用于控制壓縮機(jī)的壓力比的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于控制與發(fā)動(dòng)機(jī)(16)相關(guān)的壓縮機(jī)(42)的輸出壓力與輸入壓力的壓力比的系統(tǒng)(84)。該系統(tǒng)包括能夠接收指示與壓縮機(jī)相關(guān)的輸入壓力的信號(hào)并接收指示與壓縮機(jī)相關(guān)的輸出壓力的信號(hào)的控制器(86)?？刂破鬟€能夠?qū)⑺鲚敵鰤毫εc輸入壓力的壓縮機(jī)壓力比與閾值壓力比進(jìn)行比較和基于比較控制與壓縮機(jī)流動(dòng)連通的旁通閥(82)。
【專利說明】用于控制壓縮機(jī)的壓力比的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制壓縮機(jī)的壓力比的系統(tǒng)和方法，更具體地涉及用于控制壓縮 機(jī)的輸出壓力和輸入壓力的壓力比的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] -些機(jī)器包括用于供應(yīng)動(dòng)力到機(jī)器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，用來推進(jìn)該機(jī)器并操作與機(jī)器 相關(guān)的裝置。為了增加內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，一些機(jī)器可包括被構(gòu)造成增加為發(fā)動(dòng)機(jī)中 的燃燒供應(yīng)的空氣的壓力的壓縮機(jī)。這種壓縮機(jī)設(shè)置在用于從周圍環(huán)境進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn) 氣系統(tǒng)的空氣的入口的下游并在空氣經(jīng)由進(jìn)氣系統(tǒng)引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室之前增加空氣 的壓力。
[0003] 在包括壓縮機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過程中，會(huì)出現(xiàn)造成不希望的壓縮機(jī)喘振的操 作條件。在典型的壓縮機(jī)喘振事件中，本來通常從壓縮機(jī)流到燃燒室的空氣顛倒流動(dòng)并在 壓縮機(jī)處形成壓力峰值。這種事件會(huì)例如在以高速度或者載荷操作的發(fā)動(dòng)機(jī)突然以低速度 或載荷操作時(shí)發(fā)生。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)從高速轉(zhuǎn)變?yōu)榈退?，用于燃燒的空氣量劇烈減少，但壓縮機(jī) 由于例如慣性繼續(xù)增加進(jìn)氣的壓力。結(jié)果，壓縮機(jī)和燃燒室之間的壓力可立刻劇增。這種 壓力峰值或激增可造成不希望的噪音并可能減小與壓縮機(jī)相關(guān)的部件的服務(wù)壽命。因此， 希望提供一種用于緩和或防止與壓縮機(jī)的操作相關(guān)的壓力激增的系統(tǒng)和方法。
[0004] 控制壓縮機(jī)喘振的一種嘗試在Haugen等人的美國(guó)專利No. 6, 213, 724 B1 ('724專 利）中描述。'724專利公開一種用于控制離心壓縮機(jī)中的工作流體激增的方法。根據(jù)'724 專利中公開的方法，激增檢測(cè)通過計(jì)算伴隨壓縮機(jī)中激增的可壓縮流體質(zhì)量流速的改變來 實(shí)現(xiàn)。壓縮機(jī)包括用于感測(cè)第一流體溫度的裝置、用于感測(cè)第一壓力的裝置、用于感測(cè)第二 壓力的裝置以及用于測(cè)量由壓縮機(jī)原動(dòng)機(jī)抽吸的電流的裝置。'724專利中公開的方法包括 計(jì)算第一流體溫度、第一流體壓力、第二流體壓力和由壓縮機(jī)原動(dòng)機(jī)抽吸的電流的時(shí)間改 變率的步驟。該方法進(jìn)一步包括通過結(jié)合計(jì)算的改變率計(jì)算質(zhì)量流速并且將計(jì)算的質(zhì)量流 速與預(yù)定的可接受質(zhì)量流速比較以確定激增是否存在。
[0005] 雖然'724專利中公開的方法可確定是否存在壓縮機(jī)喘振，它可能具有一些可能的 缺點(diǎn)。例如，該方法可能不可靠地緩和或防止壓縮機(jī)喘振。本文公開的系統(tǒng)和方法可旨在 緩和或克服上面提出的可能缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -方面，本發(fā)明包括一種用于控制與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的壓縮機(jī)的輸出壓力與輸入壓力 的壓力比的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括能夠接收指示與壓縮機(jī)相關(guān)的輸入壓力的信號(hào)并接收指示與 壓縮機(jī)相關(guān)的輸出壓力的信號(hào)的控制器?？刂破鬟€能夠?qū)⑺鲚敵鰤毫εc輸入壓力的壓縮 機(jī)壓力比與閾值壓力比進(jìn)行比較和基于比較控制與壓縮機(jī)流動(dòng)連通的旁通閥。
