RU2583474C2 - Способ контроля работы компрессора и система двигателя для его осуществления - Google Patents

Способ контроля работы компрессора и система двигателя для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2583474C2
RU2583474C2 RU2012104736/06A RU2012104736A RU2583474C2 RU 2583474 C2 RU2583474 C2 RU 2583474C2 RU 2012104736/06 A RU2012104736/06 A RU 2012104736/06A RU 2012104736 A RU2012104736 A RU 2012104736A RU 2583474 C2 RU2583474 C2 RU 2583474C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
temperature
output temperature
wear
operating time
Prior art date
Application number
RU2012104736/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012104736A (ru
Inventor
Джон ДИКСОН
Original Assignee
Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
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 Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК filed Critical Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
Publication of RU2012104736A publication Critical patent/RU2012104736A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2583474C2 publication Critical patent/RU2583474C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
    • 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
    • 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
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • 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
    • 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
    • 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
    • F02B2039/164—Control of pump parameters to improve safety thereof the temperature of the pump, of the pump drive or the pumped fluid being limited
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/0225—Intake air or mixture temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414—Air temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2700/00—Mechanical control of speed or power of a single cylinder piston engine
    • F02D2700/02—Controlling by changing the air or fuel supply
    • F02D2700/0217—Controlling by changing the air or fuel supply for mixture compressing engines using liquid fuel
    • F02D2700/0225—Control of air or mixture supply
    • F02D2700/0246—Control of air or mixture supply for engines with compressor
    • F02D2700/0256—Control of air or mixture supply for engines with compressor by changing the speed of the compressor
    • 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
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • 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
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • F02D41/1447—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/40—Application in turbochargers
    • 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
    • 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
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

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

Abstract

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ управления работой компрессора (22), выполненного с возможностью подачи надувочного воздуха в двигатель (10), заключается в том, что изменяют максимально допустимую выходную температуру компрессора (22) на основании зависимости выходной температуры компрессора (22) от времени работы компрессора (22). Контролируют работу компрессора (22) таким образом, чтобы выходная температура компрессора (22) не превышала максимально допустимое значение. Раскрыта система двигателя с наддувом. Технический результат заключается в предотвращении коксования компрессора. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к системе двигателя с наддувом, в частности к способу управления компрессором, являющимся частью такой системы.
Уровень техники
Известно, что для улучшения характеристик крутящего момента и выбросов дизельного двигателя используют приводимый в действие выхлопными газами турбокомпрессор или нагнетатель наддува. Для дизельных двигателей с наддувом высокого давления, работающих как с супернаддувом, так и с турбонаддувом, температура на выходе из компрессора (Tcomp_out) у такого усилителя часто является ограничительным фактором при определении максимального допустимого уровня наддува. Существует ряд факторов, которые определяют предельную температуру Tcomp_out (например, материал, используемый для изготовления впускного коллектора двигателя), однако зачастую наименее значимый из этих факторов связан с коксованием компрессора, вызываемым потоком газов двигателя, проходящих через компрессор при высоких температурах. Коксование постепенно уменьшает эффективность компрессора и приводит к подъему температур на впуске, увеличению насосных потерь и к повышению скоростей турбокомпрессора.
Таким образом, известно, что, с целью предотвращения подобного коксования, максимально допустимая Tcomp_out и, следовательно, давление наддува и максимальная мощность ограничены нижним уровнем, который может быть достигнут, a Tcomp_out становится ограничением по максимальной мощности и крутящему моменту, выдаваемым двигателем.
Например, JP 2005/180362 раскрывает способ и устройство, в котором электронный блок управления выполняет программу, включая этап определения температуры ТС выбрасываемого воздуха, этап оценки, является или не является температура ТС выбрасываемого воздуха выше, чем предварительно заданная температура ТС (1), и этап снижения температуры ТС выбрасываемого воздуха путем снижения давления наддува, когда температура выбрасываемого воздуха ТС выше, чем заданная температура ТС (1). Заданная температура ТС (1) должна быть ниже температуры, при которой в турбокомпрессоре происходит коксование.
