RU2700806C2

RU2700806C2 - Способ и система предотвращения помпажа компрессора (варианты)

Info

Publication number: RU2700806C2
Application number: RU2015132574A
Authority: RU
Inventors: Хамид-Реза ОССАРЕХ; Пол Мартин НИССЕН
Original assignee: Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2019-09-23
Also published as: DE102015112606A1; CN105370388A; US9551276B2; DE102015112606B4; CN105370388B; RU2015132574A; US20160047338A1; RU2015132574A3

Abstract

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя с наддувом содержит следующие этапы. Направление сжатого воздуха из компрессора через дроссельную заслонку в двигатель. Отведение части сжатого воздуха от дроссельной заслонки через рециркуляционный клапан для предотвращения обратного потока этой части сжатого воздуха назад в компрессор. Обратный поток сжатого воздуха в компрессор является причиной помпажа компрессора. Отведение дополнительной части сжатого воздуха в ответ на изменение положения дроссельной заслонки больше порогового изменения. Отведение части сжатого воздуха осуществляют относительно расчетного значения расхода воздушного потока через дроссельную заслонку. Раскрыты способ для двигателя с наддувом и система для транспортного средства. Технический результат заключается в снижении шума, вибрации и неплавности работы компрессора благодаря увеличению запаса по помпажу при всех рабочих условиях двигателя. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящая заявка относится к способам и системам, использующим рециркуляционный поток для предотвращения помпажа компрессора.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы двигателя могут быть сконфигурированы с устройствами наддува, такими как турбокомпрессоры или компрессоры наддува, для обеспечения наддува и увеличения выходной максимальной мощности. Использование компрессора позволяет уменьшить рабочий объем двигателя, при этом мощность эквивалентна мощности двигателя большего объема, но обеспечивается дополнительная экономия топлива. Однако компрессоры склонны к помпажу. Например, когда водитель отпускает педаль акселератора, впускная дроссельная заслонка двигателя закрывается, что приводит к уменьшению прямого потока через компрессор и возможности возникновения помпажа. Помпаж может сопровождаться шумом, вибрацией и неплавностью работы (ШВНР), например, нежелательным шумом из впускной системы двигателя. В крайних случаях помпаж может привести к повреждению компрессора. Для предотвращения помпажа компрессора системы двигателя могут содержать рециркуляционный клапан компрессора (РКК), подсоединенный параллельно компрессору для обеспечения быстрого снижения давления наддува. РКК обеспечивает циркуляцию сжатого воздуха от выхода на вход компрессора.

Один пример использования рециркуляционного клапана компрессора для снижения помпажа раскрыт Борже и др. в патентном документе US 8739530. В нем раскрытый вариант осуществления содержит два компрессора и рециркуляционный клапан, проходящий параллельно каждому компрессору. Каждый рециркуляционный клапан приводится в открытое положение, исходя из желаемого расхода через соответствующий компрессор, для предотвращения помпажа. Желательный расход для каждого компрессора может быть рассчитан как разность между массовым расходом через дроссельную заслонку и массовым расходом через каждый компрессор по соответствующей помпажной линии на схеме компрессора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявители определили потенциальные проблемы такого способа. В качестве одного примера, запаздывания привода рециркуляционных клапанов компрессора могут приводить к более медленному, чем требуется, открытию клапанов. Во время условий, при которых происходит резкий сброс педали акселератора, запаздывания привода могут существенно уменьшить расход через компрессор и привести к помпажу компрессора. Кроме того, например, если для определения желательного расхода через компрессор используют расчет расхода через дроссельную заслонку, ошибки этого расчета расхода через дроссельную заслонку могут увеличить вероятность помпажа.

В одном примере некоторые из вышеуказанных проблем могут быть решены с помощью способа, содержащего: направление сжатого воздуха из компрессора через дроссельную заслонку в двигатель; отведение части сжатого воздуха от указанной дроссельной заслонки через рециркуляционный клапан для предотвращения обратного потока этой части сжатого воздуха назад в указанный компрессор, являющегося причиной помпажа компрессора; и отведение дополнительной части сжатого воздуха в ответ на изменение положения указанной дроссельной заслонки больше порогового изменения.

В другом примере способ для двигателя с наддувом содержит направление дополнительного расхода рециркуляционного потока компрессора от места выше по потоку от дроссельной заслонки к входу компрессора через рециркуляционный клапан компрессора, дополнительный расход рециркуляционного потока компрессора определяют исходя из отфильтрованного значения разности между минимальным желаемым расходом через компрессор, снижающим помпаж компрессора, и текущим расходом воздушного потока через указанную дроссельную заслонку.

Таким образом, расход через компрессор может поддерживаться выше расхода на помпажной линии, а работа компрессора может поддерживаться вне области помпажа при неустановившихся рабочих условиях двигателя.

Например, система двигателя может содержать компрессор с рециркуляционным каналом компрессора, соединяющим выход компрессора с его входом. В альтернативных вариантах осуществления рециркуляционный канал может соединять выход охладителя воздуха наддува с входом компрессора. Расход потока через рециркуляционный канал может регулировать рециркуляционный клапан компрессора с плавной регулировкой (РККПР). Контроллер двигателя может быть сконфигурирован для плавной регулировки положения РККПР, во время установившихся и неустановившихся рабочих условий двигателя, исходя из изменений расхода воздушного потока через впускную дроссельную заслонку таким образом, чтобы поддерживать расход через компрессор на уровне или выше вынужденного расхода (а именно, расхода через компрессор на уровне или выше границы помпажа компрессора). Во время неустановившихся рабочих условиях (например, при внезапном сбросе педали акселератора) контроллер может увеличивать открытие РККПР для направления увеличенного расхода рециркуляционного потока на вход компрессора. Открытие РККПР может быть увеличено, по существу, только когда положение дроссельной заслонки претерпевает изменение положения, превышающее заранее определенное пороговое значение. Кроме того, увеличение открытия РККПР может происходить исходя из отфильтрованного значения разности между минимальным желаемым расходом через компрессор, необходимым для снижения помпажа компрессора, и существующим расходом воздушного потока через впускную дроссельную заслонку. В одном примере отфильтрованное значение разности может быть определено посредством компенсатора сопротивления выводов.

В этом случае, путем увеличения расхода рециркуляционного потока через рециркуляционный канал компрессора во время быстрых неустановившихся условий расход через компрессор может поддерживаться на достаточно высоком уровне. Это обеспечивает работу компрессора за областью помпажа во время внезапных неустановившихся условий. За счет фильтрации разности между вынужденным расходом помпажа и массовым расходом через дроссельную заслонку посредством компенсатора сопротивления выводов, скорость реакции РККПР может быть увеличена. В целом, запас по помпажу при всех рабочих условиях двигателя может быть увеличен, а последствия помпажа, в отношении ШВНР и повреждения элементов, могут быть уменьшены. Кроме того, могут быть увеличены характеристики двигателя и дорожные качества транспортного средства.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Раскрытие изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 изображен пример варианта осуществления системы двигателя с наддувом, содержащей рециркуляционный клапан компрессора.

