CN104454199A - 具有可变的最大运转温度的升压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有可变的最大运转温度的升压装置。提供控制车辆的升压装置的温度的方法和系统，该方法包含：确定升压装置的预定的运转温度限制T_LIM可以增加的温度补偿ΔT，其中温度补偿ΔT是预定的最大温度补偿ΔT_MAX和动态比例因数SF的函数。

Description

具有可变的最大运转温度的升压装置

技术领域

本发明涉及控制升压装置的运转温度的方法和系统，并且具体但不仅仅涉及动态地确定升压装置的预定的运转温度限制可以增加的温度补偿。

背景技术

诸如涡轮增压器和机械增压器的升压装置是可以被安装到车辆的发动机上用于增加经由进气歧管向发动机供应的空气的压力的目的的部件。到发动机内的空气的压力的增加会导致发动机的性能和/或效率的增加。

增加发动机的效率和车辆的实际的总燃料经济性的目前趋势已经促使车辆制造商使用具有增加的额定动力输出的更小的发动机，这样的发动机需要升压装置在更高的升压压力下运转。

然而，空气压力能够增加的量会受到升压装置的运转温度限制(例如最大气体出口温度)的限定。超过该运转温度限制一段延长时间段会对升压装置本身或发动机内的部件造成损坏，这会影响车辆的长期可靠性。因此，根据车辆的可靠性要求限制升压装置的运转温度。因此，发动机的性能会受到升压装置的运转温度限制的限定。

众所周知，使升压装置在基本最大运转参数(例如基本最大运转温度和/或基本最大升压压力)下运转，以便最大化车辆的效率和性能。然而，希望使升压装置在运转温度限制之上运转短的时间段。以此方式，可以在某些情况(诸如超车移动或沿陡坡向上行驶)期间增加升压装置的升压压力，而不会损害升压装置的长期可靠性。

本发明试图解决这些问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种控制车辆的升压装置的温度的方法，该方法包含：确定升压装置的预定的运转温度限制可以增加的温度补偿，其中温度补偿是预定的最大温度补偿和动态比例因数的函数。升压装置可以是机械增压器、涡轮增压器或任何其他类型的升压装置。

动态比例因数可以是升压装置的运转温度随时间变化的函数。例如，如果运转温度之前已经高，则动态比例因数可以低，例如接近零。另一方面，如果运转温度之前已经低，则动态比例因数可以高，例如接近1。

动态比例因数可由积分器确定。到积分器的输入可以是表示在预定的时间段内的升压装置的第一运转温度与预定的运转温度限制之间的差的第一积分。到积分器的另一输入可以是表示在预定的时间段内的升压装置的第二相继的运转温度与预定的运转温度限制之间的差的第二积分。

第一积分可以是表示在预定的时间段内的升压装置的运转温度与预定的运转温度限制之间的差的定积分或近似积分。第二积分可以是表示在预定的时间段内的升压装置的运转温度与预定的运转温度限制之间的差的定积分或近似积分。

到积分器的输入可以是表示在各自预定的时间段内的升压装置的相继的运转温度与预定的运转温度限制之间的差的多个积分。例如，到积分器的输入可以包含可以被用来确定温度补偿的任何合理数量的积分。

可以根据所需的积分器的准确性选择预定的时间段。预定的时间段可以在求解速度与求解准确性之间折中。预定的时间段可以约为0.02秒或任何其他适当的值。

动态比例因数可以具有最小值0。动态比例因数可以具有最大值1。如果动态比例因数被计算为小于0，则动态比例因数可以被设定为0。如果动态比例因数被计算为大于1，则动态比例因数可以被设定为1。

可以根据升压装置的可靠性要求选择升压装置的预定的运转温度限制和/或预定的最大温度补偿。可以根据升压装置和/或车辆的性能要求选择升压装置的预定的运转温度限制和/或预定的最大温度补偿。可以根据环境(ambient)压力选择预定的运转温度限制和/或预定的最大温度补偿。可以根据升压装置和/或车辆的老化因素选择预定的运转温度限制和/或预定的最大温度补偿。预定的运转温度限制和/或预定的最大温度补偿可以是可变的或固定的。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制车辆的升压装置的温度的系统，该系统包含：一个或更多个温度传感器，其被配置为测量升压装置的温度；以及控制装置，其被配置为确定升压装置的预定的运转温度限制可以增加的温度补偿，其中温度补偿是预定的最大温度补偿和动态比例因数的函数。