Недостатком такого способа управления является то, что для большинства пользователей легковых автомобилей время, затрачиваемое на эксплуатацию при соответствующей максимально допустимой выходной температуре компрессора, относительно мало. Это происходит потому, что максимально допустимая выходная температура компрессора Tcomp_out_limit обычно является подходящей только при работе двигателя в пределах, близких к максимальной номинальной мощности двигателя при положительных температурах окружающей среды. Следовательно, для таких пользователей фиксированная Tcomp_out_limit является ненужным ограничением на имеющиеся эксплуатационные характеристики двигателя.
Цель изобретения - разработать способ максимизации производительности двигателя с наддувом.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения представлен способ контроля работы компрессора, выполненного с возможностью подачи к двигателю нагнетаемого воздуха, причем способ включает в себя изменение максимально допустимой выходной температуры компрессора, основанное на зависимости выходной температуры компрессора от времени его работы, а также контроль функционирования компрессора таким образом, чтобы максимально допустимая выходная температура компрессора не была превышена.
Зависимость выходной температуры компрессора от времени его работы может представлять собой общий фактор износа, указывающий на эквивалентное общее время работы компрессора при заданной выходной температуре компрессора.
Изменение максимально допустимой выходной температуры компрессора может включать в себя уменьшение максимально допустимой выходной температуры компрессора.
Допустимый максимум выходной температуры компрессора может быть снижен в соответствии с заданным соотношением суммарного фактора износа и максимально допустимой выходной температурой компрессора.
Заданное соотношение может представлять собой поддержание максимальной выходной температуры компрессора на первой, более высокой температуре до тех пор, пока суммарный коэффициент износа не превысит заданное значение, а затем снижение максимально допустимой выходной температуры компрессора до более низкой температуры, при которой не будет происходить дальнейшего коксования компрессора.
Переход от более высокой температуры к более низкой температуре может быть постепенным или ступенчатым изменением максимально допустимой выходной температуры компрессора.
Способ может также содержать периодически повторяющееся определение коэффициентов износа для последовательных, заранее заданных периодов времени на основе мгновенной выходной температуры компрессора в течение заранее определенного периода времени.
Общий коэффициент износа компрессора может являться суммой всех отдельных коэффициентов износа компрессора.
Каждый отдельный коэффициент износа может отражать эквивалентное время работы компрессора при заданной выходной температуре компрессора.
Каждый отдельный коэффициент износа может основываться на заданном соотношении выходной температуры компрессора и эквивалентного времени его работы.
В соответствии со вторым аспектом изобретения представлена система двигателя с наддувом, содержащая двигатель внутреннего сгорания, нагнетатель с компрессором для подачи нагнетаемого в двигатель воздуха и электронный блок управления для контроля работы, по крайней мере, усилителя, в котором электронный блок управления изменяет максимально допустимую выходную температуру компрессора на основании зависимости выходной температуры компрессора от времени его работы и управляет работой компрессора таким образом, чтобы максимально допустимая выходная температура компрессора не была превышена.
Функция зависимости выходных температур компрессора от времени может являться общим коэффициентом износа, указывающим на эквивалентное общее время работы компрессора при заданной выходной температуре компрессора.
Электронный блок управления, кроме того, может быть выполнен с возможностью повторного определения отдельных коэффициентов износа для последовательных заданных периодов времени, основанных на мгновенной выходной температуре компрессора в течение заранее определенного периода времени.
Общий коэффициент износа компрессора может являться суммой всех отдельных коэффициентов износа компрессора.
Каждый отдельный коэффициент износа может представлять собой эквивалентное время работы компрессора при заданной выходной температуре компрессора на основе заданного соотношения выходной температуры компрессора от эквивалентного времени работы.
Заранее заданное соотношение может представлять собой поддержание максимальной выходной температуры компрессора на первой, более высокой температуре до тех пор, пока общий коэффициент износа не превысит заранее заданное значение, а затем снижение максимально допустимой выходной температуры компрессора до более низкой температуры, при которой не будет происходить дальнейшего коксования компрессора.
Переход от более высокой температуры к более низкой температуре может быть постепенным или ступенчатым изменением допустимой максимальной выходной температуры компрессора.
