CN106030078A - 确定涡轮增压发动机在部分负荷状态下的操作期间的大气压力的方法 - Google Patents

确定涡轮增压发动机在部分负荷状态下的操作期间的大气压力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目标是用于确定涡轮增压发动机（1）的在部分负荷状态下的操作期间的大气压力AMP的方法，所述涡轮增压发动机包括：进气管线（2），其并入蝶形阀（16）；以及排气管线（3），其包括并入排气排出阀（21）的旁通管（20）。根据本发明，所述方法包括：测量从蝶形阀（16）上游的空气压力PUT；以及针对发动机（1）的给定速度N rpm，当增压压力PUT大致对应于自然增压压力时，确定大气压力AMP=AMP(0) + PUT ‑ PUT(0)，其中AMP(0)是先前测量的大气压力，且PUT(0)是针对大气压力AMP(0)及发动机（1）的速度N rpm获得的自然增压压力。

Description

确定涡轮增压发动机在部分负荷状态下的操作期间的大气压 力的方法
技术领域
本发明涉及用于确定涡轮增压发动机在部分负荷状态下的操作期间的大气压力的方法。
背景技术
管理涡轮增压发动机的操作需要具体地知道大气压力值的变化，特别地以便允许估计由涡轮增压器所提供的增压压力。
目前，通常借助于外部压力传感器来确定大气压力。
然而，出于经济的原因，如专利申请US 2009/0132148、DE 10 2008 000934A1和FR 2 853 012中所描述的，已提出多种技术来允许在不需要特定压力传感器的情况下确定大气压力。
如这些专利申请中所描述的，这些技术被设计成允许确定在位于发动机进气管线中的蝶形阀分别打开和关闭期间的大气压力，且因此特别地能够在每次比值改变时确定大气压力。文献DE 10 2008 000934A1涉及用于通过使用大气压力差来确定在操作中的涡轮增压发动机的大气压力的方法，所述大气压力差值是（即，在大气压力的两个确定点之间由发动机所涵盖的高度差值）的函数；此文献中的教导是使用发动机减速来确定大气压力。然而，应指出，当涡轮增压器被激活时，与压力传感器PUT相关的这种方法无法再用于检测大气压力。
另外，专利申请FR 2 853 012提出，当蝶形阀在相对较长的时间间隔期间（对应于发动机的部分负荷状态）位于在其关闭位置与其打开位置之间的中间位置时，通过每个时间间隔将后者的值减小一给定值来计算开环中的大气压力。事实上，在这种方法中假设：当车辆爬坡时，由此，大气压力相应减小，获得蝶形阀的位置。
然而，这种确定开环中的大气压力的方法已证明是不可靠的且导致显著误差。
发明内容
本发明旨在弥补此缺陷，且其主要目标是提供用于确定涡轮增压发动机在部分负荷状态下的操作期间的大气压力的严谨的方法。
为此，本发明涉及一种用于确定涡轮增压发动机在部分负荷状态下的操作期间的大气压力AMP的方法，所述涡轮增压发动机包括：进气管线，其包含并入压缩机和蝶形阀的进气管；以及排气管线，其包括并行的主排气管和旁通管，所述主排气管并入涡轮机，且所述旁通管并入排气排出阀，并且根据本发明，所述方法包括：在排出阀的最大开度和蝶形阀的部分开度的状态下：
• 测量在蝶形阀上游的进气管中的空气压力，其称为增压压力PUT，以及
• 针对发动机的N rpm的给定速度，当增压压力PUT大致对应于自然增压压力时，从以下方程式确定大气压力AMP：
AMP = AMP(0) + PUT - PUT(0)，其中
-AMP(0) =先前测量的大气压力，其称作参考压力，
-PUT(0) =针对大气压力AMP(0)及发动机速度N rpm所获得的自然增压压力。
应注意，根据本发明，按通常的方式，术语“自然增压”意指在蝶形阀和排气排出阀的最大开度的状态下针对给定发动机速度所获得的平衡压力。
因此，本发明包括：
a) 在对应于排出阀最大开度的状态和蝶形阀部分开度的状态的涡轮增压发动机的部分负荷状态下，揭示其中达到大气压力与增压压力PUT之间的线性相关性的操作区的存在，
b) 确定允许限定此操作区的边界的参数，所述操作区对于N rpm的给定发动机速度而言对应于蝶形阀的一系列打开位置，对于所述打开位置而言，增压压力PUT大致是恒定的且等于自然增压压力，
c) 并使用这些数据来确定大气压力值的变化。
根据本发明，针对特定发动机/涡轮增压器组合，同样可按常规方式通过实验来确定本发明适用的操作区。
根据本发明，有利地也可使用一种简化方法，其包括：测量在蝶形阀下游的空气压力，其称为歧管压力MAP；以及当歧管压力MAP的测量值与增压压力PUT的MAP/PUT比值明显大于0.80时，引发对大气压力AMP的确定。
为此，根据本发明，已揭示，此条件引起限定其中确立大气压力与增压压力PUT之间的线性相关性的操作区的边界。
而且，根据本发明的有利实施例，确定大气压力AMP(0)包括：在发动机的每个启动阶段中，测量增压压力PUT，并将所述测量增压压力值分配给此参考大气压力AMP(0)。
附图说明
本发明的另外的特性、目标和优点将参考附图从以下详细描述显现出来，所述附图示出了作为非限制性示例的优选实施例。在附图中：
-图1是示出涡轮增压发动机及此发动机的进气管线和排气管线的图解视图，以及
-图2是示出与气动型排气排出阀相关联的涡轮增压发动机的操作曲线的图表。
具体实施方式
根据本发明的方法涉及一种用于确定如图1中所示的涡轮增压发动机在部分负荷状态下的操作期间的大气压力的方法。
根据此图1，涡轮增压发动机首先包括发动机1，其被描绘为呈单汽缸形式：
-包含活塞4，所述活塞致动连接杆5并对所述汽缸内部的燃烧室6划定界限，
-包括进气阀7、排气阀8和喷射器9。
此涡轮增压发动机还包含进气管线2，所述进气管线首先包括主进气管A，在所述主进气管上在空气流动方向上连续地布置有以下各项：
-空气过滤器10，
-质量空气流量计11，
-涡轮增压器的叶轮12，
-交换器15，在其出口处布置有用于测量增压压力PUT的压力传感器25，
-蝶形阀16，
-进气歧管17，其中提供用于测量歧管压力MAP的压力传感器26。
此外，进气管线2包括从压缩机轮12分支的旁通管13，在所述旁通管上布置有空气排出阀14。
涡轮增压发动机还包括排气管线3，其包括：
-主排气管E，其上布置有排气歧管18和涡轮增压器的涡轮机19，
-旁通管20，其在涡轮机19下游的主管E与歧管18之间延伸，并且其中安装有排气排出阀21，所述排气排出阀的开度由插入于连接到进气管线2的压力控制管线22中的控制阀23来调节，使得所述控制阀在叶轮12的直接下游处具有压力起跳（pressure take-off）。
本发明的目的是允许确定在与涡轮增压器相关联的发动机1在部分负荷状态下的操作期间的大气压力AMP，所述部分负荷状态对应于排出阀21的最大开度和蝶形阀16的部分开度。
以实施这种方法为目标，第一步骤（独立于以下步骤）包括：在每次启动发动机1时，测量被发现与启动阶段中的大气压力AMP一致的增压压力PUT。
下文参考图2来描述根据本发明的方法的下一步骤，图2将针对发动机1的不同负荷水平的歧管压力MAP变化示为发动机1速度的函数，且其示出：
-图表Cp，其代表在满负荷下的操作，
-曲线Sn，其对应于针对排出阀21的最大开度位置和蝶形阀16的最大开度位置所获得的自然增压，
-减速时的操作区D。
参考图2，本发明适用的涡轮增压发动机1的操作区Zfi（阴影区）对于每一发动机速度N rpm而言对应于蝶形阀16的一系列打开位置，对于所述打开位置而言，增压压力PUT是大致恒定的且等于自然增压压力。
以更简单的方式，此操作区Zfi（根据本发明的方法适用于其中）可限定为其中歧管压力MAP与增压压力PUT的测量值的MAP/PUT比值明显大于0.80的操作区。
当验证这些操作条件时，根据本发明的方法包括从以下方程式确定大气压力AMP：
AMP = AMP(0) + PUT - PUT(0)，其中
-AMP(0)=在发动机1启动时测量的大气压力；
-PUT(0) =针对大气压力AMP(0)及发动机1的速度N rpm所获得的自然增压压力。
根据本发明的方法因此允许可靠地确定涡轮增压发动机在部分负荷状态下的操作期间的大气压力，例如，在车辆爬坡时所获得的部分负荷状态。
特别地，与在专利FR 2 853 012中所描述的用于分别确定在蝶形阀打开和关闭时的大气压力的已知技术相结合，根据本发明的方法因此允许省去大气压力测量传感器。

