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CN106560602B - 用于控制发动机系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制发动机系统的方法，发动机系统具有机械增压器和涡轮增压器，方法包括：油门踏板开度确定操作，确定在发动机起动之后检测的油门踏板的开度是否是第一参考值或更大；第一冷却剂温度确定操作，当油门踏板的开度小于第一参考值时，确定检测的冷却剂的温度是否是第二参考值或更大；第二冷却剂温度确定操作，确定冷却剂的温度是否是第二参考值或更大并且在温度阀值内；以及增压操作，当确定冷却剂的温度在温度阈值内时，分别计算机械增压器和涡轮增压器的增压贡献率，并且使用计算的增压贡献率驱动机械增压器和涡轮增压器。

Description

用于控制发动机系统的方法
技术领域
本公开内容涉及具有涡轮增压器和机械增压器(supercharger)的发动机系统，且更特别地，涉及用于控制发动机系统的方法，其中通过增加在发动机的初始冷起动期间进气的温度，可以减少有害废气排放。
背景技术
涡轮增压器是使用在发动机的动力冲程期间产生的压力和废气的热能旋转涡轮机，因此旋转设置在与涡轮机的旋转轴相同的旋转轴上的叶轮，使得通过空气净化器吸入的空气推进到发动机的燃烧室中的装置。这里，使进气增压并且因此增加空气充入速率(air charge rate)，从而促进发动机输出的改善和废气排放的减少。
在一些车辆中还设置了机械增压器，机械增压器使用发动机或者电动机的动力运行，以使用于发动机的进气增压，从而增强发动机的输出。
然而，即使在同时安装机械增压器和涡轮增压器时，因为车辆起动时(即，在冷起动期间)排出废气而没有将废气的温度增加至足够程度，所以将没有加热的新鲜空气供给至吸入歧管。因此，当在冷起动中运行发动机时，由于气缸的压缩冲程的后期的温度降低导致的燃烧不稳定性，存在诸如CO、四氢大麻酚(THC)等的废气的特性劣化的问题。
前文的内容仅旨在助于理解本公开内容的背景，而并非旨在表示本公开内容落在本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
本公开内容着眼于现有技术中存在的以上问题，并且本公开内容旨在提出用于控制发动机系统的方法，该方法可以增加在发动机的冷起动的初始阶段，增压到发动机的吸入歧管中的空气的温度，从而减少有害废气排放。
根据一个实施方式，一种用于控制具有机械增压器和涡轮增压器的发动机系统的方法，包括：通过控制器确定在发动机起动之后检测的油门踏板的开度是否是第一参考值或更大的油门踏板开度确定操作；当在油门踏板开度确定操作中确定的油门踏板的开度小于第一参考值时，确定检测的冷却剂的温度是否是第二参考值或更大的第一冷却剂温度确定操作；确定在第一冷却剂温度确定操作中确定的冷却剂的温度是否是第二参考值或更大并且在控制器中的温度阈值内的第二冷却剂温度确定操作；和当在第二冷却剂温度确定操作中确定的冷却剂的温度在温度阈值内时，通过控制器分别计算机械增压器和涡轮增压器的增压贡献率，并且使用计算的增压贡献率驱动机械增压器和涡轮增压器的增压操作。
在油门踏板开度确定操作中，当确定的油门踏板的开度是第一参考值或更大时，控制器可以确定发动机处于快速加速驱动模式并且完成发动机系统的控制。
在第一冷却剂温度确定操作中，当确定的冷却剂的温度小于第二参考值时，机械增压器可以实施增压。
在第一冷却剂温度确定操作中，在机械增压器实施增压之后，可以重复实施第一冷却剂温度确定操作。
在第二冷却剂温度确定操作中，当确定的冷却剂的温度是第二参考值或更大并且不在温度阀值内时，可以操作涡轮增压器和机械增压器使得涡轮增压器负责主要增压而机械增压器辅助涡轮增压器的主要增压。
在增压操作中，基于检测的冷却剂的温度和温度阈值，可以计算机械增压器的增压贡献率，并且可以通过计算的增压贡献率操作机械增压器。
在增压操作中，可以以基于检测的冷却剂的温度和温度阈值计算的机械增压器的增压贡献率来操作机械增压器，并且可以以对应于通过从100％减去机械增压器的增压贡献率获得的差数的比率(rate)来操作涡轮增压器。
在增压操作中，可以基于检测的冷却剂的温度和温度阈值计算机械增压器的增压贡献率，其中，可以基于机械增压器的增压贡献率和涡轮增压器的增压贡献率的总和是100％的比率来控制机械增压器和涡轮增压器。