[0007] 另一方面，本發(fā)明包括一種用于控制與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的壓縮機(jī)的輸出壓力與輸入壓 力的壓力比的方法。該方法包括接收指示與壓縮機(jī)相關(guān)的輸入壓力的信號(hào)并接收指示與壓 縮機(jī)相關(guān)的輸出壓力的信號(hào)。該方法還包括將所述輸出壓力與輸入壓力的壓縮機(jī)壓力比與 閾值壓力比進(jìn)行比較和基于比較控制與壓縮機(jī)流動(dòng)連通的旁通閥。
[0008] 又一方面，一種機(jī)器包括發(fā)動(dòng)機(jī)和與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的進(jìn)氣系統(tǒng)。進(jìn)氣系統(tǒng)包括能夠 增加供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的壓力的壓縮機(jī)以及能夠使供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣從進(jìn)氣系統(tǒng)轉(zhuǎn) 向的旁通閥。機(jī)器進(jìn)一步包括能夠從發(fā)動(dòng)機(jī)到周圍環(huán)境提供流動(dòng)連通的排氣系統(tǒng)和控制 器?？刂破髂軌蚪邮罩甘九c壓縮機(jī)相關(guān)的輸入壓力的信號(hào)并接收指示與壓縮機(jī)相關(guān)的輸出 壓力的信號(hào)?？刂破鬟€能夠?qū)⑺鲚敵鰤毫εc輸入壓力的壓縮機(jī)壓力比與閾值壓力比進(jìn)行 比較和基于比較控制旁通閥。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是機(jī)器的一種示例性實(shí)施方式的側(cè)視圖；
[0010] 圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種示例性實(shí)施方式及相關(guān)部件的示意圖；
[0011] 圖3是用于控制壓縮機(jī)的壓力比的一種示例性方法的控制示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 圖1示意性示出了機(jī)器10的一種示例性實(shí)施方式。示例性的機(jī)器10包括底盤12 和聯(lián)接到底盤12的動(dòng)力傳動(dòng)系14。動(dòng)力傳動(dòng)系14包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)16、變速器18和被構(gòu) 造成向牽引裝置22提供動(dòng)力的最終驅(qū)動(dòng)器20,牽引裝置被構(gòu)造成推進(jìn)機(jī)器10。示例性的 機(jī)器10還包括操作者站24,其設(shè)有操作者接口 26,包括被構(gòu)造成允許操作者控制機(jī)器10 的操作的一個(gè)或多個(gè)控制裝置28。例如，操作者接口 26可包括被構(gòu)造成控制機(jī)器10的行 駛速度和/或方法的控制裝置28。圖1示意性描繪了一種包括單個(gè)杠桿的示例性控制裝置 28,但控制裝置28可以是用于由操作者使用，不管直接地還是遠(yuǎn)程地，以便控制機(jī)器10的 速度、行駛路徑和/或動(dòng)力輸出（例如節(jié)流）的任何一個(gè)或多個(gè)裝置，例如一個(gè)或多個(gè)操縱 桿、一個(gè)或多個(gè)手操作或腳操作的杠桿和/或轉(zhuǎn)向盤。
[0013] 圖1所示的示例性機(jī)器10是輪式裝載機(jī)。但是，機(jī)器10可以是任何類型的地面運(yùn) 載工具，例如汽車、卡車、農(nóng)業(yè)車輛和/或建筑車輛，像推土機(jī)、履帶式牽引機(jī)、挖掘機(jī)、平地 機(jī)、高速路卡車、非高速路卡車和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他車輛。另外，機(jī)器10 可以是任何固定式機(jī)器，例如用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)組或者用于泵送例如水、天然氣或汽油的 流體的泵。