CN113123859B - 控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车 - Google Patents

控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车 Download PDF

Info

Publication number
CN113123859B
CN113123859B CN201911415015.3A CN201911415015A CN113123859B CN 113123859 B CN113123859 B CN 113123859B CN 201911415015 A CN201911415015 A CN 201911415015A CN 113123859 B CN113123859 B CN 113123859B
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust gas
gas turbocharger
combustion engine
internal combustion
electrified
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911415015.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113123859A (zh
Inventor
敖日格乐
曹文跃
刁月红
刘金龙
沈怡东
王云飞
张人铨
赵宗立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boma Technology Shanghai Co ltd
Original Assignee
Boma Technology Shanghai Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boma Technology Shanghai Co ltd filed Critical Boma Technology Shanghai Co ltd
Priority to CN201911415015.3A priority Critical patent/CN113123859B/zh
Priority to EP20215339.1A priority patent/EP3845745A1/de
Priority to US17/134,412 priority patent/US20210199044A1/en
Publication of CN113123859A publication Critical patent/CN113123859A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113123859B publication Critical patent/CN113123859B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/005—Exhaust driven pumps being combined with an exhaust driven auxiliary apparatus, e.g. a ventilator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/10—Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/20—Structural association with auxiliary dynamo-electric machines, e.g. with electric starter motors or exciters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F02B2039/162—Control of pump parameters to improve safety thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0005—Controlling intake air during deceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/045—Detection of accelerating or decelerating state
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃机(3)的电气化废气涡轮增压器(2)的方法(1)，该方法包括：措施a)，根据该措施监测对内燃机(3)提出的负载要求(16)，以及措施b)，如果在措施a)中监测的负载要求(16)超过预设的阈值(17)，则激活电气化废气涡轮增压器(2)的增压模式(18)。