Нагнетатель может представлять собой турбокомпрессор, а компрессор может представлять собой турбоприводный компрессор турбокомпрессора.
Электронный блок управления может управлять выходной температурой компрессора, ограничивая создаваемое компрессором давление наддува.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых:
Фиг.1 представляет собой схему системы двигателя с наддувом в соответствии с первым аспектом изобретения;
Фиг.2 представляет собой упрощенную блок-схему способа управления нагнетателем в соответствии со вторым аспектом изобретения;
Фиг.3 представляет собой схематическое изображение этапов, выполняемых электронным блоком управления, являющимся частью системы двигателя, изображенной на Фиг.1; и
Фиг.4 представляет собой график, показывающий соотношение между выходной температурой, временем и эффективностью компрессора (КПД).
Осуществление изобретения
На Фиг.1 изображена система двигателя внутреннего сгорания 5 с наддувом, содержащая двигатель внутреннего сгорания, который, в данном случае, является дизельным двигателем 10, но может представлять собой другую форму двигателя внутреннего сгорания, нагнетатель в виде турбокомпрессора 20 и блок 50 электронного управления.
Двигатель 10 имеет впускной коллектор 11, расположенный таким образом, чтобы принимать подачу воздуха наддува от турбокомпрессора 20 через систему впуска 12, и выпускной коллектор 13, расположенный таким образом, чтобы подавать выхлопной газ к турбокомпрессору 20.
Турбокомпрессор 20 имеет турбину, приводимую в движение выхлопными газами от двигателя 11, и компрессор 22, приводимый в движение турбиной 23 и расположенный таким образом, чтобы подавать нагнетаемый воздух в двигатель 10 через впускную систему 12.
После прохождения через турбину 23 выхлопной газ поступает в атмосферу через выхлопную систему 18. Газы на входе поступают в компрессор 22 из воздухоприемного отверстия 17.
Следует понимать, что изображенная система двигателя 5 значительно упрощена, и что на практике промежуточный охладитель, скорее всего, будет являться частью впускной системы 12, и что воздух, поступающий в воздухоприемное отверстие, будет, скорее всего, поступать из нескольких источников, включая вентиляционные газы, свежий воздух и рециркуляционный поток выхлопных газов (РВГ).
В представленном варианте блок 50 электронного управления получает сигнал, указывающий давление во впускной системе 12 от датчика 15 давления, и сигнал, указывающий температуру воздуха, поступающего в компрессор 22 от датчика 16 температуры, расположенного в воздухоприемном отверстии 17. Данный блок может использоваться для определения расчетной выходной температуры компрессора с помощью известных соотношений между давлением на входе и на выходе и температурой на входе и выходе и КПД компрессора. Однако в других вариантах выходную температуру компрессора 22 можно измерять непосредственно с помощью датчика температуры, расположенного на выходе компрессора 22.
Блок 50 электронного управления можно использовать для регулирования температуры газов, выходящих из компрессора 22, посредством привода 24 управления турбиной. Привод 24 управления турбиной может быть выполнен в виде привода перепускного клапана или при использовании турбокомпрессора с изменяемой геометрией - в виде привода управления поворотной регулируемой лопаткой. В обоих случаях привод 24 управления турбиной контролирует скорость вращения турбины 23, которая непосредственно изменяет скорость вращения компрессора 22, к которому она подключена. На практике блок 50 электронного управления управляет турбокомпрессором 20, основываясь на максимально допустимом давлении наддува P_boost_max, полученном из желаемого максимального или предельного значения выходной температуры компрессора Tcomp_out_lim. Использование автоматической регулировки наддува упрощает работу системы, потому что блок 50 электронного управления также управляет турбокомпрессором 20 для выполнения запросов водителя и осуществления контроля давления наддува.
Проще говоря, выходную температуру Tcomp_out контролируют таким образом, чтобы она никогда не превышала максимальный допустимый предел выходной температуры компрессора Tcomp_out_lim и изменяла этот предел на основании температурно-скорректированного коэффициента, указывающего время работы или износ компрессора 22 и необходимого для поддержания эффективности компрессора 22 больше заранее заданного уровня эффективности для заданного времени работы компрессора 22.