發(fā)動(dòng)機(jī)16可以是產(chǎn)生動(dòng)力的任何裝置，例如像內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括但不限于火花 點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和/或通過汽油、柴油燃料、生 物柴油、乙醇、甲醇及其組合提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)器可進(jìn)一步包括其他動(dòng)力源，例如氫供 能發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池、太陽能電池和/或本領(lǐng)域已知的任何其他動(dòng)力源。此外，牽引裝置22 可包括輪子、履帶、帶、輪胎和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于推進(jìn)機(jī)器的任何其他裝置。
[0014] 如圖2所示，示例性機(jī)器10包括發(fā)動(dòng)機(jī)16、進(jìn)氣系統(tǒng)30和排氣系統(tǒng)32。示例性 發(fā)動(dòng)機(jī)16包括至少部分限定多個(gè)缸36的缸體34,從而提供空氣-燃料混合物在其中燃燒 以產(chǎn)生動(dòng)力的燃燒室。雖然圖2所示的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)16包括6個(gè)直列構(gòu)造的缸36,但可想 到具有本領(lǐng)域已知的其他數(shù)量缸和其他構(gòu)造的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0015] 圖2所示的示例性進(jìn)氣系統(tǒng)30被構(gòu)造成從進(jìn)氣入口 38向缸36提供空氣，進(jìn)氣入 口在周圍環(huán)境的環(huán)境空氣和缸36之間提供流動(dòng)連通。進(jìn)氣系統(tǒng)30包括被構(gòu)造成從來自周 圍環(huán)境的進(jìn)入進(jìn)氣入口 38的空氣去除顆粒物質(zhì)的空氣清潔器40并可包括本領(lǐng)域已知的過 濾裝置。示例性進(jìn)氣系統(tǒng)30還包括被構(gòu)造成在空氣到達(dá)進(jìn)氣歧管44之前增加在進(jìn)氣入口 38處進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)30的空氣的壓力的壓縮機(jī)42,進(jìn)氣歧管44經(jīng)由進(jìn)氣導(dǎo)管46提供與缸 36的流動(dòng)連通。圖2所示的示例性壓縮機(jī)42是渦輪增壓器48的一部分，渦輪增壓器48進(jìn) 一步包括廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪50。渦輪50經(jīng)由軸52聯(lián)接到壓縮機(jī)42,使得經(jīng)過渦輪50的廢 氣的流動(dòng)造成渦輪50轉(zhuǎn)動(dòng)軸52,軸繼而驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)42,由此增加進(jìn)氣系統(tǒng)30中的空氣的 壓力。雖然示例性的壓縮機(jī)42是渦輪驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，可以想到其他類型的壓縮機(jī)，例如通 過發(fā)動(dòng)機(jī)16的輸出軸和/或其他馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0016] 示例性的進(jìn)氣系統(tǒng)30還包括被構(gòu)造成在壓縮空氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管44之前冷卻壓縮 機(jī)42下游的壓縮空氣從而得到較冷的空氣-燃料混合物的空氣冷卻器54。冷卻器54可以 是本領(lǐng)域已知的任何類型的冷卻器，例如空氣冷卻的空氣冷卻器或者液體冷卻的空氣冷卻 器。示例性的進(jìn)氣系統(tǒng)30還包括被構(gòu)造成結(jié)合再循環(huán)廢氣的一部分以添加到進(jìn)入排氣歧 管44的空氣的混合器56。
[0017] 示例性的排氣系統(tǒng)32構(gòu)造成在缸36和周圍環(huán)境的環(huán)境空氣之間提供流動(dòng)連通， 使得缸36中的燃燒副產(chǎn)品可被處理并排放到周圍環(huán)境。圖2所示的示例性排氣系統(tǒng)32包 括排氣歧管58,其在缸36和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)60之間經(jīng)由提供與混合器56和進(jìn)氣系統(tǒng)30 流動(dòng)連通的再循環(huán)導(dǎo)管62提供流動(dòng)連通，或者排氣歧管58在缸36和廢氣處理系統(tǒng)64之 間提供流動(dòng)連通。