该系统还可以包含：一个或更多个压力传感器，其被配置为测量升压装置的运转压力和/或环境压力。

本发明还提供了用于执行在本文中所描述的任何方法的软件(诸如计算机程序或计算机程序产品)以及具有存储在其上用于执行本文中所描述的任何方法的程序的计算机可读介质。体现本发明的计算机程序可以被存储在计算机可读介质上，或它能够例如以信号的形式(诸如自互联网网站提供的可下载数据信号)，或它能够是以任何其他形式。

控制装置可以被进一步配置为执行上面提到的任何方法。

车辆或发动机可以包含上面提到的用于控制升压装置的运转温度的系统。

附图说明

图1示出了描述确定温度补偿ΔT的方法的流程图。

图2示出了描述确定第一积分、第二积分、动态比例因数和温度补偿ΔT的方法的流程图。

图3A和图3B示出了升压装置关于时间的运转温度T_x、预定的运转温度限制T_LIM和温度补偿ΔT的曲线图。

图4示出了用于控制车辆的升压装置的温度的系统。

具体实施方式

图1示出了用于控制车辆的升压装置的温度的方法。该方法包含确定升压装置的预定的运转温度限制T_LIM可以增加的温度补偿ΔT的步骤100，其中温度补偿ΔT是预定的最大温度补偿ΔT_MAX和动态比例因数SF的函数。例如，升压装置可以是车辆的发动机的涡轮增压器或机械增压器，其中升压压力直接受升压装置的运转温度影响。因此希望最大化来自升压装置的可用升压，以便可以在某些驱动情况(诸如超车移动或沿陡坡向上行驶)期间最大化发动机的性能。

可以根据升压装置的可靠性要求选择预定的运转温度限制T_LIM。例如，使升压装置在过高的温度下运转延长的时间段会对升压装置和/或发动机的进气系统的部件造成损坏，这会导致升压装置效率的损失和发动机性能的损失。预定的运转温度限制T_LIM因此可以被选择为，减轻由于升压装置在这样的温度之上运转延长的时间段而导致的损坏的风险。

然而，可以在不具有对任何部件造成损坏的风险的情况下使升压装置在预定的运转温度限制T_LIM之上运转短的时间段。因此，可以通过在短的时间段内的温度补偿ΔT增加升压装置的预定的运转温度限制T_LIM，在此期间升压装置的运转温度T_x(诸如气体出口温度)可以限制为高于预定的运转温度限制T_LIM的值。以此方式，可以在短的时间段内增加升压装置能够产生的升压压力。

也可以根据升压装置的可靠性要求选择预定的最大温度补偿ΔT_MAX，升压装置在这样的温度之上运转会对升压装置和/或发动机的进气系统的部件造成显著损坏。温度补偿ΔT因此是预定的运转温度限制T_LIM可以增加的程度并且受预定的最大温度补偿ΔT_MAX限制。动态比例因数SF因此被用来暂时地计算温度补偿ΔT可以增加的程度。例如，温度补偿ΔT可以计算如下：

ΔT＝SF×ΔT_MAX

动态比例因数SF可以由积分器确定，积分器可以是车辆的控制装置13的至少一部分。到积分器的输入可以是第一积分I₁和第二积分I₂。第一积分I₁可以表示在预定的时间段Δt内升压装置的预定的运转温度限制T_LIM与第一运转温度T₁之间的差。第二积分I₂可以表示在相继的预定的时间段Δt内升压装置的预定的运转温度限制T_LIM与相继的第二运转温度T₂之间的差。第一积分I₁和第二积分I₂可以是定积分或近似积分，例如通过矩形方法、梯形方法或任何其他的步进方法计算的积分。第一和第二积分I₁和I₂表示如下：

$I_1={\∫}_t^{t+\mathrm{\Δt}}{T}_{\mathrm{LIM}}-T_1\mathrm{dt}{I}_2={\∫}_{t+\mathrm{\Δt}}^{t+2\mathrm{\Δt}}{T}_{\mathrm{LIM}}-T_2\mathrm{dt}$