根据另一实施方式，一种用于控制发动机系统的方法，发动机系统包括：涡轮增压器，通过从发动机排出的废气来运转并且在吸入侧进行增压操作；和机械增压器，耦接至发动机的吸入管线并且在吸入侧进行增压操作，该方法包括基于通过传感器检测的冷却剂的温度，由控制器分别计算涡轮增压器和机械增压器的增压贡献率，并且使用计算的增压贡献率操作机械增压器和涡轮增压器。
根据又一实施方式，一种用于控制包括机械增压器和涡轮增压器的发动机系统的方法，包括基于油门踏板的开度和冷却剂的温度分别计算机械增压器和涡轮增压器的增压贡献率。使用计算的增压贡献率操作机械增压器，据此在冷起动期间，进气的温度增加使得有害废气排放减少。
根据本发明的一种用于控制发动机系统的方法的目的在于在车辆的冷起动的初始阶段增加发动机的吸入歧管中的空气的温度，并且因此减少有害废气排放。本发明的主旨是机械增压器用于在冷起动的初始阶段增加吸入歧管中的空气的温度。即，因为机械增压器装配至中间冷却器的后端，所以可以将在压缩空气的操作期间增加温度的空气尽可能地供给至吸入歧管。因此，在冷却剂的温度低的部分中，机械增压器的使用率得到最大化。在冷却剂的温度增加至预定水平或更大之后，仅为了改善加速部分的增压遵循特性而操作机械增压器，使得可以增加冷起动的初始阶段发动机的吸入歧管中的空气的温度，据此可以减少有害废气排放。
附图说明
从以下结合附图时的详细描述中，本公开内容的上述和其他目的、特征以及其他优点将被更清楚地理解。
图1是示出了根据本公开内容的实施方式的用于控制发动机系统的方法的流程图。
图2是示出了图1的发动机系统的配置的示图。
图3是示出了图1的发动机系统根据其温度的机械增压器和涡轮增压器的增压区域的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述根据本公开内容的示例性实施方式的用于控制发动机系统的方法。
图1是示出了根据本公开内容的实施方式的发动机系统控制方法的流程图。图2是示出了图1的发动机系统的配置的示图。图3是示出了图1的发动机系统根据其温度的机械增压器和涡轮增压器的增压区域的曲线图。
根据本公开内容的示例性实施方式，用于控制具有机械增压器100和涡轮增压器200的发动机系统的方法包括：通过控制器400确定发动机300起动之后检测的油门踏板500的开度是否是控制器400中预设的参考值(a)或更大的油门踏板开度确定操作S100；当油门踏板开度确定操作S100中确定的油门踏板500的开度小于控制器400中预设的参考值(a)时，确定检测的冷却剂的温度是否是控制器400中预设的参考值(b)或更大的第一冷却剂温度确定操作S300；确定在第一冷却剂温度确定操作S300中确定的冷却剂的温度是否是控制器400中预设的参考值(b)或更大并且在控制器400中预设的温度范围(b≤冷却剂的温度≤c)内的第二冷却剂温度确定操作S500；和当在第二冷却剂温度确定操作S500中确定的冷却剂的温度在控制器400中预设的温度范围(b≤冷却剂的温度≤c)内时，通过控制器400计算机械增压器100和涡轮增压器200的增压贡献率，并且使用计算的增压贡献率驱动机械增压器100和涡轮增压器200的增压操作S700。
如在图2中所示，用于根据本公开内容的控制方法的发动机系统包括设置在发动机300的排气管线800上的涡轮增压器200、通过涡轮增压器200压缩的空气通过其冷却的中间冷却器、和设置在中间冷却器的后端上并且向吸入管线700供给压缩空气的电动机械增压器100。而且，可以设置低压废气再循环(LP-EGR)装置，用于在操作机械增压器100时确保预定EGR供应率。
在发动机300起动之后，控制器400实施使用传感器510检测油门踏板500的开度并且确定所检测的油门踏板500的开度是否是控制器400中预设的参考值(a)或更大的油门踏板开度确定操作S100。在油门踏板开度确定操作S100中，当确定的油门踏板500的开度是控制器400中预设的参考值(a)或更大时，控制器400确定发动机处于快速加速驱动模式并且在冷起动条件下完成控制发动机系统的操作。根据本公开内容的实施方式的用于控制发动机系统的方法，从而可以防止在发动机在冷起动的初始阶段运行时，由于在气缸的压缩冲程的后期的温度降低引起的燃烧不稳定性导致的诸如CO、THC等废气的特性劣化。当油门踏板500的开度是预设参考值(a)或更大时，确定发动机300处于快速加速驱动模式，并且因此，以现有的典型方式控制发动机300。
在发动机300起动之后，如果在油门踏板开度确定操作S100中确定的油门踏板500的开度小于控制器400中预设的参考值(a)，控制器400确定发动机300处于平稳加速驱动模式而不是处于快速加速驱动模式，并且实施确定由传感器600检测的冷却剂的温度是否是控制器400中预设的参考值(b)或更大的第一冷却剂温度确定操作S300。