Description

控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法以及一种包括具有电气化废气涡轮增压器的内燃机的机动车，所述内燃机设计用于执行这种根据本发明的方法。
背景技术
废气涡轮增压器已经使用了很长时间以提高内燃机的性能。典型地，这种废气涡轮增压器包括：布置在内燃机的废气管路中的废气涡轮机；以及布置在内燃机的新鲜空气管路中的压缩机。在此，未被内燃机使用的废气能量借助于废气涡轮增压器的废气涡轮机被转换并且被用于驱动压缩机。在此，压缩机用于压缩流过内燃机的新鲜空气管路的增压空气，使得增压空气的增压压力被提高。这意味着，在燃烧室容积给定的情况下，内燃机具有用于燃烧的更多空气用于燃烧燃料。这产生期望的性能提升。在常规的废气涡轮增压器中，为了将从废气中借助于废气涡轮机生成的功率或能量传递至压缩机而在废气涡轮机和压缩机之间设有机械驱动连接装置。
然而，这种废气涡轮增压器的效率和性能通常强烈取决于驱动废气涡轮机的废气的体积流。因此，特别是在废气的小体积流的情况下，如尤其在内燃机转速低的情况下占主导的这种小的体积流的情况，会造成借助于压缩机仅实现不足的增压压力。这表现为性能损失，该性能损失对于本领域技术人员也以术语“涡轮孔(Turbo-Loch)”已知。
为了避免或最小化随这种涡轮孔产生的性能损失，在废气涡轮增压器中使用机械增压压力调节装置已有很长时间。可以借助于这种增压压力调节装置来优化废气涡轮机功率的特性曲线，使得废气涡轮增压器的效率在更大的输送给废气涡轮机的废气体积的范围内改善，其中所述增压压力调节装置能够以可变的涡轮机几何构造或废气阀门的形式实现。
为了避免涡轮孔，电气化废气涡轮增压器已经使用了一段时间，因为所述增压压力调节装置尤其在内燃机的转速特别低的情况下达到其极限。代替上述的废气涡轮机和压缩机之间的机械驱动连接装置，这种电气化废气涡轮增压器通常包括电动马达，借助所述电动马达能够将需要用于产生所需增压压力的功率或能量输送给压缩机；和发电机，借助所述发电机能够将由废气涡轮机利用废气产生的功率或能量转换为电功率或能量。因此可以以灵活的方式使用由发电机产生的电功率或能量来驱动电动马达。常规的电气化废气涡轮增压器通常设有电能量存储器，可以将由发电机产生的、但不需要用于驱动电动马达的能量暂存在所述电能量存储器中，使得该能量在以后的时间点用于驱动用来驱动压缩机的电动马达。
在这种背景下，US 6,637,205 B1公开了一种电支持的废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器的废气涡轮机具有可变的涡轮机几何构造。另外，电支持的废气涡轮增压器具有：经由轴机械地与废气涡轮机耦接的压缩机；和用于功率支持的电动马达，其与将废气涡轮机和压缩机连接的轴耦接。这意味着可以借助于电动马达额外地将功率或能量输送给压缩机。在此，证实为不利的是：废气涡轮机和压缩机永久地彼此机械连接，这在废气涡轮增压器或具有废气涡轮增压器的内燃机的每个工作点处不都是有益的。
从US 8,813,494B2中已知：如果废气能量大于借助于压缩机要产生的增压压力所需要的废气能量，则在流体平行于涡轮增压器的废气涡轮机的旁通管道中使用附加涡轮机，其中借助于所述附加涡轮机能够运行发电机。在此，不可以以不利的方式电支持压缩机。
此外，US 7,958,727B2公开了一种废气涡轮机，所述废气涡轮机与发电机驱动连接。在此，能够借助于发电机产生电功率或能量，所述电功率或能量能够用于驱动机动车的电驱动的压缩机或电牵引马达，或为电能量存储器充电。在此，不利地没有提出如果内燃机在短期内需要特别大的负载，则如何控制电气化废气涡轮增压器的解决方案。
此外，US 6,647,724 B1公开了一种电气化废气涡轮增压器，其中，发电机与废气涡轮机驱动连接。此外，在废气涡轮机处存在可变的涡轮机几何构造。此外，电气化废气涡轮增压器包括电动马达，借助所述电动马达能够驱动电气化废气涡轮增压器的压缩机。借助于发电机产生的功率或能量可以被输送给用于驱动压缩机的电动马达或输送给电能量存储器。在此也证实为不利的是：没有提出如下如果在短期内对内燃机提出特别大的负荷要求，则如何控制电气化废气涡轮增压器的解决方案。
发明内容
因此，本发明的目的是：对于用于控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法以及对于具有包括电气化废气涡轮增压器的内燃机的机动车，尤其为了消除上述缺点，指出新的途径。
所述目的通过根据独立权利要求1的方法以及通过根据并列的权利要求14的主题来实现。优选的实施方式是从属权利要求的主题。
因此，本发明的基本思想是：如果对内燃机提出特别大的、特别是最大的负载要求，则借助于电气化废气涡轮增压器的增压压力调节装置使流体节流阻力最小化，废气在具有电气化涡轮增压器的内燃机运行时克服所述流体节流阻力流动。于是与此同时，为与电气化废气涡轮增压器的压缩机驱动连接以产生限定的增压压力的马达供应电功率或能量。这样限定的增压压力可以是最大的增压压力。