动态比例因数SF可以被限制为最小值0和/或最大值1。以此方式，温度补偿ΔT被限制为由下限(即预定的运转温度限制T_LIM)和上限(即预定的运转温度限制T_LIM与预定的最大温度补偿ΔT_MAX之和)所限定的温度范围。如果动态比例因数被计算为小于0，则动态比例因数可以被设定为0。如果动态比例因数被计算为大于1，则动态比例因数可以被设定为1。

图2和图3A和3B进一步描述了确定温度补偿ΔT的方法。该方法包含根据升压装置和/或车辆的要求选择预定的运转温度限制T_LIM和预定的最大温度补偿ΔT_MAX的第一步骤210。例如，如图3B所示，预定的运转温度限制T_LIM可以被设定为180℃，而最大温度补偿ΔT_MAX可以被设定为10℃。

该方法还包含确定第一积分I₁的第二步骤220，其中第一积分I₁是如下的函数：第一运转温度T₁；预定的运转温度限制T_LIM；时间段Δt。在图2所示的示例中，第一积分I₁是在时间段开始时的第一运转温度T₁与预定的运转温度限制T_LIM之间的差和预定的时间段Δt的乘积。例如，预定的时间段Δt可以是0.02秒。然而，预定的时间段Δt可以是任何适当的值。例如，预定的时间段Δt的长度可以被选择为给出适当的动态比例因数SF。

该方法还包含确定第二积分I₂的第三步骤230，其中第二积分I₂是如下的函数：第二运转温度T₂；预定的运转温度限制T_LIM和时间段Δt。在图2所示的示例中，第二积分I₂是第二运转温度T₂与预定的运转温度限制T_LIM之间的差和预定的时间段Δt的乘积。

该方法还包含确定动态比例因数SF的第四步骤240，动态比例因数SF是第一积分I₁和第二积分I₂的函数。在图2所示的示例中，根据第一积分I₁与第二积分I₂之和确定动态比例因数SF。例如，动态比例因数SF计算如下：

SF＝I₁+I₂

该方法还包含确定温度补偿ΔT的步骤100，温度补偿ΔT是预定的最大温度补偿ΔT_MAX和动态比例因数SF的函数。在图2所示的示例中，温度补偿ΔT是预定的最大温度补偿ΔT_MAX和动态比例因数SF的乘积。以此方式，根据本发明的方法确定预定的运转温度限制T_LIM可以在短的时间段内增加的程度。

图3A和图3B示出了根据本发明的方法的示例。图3A示出了升压装置关于时间的运转温度T_x，而图3B示出了升压装置关于时间的温度补偿ΔT。图3A示出了升压装置的运转温度T_x在第一个5秒的运转内在160℃下是恒定的，这表明所需的升压压力是恒定的。预定的运转温度限制T_LIM被设定为180℃。在示例的第一个5秒期间，可允许的温度补偿ΔT被动态地确定使得温度补偿ΔT接近预定的最大温度补偿ΔT_MAX 10℃。升压装置的最大运转温度于因此被限制为预定的运转温度限制T_LIM与温度补偿ΔT之和，即190℃。在初始5秒的运转之后，升压装置的要求改变使得最大升压被需要。因此，升压装置的运转温度T_x升高至其最大限制，即190℃。在此点处，运转温度T_x在预定的运转温度限制T_LIM之上。因此，通过动态比例因数SF缩小温度补偿ΔT，使得可允许的温度补偿ΔT接近零值，其中升压装置的运转温度T_x被充分限制为预定的运转温度限制T_LIM，即180℃。以此方式，在短的时间段内增加来自升压装置的可用的升压压力，同时维持升压装置的长期的可靠性。

图4示出了根据本发明的系统300。系统300包含一个或更多个温度传感器21，其被配置为测量升压装置的一个或更多个温度。系统300还包含控制装置13，其被配置为确定升压装置的预定的运转温度限制T_LIM可以增加的温度补偿ΔT，其中温度补偿ΔT是预定的最大温度补偿ΔT_MAX和动态比例因数SF的函数。系统300还可以包含一个或更多个压力传感器，其被配置为测量升压装置的运转压力和/或环境压力。