Более подробно функционирование системы двигателя 5 будет описано со ссылкой на Фиг.3 и 4.
На Фиг.4 показано соотношение между эффективностью (КПД) компрессора и временем для четырех рабочих температур 200, 195, 190 и 180ºС, полученное в ходе экспериментальных работ.
Из графика видно, что время, необходимое для того, чтобы КПД компрессора упало до минимального допустимого предела КПДпред, значительно меняется в зависимости от температуры газов, выпускаемых из компрессора 22. Причиной этого является коксование компрессора, которое со временем снижает КПД компрессора 22. Это коксование зависит от температуры газов, выходящих из компрессора 22, потому что коксование, по существу, представляет собой термическое окисление углеводородов (масла) в воздухе, проходящем через компрессор 22.
Если бы компрессор работал таким образом, что выходная температура на выходе никогда не превышала бы 180ºС, то не было бы потери эффективности с течением времени, и компрессор 22 теоретически мог бы бесконечно эксплуатироваться, не страдая от снижения КПД. Однако так как снижение Tcomp_out на 10ºС в типичных условиях дает снижение доступного наддува примерно на 7%, ограничение выходной температуры компрессора до такого низкого уровня вызовет значительную потерю производительности двигателя.
Наоборот, в том случае, если компрессор непрерывно работает при 200ºС, его КПД очень быстро падает, срок службы компрессора до того момента, как произойдет ухудшение производительности до неприемлемого уровня, становится весьма ограниченным.
Таким образом, по результатам испытаний можно выявить связь температуры и времени, эквивалентные скорости износа можно представить в виде примера в Таблице 1 (данные значения не являются ограничивающими).
Таблица 1
Tcomp_out [ºC] Реальное время до макс. допустимой потери КПД (часы) Скорость износа [ч/ч]
180 Никогда 0
185 200 0,3
190 60 1
195 20 3
200 5 12
Из таблицы 1 видно, что, если выходная температура составляет 200ºС, скорость потери в двенадцать раз больше, чем при температуре 190ºС, и в 40 раз больше, чем при температуре 185ºС.
Следовательно, в соответствии с этими данными можно получить эквивалентный срок службы компрессора 22 на основании заранее заданной температуры 190ºС.
Так, например, если выходная температура компрессора в течение 60 секунд составляет 190ºС для 40 секунд, 195ºС для 15 секунд и 200ºС для 5 секунд, эквивалентный срок для этого отдельного периода времени, используя температуру 190ºС в качестве основной, составит 40+(15*3)+(5*12)=145 секунд. Значение 145 секунд является отдельным коэффициентом износа (DAF) для измеряемого периода.
Сложив все значения отдельного коэффициента износа (DAF), начиная с того момента, когда компрессор начинают использовать, можно определить значение общего коэффициента износа (TAF) компрессора 22. Затем это значение TAF используют для управления выходной температурой компрессора, как более подробно описано далее.
На Фиг.3 в виде блок-схемы 200 показаны различные этапы, выполняемые блоком 50 электронного управления.
На этапе 205 осуществляют прием расчетной величины текущей температуры на выходе компрессора (T_compressor_out_estimate). На этапе 210 данное значение расчетной величины выходной температуры компрессора используют в сочетании со справочной таблицей для получения отдельного значения коэффициента износа (DAF), который из энергонезависимой памяти 215 направляют к сумматору 220, где добавляют его к ранее имевшемуся значению общего коэффициента износа (TAF) компрессора 22. Из сумматора 220 выходит температурно-скорректированное значение суммарного возраста компрессора 22. Таким образом, получают новое значение TAF (TAFnew). Значение TAFnew используют вместе со справочной таблицей 230, содержащей значения TAF для допустимого предела выходной температуры компрессора Tcomp_out_lim. Данное значение вводят в устройство 240 управления наддувом турбокомпрессора с целью получения предельного значения давления наддува P_limit на основании Tcomp_out_lim. Значение P_limit выводят из устройства 240 в обрабатывающее устройство 250, которое также получает значение контрольной точки неограниченного наддува (unrestricted_boost_set_point) от устройства 251 контрольной точки.