有利地，这实现特别快速地满足对内燃机提出的大负荷要求，随之带来的是，电气化废气涡轮增压器能够特别快速地又在最佳的工作点处或至少在其附近运行。
根据本发明的方法用于控制内燃机的电气化废气涡轮增压器，所述内燃机有利地由机动车所包括。在此，内燃机包括废气管路和新鲜空气管路。内燃机的电气化废气涡轮增压器具有布置在内燃机的废气管路中的且由内燃机的废气驱动的废气涡轮机，所述废气涡轮机与发电机驱动连接。此外，电气化废气涡轮增压器包括用于压缩经由新鲜空气管路输送给内燃机的增压空气的压缩机，所述压缩机可以由与发电机驱动连接的或能驱动连接的电动马达驱动。此外，电气化废气涡轮增压器包括增压压力调节装置，所述增压压力调节装置有利地是废气阀门和/或可变的涡轮机几何构造。流体节流阻力能够借助电气化废气涡轮增压器的增压压力调节装置变化，废气在内燃机运行时克服所述流体节流阻力流动。根据本发明的方法在此包括：措施a)，根据该措施监测对内燃机提出的负载要求。该方法还包括另一措施b)，根据该措施，如果在措施a)中监测的负载要求超过预设的(第一)阈值：激活电气化废气涡轮增压器的增压模式。在电气化废气涡轮增压器的增压模式中，流体节流阻力借助于增压压力调节装置最小化并且对电动马达供应电功率或能量，使得压缩机产生具有最大增压压力的增压空气。要理解的是：能够暂时地激活增压模式，使得在内燃机的稳定的或准稳定的全负荷运行中不维持增压模式。如上面已经指出的那样，这提供如下优点：即尤其能够快速满足对内燃机提出的大的负荷要求。
根据方法的一个有利的改进，将发电机与电动马达经由连接在中间的或可连接在中间的电能量存储器电气地驱动连接或发电机与电动马达经由连接在中间的或可连接在中间的电能量存储器能驱动连接，使得由发电机产生的且存储在能量存储器中的能量用于随后驱动马达。有利地，借助这种能量存储器能够缓冲地平衡借助发电机可产生的电功率/能量的波动或对电动马达的电功率/能量的需求的波动。
在方法的另一有利的改进中，在电气化废气涡轮增压器的增压模式中，用于驱动电动马达的电功率或能量由电动马达基本上完全地从电能量存储器中获得。这有利地引起：在增压模式中借助于发电机不必产生电功率或能量，使得发电机或与其驱动连接的废气涡轮机能够特别低阻力地在废气流中共同转动，并相应地使节流阻力增加特别小。
根据方法的另一优选的改进，方法包括另一措施c)，根据该措施，如果在措施a)中监测到的负载要求低于小于第一阈值的预设的第二阈值：激活电气化废气涡轮增压器的制动模式。在电气化废气涡轮增压器的制动模式中借助于电气化废气涡轮增压器的增压压力调节装置使流体节流阻力最大化，废气在内燃机运行时克服所述流体节流阻力流动。低于第二阈值的这种负载要求有利地是负的负载要求或制动要求。因此，有利地在内燃机的马达制动的支持下能够特别快速地满足低于第二阈值的负载要求。
在方法的另一优选的改进中，方法包括措施d)，根据该措施，如果在措施a)中监测的负载要求等于或大于第二阈值且等于或小于第一阈值时，电气化废气涡轮增压器在正常模式中运行。在电气化废气涡轮增压器的正常模式中根据通过措施a)监测的负载要求借助于可控的增压压力调节装置来维持或改变流体节流阻力。这有利地实现：在电气化废气涡轮增压器的正常模式中，借助于电气化废气涡轮增压器的压缩机可产生的增压压力在功率和效率方面能够特别良好地产生。
方法的另一有利的改进提出：维持激活的增压模式直到根据措施a)监测的负载要求低于第三阈值。该第三阈值小于或等于第一阈值并且大于或等于第二阈值。这有利地实现：平衡尤其由于废气涡轮增压器的可旋转运动的部件的惯性引起的、原则上在废气涡轮增压器中固有的滞后现象。
有利地，如果在措施a)中监测的负载要求下降到低于第三阈值，则电气化废气涡轮增压器的在措施b)中激活的增压模式失效。这有利地实现电气化废气涡轮增压器的特别有效的运行。
根据方法的另一优选的改进，电气化废气涡轮增压器在制动模式中运行直到根据措施a)监测的负载要求超过第四阈值。所述第四阈值大于或等于第二阈值且小于或等于第一阈值。因此，有利地，能够平衡尤其由于废气涡轮增压器的可旋转运动的部件的惯性引起的、原则上在废气涡轮增压器中固有的滞后现象。
有利地，如果在措施a)中监测的负载要求上升超过第四阈值，则电气化废气涡轮增压器的在措施c)中激活的制动模式失效。这实现电气化废气涡轮增压器能够特别有效地运行。
根据方法的另一优选的改进，在电气化废气涡轮增压器的增压模式中基本上不借助于发电机产生电功率或能量。这有利地引起：如果增压模式是激活的，则与发电机驱动连接的废气涡轮机能够特别低阻地在废气流中共同转动。在此，有利地，为了避免借助于发电机产生电功率或能量，与任何连接于发电机的耗电器的电连接以及发电机与电动马达的电驱动连接中断。
方法的另一有利的改进提出：在电气化废气涡轮增压器的制动模式中，将与废气涡轮机驱动连接的发电机的电负载最大化。这有利地引起：废气在废气涡轮机处必须大量做功，这在加强的制动作用下有利地扩大作用于内燃机的废气反压力。