На фиг. 2а, 2b, 2с показаны примеры диаграмм рабочих характеристик компрессора, показывающие влияние различных параметров на работу компрессора.

На фиг. 3 изображена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая программу, которая может быть реализована для регулировки расхода рециркуляционного потока компрессора в системе двигателя фиг. 1, в частности, во время неустановившихся рабочих условий.

На фиг. 4 представлена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая программу, которая может быть реализована для расчета расхода рециркуляционного потока компрессора в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 5 показан пример регулировок рециркуляционного клапана компрессора во время изменения рабочих условий двигателя согласно настоящему изобретению.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для снижения помпажа компрессора в системе двигателя с наддувом, например, в системе, показанной на фиг. 1. Контроллер может быть сконфигурирован для осуществления управляющей программы, например, программы, показанной на фиг. 3, для регулировки расхода рециркуляционного потока компрессора через рециркуляционный канал к входу компрессора исходя из рабочих условий. Контроллер может увеличивать расход рециркуляционного потока во время неустановившихся рабочих условий, например, во время резких сбросов педали акселератора. Увеличение расхода рециркуляционного потока может зависеть от отфильтрованного номинального расхода через компрессор, где номинальная расход через компрессор представляет собой разность между минимальным расходом через компрессор, предотвращающим помпаж, и текущим массовым расходом через дроссельную заслонку. Контроллер может определять отфильтрованную разность и требуемый дополнительный расход для предотвращения помпажа путем осуществления управляющей программы, например, программы, показанной на фиг. 4. В примере системы без запаздываний привода, когда может быть измерен фактический расход в дроссельной заслонке, снижение помпажа компрессора может осуществляться путем использования неотфильтрованного номинального расхода через компрессор (фиг. 2а). Однако наличие запаздываний привода и использование расчетных значений расхода в дроссельной заслонке может приводить к помпажу компрессора (фиг. 2b). При этом использование отфильтрованного номинального расхода в компрессоре может уменьшать вероятность помпажа компрессора, что показано на фиг. 2с. Расход рециркуляционного потока компрессора может быть отрегулирован исходя из различных условий для сохранения желаемого запаса по помпажу (фиг. 5). В этом случае запас по помпажу может быть увеличен во время неустановившихся рабочих условий.

На фиг. 1 схематично показана приведенная в качестве примера система 100 двигателя, содержащая двигатель 10. В изображенном примере двигатель 10 представляет собой двигатель с наддувом, соединенный с турбокомпрессором 13, содержащим компрессор 114, приводимый в движение турбиной 116. В частности, свежий воздух поступает по впускному каналу 42 в двигатель 10 через воздухоочиститель 112 и течет в компрессор 114. Компрессор может быть любым подходящим компрессором впускного воздуха, например, компрессором с механическим приводом или приводимым в действие приводным валом компрессором наддува. В системе 100 двигателя, однако, компрессор представляет собой компрессор турбонагнетателя, механически соединенный с турбиной 116 через вал 19, турбина 116 приводится в действие посредством расширяющихся отработавших газов двигателя. В одном примере компрессор и турбина могут быть соединены внутри двуспирального турбокомпрессора. В другом примере турбокомпрессор может быть моноспирального типа или турбокомпрессором с изменяемой геометрией (ТИГ), в котором геометрия турбины активно меняется как функция частоты вращения двигателя.

Как показано на фиг. 1, компрессор 114 соединяют через охладитель воздуха наддува (ОВН) 18 (также называемый в настоящем документе промежуточным охладителем) с дроссельной заслонкой 20. Дроссельную заслонку 20 (также называемую дросселем 20) соединяют с впускным коллектором 22 двигателя. Из компрессора сжатый заряд воздуха течет через ОВН 18 и дроссельную заслонку 20 во впускной коллектор 22. ОВН 18 может быть, например, теплообменником типа воздух-воздух или воздух-вода. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, давление воздушного заряда внутри впускного коллектора определяет датчик 124 давления воздуха в коллекторе (ДВК), а расход воздушного заряда, входящего во впускной коллектор, может быть определен с использованием этого измеренного значения.

Один или несколько датчиков могут быть подсоединены к входу компрессора 114. Например, температурный датчик 55 может быть подсоединен к входу для определения температуры на входе компрессора. Датчик 56 давления может быть подсоединен к входу для определения давления на входе компрессора, и датчик 57 влажности может быть подсоединен к входу для определения влажности воздушного заряда, поступающего в компрессор. Также могут быть подсоединены и другие датчики, например, датчики для определения воздушно-топливного отношения и др. В других примерах одно или несколько условий на входе компрессора (например, влажность, температура и др.) могут быть выведены на основании рабочих условий двигателя.

При выбранных условиях, например, во время сброса педали акселератора, когда уменьшают угол дросселя, может возникать помпаж компрессора. Это явление возникает ввиду уменьшения расхода прямого потока через компрессор, увеличивая предрасположенность к помпажу. Вдобавок, помпаж может приводить к проблемам, связанным с ШВНР, например, нежелательному шуму из впускной системы двигателя, и к снижению его эффективности. Для сброса давления наддува и уменьшения вероятности помпажа компрессора по меньшей мере часть сжатого компрессором 114 воздуха наддува может быть направлена на вход 72 компрессора через рециркуляционную систему 50 компрессора. Это обеспечивает больший расход в компрессоре, который гасит явление помпажа.

Рециркуляционная система компрессора 50 может содержать рециркуляционный канал 60 компрессора для рециркуляции сжатого воздуха в обход компрессора. Рециркуляционный канал 60 компрессора может быть сконфигурирован для рециркуляции сжатого воздуха от места ниже по потоку от ОВН 18 наддува и выше по потоку от впускного дросселя 20 (как показано номером 74) к входу компрессора 72. В этом случае рециркуляционный канал компрессора может направлять охлажденный сжатый воздух на вход компрессора. В альтернативных вариантах осуществления рециркуляционный канал компрессора может быть сконфигурирован для рециркуляции сжатого воздуха в направлении от выше по потоку от охладителя воздуха наддува к входу компрессора. Расход потока через рециркуляционный канал 60 компрессора может контролироваться путем регулировки клапана 62, подсоединенного в рециркуляционном канале. В изображенном примере клапан 62 представляет собой рециркуляционный клапан компрессора с плавной регулировкой (РККПР), в котором положение клапана плавно регулируют от полностью закрытого до полностью открытого положения. Например, клапан может быть сконфигурирован в виде двухстворчатого или тарельчатого клапана. В изображенном примере РККПР 62 может быть электрически приводимым в действие клапаном. Однако в альтернативных вариантах осуществления клапан может быть пневматическим, приводимым в действие посредством давления или вакуума. Понятно, что рециркуляционный клапан компрессора также может называться перепускным клапаном компрессора (БКК).

Впускной коллектор 22 показан соединенным с группой камер 30 сгорания через группу впускных клапанов (не показано). Камеры сгорания также соединены с выпускным коллектором 36 через группу выпускных клапанов (не показано). В изображенном примере показан единый выпускной коллектор 36. Однако в других примерах выпускной коллектор может содержать множество секций выпускного коллектора. Конфигурации со множеством секций выпускного коллектора могут обеспечить истечение из разных камер сгорания в разные места системы двигателя.