[0018] 示例性的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)60被構(gòu)造成允許控制量的廢氣經(jīng)由混合器56供應(yīng)到進(jìn) 氣系統(tǒng)32。如圖2所示，示例性廢氣再循環(huán)系統(tǒng)60包括在排氣歧管56下游和質(zhì)量流量傳 感器68上游的冷卻器66。不例性的冷卻器66被構(gòu)造成在廢氣到達(dá)混合器56之前冷卻廢 氣，這可為發(fā)動(dòng)機(jī)16的燃燒過程提供好處。冷卻器66可以是本領(lǐng)域已知的任何類型的冷 卻器，例如空氣冷卻的冷卻器或液體冷卻的冷卻器。質(zhì)量流量傳感器68被構(gòu)造成提供指示 經(jīng)過導(dǎo)管56到混合器56的廢氣的流速的信號(hào)。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)60可進(jìn)一步包括被構(gòu)造 成控制從排氣歧管58到混合器56的廢氣的流動(dòng)的閥70。
[0019] 如圖2所示，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)64在渦輪增壓器48的渦輪50的下游并可被構(gòu)造成 從廢氣去除不希望的顆粒和/或?qū)⒉幌Ｍ膹U氣成分轉(zhuǎn)換成更加希望的廢氣成分，如本領(lǐng) 域已知的。示例性的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)64包括提供與位于渦輪50下游和顆粒過濾器76 (例 如柴油顆粒過濾器）上游、繼而在排氣出口 78上游的再生裝置74流動(dòng)連通的排氣導(dǎo)管72。 示例性的顆粒過濾器76可被構(gòu)造成捕集不希望的顆粒，使得它們不會(huì)離開排氣出口 78,如 本領(lǐng)域已知的。因?yàn)轭w粒過濾器76的有效性可隨著更多的顆粒捕集在其中而退化，希望的 是使顆粒過濾器76的有效性再生。示例性的再生裝置74可被構(gòu)造成根據(jù)本領(lǐng)域已知的方 法再生顆粒過濾器76。例如，根據(jù)一些實(shí)施方式，再生裝置74可被構(gòu)造成點(diǎn)燃和燃燒積累 在顆粒過濾器76中的顆粒以增強(qiáng)顆粒過濾器76的有效性。
[0020] 如圖2所示，示例性的廢氣處理系統(tǒng)64可進(jìn)一步包括在壓縮機(jī)42和再生裝置74 之間提供流動(dòng)連通的旁通導(dǎo)管80。在所示的示例性實(shí)施方式中，旁通閥82可定位在壓縮機(jī) 42和再生裝置74之間以控制兩者之間的流動(dòng)連通。旁通閥82可以位于進(jìn)氣系統(tǒng)30的其 他位置，例如壓縮機(jī)42和缸36之間的任何位置。根據(jù)一些實(shí)施方式，旁通閥82可打開以 向再生裝置74供應(yīng)空氣，由此供應(yīng)用于顆粒過濾器76中的顆粒的點(diǎn)燃和燃燒的空氣。另 夕卜，如下面更詳細(xì)解釋的，旁通閥82可被構(gòu)造成去掉（bleed)通過壓縮機(jī)42的操作形成的 壓力，例如以減小壓縮機(jī)42的輸出壓力與輸入壓力的壓力比。根據(jù)一些實(shí)施方式，壓力可 以被去掉至周圍環(huán)境和/或進(jìn)氣系統(tǒng)30的在壓縮機(jī)42上游的位置。
[0021] 如圖2所示，示例性機(jī)器10還包括控制系統(tǒng)84,其被構(gòu)造成控制發(fā)動(dòng)機(jī)16、進(jìn)氣 系統(tǒng)30和/或排氣系統(tǒng)32的操作。例如，圖2所示的示例性控制系統(tǒng)84包括控制器86、 被構(gòu)造成提供指示進(jìn)氣入口 38處的壓力給控制器86的傳感器88和被構(gòu)造成提供指示壓 縮機(jī)42下游的壓力、例如進(jìn)氣歧管44上游的位置處的壓力的傳感器90。根據(jù)一些實(shí)施方 式，傳感器88可位于空氣清潔器40和壓縮機(jī)42之間。示例性控制器86被構(gòu)造成從傳感 器88和90接收指示壓力的信號(hào)并基于從傳感器90和傳感器88接收的相應(yīng)信號(hào)計(jì)算指示 壓縮機(jī)42的輸出壓力與輸入壓力的壓力比。