有利地，在措施a)中监测的负载要求是转矩要求或加速要求。这种转矩要求或加速要求能够特别简单地检测。
根据方法的一个有利的改进形式，可控的增压压力调节装置通过具有可调节的导向叶片的可变的涡轮机几何构造形成，其中可以调节导向叶片，使得流体节流阻力根据导向叶片的位置而变化。替选地或附加地，可控的增压压力调节装置通过废气阀门形成，借助所述废气阀门能够开启旁通通道，使得在废气阀门至少部分打开的状态下，在减小的流体节流阻力下废气的至少一部分经由旁通通道能够引导经过废气涡轮机。这种增压压力调节装置特别有效且同时能够良好地实现。
在方法的一个优选的改进中，在措施b)中，增压模式在内燃机的稳定的全负荷运行中不激活并且特别是最迟在预设的时间段之后失效。有利地，因此能够避免电能量存储器完全耗尽。
本发明还涉及一种机动车，所述机动车包括具有电气化废气涡轮增压器的内燃机。内燃机具有废气管路和新鲜空气管路。在此，电气化废气涡轮增压器具有布置在废气管路中的且由内燃机的废气驱动的废气涡轮机，所述废气涡轮机与发电机驱动连接。此外，电气化废气涡轮增压器具有用于压缩经由新鲜空气管路输送给内燃机的增压空气的压缩机，所述压缩机可以由与发电机驱动连接的或能驱动连接的电动马达驱动。此外，电气化废气涡轮增压器包括增压压力调节装置，所述增压压力调节装置有利地是废气阀门和/或可变的涡轮机几何构造。流体节流阻力借助于所述增压压力调节装置能够变化，废气在内燃机运行时克服所述流体节流阻力流动。此外，内燃机包括控制/调节装置，所述控制/调节装置设计用于执行根据上面描述的根据本发明的方法。上面指出的根据本发明的方法的优点以类似的方式也转用于根据本发明的机动车，所述机动车设计用于执行根据本发明的方法。
本发明的其他重要的特征和优点从从属权利要求、附图和根据附图的附图描述中得出。
要理解的是：当前提出的和下面还要阐述的特征不仅能够以分别说明的组合的方式使用，而且也能以不同的组合或单独使用，而不偏离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选的实施例在附图中示出并且在下面的说明书中详细阐述，其中相同的附图标记涉及相同的或类似的或功能相同的部件。
分别示意地示出
图1示出根据本发明的机动车的一实例的结构图，
图2示出根据本发明的机动车的另一实例的结构图，
图3示出根据本发明的方法的一实例的流程图，
图4示出根据本发明的方法的另一实例的流程图。
具体实施方式
在图1中示例性地说明了根据本发明的机动车30的结构。机动车30具有内燃机3，所述内燃机具有电气化废气涡轮增压器2。内燃机3还包括废气管路4和新鲜空气管路5。废气管路4可以由内燃机3的废气6穿流。新鲜空气路径5有利地能够由可输送给内燃机3的增压空气10穿流。电气化废气涡轮增压器2具有布置在内燃机3的废气管路4中的废气涡轮机7。废气涡轮机7在内燃机3的运行时由内燃机3的废气6驱动。电气化废气涡轮增压器2还包括与废气涡轮机7驱动连接的发电机8。有利地，发电机8机械地与废气涡轮机7驱动连接。另外，电气化废气涡轮增压器2包括用于压缩增压空气10的压缩机9，所述增压空气经由新鲜空气管路5输送给内燃机3。此外，电气化废气涡轮增压器2具有与压缩机9驱动连接的电动马达11。电动马达11有利地机械地与压缩机9驱动连接。发电机8非机械地，而是电气地与电动马达11驱动连接或能够驱动连接。电气化废气涡轮增压器2还包括增压压力调节装置12。借助于该增压压力调节装置12，能够改变流体节流阻力15，在内燃机3的运行中废气6克服所述流体节流阻力流动。还可见的是，内燃机3包括控制/调节装置ECU。机动车30的内燃机3的控制/调节装置ECU设计/编程以执行根据本发明的用于控制机动车30的内燃机3的电气化废气涡轮增压器2的方法1。
根据图1中的实例，电气化废气涡轮增压器2的增压压力调节装置12构成为废气阀门13。旁通通道23可以借助于废气阀门13流体地开启，使得在废气阀门13部分打开状态下，废气6的至少一部分能够经由旁通通道23引导经过废气涡轮机7。这伴随着流体节流阻力15的减小，在内燃机3的运行时废气6克服所述流体节流阻力流动。
在图2中示出根据本发明的机动车30的另一实例，所述机动车具有包括电气化废气涡轮增压器2的内燃机3。在此，图2的实例与图1的实例的不同之处在于，增压压力调节装置12通过可变的涡轮机几何构造14形成。可变的涡轮机几何构造14具有可调节的导向叶片。在此，可调节可变的涡轮机几何构造14的可调节的导向叶片，使得流体节流阻力15根据其位置而变化。有利地，可调节可变的涡轮机几何构造14的导向叶片，使得借助其调节伴随着流过可变的涡轮机几何构造14的废气6的流动横截面的改变，这引起节流阻力15的改变。
