缩机36将更多的空气压缩至较高的水平。可替代地，在高的发动机速度下，排气流可能已经足够强。因此，致动器70可打开翼片62(如图2所示)以便减小涡轮叶片50上的相关的排气流的力。
致动器70可调节翼片62的位置。致动器70可以是液压致动器。例如，致动器70可通过液压管路72连接至涡轮34。可替代地，致动器70可以是能够控制翼片62的位置的电的、气动的或任何其它已知的致动器。可设想致动器70也可致动排气旁通阀60，或者附加的制动器可控制排气旁通阀60的操作。
控制系统10可利用控制器74调节动力源12、燃料系统14和进气系统16的操作。控制器74可通过通信线路86与速度传感器76通信以便监测动力源12的速度，该速度传感器76与动力源12相关联。控制器74可进一步通过通信线路88与流量传感器78通信以便监测和调节燃料流量，该流量传感器78与燃料系统14相关联。控制器74还可通过通信线路90与位置传感器80通信以便监测和控制排气旁通阀60的位置的运动，该位置传感器与排气旁通阀60相关联。附加地，控制器74可通过通信线路92与速度传感器82通信以便监测涡轮增压器32的速度，该速度传感器82与涡轮增压器32关联。控制器74还可通过通信线路94与致动器70通信以便控制翼片62的运动。可设想涡轮34可包括位置传感器84(如图2和图3所示)以便将翼片62的位置(信息)通过通信线路96发送至控制器74。此外，可设想在需要时可设置/实施进气压力传感器(未示出)。
控制器74可具体是单个微处理器或多个微处理器。可设想控制器74可以是能够控制多个动力源功能的常规动力源处理器。控制器可包括运行应用的全部部件(未示出)，例如存储器、二级存储器和处理器。控制器74可从各个传感器和动力源装置，例如传感器76、78、80、82和84发送和接收信息。控制器74可使用存储的指令分析从各个传感器和动力源装置接收的信息以便判定是否需要采取措施。例如，控制器74可从涡轮速度传感器82接收涡轮速度数据，并将涡轮速度数据与存储在控制器74的存储 器中的涡轮速度极限值比较，且根据比较结果，控制器74可将信号发送至一个或多个部件以便产生对该部件的调整。
控制器74可从存储在内存中的对照表94中访问用于动力源12、燃料系统14和进气系统16的操作的存储数据。例如，控制器74可访问存储涡轮速度极限值的第一对照表，和访问存储发动机节流值的第二对照表。虽然控制器74能够执行用于涡轮速度极限值和发动机节流值的计算，但是控制器从存储在内存中的对照表访问数值更加快速和更加有效。
传感器76、78、80、82和84可以是能够检测动力源12、燃料系统14或进气系统16的操作条件的任何已知的传感器。例如，速度传感器76可以是发动机速度传感器，该发动机速度传感器位于发动机气缸体18中或发动机气缸体18附近以便监控相关联的曲轴的旋转速度。流量传感器78可以是燃料流量传感器，该燃料流量传感器位于燃料系统14中或燃料系统14附近以便监测喷射进动力源12的燃烧室中的燃料的流量。位置传感器80可检测排气旁通阀60中的阀的位置。速度传感器82可以是旋转速度传感器，该旋转速度传感器位于涡轮34中或涡轮34附近以便测量涡轮叶片50、压缩机叶片54和轴38的速度。更具体地，速度传感器82可位于涡轮34的轴承壳体(未示出)中或轴承壳体附近。位置传感器84可以是角度传感器，该角度传感器位于涡轮壳体66中或涡轮壳体66附近以便检测翼片62的值。
控制器74可基于空气压力调节排气旁通阀60和翼片62的操作。因此，随着进气压力改变，控制器74可连续地调节排气旁通阀60和翼片62的操作。控制器74可根据检测到的涡轮速度限制燃料流量。因此，当测得的涡轮速度超过预定的涡轮速度极限值时，控制器74可周期性地限制燃料流量，直到检测到的涡轮速度降至涡轮速度极限以下为止。
图4示出限制涡轮速度的方法的流程图。在下面一部分中将详细讨论图4。
工业适用性
本发明的控制系统可用于考虑涡轮速度过大(问题)的任何系统中。本发明的控制系统可连续地调节涡轮速度和进气压力，且然后限制过大的涡轮速度以便防止涡轮增压器发生故障。下面描述控制系统10的操作。
涡轮速度和/或进气压力通常通过使排气流经由排气旁通阀60绕过涡轮34或通过调节涡轮34中的排气流的角度进行调节。当需要调节涡轮速度时，排气旁通阀60可调节进入涡轮34或经由排气旁通阀60绕过涡轮34的排气流的量。例如，当涡轮增压器32处于高的涡轮速度时，控制器74可通过排气旁通阀60使排气流的至少一部分绕过涡轮34。当需要提高涡轮速度时，排气旁通阀可定位成允许更大量的排气流进入涡轮34。可选地或除了排气旁通阀控制之外，还可使用翼片控制来调节涡轮速度和/或进气压力。控制器74可向致动器70发送信号以便调节翼片62的位置，并从而调节涡轮34中的排气流的角度。更具体地，致动器70可使翼片62从第一位置枢转至第二位置以便调节排气流作用在涡轮叶片50上的角度和力。
这样会出现限制致动器70和/或排气旁通阀60的反应时间的问题。例如，致动器70可能不会以足够快的速度反应以调节翼片62以防止或减少过大的排气流以免导致涡轮的速度达到或超过预定的涡轮速度极限。更具体地，液压致动器易于粘住或低速运动，特别是在低油温的条件下。发动机速度和发动机负荷的突然改变(即：降挡)会超过致动器70的反应时间。因此，除了通过排气流控制调节涡轮速度之外，需要通过燃料流量控制限制涡轮速度。可通过控制进入动力源12的燃料流量调节发动机速度。可设想在例如低油温、高海拔或者发动机速度或发动机负荷突然改变的某些不利条件下，作为替代方案，可通过调节燃料流量控制涡轮速度，以便控制排气流的分流或角度。更具体地，当排气流控制装置或相关联的致动器70的操作不足以将涡轮增压器32的速度保持低于预定的速度极限时，需要调节燃料以限制涡轮速度。
关于图4，速度传感器82可检测涡轮增压器32的涡轮速度值(TS)，并将此涡轮速度值通过通信线路92发送至控制器74(步骤100)。响应于接收的涡轮速度值，控制器74可得到指示以从存储的第一对照表访问涡轮 速度极限值(TL)(步骤102)。控制器74可通过从测得的涡轮速度值减去涡轮速度极限值而计算涡轮速度误差值(TE)(步骤104)。速度传感器76可检测动力源12的发动机速度值(ES)并将发动机速度值通过通信线路86发送至控制器74(步骤106)。控制器74可使用计算的涡轮速度误差值和测得的发动机速度值以从存储的第二对照表访问发动机节流值(ED)(步骤108)。更具体地，发动机节流值可表示为最初为0的百分数且通过映射对照来确定，由此可增大或减小发动机节流值。例如，如果涡轮速度误差值是正的，那么发动机节流值会增大，如果涡轮速度误差值是负的，那么发动机节流值会减小，从而可通过在一段时间内将涡轮速度误差值的增大和减小求和而设置/施加发动机节流值，因此，当涡轮速度误差值保持为正值时，发动机节流值可继续增大，且当涡轮速度误差率是负值时，发动机节流值可减小，直到它达到零为止。控制器74可根据发动机节流值确定进入动力源12的燃料流量的变化。控制器74可通过通信线路88向燃料调节器24发送信号以便限制从燃料系统14进入动力源12的燃料流量并从而限制发动机速度(步骤110)。