[0022] 示例性控制系統(tǒng)84還可包括被構(gòu)造成提供指示發(fā)動(dòng)機(jī)16的速度的信號(hào)的傳感器 92和被構(gòu)造成提供指示供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)16的燃料（例如質(zhì)量、體積和/或速率）的信號(hào)的傳 感器94。替代地或者另外地，控制系統(tǒng)84可包括可提供指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或供應(yīng)到發(fā)動(dòng) 機(jī)16的燃料的信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（未顯示）。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊可與控制器86 分離或集成。
[0023] 示例性控制器86可包括一個(gè)或多個(gè)處理器、微處理器、中央處理單元、機(jī)載計(jì)算 機(jī)、電子控制模塊和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他計(jì)算和控制裝置?？刂破?6可被 構(gòu)造成運(yùn)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中、從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)讀取和/或從通過任何合適的通訊網(wǎng)絡(luò)操 作地聯(lián)接到控制器86的外部裝置訪問的一個(gè)或多個(gè)軟件程序或者應(yīng)用。
[0024] 示例性控制器86可被構(gòu)造成控制壓縮機(jī)42的壓力比。例如，控制器86可被構(gòu)造 成控制壓縮機(jī)42的輸出壓力與輸入壓力的比。這可造成緩和或防止與壓縮機(jī)42的操作相 關(guān)的壓縮機(jī)喘振。特別是，壓縮機(jī)42被構(gòu)造成增加經(jīng)由空氣入口 38從機(jī)器10的周圍環(huán)境 供應(yīng)的環(huán)境空氣的壓力，并在空氣經(jīng)由進(jìn)氣系統(tǒng)30供應(yīng)到缸36用于燃燒之前增加空氣的 壓力。在一些操作條件下，壓縮機(jī)42的下游側(cè)上的壓力可快速增加，形成進(jìn)氣系統(tǒng)30中的 背壓中的激增。這可例如在發(fā)動(dòng)機(jī)16從高速度或載荷快速轉(zhuǎn)變到低速度或載荷時(shí)發(fā)生。例 如，在高速條件期間，壓縮機(jī)42可以高速操作以增加進(jìn)氣系統(tǒng)30中的壓力。但是，如果發(fā)動(dòng) 機(jī)16的速度突然減小，由壓縮機(jī)42供應(yīng)的空氣可變得高于發(fā)動(dòng)機(jī)16在低速時(shí)消耗的。結(jié) 果，由于例如慣性可繼續(xù)以高速率或速度操作的壓縮機(jī)42暴露于壓力的突然增加或激增。 這種現(xiàn)象可形成不希望的噪音和/或減少壓縮機(jī)42及其相關(guān)部件的服務(wù)壽命。
[0025] 工業(yè)實(shí)用性
[0026] 公開的用于控制壓縮機(jī)的壓縮比的系統(tǒng)和方法可與具有經(jīng)由壓縮機(jī)供應(yīng)進(jìn)氣的 發(fā)動(dòng)機(jī)的任何機(jī)器一起使用。公開的系統(tǒng)和方法可造成機(jī)器的改善操作。例如，控制系統(tǒng) 84可被構(gòu)造成控制壓縮機(jī)42的輸出壓力與輸入壓力的壓力比，并由此緩和或防止與壓縮 機(jī)42相關(guān)的壓力激增。例如，控制器86可構(gòu)造成接收指示來自傳感器88的輸入壓力和來 自傳感器90的輸出壓力的信號(hào)并以閉環(huán)反饋方式控制旁通閥82,使得可以控制壓縮機(jī)42 處的壓力比。
[0027] 根據(jù)一些實(shí)施方式，控制器86被構(gòu)造成接收指示發(fā)動(dòng)機(jī)16的速度和供應(yīng)到發(fā)動(dòng) 機(jī)16的燃料（例如，質(zhì)量、體積和/或速率）的信號(hào)，并確定閾值壓力比。供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī) 16的燃料可基于例如每噴射或每單位時(shí)間供應(yīng)的燃料質(zhì)量、燃料體積和/或燃料質(zhì)量/體 積?？刂破?6可被構(gòu)造成將基于來自傳感器88和90的信號(hào)的壓縮機(jī)42的壓力比（即， 實(shí)際壓力比）與閾值壓力比比較并打開旁通閥82,使得進(jìn)氣系統(tǒng)30中的壓力例如經(jīng)由旁 通導(dǎo)管80吮吸到排氣系統(tǒng)32。根據(jù)一些實(shí)施方式，控制器86可被構(gòu)造成確定實(shí)際壓力比 和閾值壓力比之間的差，并基于該差確定足以緩和或防止壓縮機(jī)喘振的用來打開旁通閥82 的橫截面面積。雖然這可造成緩和或防止壓力激增，它也可允許壓縮機(jī)42通過不打開旁通 閥82比足以緩和或防止壓縮機(jī)激增更大的橫截面面積或者更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間在經(jīng)由旁通閥 82釋放壓力之后保持對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)16上的命令載荷增加的響應(yīng)性。這可使得發(fā)動(dòng)機(jī)16在潛在 壓縮機(jī)喘振條件后更加響應(yīng)于操作者指令。