从图1和图2还可得出，借助于布置在新鲜空气管路5中的增压空气冷却器26来对可引导通过新鲜空气管路5的增压空气10进行温度调节。另外，在废气管路4中可以存在用于废气6的后处理的废气催化器27。还可见的是，发电机8与电动马达11电气地经由连接在中间的或可连接在中间的电能量存储器19驱动连接或所述发电机与所述电动马达电气地经由连接在中间的或可连接在中间的电能量存储器能驱动连接，使得由发电机8产生的且存储在能量存储器19中的能量用于随后驱动马达11。电动马达11和发电机8可以借助于功率电子装置28与电能量存储器19电连接。功率电子器件28可以包括电逆变器。功率电子装置28可以包括AC-DC/DC-AC转换器。功率电子装置28可以设计用于将电负载分配到与其连接的电部件上。
图3示例性地示出根据本发明的用于控制根据图1和图2的电气化废气涡轮增压器2的方法1的流程的流程图。
在此，方法1包括措施a)，根据该措施监测对内燃机3提出的负载要求16。内燃机3的这种负载要求16通常由包括内燃机3的机动车30的驾驶员预设。在措施a)中监测的负载要求16有利地是转矩要求或加速要求。
方法1还包括措施b)，如果在措施a)中监测的负载要求16超过预设的第一阈值17，则执行该措施b)。如果满足该条件，则根据措施b)激活电气化废气涡轮增压器2的增压模式18。在电气化废气涡轮增压器2的增压模式18中，流体节流阻力15借助于增压压力调节装置12最小化，在内燃机3的运行中废气6克服所述流体节流阻力流动。在增压压力调节装置12包括废气阀门13的情况下，这通过借助于废气阀门13来接入与废气涡轮机7流体并联的旁通通道23来实现，这伴随着废气6流动的流动横截面的降低节流阻力15的扩大。在增压压力调节装置12具有可变的涡轮机几何构造14的情况下，通过将可变的涡轮机几何构造14的导向叶片调节到最大打开位置来实现最小化节流阻力15，在所述最大打开位置中达到废气6的流动的最大横截面和伴随此达到最小的节流阻力15。同时，在增压模式18中，对电动马达11供应电功率或能量，使得与电动马达11驱动连接的压缩机9产生具有最大增压压力的增压空气10。在增压模式18中，用于驱动电动马达11的电功率或能量由所述电动马达基本上完全从电能量存储器14获得。
图4示出根据本发明的方法1的另一实例的流程图。可见的是，该方法还包括措施c)。该措施c)提出，如果在措施a)中监测的负载要求16低于预设的小于第一阈值17的第二阈值20，则激活电气化废气涡轮增压器2的制动模式21。在电气化废气涡轮增压器2的该制动模式21中，借助于增压压力调节装置12使流体节流阻力15最大化。
图3和图4还示出方法1包括另一措施d)。根据措施d)，如果在措施a)中监测的负载要求16等于或大于第二阈值20且等于或小于第一阈值17，则电气化废气涡轮增压器2在正常模式22中运行。在电气化废气涡轮增压器2的正常模式22中，流体节流阻力15借助于可控的增压压力调节装置12根据通过措施a)监测的负载要求16来维持或改变。
从图3还可见，维持激活的增压模式18，直到根据措施a)监测的负载要求16低于第三阈值24。所述第三阈值24小于或等于第一阈值17且大于或等于第二阈值20。在此，如果在措施a)中监测到的负载要求16下降到低于第三阈值24，则电气化废气涡轮增压器2的在措施b)中激活的增压模式18失效。
从图4可见，电气化废气涡轮增压器2在制动模式21中运行，直到根据措施a)监测的负载要求16超过第四阈值25。第四阈值25在此大于或等于第二阈值20且小于或等于第一阈值17。电气化废气涡轮增压器22的在措施c)中激活的制动模式21在在措施a)中监测的负载要求16上升超过第四阈值25的情况下失效。
在增压模式18中，借助于发电机8基本上没有产生电功率或能量。有利地，这通过如下方式实现：与电连接到发电机8的耗电器的电连接和与电动马达11的电驱动连接被中断。这意味着：在增压模式18中，发电机8有利地不被电加载。与之相对，在电气化废气涡轮增压器2的制动模式18中，将与废气涡轮机7驱动连接的发电机8的电负载最大化。在措施b)中，增压模式18在内燃机30的稳定的全负荷运行中不被激活。为此，增压模式18最晚可以在预设的时间段之后再次失效。

Claims (10)

1.一种用于控制机动车(30)的内燃机(3)的电气化废气涡轮增压器(2)的方法(1)，
-其中所述内燃机(3)包括废气管路(4)和新鲜空气管路(5)，
-其中所述电气化废气涡轮增压器(2)具有布置在所述废气管路(4)中的且由所述内燃机(3)的废气(6)驱动的废气涡轮机(7)，所述废气涡轮机与发电机(8)驱动连接，
-其中所述电气化废气涡轮增压器(2)包括用于压缩经由所述新鲜空气管路(5)输送给所述内燃机(3)的增压空气(10)的压缩机(9)，所述压缩机能够由与所述发电机(8)驱动连接的或能驱动连接的电动马达(11)驱动，
-其中所述电气化废气涡轮增压器(2)具有增压压力调节装置(12)，所述电气化废气涡轮增压器(2)是废气阀门(13)和/或可变的涡轮机几何构造(14)，流体节流阻力(15)能够借助所述增压压力调节装置变化，所述废气(6)在所述内燃机(3)运行时克服所述流体节流阻力流动，
-其中所述方法(1)包括以下措施：
a)监测对所述内燃机(3)提出的负载要求(16)；