В одном варианте осуществления каждый из выпускного и впускного клапанов может иметь электрический привод или управление. В другом варианте осуществления каждый из выпускного и впускного клапанов может иметь кулачковый привод или управление. Вне зависимости от типа привода момент закрытия и открытия выпускного и впускного клапанов может регулироваться с целью обеспечения требуемой эффективности сгорания и снижения токсичности отработавших газов.

В камеры 30 сгорания могут подавать одно или несколько видов топлива через топливные инжекторы 66. Топливо может содержать бензин, смесь спиртов, дизель, биодизель, сжатый природный газ и др. Топливо может подаваться в камеры сгорания путем прямого впрыска, впрыска во впускные каналы, впрыска в корпус дроссельной заслонки или любой их комбинацией. В камерах сгорания сгорание может быт инициировано путем искрового зажигания и/или компрессионного воспламенения. Будет отмечено, что на фиг.1 изображен один топливный инжектор 66 и, хотя не показано, каждая камера 30 сгорания может быть соединена с соответствующим топливным инжектором 66.

Как показано на фиг. 1 отработавшие газы из одной или нескольких секций выпускного коллектора может приводить в действие турбину 116. Когда желателен меньший крутящий момент, часть отработавших газов могут быть направлена через перепускной канал 90, в обход турбины 116. Перепускная заслонка 92 для отработавших газов может быть приведена в открытое положение для сброса по меньшей мере некоторого давления отработавших газов от места выше по потоку от турбины 116 в место ниже по потоку от турбины через перепускной канал 90. Путем уменьшения давления отработавших газов выше по потоку от турбины 116, может быть уменьшена частота вращения турбины, которая, в свою очередь, помогает уменьшить давление наддува. Однако, благодаря динамике турбокомпрессора 13, эффект регулировок РККПР 62 с целью снижения помпажа может быть получен быстрее, чем эффект от регулировок перепускной заслонки для отработавших газов.

Совмещенный поток от турбины 116 и перепускной заслонки 92 для отработавших газов течет через устройство 170 снижения токсичности отработавших газов. Вообще, одно или несколько устройств 170 снижения токсичности отработавших газов могут содержать один или несколько катализаторов дополнительной обработки отработавших газов, сконфигурированных с возможностью каталитической обработки потока отработавших газов и, тем самым, уменьшения количества одного или нескольких веществ в потоке отработавших газов. Например, один катализатор дополнительной обработки отработавших газов может быть сконфигурирован с возможностью улавливания оксидов азота (NO_x) из потока отработавших газов, когда поток отработавших газов беден, и уменьшать уловленный NO_x при богатом потоке отработавших газов. В других примерах катализатор дополнительной обработки отработавших газов может быть сконфигурирован с возможностью диспропорционирования NO_x или избирательного восстановления NO_x с добавкой восстановителя. В других примерах один катализатор дополнительной обработки отработавших газов может быть сконфигурирован с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или монооксида углерода в потоке отработавших газов. Различные катализаторы дополнительной обработки отработавших газов с любой такой функциональностью могут быть расположены в очищающих покрытиях или в других местах этапов дополнительной обработки отработавших газов, по отдельности или вместе. В некоторых вариантах осуществления этапы дополнительной обработки отработавших газов могут содержать регенерирующий сажевый фильтр, сконфигурированный с возможностью захвата и окисления частиц сажи в потоке отработавших газов. Все или часть отработавших газов из устройства 170 снижения токсичности отработавших газов может быть выпущена в атмосферу через выхлопную трубу 35.

В некоторых вариантах осуществления система двигателя также может быть сконфигурирована с возможностью рециркуляции отработавших газов (РОГ). В этих вариантах осуществления, в зависимости от рабочих условий, часть отработавших газов, выпускаемая из цилиндров, отводится по каналу РОГ (не показан) и через охладитель РОГ направляется на вход компрессора, от места, расположенного ниже потоку от турбины. Клапан РОГ, соединенный с каналом РОГ, может быть открыт для впуска контролируемого количества охлажденных отработавших газов на вход компрессора для обеспечения желаемого горения и эффективного снижения токсичности отработавших газов.

Система 100 двигателя также может содержать систему 14 управления. Система 14 управления показана получающей информацию от множества датчиков 16 (различные примеры которых раскрыты в настоящем документе) и отправляющей сигналы множеству приводов 81 (различные примеры которых раскрыты в настоящем документе). В качестве одного примера датчики 16 могут содержать датчик отработавших газов, расположенный выше по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов (не показано), датчик 124 ДВК, датчик 128 температуры отработавших газов, датчик 129 давления отработавших газов, датчик 55 температуры на входе компрессора, датчик 56 давления на входе компрессора, датчик 57 влажности на входе компрессора и датчик 126 воздушно-топливного отношения. Другие датчики, такие как датчики дополнительного давления, температуры, воздушно-топливного отношения и датчики определения состава, могут быть подсоединены в различные места системы 100 двигателя. Приводы 81 могут включать в себя, например, дроссельную заслонку 20, РККПР 62, перепускную заслонку 92 для отработавших газов и топливный инжектор 66. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер может принимать входные данные от разных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие различные приводы в ответ на результаты обработанных входных данных, на основании инструкций или кода, запрограммированных в нем, согласно одной или нескольким программам. Пример управляющих программ раскрыт ниже со ссылкой на фиг. 3 и 4.

Как разъяснено в настоящем документе, РККПР 62 может регулировать расход рециркуляционного потока в обход компрессора 114 исходя из рабочих условий. Используемый в настоящем документе термин рециркуляционный поток в обход компрессора относится к результирующему потоку, от места выше по потоку от впускного дросселя 20 к входу 72 компрессора через рециркуляционный канал 60 компрессора. Расход рециркуляционного потока в обход компрессора (рециркуляционный поток компрессора) может быть плавно регулируемым исходя из разности между минимальным требуемым расходом через компрессор, снижающим помпаж, и массовым расходом через дроссельную заслонку. Расход рециркуляционного потока также может быть определен исходя из фильтрации вышеуказанной разности с использованием компенсатора сопротивления выводов для обеспечения быстрого реагирования привода рециркуляционного клапана компрессора. Путем обеспечения быстрого реагирования РККПР расход через компрессор может поддерживаться на достаточно высоком уровне и может находиться на уровне расхода через компрессор, сдерживающего помпаж, или выше этого уровня, даже во время внезапных неустановившихся рабочих условий, например, во время быстрого уменьшения открытия дроссельной заслонки. В альтернативных вариантах осуществления, однако, рециркуляционный поток в обход компрессора может относиться к результирующему потоку от места выше по потоку от охладителя 18 воздуха наддува к входу 72 компрессора.