Claims (3)

1.一种用于确定涡轮增压发动机（1）的在部分负荷状态下的操作期间的大气压力AMP的方法，所述涡轮增压发动机包括：进气管线（2），其包括并入压缩机（12）和蝶形阀（16）的进气管（A）；以及排气管线（3），其包括并行的主排气管（E）和旁通管（20），所述主排气管并入涡轮机（19），且所述旁通管并入排气排出阀（21），所述方法的特征在于：在所述排出阀（21）的最大开度和所述蝶形阀（16）的部分开度的状态下：
• 测量在所述蝶形阀（16）上游的所述进气管（A）中的空气压力，称作增压压力PUT，以及
• 针对所述发动机（1）的给定速度N rpm，当所述增压压力PUT大致对应于自然增压压力时，从以下方程式确定所述大气压力AMP：
AMP = AMP(0) + PUT - PUT(0)，其中：
-AMP(0) =先前测量的大气压力，称作参考压力，
-PUT(0) =针对所述大气压力AMP(0)及所述发动机（1）的速度N rpm获得的自然增压压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：测量在所述蝶形阀（16）下游的称作歧管压力MAP的空气压力，以及在于：当所述歧管压力MAP与所述增压压力PUT的所述测量值的比值MAP/PUT明显大于0.80时，确定所述大气压力AMP。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其特征在于：在所述发动机（1）的每个启动阶段中，测量所述增压压力PUT，并将测得的所述增压压力的值分配给参考大气压力AMP(0)。
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