可以根据升压装置和/或车辆的性能要求选择预定的最大温度补偿ΔT_MAX和/或预定的运转温度限制T_LIM。例如，如果升压装置的期望的使用时间短，预定的最大温度补偿ΔT_MAX和/或预定的运转温度限制T_LIM可以被设定在更高的水平处。以此方式，可以最大化升压装置的升压压力，而在延长的时间段内关于升压装置的可靠性是不显著的。

额外地和/或可替代地，可以根据升压装置的老化因素选择预定的最大温度补偿ΔT_MAX和/或预定的运转温度限制T_LIM。例如，预定的最大温度补偿ΔT_MAX和/或预定的运转温度限制T_LIM在已经完成更高的运转循环次数的那些升压装置中可以比在已经完成更低的运转循环次数的那些升压装置中被设定在更低的水平处。老化因素可以以适当在维护间隔处确定，并且可以根据升压装置的感知磨损速率进行选择。

额外地和/或可替代地，可以根据升压装置的环境压力选择预定的最大温度补偿ΔT_MAX和/或预定的运转温度限制T_LIM。例如，当被安装到在更高的海拔处运转的车辆上时，预定的最大温度补偿ΔT_MAX和/或预定的运转温度限制T_LIM可以被设定在更高的水平处。以此方式，升压装置能够产生更高的升压压力，以便补偿在那些更高的海拔处所降低的环境压力。

取决于升压装置和/或车辆的运转要求，预定的最大温度补偿ΔT_MAX和/或预定的运转温度限制T_LIM可以被设置在固定值处和/或可以是可变的。例如，老化因素可以被设定为随着升压装置的运转循环的次数增加而自动地调整。在另一示例中，控制装置13可以被配置为检测车辆周围的环境状况。控制装置可以被配置为确定大气压力和/或其他变量之间的温度。可以根据变化的环境状况改变预定的最大温度补偿ΔT_MAX和/或预定的运转温度限制T_LIM，以便根据环境状况最大化升压装置的可靠性和/或性能。

以此方式，可以在短的时间内超过预定的运转温度限制T_LIM，但确保在这些短的间隔之后的长期限制的遵守。

Claims (15)

1.一种控制车辆的升压装置的温度的方法，所述方法包含：

确定所述升压装置的预定的运转温度限制可以增加的温度补偿，其中所述温度补偿是预定的最大温度补偿和动态比例因数的函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述动态比例因数是所述升压装置的运转温度随时间变化的函数。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述动态比例因数由积分器确定，其中到所述积分器的输入是：

第一积分，其表示在预定的时间段内所述升压装置的第一运转温度与所述预定的运转温度限制之间的差；以及

第二积分，其表示在所述预定的时间段内所述升压装置的第二相继的运转温度与所述预定的运转温度限制之间的差。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一和第二积分是表示在所述预定的时间段内所述升压装置的运转温度与所述预定的运转温度限制之间的差的定积分和/或近似积分。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述动态比例因数具有最小值0。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述动态比例因数具有最大值1。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中根据所述升压装置的可靠性要求选择所述升压装置的所述预定的运转温度限制和/或所述预定的最大温度补偿。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中根据所述升压装置和/或所述车辆的所述性能要求选择所述升压装置的所述预定的运转温度限制和/或所述预定的最大温度补偿。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中根据环境压力选择所述预定的运转温度限制和/或所述预定的最大温度补偿。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中根据所述升压装置和/或所述车辆的老化因素选择所述预定的运转温度限制和/或所述预定的最大温度补偿。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预定的运转温度限制和/或所述预定的最大温度补偿是可变的或固定的。

12.一种用于控制车辆的升压装置的温度的系统，所述系统包含：

一个或多个温度传感器，其被配置为测量所述升压装置的温度；和

控制装置，其被配置为确定所述升压装置的预定的运转温度限制可以增加的温度补偿，其中所述温度补偿是预定的最大温度补偿和动态比例因数的函数。

13.根据权利要求12所述的系统，所述系统包含：

一个或更多个压力传感器，其被配置为测量所述升压装置的运转压力和/或环境压力。

14.一种车辆，其包含根据权利要求11或12用于控制升压装置的运转温度的所述系统。

15.根据权利要求1至11中任一项所述的方法或根据权利要求12至13中任一项所述的系统，其中所述升压装置是机械增压器或涡轮增压器。