Контроллер 12 двигателя может использовать диаграмму, такую как диаграммы рабочих характеристик компрессора, изображенные на фиг. 2а, 2b и 2с, для обнаружения рабочих условий компрессора в области помпажа или рядом с этой областью. В частности, каждая из диаграмм 220 (фиг. 2а), 240 (фиг. 2b) и 260 (фиг. 2с) показывает изменение коэффициента повышения давления компрессором (ось y) при разных расходах через компрессор (ось x). Диаграммы 220, 240 и 260 содержат контурные линии 208, представляющие постоянную частоту вращения компрессора. Линия 202 изображает границу помпажа (здесь -жесткая граница помпажа) для данных рабочих условий. В одном примере линия 202 может быть предложена согласно направляющим линиям производителя. Работа компрессора в условиях, изображенных слева от жесткой границы 202 помпажа, соответствует работе в области 204 помпажа (заштрихованная точками область). Сама по себе работа компрессора в области 204 помпажа может вызывать нежелательные проблемы ШВНР и потенциальное снижение характеристик двигателя.

Диаграммы 220, 240 и 260 компрессора также показывают мягкую границу помпажа (линия 206), описывающую условия также приводящие к нежелательным проблемам ШВНР, хотя и менее серьезным. Альтернативно линия 206 может представлять собой откалиброванную границу помпажа, предлагающую запас для предотвращения жесткого помпажа. Линия 206 может быть откалибрована на основании расхода через компрессор при разных условиях, времени реакции РККПР, разности давлений и др. В другом варианте осуществления линия 206 может быть откалибрована, как смещение на определенный процент от жесткой границы 202 помпажа. Открытие РККПР могут регулировать для изменения рабочих условий компрессора в сторону от мягкой границы, а именно, вправо от мягкой границы помпажа или откалиброванной линии 206 смещения, в область 209 отсутствия помпажа. При реализации это действие помпаж может быть незамедлительно ликвидирован, а эффективность работы двигателя с наддувом улучшена.

Диаграммы 220, 240 и 260 схожи друг с другом в том, что каждая из них изображает одинаковые области помпажа, границы помпажа и др. Диаграммы отличаются друг от друга только изображением разных рабочих условий компрессора, показанных линиями 210, 212, 214 и 216.

Кривая 212 (небольшая штриховая линия) на диаграмме 220 фиг. 2а иллюстрирует пример изменений рабочих условий компрессора во время отпускания водителем педали акселератора. В этом случае быстрое закрытие впускного дросселя инициирует очень быстрое уменьшение расхода через компрессор, в то время как давление на выходе компрессора уменьшается относительно медленно (или, в некоторых случаях, возрастает). Это смещает рабочие условия компрессора влево от линии 202, в область 204 жесткого помпажа на продолжительный период. Когда давление на выходе компрессора также снижается, разность давлений по разные стороны компрессора уменьшается. В результате рабочие условия компрессора перемещаются вправо от линии 202, затем вправо от линии 206 мягкой границы помпажа и затем в область 209 отсутствия помпажа. Однако, продолжительный период работы в области жесткого помпажа (и области мягкого помпажа) может привести к проблемам, таким как ШВНР, а также повреждению деталей компрессора. Во время таких условий РККПР может быть открыт для более быстрого изменения рабочих условий компрессора вправо от линии помпажа.

Тем не менее, во время быстрого уменьшения открытия дросселя и соответствующего резкого снижения массового расхода через дроссельную заслонку, помпаж компрессора также может возникать из-за запаздываний реакции РККПР. Кривые 210, 214 и 216 на фиг. 2а, 2b и 2с показывают изменения рабочих условий компрессора во время примера продолжительного сброса педали акселератора в других системах. Кривая 210 на фиг. 2а показывает траекторию рабочих условий системы двигателя, в которой отсутствует запаздывание привода РККПР и в которой известен фактический расход через дроссельную заслонку. Например, фактический массовый расход через дроссельную заслонку может быть определен путем изучения давления в коллекторе, измеряемого датчиком ДВК, таким как датчик 124 на фиг. 1. Здесь рабочие условия компрессора, показанные кривой 210 (линия с крупными штрихами), не пересекают границу 206 помпажа, благодаря своевременному открытию РККПР.

Однако когда имеет место запаздывание привода РККПР, РККПР может не открыться быстро и в достаточной степени для компенсации быстрого уменьшения массового расхода через дроссельную заслонку. Следовательно, расход рециркуляционного потока компрессора может быть меньше, и расход через компрессор может опускаться ниже минимального необходимого для предотвращения помпажа. Этот пример изображен на диаграмме 240 фиг. 2b кривой 214, где расход через компрессор уменьшается (с минимальным изменением коэффициента повышения давления компрессором), и рабочие условия компрессора достигают границы 202 жесткого помпажа. Следовательно, жесткий помпаж может возникать, когда привод РККПР реагирует на изменения со скоростью меньшей, чем требуется, во время внезапного уменьшения необходимого расхода воздушного потока в двигателе, например, во время резкого сброса педали акселератора. В качестве примера, запаздывание привода РККПР в 15 миллисекунд может привести к помпажу компрессора. Рабочие условия компрессора могут соответствовать описанным кривой 214, когда используют расчетное значение массового расхода через дроссельную заслонку, а фактическое значение массового расхода через дроссельную заслонку неизвестно.

Один способ увеличения запаса по помпажу и поддержания компрессора в области отсутствия помпажа содержит регулирование расхода через компрессор до постоянного уровня, по меньшей мере равного минимальному расходу. Минимально необходимый для предотвращения помпажа расход через компрессор (а именно, расход через компрессор, соответствующий значению на линии жесткого помпажа),

, может быть определен следующим образом:

где Р_вых - давление на выходе из компрессора, Р_вх - давление на входе компрессора, и f(.) устанавливает значение границы помпажа (например, границы жесткого помпажа, границы мягкого помпажа). До жесткого помпажа расход через компрессор может быть приблизительно таким же, как через дроссельную заслонку. Другими словами, расход через компрессор может быть таким же, что и расход из камеры наддува. По этой причине, во время сброса педали акселератора, открытие РККПР 62 для поддержания расхода из камеры наддува может поддерживать расход через компрессор. Таким образом, если массовый расход

в дросселе меньше

, контроллер может быть сконфигурирован для открытия РККПР 62 и регулировки номинального расхода

рециркуляционного потока таким образом, чтобы компенсировать разность между

и

. Таким образом, номинальный расход

рециркуляционного потока может быть:

где

может быть расчетным значением фактического массового расхода через дроссельную заслонку. По существу, могут существовать рабочие условия двигателя, не требующие рециркуляции потока для предотвращения попадания в области жесткого и/или мягкого помпажа, в то время как другие рабочие условия двигателя могут потребовать непрерывный рециркуляционный поток, даже в рабочих условиях двигателя в установившихся условиях.

Как упоминалось ранее, во время неустановившихся условий, сопровождающихся быстрым изменением массового расхода через дроссельную заслонку, например, при резком сбросе педали акселератора, или при использовании расчетного значения расхода через дроссельную заслонку, может возникать помпаж компрессора. Соответственно, в настоящем раскрытии один способ для предотвращения помпажа компрессора во время неустановившихся условий содержит увеличение расхода рециркуляционного потока, когда изменение положения дросселя больше заранее установленного порогового значения. Увеличение расхода рециркуляционного потока может зависеть от отфильтрованного значения номинального расхода рециркуляционного потока. С целью разъяснения, разница между минимальным расходом, необходимым для предотвращения помпажа, и текущим расходом через дроссельную заслонку, может быть отфильтрована через компенсатор сопротивления выводов для обеспечения более быстрой реакции на внезапные неустановившиеся условия. Этот способ будет также раскрыт ниже со ссылкой на фиг. 3 и 4.