Давление неограниченного наддува является величиной наддува, который блок 50 электронного управления хотел бы задать по требованию крутящего момента от оператора двигателя 10. Обрабатывающее устройство 250 суммирует два полученных им входных сигнала и выдает командный сигнал 260 (P_boost_max), используемый для управления работой привода 24 управления турбиной для того, чтобы достичь требуемого уровня наддува. Таким образом, если величина неограниченного наддува (unrestricted_boost_set_pomt) больше, чем P_limit, то значение P_limit выводится на устройство 260 как P_boost_max, но если величина неограниченного наддува (unrestricted_boost_set_point) меньше, чем P_limit, величина неограниченного наддува (unrestricted_boost_set_point) выводится на устройство 260 как P_boost_max.
Справочная таблица 230 может содержать контрольную функцию или заданное соотношение, например такое, как приведено в таблице 2 ниже, или соотношение, непрерывно изменяющееся от максимальной или более высокой температуры, например 195ºС, до более низкой температуры, при которой не будет происходить коксования, например 180ºС, при некотором заданном количестве часов после первого использования компрессора, и далее остановится на уровне, где отсутствует коксование (180ºС).
В этом случае заданное соотношение поддерживает максимальную выходную температуру компрессора на первой, более высокой температуре 195ºС до тех пор, пока суммарный коэффициент износа не превысит заданное значение, которое, в данном случае, составляет 59 часов. Затем максимально допустимая выходная температура компрессора будет снижена до более низкой температуры 180ºС, при которой не будет происходить дальнейшего коксования компрессора.
Переход от более высокой температуры к более низкой может быть постепенным изменением или ступенчатым изменением максимально допустимой выходной температуры компрессора.
Таблица 2
Работа компрессора по TAF [ч] 0 59 60 1000
Tcomp_out_lim [ºC] 195 195 180 180
Следовательно, используя такой подход, можно сделать допустимой достаточно высокую выходную температуру компрессора, в частности в начале срока службы компрессора 22, при условии, что при определении реального состояния компрессора 22 допускают влияние такой высокой выходной температуры компрессора на потерю его КПД.
В таблице 2 КПДпред достигается, когда компрессор уже отработал при 195ºС 59 часов. После 59 часов выходная температура компрессора установлена на значение 180ºС, при которой не будет дальнейшей потери КПД компрессора. По этой причине в данном случае заданная температура составляет 195ºС, a DAF и ТАР будут основываться на этой температуре. Например, если двигатель работал непрерывно при 190ºС, то он мог бы (из таблицы 1) фактически работать 177 часов, прежде чем температура на выходе из компрессора снизится до 180ºС.
Следует понимать, что возможно использование других температур и что изобретение не ограничивается использованием значения 195ºС для заданной температуры.
Согласно известным способам контроля температуру нагнетательного отверстия компрессора необходимо ограничивать с целью предотвращения преждевременной потери КПД компрессора и использовать низкую температуру на выходе, возможно 180ºС, при которой не будет происходить заметного коксования. Однако вследствие того, что увеличение Tcomp_out на 10ºС в типичных условиях дает увеличение в доступном наддуве около 7%, в соответствии с данным изобретением без ущерба для прочности можно получить значительное повышение эксплуатационных характеристик, меняя допустимую выходную температуру компрессора. Эти преимущества в производительности будут доступны в течение большей части срока службы транспортного средства для большего количества потребителей, потому что высокие температуры, которые приводят к высокому значению DAF, возникают редко.
Хотя изобретение описано выше применительно к турбокомпрессору, следует понимать, что аналогичный подход можно использовать для вычисления общего коэффициента износа для компрессора нагнетателя.
На Фиг.2 в виде общего уровня показан способ в соответствии с первым аспектом изобретения применительно к автомобильному двигателю с наддувом.
Способ начинается на шаге 100, когда пусковой переключатель или ключ зажигания переводят во включенное положение.
Затем на шаге 110 текущее значение общего коэффициента износа (TAF) считывают из энергонезависимой памяти, установленной на автомобиле, например в блоке 50 электронного управления.