可根据需要连续地执行排气旁通阀和/或翼片操作对排气流的控制以便选择性地调节涡轮速度和/或进气压力。但是，当排气流控制不足以将测得的涡轮速度保持在预定的极限以下时，那么可执行燃料流量的调节作为排气流控制的附加或替代方案。因此，当涡轮速度值超过涡轮速度极限值时，可同时或分别执行燃料流量控制和排气流控制以限制过大的涡轮速度。一旦测得的涡轮速度低于预定的涡轮速度极限值，可停止燃料流量调节，直到测得的涡轮速度再次超过预定的涡轮速度极限为止。
因为除排气流控制之外或作为排气流控制的替代方案，控制系统10可通过发动机燃料限制值节流动力源操作，因此可提高灵敏度/响应性。在低油温、高海拔或在发动机速度或负荷突然改变期间，这种提高尤其明显。与仅仅采取排气流控制相比，发动机速度或负荷改变可更加迅速地改变涡轮的操作。
对于本领域技术人员来说，不脱离本发明的范围可对本发明的控制系 统进行各种改变和变型。考虑在此公开的控制系统的说明和应用，对于本领域技术人员来说控制系统的其它实施例也是明显的。说明和示例仅被认为是示例性的，本发明的真实的范围由所附的权利要求及其等同物确定。
Claims (7)
1.一种涡轮增压器控制系统(10)，包括：
发动机(12)；
燃料系统(14)，该燃料系统构造成调节进入发动机的燃料流量；
进气系统(16)，该进气系统构造成调节进入发动机的空气流量，所述进气系统包括排气流控制装置(32)，该排气流控制装置构造成改变排气流以调节涡轮速度；
传感器(82)，该传感器定位成检测进气系统的速度值；以及
控制器(74)，该控制器构造成接收所述速度值并根据所述速度值调节进入发动机的燃料流量，所述控制器还构造成当涡轮速度值超过涡轮速度极限值时同时执行燃料流量控制和排气流控制以限制过大的涡轮速度。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述排气流控制装置包括可变几何形状涡轮增压器(34)，和所述控制器还构造成改变可变几何形状涡轮增压器中的排气流。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还构造成在排气流控制装置的操作不足以将所述速度值保持在速度极限值以下时限制燃料流量。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还构造成当排气流控制装置的操作足以将所述速度值保持在速度极限值以下时停止限制燃料流量。
5.一种限制涡轮速度的方法，包括：
检测涡轮速度值(100)；
将涡轮速度值与涡轮速度极限值进行比较(104)；和
当比较结果显示涡轮速度值超过涡轮速度极限值时，同时执行发动机排气流的调节和进入发动机的燃料流量的限制。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在单单调节排气流不足以将涡轮速度值保持在涡轮速度极限值以下时才限制燃料流量。
7.一种动力系统(10)，包括：
发动机(12)；
燃料调节器(24)；
涡轮增压器(32)，该涡轮增压器构造成对导入发动机的空气加压；
排气流控制装置(34)；
涡轮速度传感器(82)，该涡轮速度传感器构造成检测涡轮增压器的涡轮速度值；
发动机速度传感器(76)，该发动机速度传感器构造成检测发动机速度值；
控制器(74)，该控制器构造成接收涡轮速度值和发动机速度值，并根据涡轮速度值和发动机速度值限制通过燃料调节器的燃料流量，并构造成当涡轮速度值超过涡轮速度极限值时同时执行燃料流量控制和排气流控制以限制过大的涡轮速度。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7650218B2 (en) * | 2007-09-20 | 2010-01-19 | Cummins Ip, Inc | Apparatus, system, and method for preventing turbocharger overspeed in a combustion engine |
| JP5301857B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2013-09-25 | ヤンマー株式会社 | コモンレール式電子噴射制御系エンジン |
| US8061137B2 (en) * | 2008-05-30 | 2011-11-22 | Caterpillar Inc. | Fuel control system for limiting turbocharger speed |
| EP2636869A4 (en) * | 2010-11-05 | 2014-10-29 | Toyota Motor Co Ltd | CONTROL DEVICE FOR A COMBUSTION ENGINE |
| DE102011005941A1 (de) * | 2011-03-23 | 2012-09-27 | Mahle International Gmbh | Brennkraftmaschine, Frischluftanlage und zugehöriges Betriebsverfahren |
| US9599410B2 (en) * | 2012-07-27 | 2017-03-21 | General Electric Company | Plate-like air-cooled engine surface cooler with fluid channel and varying fin geometry |
| DE102012219516A1 (de) * | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Erkennen einer Manipulation an einem Verbrennungsmotor |
| US9581080B2 (en) * | 2012-12-21 | 2017-02-28 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Rate-based model predictive control method for internal combustion engine air path control |
| US8925515B2 (en) | 2013-02-27 | 2015-01-06 | Deere & Company | Power system comprising a turbocharger bypass passage |