На фиг. 3 показан пример программы 300 управления рециркуляционным клапаном компрессора с плавным регулированием (РККПР) для снижения помпажа. В частности, степень открытия РККПР может регулироваться, исходя из рабочих условий двигателя, и степень открытия РККПР может быть увеличена во время условий, содержащих существенное снижение массового расхода через дроссельную заслонку.

На этапе 302 программа содержит оценку и/или измерение рабочих условий двигателя. Оценка рабочих условий может содержать, например, частоту вращения двигателя (ЧВД), требуемый крутящий момент, давление наддува, ДВК, температуру двигателя, воздушно-топливное отношение (ВТО) в камере сгорания, температуру катализатора отработавших газов, условия окружающей среды (например, барометрическое давление и т.д.).

На этапе 304 программа содержит оценку массового расхода через дроссельную заслонку исходя из рабочих условий. Например, массовый расход через дроссельную заслонку может быть определен на основании выходных данных датчика (например, выходных данных датчика ДВК) или на основании требуемого массового расхода через дроссельную заслонку. В другом примере массовый расход через дроссельную заслонку может быть определен на основании положения дросселя и частоты вращения двигателя. В другом примере массовый расход через дроссельную заслонку позволяет определить массовый расходомер. Вдобавок, минимальный расход через компрессор, необходимый для предотвращения помпажа, может быть определен исходя из массового расхода через дроссельную заслонку и границы помпажа компрессора. По существу, минимальный необходимый расход через компрессор может быть расходом через компрессор, сдерживающим помпаж, а именно, исходя из границы жесткого помпажа компрессора.

На этапе 306 программа содержит регулировку открытия рециркуляционного клапана компрессора с плавным регулированием (РККПР) исходя из установленного массового расхода через дроссельную заслонку. Понятно, что определение массового расхода через дроссельную заслонку и требуемого расхода через компрессор может быть осуществлено при всех рабочих условиях двигателя, включая установившиеся и неустановившиеся рабочие условия. Путем непрерывного определения массового расхода через дроссельную заслонку и регулировки расхода рециркуляционного потока компрессора, в соответствии с поддержанием расхода через компрессор на требуемом уровне или выше, состояние компрессора может поддерживаться за границами жесткого помпажа и мягкого помпажа (в частности, вправо от этих границ).

Регулировка клапана может содержать, например, на этапе 308, для предотвращения помпажа компрессора, открытие РККПР. Разность между минимальным требуемым расходом через компрессор и установленным массовым расходом через дроссельную заслонку может определить степень открытия РККПР. В качестве другого примера, во время установившихся условий на этапе 310, контроллер может закрывать РККПР. В этом случае массовый расход через дроссельную заслонку может быть равен минимальному требуемому расходу через компрессор или выше этого значения для предотвращения помпажа, а необходимость в рециркуляционном потоке компрессора может быть уменьшена или полностью отсутствовать.

Затем, на этапе 312 контроллер может определить наличие неустановившихся условий. Например, могло произойти нажатие на педаль акселератора водителем. Альтернативно, могло возникнуть условие внезапного сброса педали акселератора. Если на этапе 312 не определено наличие неустановившихся условий, программа 300 возвращается на этап 302 для продолжения контроля рабочих условий двигателя. Кроме того, регулировку РККПР могут осуществлять таким образом, чтобы поддерживать расход через компрессор на достаточно высоком уровне и, тем самым, поддерживать нахождение компрессора за областью помпажа. Если на этапе 312 подтверждают неустановившиеся условия, тогда программа переходит на этап 314, на котором осуществляют регулировку открытия дроссельной заслонки в зависимости от существующих неустановившихся условий. Например, в ответ на нажатие педали акселератора может быть увеличено открытие дроссельной заслонки. В другом примере в ответ на сброс педали акселератора открытие дроссельной заслонки может быть уменьшено в соответствии с падением потребности двигателя в воздушном потоке. По существу, изменение открытие дроссельной заслонки может привести к соответствующему изменению массового расхода через дроссельную заслонку. Контроллер может контролировать дроссельную заслонку и обновлять (например, пересчитывать) массовый расход через дроссельную заслонку, исходя из изменения открытия дроссельной заслонки.

На этапе 316 контроллер может определить, содержит ли неустановившееся условие уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку. Как объяснено ранее, уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку может происходить во время сброса педали акселератора. Если подтверждают, что уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку не произошло, программа переходит на этап 320, на котором может быть изменен расход рециркуляционного потока компрессора в соответствии с изменением массового расхода через дроссельную заслонку таким образом, что может поддерживаться требуемый расход через компрессор. Таким образом, если массовый расход через дроссельную заслонку увеличивается ввиду неустановившегося состояния, расход рециркуляционного потока может быть соответствующим образом уменьшен (например, путем уменьшения открытия РККПР), чтобы результирующий расход через компрессор находился на уровне, ограничивающем помпаж компрессора, или был выше этого уровня. В качестве другого примера, если массовый расход через дроссельную заслонку больше расхода через компрессор, ограничивающего помпаж, РККПР может быть закрыт.

Если на этапе 316 подтверждают уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку, то программа переходит на этап 318, на котором определяют, больше ли уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку заранее установленного порогового значения. В одном примере заранее установленное пороговое значение может быть 25%. В другом примере заранее установленное пороговое значение может быть меньше, например, 15%. В другом примере, вместо определения изменения массового расхода через дроссельную заслонку, программа 300 может подтвердить, превышает ли изменение положения дроссельной заслонки пороговое значение. Положение дроссельной заслонки может быть определено с помощью датчика положения дросселя. Например, во время внезапного сброса педали акселератора положение дроссельной заслонки может существенно измениться, например, от почти открытого до полностью закрытого.

Если определяют, что уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку больше заранее установленного порогового значения, то программа переходит на этап 322, на котором открытие РККПР регулируют с целью увеличения расхода рециркуляционного потока компрессора. Увеличение может быть определено в соответствии с программой 400, показанной на фиг. 4 и тщательно разобранной ниже. С другой стороны, если определяют, что уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку ниже порогового значения, то переходят на этап 324, на котором поддерживают открытие РККПР (например, выбранное на этапе 308).

В этом случае контроллер может отклонять часть сжатого воздуха от дроссельной заслонки для предотвращения обратного потока сжатого воздуха в компрессор во время помпажа. Часть отведенного сжатого воздуха может быть отведена через рециркуляционный клапан компрессора в зависимости от рассчитанного расхода воздушного потока через дроссельную заслонку. Другую часть сжатого воздуха могут отводить в ответ на изменение положения дроссельной заслонки, обеспечивающим положение больше установленного порогового значения. Альтернативно, другую часть сжатого воздуха могут отводить исходя из изменения массового расхода в дроссельной заслонке, при этом изменение содержит уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку, большего заранее установленного порогового значения. Рециркуляционный клапан может быть регулируемым рециркуляционным клапаном компрессора, и отведение части сжатого воздуха осуществляют посредством электронного управления указанным регулируемым рециркуляционным клапаном компрессора. Часть сжатого воздуха может быть отведена, когда расход воздушного потока через дроссельную заслонку меньше минимального расхода сжатого воздуха, необходимого для предотвращения помпажа. Кроме того, отведенную часть сжатого воздуха отводят в зависимости от разности между указанным минимальным расходом, необходимым для предотвращения помпажа, и расходом воздушного потока через дроссельную заслонку.