b)如果在措施a)中监测到的所述负载要求(16)超过预设的第一阈值(17)：激活所述电气化废气涡轮增压器(2)的增压模式(18)，在所述增压模式中所述流体节流阻力(15)借助于所述增压压力调节装置(12)最小化并且对所述电动马达(11)供应电功率或能量，使得所述压缩机(9)产生具有最大增压压力的增压空气(10)；
将所述发电机(8)与所述电动马达(11)经由连接在中间的或可连接在中间的且可充电的电能量存储器(19)电气地驱动连接或所述发电机与所述电动马达经由连接在中间的或可连接在中间的且可充电的电能量存储器能驱动连接，使得由所述发电机(8)产生的且存储在所述存储器(19)中的能量用于随后驱动所述马达(11)；
在所述增压模式(18)中用于驱动所述电动马达(11)的电功率或能量由所述电动马达完全地从所述电能量存储器(19)中获得；
所述方法(1)包括如下措施c)：
c)如果在措施a)中监测到的负载要求(16)低于小于所述第一阈值(17)的预设的第二阈值(20)：激活所述电气化废气涡轮增压器(2)的制动模式(21)，在所述制动模式中借助于增压压力调节装置(12)使流体节流阻力(15)最大化；
所述方法(1)包括如下措施d)：
d)如果在措施a)中监测的负载要求(16)等于或大于所述第二阈值(20)且等于或小于所述第一阈值(17)：在正常模式(22)中运行所述电气化废气涡轮增压器(2)，在所述正常模式中根据通过措施a)监测的所述负载要求(16)借助于可控的所述增压压力调节装置(12)来维持或改变所述流体节流阻力(15)。
2.根据上述权利要求1所述的方法(1)，
其特征在于，
维持激活的所述增压模式(18)直到根据措施a)监测的所述负载要求(16)低于第三阈值(24)，所述第三阈值小于或等于所述第一阈值(17)且大于或等于所述第二阈值(20)。
3.根据权利要求2所述的方法(1)，
其特征在于，
如果在措施a)中监测的所述负载要求(16)下降到低于所述第三阈值(24)，则所述电气化废气涡轮增压器(2)的在措施b)中激活的所述增压模式(18)失效。
4.根据上述权利要求1所述的方法(1)，
其特征在于，
所述电气化废气涡轮增压器(2)在所述制动模式(21)中运行直到根据措施a)监测的所述负载要求(16)超过第四阈值(25)，所述第四阈值大于或等于所述第二阈值(20)且小于或等于所述第一阈值(17)。
5.根据权利要求4所述的方法(1)，
其特征在于，
如果在措施a)中监测的所述负载要求(16)上升超过所述第四阈值(25)，则所述电气化废气涡轮增压器(2)的在措施c)中激活的所述制动模式(21)失效。
6.根据上述权利要求1-5中任一项所述的方法(1)，
其特征在于，
在所述增压模式(18)中不借助于所述发电机(8)产生电功率或能量。
7.根据上述权利要求1-5中任一项所述的方法(1)，
其特征在于，
在所述电气化废气涡轮增压器(2)的制动模式(21)中，将与所述废气涡轮机(7)驱动连接的所述发电机(8)的电负载最大化。
8.根据上述权利要求1-5中任一项所述的方法(1)，
其特征在于，
在措施a)中监测的所述负载要求(16)是转矩要求或加速要求。
9.根据上述权利要求1-5中任一项所述的方法(1)，
其特征在于，
-所述可控的增压压力调节装置(12)通过具有可调节的导向叶片的可变的涡轮机几何构造(14)形成，其中调节所述导向叶片，使得所述流体节流阻力(15)根据所述导向叶片的位置变化；和/或
-所述可控的增压压力调节装置(12)通过废气阀门(13)形成，借助所述废气阀门能够开启旁通通道(23)，使得在所述废气阀门(13)至少部分打开的状态下，在减小的所述流体节流阻力(15)下能够将所述废气(6)的至少一部分经由所述旁通通道(23)引导经过所述废气涡轮机(7)。
10.根据上述权利要求1-5中任一项所述的方法，
其特征在于，
在措施b)中，所述增压模式在所述内燃机的稳定的全负荷运行中不激活并且是最迟在预设的时间段之后失效。
CN201911415015.3A 2019-12-31 2019-12-31 控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车 Active CN113123859B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911415015.3A CN113123859B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车
EP20215339.1A EP3845745A1 (de) 2019-12-31 2020-12-18 Verfahren zum steuern eines elektrifizierten turboladers einer brennkraftmaschine sowie kraftfahrzeug mit brennkraftmaschine