Затем способ переходит к этапу 120, где на основании текущего значения TAF устанавливают максимально допустимый предел выходной температуры компрессора, Tcomp_out_lim, и способ переходит к этапу 130, где компрессор 22 контролируют таким образом, чтобы его выходная температура не превышала предельной Tcomp_out_lim. Контроль температуры при использовании турбокомпрессора осуществляют за счет изменения скорости компрессора 22 с помощью корректировки скорости турбины 23, к которой компрессор 22 присоединен приводом, с целью получения конкретного значения давления наддува.
Этот способ затем переходит к этапу 140, где определяют отдельный коэффициент износа (DAF). Его определяют, как изложено выше, с использованием базовой температуры и DAF из справочной таблицы для отдельного периода времени. Например, это вычисление можно осуществлять каждые 100 миллисекунд таким образом, чтобы каждые 0,1 секунды получать новое значение DAF.
Затем на шаге 150 добавляют текущий отдельный коэффициент износа DAF к текущему значению общего коэффициента износа ТАР, чтобы получить обновленное значение TAFnew.
Затем TAFnew используют на этапе 160, чтобы определить новое значение для предела выходной температуры компрессора Tcomp_out_lim, которое сохраняется в энергонезависимой памяти на этапе 170, и, если предположительно не происходит выключение зажигания, обновленное значение Tcomp_out_lim возвращается обратно к этапу 130. Этапы 130-180 постоянно повторяют до тех пор, пока не происходит выключение зажигания, когда последовательность действий переходит от этапа 180 к этапу 200, где способ завершается.
Следует понимать, что вышеизложенное описано в качестве примера и что данный способ не ограничивается описанными шагами в точности или определенным порядком технологического процесса. Этапы 130 и 140 можно выполнять одновременно, а не последовательно.
Специалистам в данной области техники понятно, что хотя изобретение было описано в качестве примера со ссылкой на одну или более возможных реализаций, оно не ограничивается раскрытыми вариантами, и что без отклонения от объема изобретения могут быть осуществлены одно или более изменений представленных вариантов или разработаны альтернативные варианты.

Claims (15)

1. Способ управления работой компрессора, выполненного с возможностью подачи надувочного воздуха в двигатель, заключающийся в том, что изменяют максимально допустимую выходную температуру компрессора на основании зависимости выходной температуры компрессора от времени работы компрессора, а также контролируют работу компрессора таким образом, чтобы выходная температура компрессора не превышала максимально допустимое значение.
2. Способ по п.1, в котором зависимость выходной температуры компрессора от времени работы компрессора представляет собой общий коэффициент износа, указывающий эквивалентное общее время работы компрессора при заданной выходной температуре компрессора.
3. Способ по п.1 или 2, в котором при изменении максимально допустимой выходной температуры компрессора эту температуру уменьшают.
4. Способ по п.3, в котором максимально допустимую выходную температуру компрессора уменьшают в соответствии с предварительно заданным соотношением между общим коэффициентом износа и максимально допустимой выходной температурой компрессора.
5. Способ по п.1, в котором для последовательных предварительно заданных периодов времени периодически определяют отдельные коэффициенты износа на основании мгновенной выходной температуры компрессора в каждый из предварительно заданных периодов времени.
6. Способ по п.5, в котором общий коэффициент износа компрессора является суммой всех отдельных коэффициентов износа компрессора.
7. Способ по п.5 или 6, в котором каждый отдельный коэффициент износа представляет собой эквивалентное время работы компрессора при предварительно заданной выходной температуре компрессора.
8. Способ по п.7, в котором каждый отдельный коэффициент износа является основанным на предварительно заданном соотношении между выходной температурой компрессора и эквивалентным временем работы компрессора.
9. Система двигателя с наддувом, содержащая двигатель внутреннего сгорания, нагнетатель с компрессором для подачи наддувочного воздуха в двигатель и электронный блок управления для контроля функционирования, по крайней мере, нагнетателя, в котором электронный блок управления выполнен с возможностью изменять максимально допустимую выходную температуру компрессора на основании зависимости выходной температуры компрессора от времени его работы и контролировать действие компрессора таким образом, чтобы выходная температура компрессора не превышала максимально допустимого значения.