在第一冷却剂温度确定操作S300中，当确定的冷却剂温度小于控制器400中预设的参考值(b)时，机械增压器100完全负责增压。在机械增压器100在控制器400的控制下实施预定时间段的增压之后，重复实施第一冷却剂温度确定操作S300。
在第一冷却剂温度确定操作S300中，当确定的冷却剂的温度是控制器400中预设的参考值(b)或更大时，实施确定所确定的冷却剂的温度是否在控制器400中预设的温度范围(b≤冷却剂的温度≤c)内的第二冷却剂温度确定操作S500。
在第二冷却剂温度确定操作S500中，当确定的冷却剂的温度是控制器400中预设的参考值(b)或更大并且不在控制器400中预设的温度范围(b≤冷却剂的温度≤c)内时，操作涡轮增压器200和机械增压器100使得涡轮增压器200负责主要的增压，而机械增压器100辅助涡轮增压器200的操作。即，在该情况下，机械增压器100改善涡轮增压器200的增压遵循特性(boosting following characteristics)。
然而，如果在第一冷却剂温度确定操作S300中确定的冷却剂温度是控制器400中预设的参考值(b)或更大并且在第二冷却剂温度确定操作S500中确定的冷却剂的温度在控制器400中预设的温度范围(b≤冷却剂的温度≤c)内，实施通过控制器400计算机械增压器100和涡轮增压器200的增压贡献率并且使用计算的增压贡献率驱动机械增压器100和涡轮增压器200的增压操作S700。
在增压操作S700中，基于检测的冷却剂的温度和控制器400中预设的冷却剂的温度的范围值(b≤冷却剂的温度≤c的b和c)，计算机械增压器100的增压贡献率，并且通过计算的增压贡献率操作机械增压器100。
即，在增压操作S700中，基于检测的冷却剂的温度和控制器400中预设的冷却剂的温度的范围值，计算机械增压器100的增压贡献率，并且通过计算的增压贡献率操作机械增压器100。因为控制机械增压器100和涡轮增压器200遵循比例，所以以对应于从100％减去机械增压器100的增压贡献率获得的差数的比率操作涡轮增压器200。
更详细地，在增压操作S700中，基于检测的冷却剂的温度和控制器400中预设的冷却剂的温度的范围值计算机械增压器100的增压贡献率。基于机械增压器100的增压贡献率和涡轮增压器200的增压贡献率的总和成为一百的比率(rate)，控制机械增压器100和涡轮增压器200。
总之，根据本公开内容的控制方法中使用的发动机系统包括通过从发动机300排出的废气运行的并且在吸入侧实施增压的涡轮增压器200。机械增压器100耦接至发动机300的吸入管线700并且在吸入侧实施增压。控制器400基于通过传感器600检测的冷却剂的温度计算涡轮增压器200和机械增压器100的增压贡献率并且使用计算的增压贡献率操作机械增压器100和涡轮增压器200。
因而，在包括机械增压器100和涡轮增压器200的发动机系统中，基于油门踏板500的开度和冷却剂的温度计算机械增压器100和涡轮增压器200的增压贡献率，并且使用计算的值操作机械增压器100。因此，在冷起动期间，进气的温度增加使得可以减少有害的废气排放。
可以从图3的曲线图理解本公开内容的上述特性。发动机系统被控制，使得在冷运行部分，使用机械增压器100执行增压。在重叠部分，改变机械增压器100和涡轮增压器200的增压贡献率。在升温运行部分，基于涡轮增压器200的增压，机械增压器100辅助过渡部分的增压。以这种方式，在冷起动的初始阶段，可以增加发动机300的吸入歧管中的空气温度，借此可以减少有害废气排放。
如上所述，根据本公开内容的用于控制发动机系统的方法的目的在于在车辆的冷起动的初始阶段，增加发动机的吸入歧管中的空气的温度，并且因此减少有害废气排放。本公开内容的主旨是机械增压器用于在冷起动的初始阶段增加吸入歧管中的空气的温度。即，因为机械增压器装配至中间冷却器的后端，所以可以将在压缩空气的操作期间增加温度的空气尽可能地供给至吸入歧管。因此，在冷却剂的温度低的部分中，机械增压器的使用率最大化。在冷却剂的温度增加至预定水平或更大之后，仅为了改善加速部分的增压遵循特性而操作机械增压器，使得可以增加冷起动的初始阶段发动机的吸入歧管中的空气的温度，借此可以减少有害废气排放。
尽管出于说明性的目的已描述了本公开内容的示例性实施方式，但是本领域技术人员将认识到的是，在不背离如在所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加、和替换。