На фиг. 4 показана программа 400 для определения минимального расхода рециркуляционного потока компрессора, предотвращающего помпаж компрессора во время быстрых неустановившихся условий. В частности, программа содержит определение отфильтрованной версии номинального необходимого расхода рециркуляционного потока компрессора по уравнению (2) для определения скорректированного расхода рециркуляционного потока.

На этапе 402 рассчитывают номинальный расход рециркуляционного потока компрессора следующим образом:

По существу, номинальный расход - это разность между минимальным, необходимым для предотвращения помпажа расходом через компрессор

и существующим расходом воздушного потока через дроссельную заслонку

. Расход воздушного потока через дроссельную заслонку может быть оценен. В одном примере номинальный расход может быть использован, когда неустановившиеся условия не содержат быстрых изменений.

Затем на этапе 404 может быть рассчитан отфильтрованная версия номинального расхода. В настоящем раскрытии отфильтрованная разность может быть оценена путем использования компенсатора сопротивления выводов для увеличения скорости реакции привода РККПР во время неустановившихся условий. Расход

через компенсатор сопротивления выводов может быть рассчитан следующим образом:

где K - постоянная (K>0) и коэффициент усиления фильтра сопротивления выводов. Кроме того, а и b - калибруемые параметры, а также положение ноля и полюса фильтра сопротивления выводов, соответственно. Параметр b, представляющий собой полюс фильтра сопротивления выводов, определяет быстроту затухания выходного сигнала фильтра сопротивления выводов до установившегося состояния. Параметр b может быть откалиброван таким образом, что выходной сигнал фильтра имеет быстрое неустановившееся состояние. Эта калибровка может уменьшить потери, которые могут происходить в случае, если открытие РККПР больше необходимого и\или если РККПР находится в открытом положении в течение более продолжительного, чем требуется, промежутка времени. Параметр а в отношении b может определять количество дополнительного потока, изначально запрашиваемого фильтром. Если параметр а намного меньше параметра b, выходной сигнал фильтра изначально может иметь высокий пик и затухнуть к установившемуся состоянию в соответствии со скоростью изменения, определяемой параметром b. Если параметр а близок по значению параметру b, исходный пик может быть меньше, но скорость затухания будет такой же (определяется b). Таким образом, путем регулировки b может быть изменена скорость фильтра, а путем регулировки а может быть изменено количество исходного дополнительного потока. Следовательно, параметры могут быть откалиброваны таким образом, что b>а≥0. Можно отметить, что если а=0, применяемый фильтр может быть высокочастотным фильтром.

В вышеуказанном уравнении s - комплексная переменная преобразования Лапласа. Компенсированный расход

может реагировать на быстрые изменения оцененных значений расхода через дроссельную заслонку. Например, быстрое снижение массового расхода через дроссельную заслонку может привести к быстрому увеличению

.

На этапе 406 может быть рассчитан расход

рециркуляционного потока по формуле:

где с - калибруемый параметр и с>0. Постоянная с может определять пороговое значение для минимально допустимого значения

. Следовательно,

- комбинация (или сумма)

и ограниченного и смещенного

. Путем выбора постоянной с таким образом, что небольшие изменения массового расхода через дроссельную заслонку не оказывают влияния на изменения расхода рециркуляционного потока, может быть смещен

. Кроме того, путем выбора максимума между нулем и

по меньшей мере может быть обеспечен минимальный расход

рециркуляционного потока компрессора. Таким образом,

может быть ограничен. Следовательно, во время выполнения условий большего сброса педали акселератора, контроллер может отправить команду РККПР на обеспечение исходно большего расхода потока, который со временем сможет быстро затухнуть.

В этом случае отводимая часть сжатого воздуха может быть увеличена во время неустановившихся условий путем фильтрации разности между минимальным расходом потока, необходимым для предотвращения помпажа, и расходом воздушного потока через дроссельную заслонку. Кроме того, отфильтрованное значение разности может быть скорректировано таким образом, чтобы комбинация отведенной части сжатого воздуха и дополнительной отведенной части сжатого воздуха всегда была по меньшей мере равна указанному минимальному расходу потока указанного сжатого воздуха, необходимого для предотвращения помпажа. В качестве другого примера, расход рециркуляционного потока компрессора может быть комбинацией номинального расхода рециркуляционного потока и скорректированного отфильтрованного номинального расхода рециркуляционного потока. Скорректированный отфильтрованный номинальный расход рециркуляционного потока может быть ограниченным и смещенным компенсированным расходом. Во время неустановившихся условий, когда встречаются большие изменения массового расхода через дроссельную заслонку (например, быстрое уменьшение), расход рециркуляционного потока компрессора может быть представлен комбинацией номинального расхода рециркуляционного потока и дополнительного расхода рециркуляционного потока компрессора на основании компенсированного расхода. Во время условий изменений массового расхода через дроссельную заслонку (например, уменьшений) ниже заранее установленного порогового значения, расход рециркуляционного потока компрессора может быть равен номинальному расходу рециркуляционного потока.

На диаграмме 260 по фиг. 2с, проиллюстрирован пример работы компрессора с использованием отфильтрованного расхода для ситуаций, когда имеет место запаздывание привода, и/или когда для расчета расхода рециркуляционного потока используют значения массового расхода через дроссельную заслонку. Кривая 216 изображает работу компрессора за границей помпажа, благодаря использованию фильтра для номинального расхода рециркуляционного потока через компрессор. Быстрое уменьшение расхода воздушного потока через дроссельную заслонку может привести к быстрой реакции привода РККПР. Соответственно, РККПР может быть открыт для обеспечения большего расхода рециркуляционного потока, чтобы расход в компрессоре существенно не уменьшался. По существу, работа компрессора может поддерживаться в области справа от границы откалиброванного помпажа (или мягкого помпажа) (линия 206) и границы жесткого помпажа (линия 202). В этом случае улучшают реакцию на неустановившееся состояние путем использования компенсатора сопротивления выводов.