| US20150204322A1 (en) * | 2014-01-17 | 2015-07-23 | Caterpillar Inc. | Pump system having speed-based control |
| JP6326910B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2018-05-23 | マツダ株式会社 | ターボ過給器付きエンジンの制御装置 |
| US9556792B2 (en) * | 2014-10-17 | 2017-01-31 | Kohler, Co. | Dual compressor turbocharger |
| US9435284B2 (en) * | 2014-12-15 | 2016-09-06 | Caterpillar Inc. | In-range sensor fault diagnostic system and method |
| US10294878B2 (en) * | 2016-02-24 | 2019-05-21 | GM Global Technology Operations LLC | Wastegate control systems and methods for engine sound emission |
| US10024227B2 (en) * | 2016-05-20 | 2018-07-17 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for boost pressure control |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4719887A (en) * | 1981-06-05 | 1988-01-19 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Control arrangement for a fuel injection system |
| US6155050A (en) * | 1999-06-01 | 2000-12-05 | Cummins Engine Co Inc | System and method for protecting a turbocharger in the event of a wastegate failure |
| US6256992B1 (en) * | 1998-05-27 | 2001-07-10 | Cummins Engine Company, Inc. | System and method for controlling a turbocharger to maximize performance of an internal combustion engine |
| US6401457B1 (en) * | 2001-01-31 | 2002-06-11 | Cummins, Inc. | System for estimating turbocharger compressor outlet temperature |
| US6725659B1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-04-27 | Cummins, Inc. | Apparatus and method for limiting turbocharger speed |
| CN1556309A (zh) * | 2003-12-30 | 2004-12-22 | 上海交通大学 | 涡轮增压的活塞式燃氢发动机 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6081425A (ja) * | 1983-10-13 | 1985-05-09 | Honda Motor Co Ltd | タ−ボチヤ−ジヤ付内燃機関の過給圧制御装置 |
| JPS627934A (ja) | 1985-07-03 | 1987-01-14 | Hitachi Ltd | 可変容量式タ−ボチヤ−ジヤ |
| JP3094646B2 (ja) * | 1992-03-31 | 2000-10-03 | いすゞ自動車株式会社 | 可変容量ターボチャージャの制御装置 |
| JP3430764B2 (ja) * | 1995-12-28 | 2003-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | 過給機の過給圧制御装置 |
| DE19730578A1 (de) * | 1997-07-17 | 1999-01-21 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines Turboladers |
| US6151549A (en) * | 1997-09-03 | 2000-11-21 | Cummins Engine Co Inc | System for controlling engine fueling according to vehicle location |
| US6095127A (en) * | 1999-01-26 | 2000-08-01 | Ford Global Technologies, Inc. | Fuel limiting method in diesel engines having exhaust gas recirculation |
| US6067800A (en) * | 1999-01-26 | 2000-05-30 | Ford Global Technologies, Inc. | Control method for a variable geometry turbocharger in a diesel engine having exhaust gas recirculation |
| JP4024423B2 (ja) * | 1999-03-31 | 2007-12-19 | 日産ディーゼル工業株式会社 | ターボチャージャ付内燃機関の燃料噴射量制御装置 |
| DE10062350A1 (de) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur Regelung einer Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor |
| US6408624B1 (en) * | 2001-01-29 | 2002-06-25 | Cummins, Inc. | System for controlling transient compressor surge in a turbocharged internal combustion engine |
| JP3933455B2 (ja) * | 2001-11-30 | 2007-06-20 | 株式会社小松製作所 | 可変ターボ過給機 |
| JP3873742B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2007-01-24 | いすゞ自動車株式会社 | 可変容量ターボチャージャの制御装置 |
| US6619261B1 (en) * | 2002-03-21 | 2003-09-16 | Cummins, Inc. | System for controlling an operating condition of an internal combustion engine |
| US7069171B2 (en) * | 2003-07-09 | 2006-06-27 | Cummins, Inc. | EMI noise filter for eddy current turbo speed sensor |
| US6850833B1 (en) * | 2003-11-03 | 2005-02-01 | Cummins, Inc. | System for diagnosing delta pressure sensor operation |
| SE525932C2 (sv) * | 2003-11-27 | 2005-05-31 | Volvo Lastvagnar Ab | Förfarande vid bromsning med en förbränningsmotor med variabelt turboaggregat |
| JP4483571B2 (ja) | 2004-12-24 | 2010-06-16 | トヨタ自動車株式会社 | 可変容量型ターボチャージャー |
| ATE459792T1 (de) * | 2005-07-05 | 2010-03-15 | Magneti Marelli Spa | Methode und vorrichtung zur drehzahl-regelung eines turboladers einer brennkraftmaschine |
| US7805937B2 (en) * | 2005-08-25 | 2010-10-05 | Deere & Company | Internal combustion engine with power boost in response to impending load |
| US7762068B2 (en) * | 2006-08-10 | 2010-07-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for internal combustion engine with supercharger |
| US7721539B2 (en) * | 2007-05-01 | 2010-05-25 | Cummins Inc. | System for controlling engine fueling to limit engine output power |
| US20090048745A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-19 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Flexible fuel variable boost hybrid powertrain |
| US7937996B2 (en) * | 2007-08-24 | 2011-05-10 | GM Global Technology Operations LLC | Turbo speed sensor diagnostic for turbocharged engines |
-
2007
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-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4719887A (en) * | 1981-06-05 | 1988-01-19 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Control arrangement for a fuel injection system |
| US6256992B1 (en) * | 1998-05-27 | 2001-07-10 | Cummins Engine Company, Inc. | System and method for controlling a turbocharger to maximize performance of an internal combustion engine |
| US6155050A (en) * | 1999-06-01 | 2000-12-05 | Cummins Engine Co Inc | System and method for protecting a turbocharger in the event of a wastegate failure |
| US6401457B1 (en) * | 2001-01-31 | 2002-06-11 | Cummins, Inc. | System for estimating turbocharger compressor outlet temperature |
| US6725659B1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-04-27 | Cummins, Inc. | Apparatus and method for limiting turbocharger speed |
| CN1556309A (zh) * | 2003-12-30 | 2004-12-22 | 上海交通大学 | 涡轮增压的活塞式燃氢发动机 |
Also Published As
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