[0028] 圖3示出了一種控制壓縮機(jī)42的壓力比的方法的示例性實(shí)施方式的控制圖。在步 驟100,控制器86接收指示發(fā)動(dòng)機(jī)16的速度和供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)16的燃料的信號(hào)。在所示的 示例性方法中，控制器16使用發(fā)動(dòng)機(jī)速度和燃料來確定閾值壓力比。根據(jù)一些實(shí)施方式， 其他參數(shù)可用來確定閾值壓力比。閾值壓力比對(duì)應(yīng)于基于發(fā)動(dòng)機(jī)16的該操作條件的最大 壓力比，在這以下，壓縮機(jī)42可操作而不經(jīng)歷壓力激增。閾值壓力比可以基于從壓縮機(jī)的 制造商、數(shù)學(xué)計(jì)算和/或?qū)嶒?yàn)獲得的信息。根據(jù)所示的示例性實(shí)施方式，控制器86可基于 閾值壓力比、發(fā)動(dòng)機(jī)速度和燃料之間的關(guān)聯(lián)確定閾值壓力比。這種關(guān)聯(lián)可采取三維映射、表 格和等式的形式。
[0029] 在步驟110,控制器86接收指示機(jī)器10的周圍環(huán)境中的環(huán)境空氣壓力的信號(hào)并使 用過濾因子和環(huán)境空氣壓力之間的過濾因子關(guān)聯(lián)確定與進(jìn)氣壓力由于空氣清潔器40造成 的降低相關(guān)的過濾因子。該信號(hào)可例如從傳感器88接收。該過濾因子關(guān)聯(lián)可采取二維映 射、表格和等式的形式。
[0030] 在步驟120,控制器86可構(gòu)造成使用步驟110確定的閾值壓力比和步驟110確定 的過濾因子確定基于環(huán)境壓力的過濾閾值壓力比。在所示的示例性實(shí)施方式中，控制器86 可使用低通過濾器來確定過濾閾值壓力比。
[0031] 在步驟130,控制器86基于分別從傳感器90和88接收的信號(hào)確定壓縮機(jī)42的輸 出壓力與輸入壓力的實(shí)際壓力比。之后，在步驟140,將步驟120確定的過濾閾值壓力比與 步驟130確定的實(shí)際壓縮機(jī)壓力比比較。特別是，控制器86確定過濾閾值壓力比和實(shí)際壓 縮機(jī)壓力比之間的差以確定壓力比誤差。
[0032] 在所示的示例性實(shí)施方式中，在步驟150,控制器86基于機(jī)器86的周圍環(huán)境的環(huán) 境壓力確定壓力增益K p。例如，控制器86使用壓力增益&和環(huán)境壓力之間的關(guān)聯(lián)（其可 采取二維映射、表格和等式的形式）。根據(jù)一些實(shí)施方式，環(huán)境壓力之外的參數(shù)可用來確定 壓力增益。
[0033] 在步驟160,控制器86將壓力比誤差乘以壓力增益Κρ以確定足以克服該壓力比誤 差的旁通閥82打開的橫截面面積。根據(jù)一些實(shí)施方式，控制器86可確定對(duì)應(yīng)于旁通閥82 的打開的電流、位置和/或角度而不是（或者除其另外）橫截面面積。在步驟170,控制器 86基于其他因素和旁通閥打開的有限橫截面面積之間的關(guān)聯(lián)確定用于打開旁通閥82的有 限橫截面面積。這些關(guān)聯(lián)可采取二維映射、表格和等式的形式。
[0034] 在步驟180,控制器86基于步驟170確定的有限橫截面面積確定希望的閥位置。 希望的閥位置基于有限橫截面面積和提供該有限橫截面面積的閥位置之間的關(guān)聯(lián)確定。這 些關(guān)聯(lián)可采取二維映射、表格和等式的形式。之后，控制器86可根據(jù)步驟180確定的希望 閥位置打開。在該示例性實(shí)施方式中，壓縮機(jī)42的壓力比可被控制，且壓縮機(jī)喘振可被緩 和或防止。
[0035] 雖然上面公開的示例性控制系統(tǒng)包括比例項(xiàng)，但可以想到控制系統(tǒng)可包括比例本 領(lǐng)域已知的比例項(xiàng)、導(dǎo)出項(xiàng)和積分項(xiàng)的任何組合。