В одном примере система транспортного средства содержит двигатель, содержащий впускной коллектор; дроссельную заслонку, соединенную с впускным коллектором; компрессор для сжатия заряда воздуха, подаваемого во впускной коллектор; и рециркуляционный канал компрессора, соединяющий выход указанного компрессора со входом указанного компрессора. Рециркуляционный канал компрессора может содержать рециркуляционный клапан с плавной регулировкой. Контроллер может быть сконфигурирован с машиночитаемыми инструкциями для функционирования с закрытым рециркуляционным клапаном компрессора во время работы в установившихся рабочих условиях. Затем, в ответ на кратковременное изменение в воздушном потоке контроллер может функционировать с открытым рециркуляционным клапаном компрессора. Кратковременные изменения в воздушном потоке могут содержать быстрое уменьшение массового расхода через дроссельную заслонку. Контроллер может регулировать открытие рециркуляционного клапана компрессора, обеспечивая расход рециркуляционного потока, исходя из комбинации номинального расхода рециркуляционного потока и отфильтрованного номинального расхода рециркуляционного потока компрессора. Как раскрыто ранее, номинальный расход рециркуляционного потока компрессора представляет собой разность между желаемым расходом через компрессор, зависящим от границы помпажа компрессора, и установленным массовым расходом через дроссельную заслонку. Кроме того, отфильтрованный номинальный расход рециркуляционного потока компрессора может быть скорректирован таким образом, что расход рециркуляционного потока компрессора всегда по меньшей мере равен номинальному расходу рециркуляционного потока компрессора. Может быть проведена корректировка в форме ограничения и смещения отфильтрованного номинального расхода рециркуляционного потока компрессора.

На фиг. 5 диаграмма 500 изображает пример регулировки рециркуляционного клапана компрессора исходя из изменений массового расхода через дроссельную заслонку для поддержания работы компрессора вне зоны помпажа. Диаграмма 500 показывает положение педали (ПП) на кривой 502, массовый расход через дроссельную заслонку на кривой 504, изменения массового расхода через дроссельную заслонку на кривой 506, положение рециркуляционного клапана компрессора с плавной регулировкой (РККПР) на кривой 508, расход рециркуляционного потока компрессора на кривой 510 и запас по помпажу на кривой 512. Все графики построены в зависимости от времени работы двигателя, вдоль оси х. Линия 507 представляет заранее определенное пороговое значение изменения массового расхода через дроссельную заслонку. По существу, линия 507 может представлять пороговое значение снижения таким образом, что любое понижение массового расхода через дроссельную заслонку больше порогового значения 506 может потребовать увеличения расхода рециркуляционного потока исходя из отфильтрованного номинального расхода рециркуляционного потока компрессора. Линия 515 представляет собой границу помпажа, ниже которой может происходить помпаж компрессора (как мягкий, так и жесткий помпаж).

До момента t1 двигатель может находиться в установившихся условиях без существенных изменений положения педали (кривая 502). Массовый расход через дроссельную заслонку (кривая 504) может быть отрегулирован исходя из положения педали таким образом, чтобы обеспечить требуемую скорость. До момента t1, так как могут иметь место установившиеся условия, массовый расход через дроссельную заслонку, по существу, остается относительно одинаковым, и, следовательно, изменения массового расхода через дроссельную заслонку остаются близкими к нулю (кривая 506). Вдобавок, в рабочих условиях до момента t1 запас по помпажу (кривая 512) может быть достаточным, а состояние компрессора может быть значительно выше границы 515 помпажа, так что состояние компрессора находится в области отсутствия помпажа (область над границей помпажа 515). Во время этих условий РККПР может быть закрыт, а массовый расход рециркуляционного потока приостановлен. По существу, до момента t1 расход через компрессор может быть на требуемом уровне, или выше, в частности, над значением расхода в компрессоре, ограничивающим помпаж (что обозначено нахождением компрессора в области отсутствия помпажа).

В момент t1, ввиду изменения рабочих условий двигателя (например, изменение внешних условий или высоты), запас по помпажу, соответственно, может уменьшиться, а состояние компрессора может начать перемещаться к области помпажа (к границе 515). В ответ на это изменение, в момент t1, контроллер может слегка приоткрыть РККПР (кривая 508) для небольшого увеличения расхода рециркуляционного потока (кривая 510). Благодаря началу рециркуляционного потока, расход через компрессор увеличивается до значения выше уровня ограничения помпажа, а состояние компрессора может поддерживаться в области отсутствия помпажа. По существу, если РККПР не будет открыт в момент t1, запас по помпажу может опустить ниже границы 515 помпажа, а компрессор может переместиться в область помпажа, как показано штриховой линией 516.

В момент t2 может произойти сброс педали акселератора, что показано кривой 502, что приводит к соответствующему уменьшению массового расхода через дроссельную заслонку. Однако, изменение массового расхода (D1) через дроссельную заслонку небольшое и меньше границы (507). Соответственно, положение РККПР поддерживают, а расход рециркуляционного потока остается таким же, например, равным номинальному расходу. В момент t3 может происходить нажатие на педаль акселератора. Например, дроссельная заслонка может находиться в более широком открытом положении. В ответ на запрос увеличения крутящего момента, массовый расход через дроссельную заслонку быстро увеличивается, так на кривой 506 можно увидеть большее увеличение (I1). Так как массовый расход через дроссельную заслонку может быть достаточным для поддержания требуемого сжатого воздушного потока и запаса по помпажу, РККПР закрывают, и, следовательно, массовый расход рециркуляционного потока может опуститься до нуля. После нажатия на педаль акселератора в момент t3 нажатие педали может постепенно уменьшаться, и к моменту t4 двигатель опять может прийти к установившимся условиям. Массовый расход через дроссельную заслонку соответствующим образом уменьшается, но это уменьшение (D2) ниже границы воздействия на положение РККПР.

В момент t4 запас по помпажу вновь может достигнуть границы 515 помпажа, ввиду изменений внешних условий или высоты, и РККПР частично может быть приоткрыт для обеспечения небольшой величены расхода рециркуляционного потока. В ответ на увеличение расхода через компрессор, запас по помпажу повышается над границей 515 помпажа, таким образом избегают попадания в область помпажа. Как и ранее, если РККПР не открыт в момент t4, может произойти помпаж компрессора, что показано кривой 516.

В момент t5 может произойти резкий сброс педали акселератора водителем. В результате падения запроса крутящего момента и соответствующего уменьшения потребности в воздушном потоке, открытие дроссельной заслонки может быть уменьшено. Например, дроссельная заслонка может быть закрыта. Следовательно, массовый расход через дроссельную заслонку может существенно упасть, а изменение массового расхода (D3) через дроссельную заслонку может быть больше порогового значения 507. Тогда, для поддержания компрессора в области отсутствия помпажа с расходом через компрессор выше уровня ограничения помпажа, РККПР может быть приведен в полностью открытое положение для увеличения массового расхода рециркуляционного потока. Таким образом, дополнительный расход рециркуляционного потока может быть направлен от места выше по потоку от дроссельной заслонки к входу компрессора. Кроме того, дополнительный расход рециркуляционного потока компрессора может быть выше номинального расхода рециркуляционного потока компрессора, текущего между моментами t4 и t5. Этот дополнительный расход рециркуляционного потока, как раскрыто со ссылкой на фиг.4, может быть определен по отфильтрованной (например, с помощью компенсатора сопротивления выводов) разнице между минимальным, требуемым для предотвращения помпажа компрессора расходом и существующим расходом воздушного потока через дроссельную заслонку. Путем увеличения массового расхода рециркуляционного потока, в ответ на падение массового расхода через дроссельную заслонку, расход в компрессоре поддерживают выше ограниченного уровня помпажа, а состояние компрессора может поддерживаться в области отсутствия помпажа. По существу, если открытие РККПР не увеличится к моменту t5, запас по помпажу может уменьшиться еще больше, и работа компрессора может переместиться в область жесткого помпажа (много ниже границы 515), что показано штриховой линией 516. Кроме того, если компенсированную разность не учитывают при оценке расхода рециркуляционного потока компрессора, помпаж компрессора может также происходить, ввиду запаздываний реакции на команду на полное открытие РККПР.