10. Система по п.9, в которой зависимость выходной температуры компрессора от времени его работы представляет собой общий коэффициент износа, указывающий эквивалентное суммарное время работы компрессора при предварительно заданной выходной температуре компрессора.
11. Система по п.10, в которой электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью периодически определять для последовательных периодов времени отдельные коэффициенты износа на основании мгновенной выходной температуры компрессора в каждый из предварительно заданных периодов времени.
12. Система по п.11, в которой сумма всех отдельных коэффициентов износа компрессора представляет собой общий коэффициент износа компрессора.
13. Система по п.11 или 12, в которой каждый отдельный коэффициент износа представляет собой эквивалентное время работы компрессора при заданной выходной температуре компрессора на основании предварительно заданного соотношения между выходной температурой компрессора и эквивалентным временем его работы.
14. Система по п.9, в которой нагнетатель представляет собой турбокомпрессор, а компрессор приводится в действие турбиной турбокомпрессора.
15. Система по п.9, в которой электронный блок управления контролирует выходную температуру компрессора, ограничивая создаваемое компрессором давление наддува.
RU2012104736/06A 2011-02-10 2012-02-10 Способ контроля работы компрессора и система двигателя для его осуществления RU2583474C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1102342.1A GB2487952B (en) 2011-02-10 2011-02-10 A method for controlling the operation of a compressor
GB1102342.1 2011-02-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012104736A RU2012104736A (ru) 2013-08-20
RU2583474C2 true RU2583474C2 (ru) 2016-05-10

Family

ID=43859223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012104736/06A RU2583474C2 (ru) 2011-02-10 2012-02-10 Способ контроля работы компрессора и система двигателя для его осуществления

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9169790B2 (ru)
CN (1) CN102635436B (ru)
DE (1) DE102012200788B4 (ru)
GB (1) GB2487952B (ru)
RU (1) RU2583474C2 (ru)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2518186B (en) * 2013-09-12 2020-02-26 Ford Global Tech Llc Boost pressure device with a variable maximum operating temperature
GB2518389B (en) * 2013-09-19 2020-02-12 Ford Global Tech Llc Method and system for controlling the operating temperature of a boost pressure device
DE102013111218A1 (de) * 2013-10-10 2015-04-16 Kaeser Kompressoren Se Elektronische Steuerungseinrichtung für eine Komponente der Drucklufterzeugung, Druckluftaufbereitung, Druckluftspeicherung und/oder Druckluftverteilung
CN104005839B (zh) * 2014-05-07 2017-03-01 潍柴动力股份有限公司 一种保护整车压气机的控制方法
US9810229B2 (en) 2014-12-08 2017-11-07 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for detecting compressor recirculation valve faults
US10273874B2 (en) * 2016-04-15 2019-04-30 Ford Global Technologies, Llc Method and system for compressor outlet temperature regulation
JP2019183674A (ja) * 2018-04-03 2019-10-24 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の診断装置
JP2019190435A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 いすゞ自動車株式会社 内燃機関のオイル除去装置
FR3085441B1 (fr) * 2018-08-29 2020-08-21 Psa Automobiles Sa Procede de controle de la pression de suralimentation maximale d’un compresseur de suralimentation d’un moteur thermique de vehicule
US11041501B2 (en) * 2019-03-20 2021-06-22 The Boeing Company Compressed air system
CN109931171A (zh) * 2019-03-27 2019-06-25 潍柴动力股份有限公司 一种增压器保护方法、装置和整车控制器
DE102019214858A1 (de) * 2019-09-27 2021-04-01 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zur Lebensdauerkontrolle eines Kompressors für eine Druckluftanlage