[0036] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚可以對(duì)示例性公開的系統(tǒng)、方法和機(jī)器進(jìn)行各種修改和變 型。通過考慮說明和示例性公開實(shí)施方式的實(shí)踐，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白其他實(shí)施方式。說明 書和實(shí)施例旨在僅僅被認(rèn)為示例性的，真正的保護(hù)范圍通過權(quán)利要求書及其等同來指明。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于控制與發(fā)動(dòng)機(jī)（16)相關(guān)的壓縮機(jī)（42)的輸出壓力和輸入壓力的壓力比的 系統(tǒng)（84)，該系統(tǒng)包括： 控制器（86)，其能夠： 接收指不與壓縮機(jī)相關(guān)的輸入壓力的信號(hào)； 接收指示與壓縮機(jī)相關(guān)的輸出壓力的信號(hào)； 將所述輸出壓力與輸入壓力的壓縮機(jī)壓力比與閾值壓力比進(jìn)行比較；和 基于所述比較控制與壓縮機(jī)流動(dòng)連通的旁通閥（82)。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器能夠基于發(fā)動(dòng)機(jī)的速度和供應(yīng)至發(fā)動(dòng) 機(jī)的燃料確定所述閾值壓力比。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器能夠從閾值壓力比減去壓縮機(jī)壓力比 以確定壓力比誤差，并基于壓力比誤差控制旁通閥。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器能夠通過將指示閥位置的信號(hào)發(fā)送到 旁通閥來控制旁通閥。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器能夠基于對(duì)應(yīng)于壓力比誤差的旁通閥 打開的橫截面面積確定閥位置。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括旁通閥，其中旁通閥能夠在壓縮機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的排 氣系統(tǒng)（32)之間提供選擇性流動(dòng)連通。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括旁通閥，其中旁通閥能夠在周圍環(huán)境和發(fā)動(dòng)機(jī)的 進(jìn)氣系統(tǒng)（30)相對(duì)于壓縮機(jī)在上游的位置中的至少一個(gè)和壓縮機(jī)之間提供選擇性流動(dòng)連 通。
8. -種機(jī)器（10)，包括： 發(fā)動(dòng)機(jī)（16); 進(jìn)氣系統(tǒng)（30)，其與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)，進(jìn)氣系統(tǒng)包括： 壓縮機(jī)（42)，其能夠增加供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的壓力； 旁通閥（82)，其能夠使供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣從進(jìn)氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)向； 排氣系統(tǒng)（32)，其能夠從發(fā)動(dòng)機(jī)到周圍環(huán)境提供流動(dòng)連通；和 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的用于控制壓力比的系統(tǒng)（84)。
9. 如權(quán)利要求8所述的機(jī)器，其中，旁通閥能夠?qū)⒖諝鈴倪M(jìn)氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)向到發(fā)動(dòng)機(jī)的排 氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)的在相對(duì)于壓縮機(jī)在上游的位置處的進(jìn)氣系統(tǒng)和周圍環(huán)境的至少一個(gè)。
10. 如權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其中，排氣系統(tǒng)包括顆粒過濾再生裝置（74)，并且其中 旁通閥與顆粒過濾再生裝置流動(dòng)連通。
【文檔編號(hào)】F04B49/20GK104066992SQ201280067768
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】J·K·魯普勒卡, T·E·巴恩斯, N·P·阿特貝里, K·N·E·特洛伊西 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司