Между моментами t5 и t6 может слегка усилиться нажатие на педаль, и после момента t6 нажатие на педаль может постепенно увеличиваться и стабилизироваться, так что двигатель может работать в установившихся условиях после момента t6. Соответственно, массовый расход через дроссельную заслонку может постепенно увеличиваться, а РККПР может быть возвращен в частично открытое положение, так что массовый расход рециркуляционного потока уменьшается до номинального расхода рециркуляционного потока компрессора.

В этом случае вероятность помпажа компрессора во время внезапных снижений расхода через дроссельную заслонку может быть уменьшена. Запас по помпажу может поддерживаться контролируемым образом путем применения расхода дополнительного расхода рециркуляционного потока компрессора во время внезапных сбросов педали акселератора. Путем использования компенсатора сопротивления выводов для определения дополнительного расхода рециркуляционного потока компрессора, может быть достигнута более быстрая реакция системы на изменения. Соответственно, может быть предотвращен помпаж компрессора, из-за ошибок в расчете расхода через дроссельную заслонку и/или запаздываний привода РККПР. Кроме того, может быть достигнуто уменьшение проблем помпажа, связанных с ШВНР, включая шум, а также с повреждением компонентов. В целом, могут быть увеличены характеристики двигателя.

Отметим, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в энергонезависимом запоминающем устройстве. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной программе, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемой компьютерной среды хранения в системе управления двигателем.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают в себя один или более указанных элементов, не требуя, и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Claims

1. Способ для двигателя с наддувом, содержащий:

направление сжатого воздуха из компрессора через дроссельную заслонку в двигатель;

отведение части сжатого воздуха от дроссельной заслонки через рециркуляционный клапан для предотвращения обратного потока этой части сжатого воздуха назад в указанный компрессор, являющегося причиной помпажа компрессора; и

отведение дополнительной части сжатого воздуха в ответ на изменение положения дроссельной заслонки больше порогового изменения, причем отведение части сжатого воздуха осуществляют относительно расчетного значения расхода воздушного потока через дроссельную заслонку.

2. Способ по п. 1, в котором указанный рециркуляционный клапан содержит регулируемый рециркуляционный клапан компрессора и отведение части сжатого воздуха осуществляют посредством электронного управления указанным регулируемым рециркуляционным клапаном компрессора.

3. Способ по п. 1, в котором отведение части сжатого воздуха осуществляют, когда расход воздушного потока через указанный дроссельную заслонку меньше минимального расхода сжатого воздуха, необходимого для предотвращения помпажа.

4. Способ по п. 3, в котором отводимую часть сжатого воздуха отводят в соответствии с разностью между указанным минимальным расходом, необходимым для предотвращения помпажа, и расходом воздушного потока через дроссельную заслонку.

5. Способ по п. 4, в котором дополнительную часть сжатого воздуха определяют в соответствии с отфильтрованным значением разности между минимальным расходом, необходимым для предотвращения помпажа, и расходом воздушного потока через указанный дроссельную заслонку.

6. Способ по п. 5, в котором указанное отфильтрованное значение разности далее корректируют таким образом, чтобы комбинация отведенной части сжатого воздуха и дополнительной отведенной части сжатого воздуха всегда была по меньшей мере равна указанному минимальному расходу сжатого воздуха, необходимого для предотвращения помпажа.

7. Способ по п. 1, в котором дополнительная часть сжатого воздуха зависит от быстрого снижения указанного положения дроссельной заслонки.

8. Способ для двигателя с наддувом, содержащий направление дополнительного рециркуляционного потока компрессора от места выше по потоку от дроссельной заслонки к входу компрессора через рециркуляционный клапан компрессора, при этом расход дополнительного рециркуляционного потока компрессора определяют исходя из отфильтрованного значения разности между минимальным расходом через компрессор, необходимым для снижения помпажа компрессора, и существующим расходом воздушного потока через дроссельную заслонку.

9. Способ по п. 8, в котором дополнительный расход рециркуляционного потока компрессора больше номинального расхода рециркуляционного потока компрессора.

10. Способ по п. 9, в котором номинальный расход рециркуляционного потока компрессора представляет собой разность между минимальным расходом через компрессор, необходимым для снижения помпажа компрессора, и существующим расходом воздушного потока через дроссельную заслонку.

11. Способ по п. 10, в котором дополнительный расход рециркуляционного потока компрессора больше нуля или минимально допустимого дополнительного расхода рециркуляционного потока компрессора.

12. Способ по п. 8, в котором дополнительный расход рециркуляционного потока компрессора направляют на вход указанного компрессора, благодаря изменению в расходе воздушного потока через дроссельную заслонку, указанное изменение больше, чем пороговое значение.

13. Способ по п. 12, в котором указанное изменение расхода воздушного потока через дроссельную заслонку является быстрым уменьшением расхода воздушного потока через дроссельную заслонку.

14. Способ по п. 8, в котором рециркуляционный клапан компрессора является рециркуляционным клапаном с плавной регулировкой.

15. Система для транспортного средства, содержащая:

двигатель, содержащий впускной коллектор;

дроссельную заслонку, соединенную с впускным коллектором;

компрессор, расположенный выше по потоку от указанной дроссельной заслонки для сжатия воздушного заряда, подаваемого во впускной коллектор;

рециркуляционный канал компрессора, соединяющий выход указанного компрессора со входом указанного компрессора, указанный рециркуляционный канал компрессора содержит рециркуляционный клапан с плавной регулировкой; и

контроллер с машиночитаемыми инструкциями для:

функционирования с закрытым рециркуляционным клапаном компрессора во время выполнения первого условия; и

во время выполнения второго условия

функционирования с открытым рециркуляционным клапаном компрессора; и

регулировки открытия указанного рециркуляционного клапана компрессора с возможностью обеспечения расхода рециркуляционного потока компрессора исходя из комбинации номинального расхода рециркуляционного потока компрессора и отфильтрованного номинального расхода рециркуляционного потока компрессора.

16. Система по п. 15, в которой указанный номинальный расход рециркуляционного потока компрессора представляет собой разность между желаемым расходом через компрессор, зависящим от границы помпажа указанного компрессора, и расчетным массовым расходом через дроссельную заслонку.

17. Система по п. 15, в которой первое условие содержит установившиеся рабочие условия, а второе условие содержит кратковременные изменения в расходе воздушного потока.

18. Система по п. 17, в которой указанные кратковременные изменения в расходе воздушного потока содержат быстрое снижение массового расхода через дроссельную заслонку.

19. Система по п. 15, в которой есть возможность корректировки указанного отфильтрованного номинального расхода рециркуляционного потока компрессора таким образом, что указанный расход рециркуляционного потока компрессора всегда по меньшей мере равен указанному номинальному расходу рециркуляционного потока компрессора.