Claims (9)

1.一种用于控制发动机系统的方法，所述发动机系统具有机械增压器和涡轮增压器，其中所述机械增压器安装到中间冷却器的后端，所述方法包括以下步骤：
油门踏板开度确定操作，通过控制器确定在发动机起动之后检测的油门踏板的开度是否是第一参考值或更大；
第一冷却剂温度确定操作，当在所述油门踏板开度确定操作中确定的所述油门踏板的开度小于所述第一参考值时，确定检测的冷却剂的温度是否是第二参考值或更大；
第二冷却剂温度确定操作，确定在所述第一冷却剂温度确定操作中确定的所述冷却剂的温度是否是所述第二参考值或更大并且在温度阈值内；以及
增压操作，当在所述第二冷却剂温度确定操作中确定的所述冷却剂的温度在所述温度阈值内时，通过所述控制器分别计算所述机械增压器和所述涡轮增压器的增压贡献率，并且使用计算出的增压贡献率驱动所述机械增压器和所述涡轮增压器，
其中，在所述油门踏板开度确定操作中，当确定的所述油门踏板的开度是所述第一参考值或更大时，所述控制器确定所述发动机处于快速加速驱动模式并且终止用于控制所述发动机系统的所述方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一冷却剂温度确定操作中，当确定的所述冷却剂的温度小于所述第二参考值时，所述机械增压器执行增压。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一冷却剂温度确定操作中，在所述机械增压器执行所述增压之后，重复所述第一冷却剂温度确定操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二冷却剂温度确定操作中，当确定的所述冷却剂的温度是所述第二参考值或更大并且不在所述温度阈值内时，所述涡轮增压器执行主要增压，而所述机械增压器辅助所述涡轮增压器的主要增压。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述增压操作中，基于检测的所述冷却剂的温度和所述控制器中预设的所述冷却剂的温度的范围值来计算所述机械增压器的增压贡献率，并且通过计算出的增压贡献率操作所述机械增压器。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述增压操作中，通过基于检测的所述冷却剂的温度和温度阈值计算的所述机械增压器的增压贡献率来操作所述机械增压器，并且通过与通过从100％减去所述机械增压器的增压贡献率获得的差数对应的比率来操作所述涡轮增压器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述增压操作中，基于检测的所述冷却剂的温度和温度阈值来计算所述机械增压器的增压贡献率，并且
其中，基于所述机械增压器的增压贡献率和所述涡轮增压器的增压贡献率的总和是100％的比率来控制所述机械增压器和所述涡轮增压器。
8.一种用于控制发动机系统的方法，所述发动机系统包括：涡轮增压器，通过从发动机排出的废气来运转并且在吸入侧进行增压操作；以及机械增压器，耦接至所述发动机的吸入管线并且在所述吸入侧进行增压操作，其中所述机械增压器安装到中间冷却器的后端，所述方法包括以下步骤：
由控制器确定在发动机起动之后检测的油门踏板的开度是否是第一参考值或更大，其中，当确定的所述油门踏板的开度是所述第一参考值或更大时，所述控制器确定所述发动机处于快速加速驱动模式并且终止用于控制所述发动机系统的所述方法；以及
当确定的所述油门踏板的开度小于所述第一参考值时，由所述控制器基于通过传感器检测的冷却剂的温度，分别计算所述涡轮增压器和所述机械增压器的增压贡献率，并且使用计算出的增压贡献率操作所述机械增压器和所述涡轮增压器。
9.一种用于控制发动机系统的方法，所述发动机系统包括机械增压器和涡轮增压器，其中所述机械增压器安装到中间冷却器的后端，所述方法包括以下步骤：
确定在发动机起动之后检测的油门踏板的开度是否是第一参考值或更大，其中，当确定的所述油门踏板的开度是所述第一参考值或更大时，确定所述发动机处于快速加速驱动模式并且终止用于控制所述发动机系统的所述方法；以及
当确定的所述油门踏板的开度小于所述第一参考值时，基于冷却剂的温度分别计算所述机械增压器和所述涡轮增压器的增压贡献率，以使用计算出的增压贡献率操作所述机械增压器，
其中，进气的温度在冷起动期间增加，使得有害废气排放减少。
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