US17/134,412 US20210199044A1 (en) 2019-12-31 2020-12-27 Method for controlling an electrified turbocharger of an internal combustion engine, and a motor vehicle with an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911415015.3A CN113123859B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113123859A CN113123859A (zh) 2021-07-16
CN113123859B true CN113123859B (zh) 2024-04-05

Family

ID=73855707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911415015.3A Active CN113123859B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210199044A1 (zh)
EP (1) EP3845745A1 (zh)
CN (1) CN113123859B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114876658B (zh) * 2022-04-26 2023-05-23 潍柴动力股份有限公司 一种制动工况下增压器放气阀卡滞的保护方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221331A1 (de) * 2014-10-21 2016-04-21 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens umfassend eine variable Turbine
CN105927370A (zh) * 2016-05-06 2016-09-07 吉林大学 电辅助涡轮增压系统及其控制方法
DE102016211791A1 (de) * 2016-06-30 2018-01-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verdichtersystem für eine Brennkraftmaschine
JP2018150838A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 三菱重工業株式会社 過給システム及び内燃機関
CN109154230A (zh) * 2016-07-15 2019-01-04 三菱重工发动机和增压器株式会社 增压系统及内燃机

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19853360B4 (de) * 1998-11-19 2008-05-15 Daimler Ag Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern
US6637205B1 (en) 2002-07-30 2003-10-28 Honeywell International Inc. Electric assist and variable geometry turbocharger
US6647724B1 (en) 2002-07-30 2003-11-18 Honeywell International Inc. Electric boost and/or generator
US7958727B2 (en) * 2005-12-29 2011-06-14 Honeywell International Inc. Electric boost compressor and turbine generator system
US8813494B2 (en) 2011-09-07 2014-08-26 General Electric Company Method and system for a turbocharged engine
DE102014208092A1 (de) * 2014-04-29 2015-10-29 Mahle International Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221331A1 (de) * 2014-10-21 2016-04-21 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens umfassend eine variable Turbine
CN105927370A (zh) * 2016-05-06 2016-09-07 吉林大学 电辅助涡轮增压系统及其控制方法
DE102016211791A1 (de) * 2016-06-30 2018-01-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verdichtersystem für eine Brennkraftmaschine