US11060525B2 (en) 2019-11-15 2021-07-13 GM Global Technology Operations LLC Closed loop temperature control system for turbocharger compressor outlet temperature
GB2591776B (en) * 2020-02-06 2023-02-01 Caterpillar Inc Improvements in turbocharger efficiency

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2159340C1 (ru) * 1999-07-07 2000-11-20 Южно-Уральский государственный университет Устройство для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов в дизеле с турбонаддувом
US6401457B1 (en) * 2001-01-31 2002-06-11 Cummins, Inc. System for estimating turbocharger compressor outlet temperature
US6457466B1 (en) * 2000-12-05 2002-10-01 Detroit Diesel Corporation Method and system for enhanced engine control based on exhaust temperature
JP2005180362A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Toyota Motor Corp エンジンシステムの制御装置
JP2006207467A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6529815B2 (en) 2000-12-05 2003-03-04 Detroit Diesel Corporation Method and system for enhanced engine control
US7104120B2 (en) 2004-03-02 2006-09-12 Caterpillar Inc. Method and system of determining life of turbocharger
JP4325548B2 (ja) * 2004-12-09 2009-09-02 株式会社日立プラントテクノロジー スクリュー圧縮機およびその運転制御方法
CN101360896A (zh) * 2006-01-13 2009-02-04 马克卡车公司 控制排气和进气的温度
US7296562B2 (en) * 2006-03-30 2007-11-20 Caterpiller Inc. Control system and method for estimating turbocharger performance
JP2009168007A (ja) * 2007-12-19 2009-07-30 Denso Corp 過給機付き内燃機関の制御装置
US20110154821A1 (en) * 2009-12-24 2011-06-30 Lincoln Evans-Beauchamp Estimating Pre-Turbine Exhaust Temperatures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2159340C1 (ru) * 1999-07-07 2000-11-20 Южно-Уральский государственный университет Устройство для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов в дизеле с турбонаддувом
US6457466B1 (en) * 2000-12-05 2002-10-01 Detroit Diesel Corporation Method and system for enhanced engine control based on exhaust temperature
US6401457B1 (en) * 2001-01-31 2002-06-11 Cummins, Inc. System for estimating turbocharger compressor outlet temperature
JP2005180362A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Toyota Motor Corp エンジンシステムの制御装置
JP2006207467A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012200788B4 (de) 2024-05-23
US9169790B2 (en) 2015-10-27
CN102635436B (zh) 2016-09-28
GB2487952A (en) 2012-08-15
GB2487952B (en) 2016-07-13
RU2012104736A (ru) 2013-08-20
US20120204560A1 (en) 2012-08-16
DE102012200788A1 (de) 2012-08-16
CN102635436A (zh) 2012-08-15
GB201102342D0 (en) 2011-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2583474C2 (ru) Способ контроля работы компрессора и система двигателя для его осуществления
US8096123B2 (en) System and method for mode transition for a two-stage series sequential turbocharger
US7047740B2 (en) Boost pressure estimation apparatus for internal combustion engine with supercharger
US8176735B2 (en) Control device for multi-stage turbochargers
JP3972611B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US20220106919A1 (en) Internal combustion engine system
JP4631598B2 (ja) 過給圧制御装置
US20150089941A1 (en) Exhaust gas recirculation control device of engine
US9328676B2 (en) Supercharged engine diagnostics method and associated engine
CN104564377B (zh) 控制排气再循环气体系统的方法
JP4710666B2 (ja) Ｅｇｒシステムの制御方法及びｅｇｒシステム
CN110234852B (zh) 用于控制内燃发动机的排气中的氮氧化物的排放的方法
JP2014034959A (ja) 過給機付きエンジンの排気還流装置
JP4329558B2 (ja) 内燃機関用過給システム
US8447501B2 (en) Method for managing the automatic stoppage of an automobile
JP7486374B2 (ja) 車両の電気機械の保護方法
JP2021025524A5 (ru)
KR102575419B1 (ko) 엔진 시스템의 배기 정화효율을 확보하기 위한 제어 방법
WO2012150619A1 (ja) 内燃機関の運転制御方法
KR101651167B1 (ko) 자동차의 자동 정지를 관리하는 방법
CN114245842B (zh) 操作内燃机系统的方法
CN111417772B (zh) 车辆用内燃机的控制方法以及控制装置
KR102249597B1 (ko) 엔진 시스템 제어 방법
KR102187464B1 (ko) 엔진 시스템 및 그 제어 방법
JP4487838B2 (ja) 電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210211