CN109154230A (zh) * 2016-07-15 2019-01-04 三菱重工发动机和增压器株式会社 增压系统及内燃机
JP2018150838A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 三菱重工業株式会社 過給システム及び内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
EP3845745A1 (de) 2021-07-07
US20210199044A1 (en) 2021-07-01
CN113123859A (zh) 2021-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6647724B1 (en) Electric boost and/or generator
US7958727B2 (en) Electric boost compressor and turbine generator system
US10024225B2 (en) Controller of internal combustion engine equipped with electric supercharger
US8793995B2 (en) Systems for recovering the unused energy of exhaust gas of an internal combustion engine and corresponding methods
EP1463881B1 (en) Control system for electrically assisted turbocharger
US10513972B2 (en) Supercharger device for an internal combustion engine, and a method for operating said supercharger device
US10563572B2 (en) Charging device for an internal combustion engine and operating method for the charging device
US20170002726A1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
US20170241328A1 (en) Supercharging Device for an Internal Combustion Engine, and Operating Method for the Supercharging Device
JP6401305B2 (ja) 過給システム及び過給システム用制御装置並びに過給システムの運転方法
US20080053091A1 (en) Turbocharging Device and Control Method for Controlling the Turbocharging Device
JP2013509526A (ja) エンジンのための制御方法
WO2012163955A1 (en) Supercharged turbocompound hybrid engine apparatus
JP2007016721A (ja) 電動過給装置
CN113123859B (zh) 控制内燃机的电气化废气涡轮增压器的方法及机动车
CN110998085B (zh) 具有在全功率阶段时保持运行的辅助压缩机的动力总成
US20160215781A1 (en) Electric regenerative turbocharger
JP2011080398A (ja) 電動過給機の制御装置
WO2009118520A1 (en) A method of and apparatus for operating a supercharger
CN106870176B (zh) 用于运行机动车用的驱动系统的方法和相应的驱动系统
JPS58190518A (ja) 内燃機関の過給装置
JP2017214891A (ja) ターボ過給機付エンジン
US11168607B2 (en) Method for operating an internal combustion engine, control unit, and electrically driven charging device
CN113847149A (zh) 用于运行具有电动辅助的废气驱动的增压装置的内燃机的方法和设备
JP2017214893A (ja) 排気駆動発電機を備えたエンジン

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant