用于扭矩控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于扭矩控制的方法和系統(tǒng)。提供用于改善喘振控制的方法和系統(tǒng)。當喘振條件接近時，參考調(diào)節(jié)器以比要求的發(fā)動機氣流慢的速率將發(fā)動機氣流減少到比要求的發(fā)動機氣流高的水平，以滿足減少的扭矩需求。通過經(jīng)由聯(lián)接到發(fā)動機的電機或經(jīng)由可替代的發(fā)動機致動器調(diào)節(jié)在驅(qū)動軸上施加負扭矩，抵消由額外氣流產(chǎn)生的多余扭矩。
【專利說明】用于扭矩控制的方法和系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本申請涉及用于在渦輪增壓器喘振期間修正駕駛員空氣需求和發(fā)動機扭矩輸出的方法和系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]發(fā)動機系統(tǒng)可配置具有提供增壓充氣和改善峰值功率輸出的增壓裝置，例如渦輪增壓器或機械增壓器。壓縮機的使用允許較小排量的發(fā)動機提供與較大排量的發(fā)動機一樣大的功率，但具有附加的燃料經(jīng)濟利益。然而，壓縮機易于喘振。例如，當操作員松開加速器踏板時，發(fā)動機進氣節(jié)氣門關閉，從而導致減少的向前流量通過壓縮機和潛在的壓縮機喘振。喘振可導致NVH問題，例如來自發(fā)動機進氣系統(tǒng)的不期望的噪聲。
[0003]Ulrey等人在US 8161746中示出了一種用于控制喘振引起的噪聲的方法。其中，當壓縮機喘振條件接近時，調(diào)節(jié)一個或更多增壓致動器以控制通過壓縮機的氣流。具體地，壓縮機下游的發(fā)動機進氣節(jié)氣門被關閉，壓縮機上游的另外的進氣節(jié)氣門被關閉，并且壓縮機旁通閥和廢氣門打開以傾卸多余的增壓壓力。通過關閉壓縮機入口節(jié)氣門，喘振引起的噪聲減少。
[0004]然而，本發(fā)明人在此已經(jīng)確認關于這種方法的潛在問題。例如，Ulrey等人的方法使用與旁通閥聯(lián)接的節(jié)氣門控制，以在不增加發(fā)動機流量的情況下增加壓縮機流量(以便解決喘振)。然而，由于壓縮機旁通閥響應的延遲，可能難以在所有條件下精確控制旁路流量和發(fā)動機流量，可能經(jīng)歷發(fā)動機扭矩瞬變。作為另一個示例，Ulrey等人的方法要求包括壓縮機上游的另外的節(jié)氣門以及上游節(jié)氣門與壓縮機下游的節(jié)氣門操作的配合。因此，這就增加了該系統(tǒng)的成本和復雜性。
[0005]在一個示例中，上述的一些問題可以通過用于包括電機(例如，馬達)的增壓發(fā)動機系統(tǒng)的方法而被至少部分解決。所述方法包括，響應于渦輪增壓器喘振的指示，施加來自聯(lián)接到發(fā)動機的電機的負扭矩，同時向發(fā)動機提供比所需氣流更多的氣流。在可替代的示例中，所述方法包括，響應于渦輪增壓器喘振的指示，向發(fā)動機提供比所需節(jié)氣門流量更多的流量，同時調(diào)節(jié)可替代的致動器以基于比所需節(jié)氣門流量更大的節(jié)氣門流量傳送發(fā)動機所需扭矩。例如，基于比所需節(jié)氣門流量更大的節(jié)氣門流量，可調(diào)節(jié)凸輪正時和火花點火正時中的一個或多個。以這種方式，當負扭矩用于滿足駕駛員所需車輪扭矩同時解決與喘振相關聯(lián)的NVH問題時，節(jié)氣門流量(和壓縮機氣流)可被修正以減輕喘振。
[0006]作為示例，發(fā)動機系統(tǒng)可包括用于提供增壓進氣充氣的渦輪增壓器，其中壓縮機由渦輪驅(qū)動。響應于扭矩需求的突然下降，例如在松加速器踏板期間，可打開壓縮機再循環(huán)閥以傾卸增壓壓力，同時打開廢氣門以降低渦輪速度。另外，可減少發(fā)動機氣流以滿足較低的扭矩需求。由此產(chǎn)生的節(jié)氣門流量的減少可使壓縮機比(或壓縮機流量)在喘振極限內(nèi)或接近喘振極限。響應于喘振正在被接近或已被超過，發(fā)動機控制器可限制節(jié)氣門流量減少。具體地，氣流不會減少到與減少的扭矩需求相稱的水平。相反，氣流的減少是受限制的，使得將氣流控制到比實際要求更高的水平以滿足扭矩需求?？梢曰跉饬髡{(diào)節(jié)燃料噴射以維持化學計量(或可替代的(alternate)期望的燃燒空燃比)的發(fā)動機燃燒。然后，由多余氣流產(chǎn)生的多余扭矩可由聯(lián)接到發(fā)動機的電機吸收。例如，在發(fā)動機聯(lián)接到混合動力電動車輛系統(tǒng)中的情況下，來自電動馬達的負載可被施加在發(fā)動機上以將負扭矩增加到驅(qū)動軸并且滿足駕駛員扭矩需求。在進一步的示例中，起動機馬達(例如曲柄集成起動機發(fā)電機)或聯(lián)接到發(fā)動機的交流發(fā)電機可用于在發(fā)動機上施加負載并且吸收多余的扭矩。在每種情況下，所施加的負扭矩的量可基于操作員預期的扭矩(或扭矩需求)和提供給發(fā)動機的扭矩(同時以升高的氣流操作)之間的差異。在一個方法中，響應于喘振的指示，發(fā)動機控制器可使用參考調(diào)節(jié)器修正氣流。例如，參考調(diào)節(jié)器可經(jīng)配置使得發(fā)動機氣流被初始修正以減少壓縮機喘振，并且然后隨著時間的推移，轉換氣流修正以滿足駕駛員扭矩需求。
[0007]在可替代的示例中，當提供比所需節(jié)氣門流量更大的節(jié)氣門流量時，可調(diào)節(jié)一個或多個可替代的發(fā)動機扭矩致動器以減少多余的扭矩。例如，凸輪正時調(diào)節(jié)和/或火花正時調(diào)節(jié)可同時用于補償由比所需節(jié)氣門流量更大的節(jié)氣門流量產(chǎn)生的多余扭矩。這可包括，例如，基于比所需氣流更大的氣流，火花正時從最大扭矩最小點火提前角(MBT)延遲一定量以減少扭矩。作為另一個示例，基于比所需氣流更大的氣流，進氣凸輪正時和/或排氣凸輪正時可提前或延遲(基于發(fā)動機轉速和呼吸效應)一定量以減少扭矩。
[0008]以這種方式，響應于扭矩和增壓需求的下降，通過限制節(jié)氣門流量減少，壓縮機的流率和壓力的突變減少，從而降低了壓縮機喘振的可能性。通過移動壓縮機操作遠離喘振極限，減輕了喘振相關的問題。通過在驅(qū)動軸上施加電機負載而補償多余的扭矩，或調(diào)整凸輪正時和/或火花點火正時，可克服由將節(jié)氣門流量提高到高于實際期望水平所產(chǎn)生的“運行中”的感覺。因此，這允許了在沒有使操作員駕駛感覺降低的情況下減少喘振，同時滿足操作員扭矩需求?？偟膩碚f，改善了發(fā)動機性能。
[0009]應該理解，提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
是為以簡化形式引入所選概念，其將在【具體實施方式】中進一步描述。這并不意味著確立所要求保護的主題的關鍵或必要特征，其范圍由隨附權利要求唯一限定。此外，所要求保護的主題不限于解決以上的或本公開的任何部分中指出的任何缺點的實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出了聯(lián)接在混合動力電動車輛系統(tǒng)中的增壓發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖。
[0011]圖2示出了增壓發(fā)動機系統(tǒng)的示例性燃燒室。
[0012]圖3示出了高水平流程圖，其說明了可實現(xiàn)以便減少駕駛員空氣需求以及使用扭矩補償解決壓縮機喘振的程序。
[0013]圖4示出了根據(jù)本公開的示例性扭矩和氣流調(diào)節(jié)。
[0014]圖5示出了顯示壓縮機喘振極限的壓縮機圖示。
[0015]圖6示出了用于調(diào)節(jié)駕駛員空氣需求以及使用扭矩補償來解決壓縮機喘振的示例性方框圖。

【具體實施方式】
[0016]下列描述涉及在增壓發(fā)動機系統(tǒng)中用于解決壓縮機喘振的系統(tǒng)和方法，例如圖1的系統(tǒng)。在喘振的預期下，增壓控制致動器(圖2)可調(diào)節(jié)以修正壓縮機流率和壓力比，而扭矩控制致動器可同時被調(diào)節(jié)以修正發(fā)動機扭矩輸出(圖6)?？刂破骺山?jīng)配置執(zhí)行控制程序，例如圖3的程序，以便當達到壓縮機喘振極限(圖5)時，執(zhí)行對廢氣門、壓縮機旁通閥和進氣節(jié)氣門的位置的調(diào)節(jié)以修正節(jié)氣門流量。具體地，節(jié)氣門流量可被減少有限量。通過施加來自發(fā)動機系統(tǒng)的電機的負扭矩和/或調(diào)節(jié)一個或多個可替代的發(fā)動機扭矩致動器(例如凸輪正時和氣門正時)，控制器也可補償由修正的節(jié)氣門流量引起的扭矩誤差(具體地，多余扭矩)。參考圖4示出了示例性調(diào)節(jié)。以這種方式，減少了節(jié)氣門流量以解決喘振和喘振相關的NVH問題，同時扭矩調(diào)節(jié)被用于解決操作員駕駛感覺問題。
[0017]圖1描述了交通工具的混合動力推進系統(tǒng)100。在所描述的實施例中，車輛是混合動力電動車輛(HEV)?；旌蟿恿ν七M系統(tǒng)100包括內(nèi)燃發(fā)動機10。發(fā)動機10聯(lián)接到變速器44。變速器44可以是手動變速器、自動變速器或其組合。變速器44可包括具有多個齒輪的齒輪組。進一步地，可包括各種附加部件，例如扭矩變換器、最終驅(qū)動單元等。所示變速器44聯(lián)接到可接觸路面的驅(qū)動輪52。
[0018]變速器44可替代地由電動馬達50驅(qū)動。在所描述的實施例中，馬達是電池供電的電動馬達，其中電動馬達50由儲存在電池46中的能量供電?？捎糜谙蝰R達供電的其它儲能裝置包括電容器、飛輪、壓力容器等。在此為逆變器48的能量轉換裝置可經(jīng)配置將電池46的直流電(DC)輸出轉換成由電動馬達50使用的交流電(AC)輸出。電動馬達50也可以再生模式操作，即作為發(fā)電機，以吸收來自車輛運動和/或發(fā)動機的能量，并且將吸收的能量轉換為適合在電池46中儲存的能量形式。當以再生模式操作時，電動馬達50可在發(fā)動機上施加負載，從而在傳動系上提供負扭矩。此外，根據(jù)需要，電動馬達50可作為馬達或發(fā)電機運轉以增大或吸收扭矩。
[0019]在一些實施例中，如圖所示，發(fā)動機10可以是聯(lián)接到增壓裝置56的增壓發(fā)動機，該增壓裝置56用于向發(fā)動機提供增壓充氣。在一個示例中，如參考圖2所詳述的，增壓裝置56可以是渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括沿軸聯(lián)接到進氣壓縮機的排氣渦輪。其中，通過渦輪的排氣流可使渦輪旋轉，該渦輪然后驅(qū)動壓縮機。然后，在將增壓空氣傳送到發(fā)動機之前，壓縮機可壓縮進氣。在其它的示例中，增壓裝置可以是機械增壓器，其中進氣壓縮機由電動馬達或發(fā)動機曲軸驅(qū)動。通過使用增壓空氣，可改善發(fā)動機性能和峰值功率輸出。
[0020]發(fā)動機10可用包括起動機馬達的發(fā)動機起動系統(tǒng)54起動。在一個示例中，聯(lián)接至IJ發(fā)動機的起動機馬達可以是電池操作的，其中起動機馬達由來自電池46的能量驅(qū)動。在另一個示例中，起動機馬達可以是曲柄集成起動機發(fā)電機(CISG)。在又一個示例中，起動機馬達可以是皮帶驅(qū)動的集成起動機發(fā)電機(BISG)。在又一個示例中，所述起動機可以是動力傳動系統(tǒng)驅(qū)動馬達，例如通過聯(lián)接裝置連接到發(fā)動機的混合動力發(fā)電廠。聯(lián)接裝置可包括變速器、一個或多個齒輪和/或其它任何合適的聯(lián)接裝置。起動機可經(jīng)配置以預定的接近零的閾值速度或低于預定的接近零的閾值速度(例如，低于50或10rpm)支持發(fā)動機重新起動。換句話說，通過操作起動系統(tǒng)54的起動機馬達,可旋轉并且起動轉動發(fā)動機10。
[0021]混合動力推進系統(tǒng)100可在包括完全混合動力系統(tǒng)的各種實施例中操作，其中車輛僅由發(fā)動機、僅由電動馬達或其兩者的組合驅(qū)動?？商娲?，也可采用輔助或適度混合動力的實施例，其中發(fā)動機是扭矩的主要來源，并且電動馬達在特定條件期間選擇性增加扭矩，例如在駕駛員踩加速器踏板事件期間。因此，混合動力推進系統(tǒng)100可以各種操作模式操作。例如，在“發(fā)動機運行”模式期間，發(fā)動機10可被操作并且用作向車輪52提供動力的扭矩的主要來源。在“發(fā)動機運行”模式期間，燃料可從包括燃料箱的燃料系統(tǒng)20供應到發(fā)動機10。燃料箱可容納多種燃料，例如汽油或燃料混合物，例如具有包括E10、E85等的一定范圍的醇(如，乙醇)濃度的燃料、及其組合。在另一個示例中，在“發(fā)動機關閉”模式期間，可操作電動馬達50以向車輪提供動力。在剎車、低速、停在交通指示燈處時、等等期間可采用“發(fā)動機關閉”模式。在又一個示例中，在“輔助”模式期間，可替代的扭矩源可補充由發(fā)動機10提供的扭矩,并且與該扭矩協(xié)同動作。
[0022]在傳動系統(tǒng)外的車輛系統(tǒng)部件可包括交流發(fā)電機42。交流發(fā)電機42可經(jīng)配置將運行發(fā)動機10時產(chǎn)生的機械能轉化為電能以儲存在儲能裝置中，例如存儲在電池46中。交流發(fā)電機42可包括交流發(fā)電機離合器(未示出)。因此，當交流發(fā)電機離合器接合時，來自運行發(fā)動機的扭矩輸出可沿交流發(fā)電機輸入軸(未示出)中繼到交流發(fā)電機42。然而，如在此進一步詳述的，在某些條件下，例如當發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩比所需扭矩多時，發(fā)動機控制器可經(jīng)配置選擇性接合(如，至少部分接合)交流發(fā)電機離合器，并且在發(fā)動機上施加交流發(fā)電機負載。通過中繼發(fā)動機10上的交流發(fā)電機42中產(chǎn)生的補充扭矩，負扭矩施加到傳動系統(tǒng)上。
[0023]混合動力推進系統(tǒng)100可進一步包括控制系統(tǒng)14。所示控制系統(tǒng)14接收來自多個傳感器16的信息(其各種示例在圖2中描述)，并且將控制信號發(fā)送到多個致動器81 (其各種示例在圖2中描述)。作為一個示例，傳感器16可包括各種壓力傳感器和溫度傳感器、燃料水平傳感器、各種排氣傳感器、扭矩傳感器等等?？刂葡到y(tǒng)也可基于從車輛操作員和多個傳感器16接收的輸入而將控制信號發(fā)送到致動器81。各種致動器可包括，例如變速器、變速器齒輪、汽缸燃料噴射器、聯(lián)接到發(fā)動機進氣歧管的進氣節(jié)氣門、等等?？刂葡到y(tǒng)14可包括控制器12?？刂破骺山邮諄碜愿鞣N傳感器或按鈕的輸入數(shù)據(jù)、處理該輸入數(shù)據(jù)以及響應于處理后的輸入數(shù)據(jù)，基于對應于一個或多個程序的編程到其中的指令或代碼而觸發(fā)致動器。在此關于圖3描述了示例性控制程序。
[0024]因此，發(fā)動機10包括多個汽缸。參考圖2，在示意圖200中詳細描述了一個汽缸或燃燒室。發(fā)動機10的各種部件可由電子發(fā)動機控制器12控制。發(fā)動機10包括燃燒室30和汽缸壁32，其中活塞36放置在汽缸壁內(nèi)并且連接到曲軸40。所示燃燒室30分別經(jīng)由進氣門152和排氣門154與進氣歧管144和排氣歧管148連通。每個進氣門和排氣門可以由進氣凸輪51和排氣凸輪53操作?？商鎿Q地，進氣門和排氣門中的一個或多個可由機電控制的閥線圈和電樞總成操作。進氣凸輪51的位置可由進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可由排氣凸輪傳感器57確定。
[0025]所示燃料噴射器66被定位為將燃料直接噴射到汽缸30內(nèi)，這是本領域技術人員已知的直接噴射。可替代地，燃料可噴射到進氣端口，這是本領域技術人員已知的進氣道噴射。燃料噴射器66與來自控制器12的信號FPW的脈沖寬度成比例地傳送液體燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料導軌的燃料系統(tǒng)(例如圖1中的燃料系統(tǒng)20)傳送到燃料噴射器66。向燃料噴射器66供應來自驅(qū)動器68的響應于控制器12的操作電流。另外,所不進氣歧管144與可選的電子節(jié)氣門62連通，該電子節(jié)氣門調(diào)節(jié)節(jié)流板64的位置，以控制到發(fā)動機汽缸30的氣流。這可包括控制來自進氣增壓室146的增壓空氣的氣流。單一的空氣進氣系統(tǒng)節(jié)氣門(AIS節(jié)氣門)82聯(lián)接到進氣通道142并且位于增壓室146的上游。
[0026]在一些實施例中，發(fā)動機10經(jīng)配置提供排氣再循環(huán)或EGR。當包括EGR時，對于低壓EGR，從渦輪164下游的排氣系統(tǒng)中的位置，經(jīng)由EGR通道和EGR閥將EGR提供到在進氣系統(tǒng)(AIS)節(jié)氣門82下游位置的發(fā)動機進氣系統(tǒng)。可替代地，對于高壓EGR，可從渦輪上游汲取EGR并且將其傳送到壓縮機下游。當AIS節(jié)氣門82部分關閉時，EGR可從排氣系統(tǒng)汲取到進氣系統(tǒng)。節(jié)流板84控制壓縮機162進口處的氣壓?？呻妱涌刂艫IS，并且可基于可選的位置傳感器88調(diào)節(jié)AIS的位置。
[0027]壓縮機162從空氣進氣通道142汲取空氣以供應增壓室146。在一些示例中，空氣進氣通道142可包括帶有過濾器的空氣箱(未示出)。排氣旋轉經(jīng)由軸161聯(lián)接到壓縮機162的渦輪164。真空操作的廢氣門致動器72允許排出氣體繞過渦輪164，以便在變化的工況下都可控制增壓壓力。在可替代的實施例中，廢氣門致動器可由壓力或電動致動。響應于增加的增壓需求，廢氣門72可被關閉(或可減小開度)，例如在操作員踩加速器踏板期間。通過關閉廢氣門，渦輪上游的排氣壓力可增加，從而提升渦輪速度和峰值功率輸出。這允許提升增壓壓力。在另一個示例中，響應于減小的增壓需求，廢氣門72可被打開(或可增大開度)，例如在操作員松加速器踏板期間。通過打開廢氣門，排氣壓力可被減少，從而降低渦輪速度和功率。這允許增壓壓力的降低。
[0028]壓縮機再循環(huán)閥158 (CRV)提供了圍繞壓縮機162的路徑，使得空氣可從壓縮機出口移動到壓縮機進口，以便減少可橫貫壓縮機162形成的壓力。CRV 158可經(jīng)由來自控制器12的電信號打開和關閉。在一些實施例中，CRV 158可以可調(diào)節(jié)到完全打開位置或完全關閉位置中的一個。在其它實施例中，CRV 158可配置為類似節(jié)氣門，以便其位置可變化到在完全打開位置和完全關閉位置之間的任何位置。通過致動CRV 158(單獨的或與廢氣門72配合)，可快速控制增壓壓力。例如，響應于增加的增壓需求，CRV 158可被關閉(或可減小開度)，例如在操作員踩加速器踏板期間。通過關閉CRV，較大比例的增壓充氣被傳送到發(fā)動機進氣歧管，從而提升了渦輪發(fā)動機峰值功率輸出。這允許增壓水平的提升。在另一個示例中，響應于減小的增壓需求，CRV 158可打開(或可增大開度)，例如在操作員松加速器踏板期間。通過打開CRV，增壓壓力可被傾卸到壓縮機的上游，從而減少增壓壓力和降低增壓水平。另外，通過打開CRV，可減少壓縮機喘振。例如，當操作員松加速器踏板并且AIS節(jié)氣門82關閉以減少氣流時，可造成橫貫壓縮機的增加的壓力差。這導致通過壓縮機(壓縮機喘振)的向前流量減少，從而降低渦輪增壓器的性能。在此，通過打開CRV 158，橫貫壓縮機的壓力差減少，從而使壓縮比(或壓縮機流量)遠離喘振極限或喘振區(qū)域。
[0029]控制器可使用圖示，例如圖5的圖示，來識別壓縮機是在喘振區(qū)域中操作還是在喘振區(qū)域周圍操作。具體地，圖5的圖示500示出了以不同的壓縮機流率(沿X軸)改變壓縮機壓力比(沿y軸)。線502示出了給定工況的喘振線(或喘振極限)。喘振線502左側的壓縮機操作導致強烈喘振區(qū)域504(如陰影區(qū)域504所示)中的操作。在強烈喘振區(qū)域504中的壓縮機操作導致令人反感的NVH和潛在的發(fā)動機性能衰退。
[0030]虛線506描述了在松加速器踏板期間壓縮機喘振可如何發(fā)生。具體地，在松加速器踏板期間，當節(jié)氣門快速關閉以滿足駕駛員扭矩需求時，通過壓縮機的流量可非常迅速地減少，同時壓縮機出口的壓力相對緩慢地減小。這迫使壓縮機運轉到喘振線502的左側并且進入強烈喘振區(qū)域504內(nèi)。當在該區(qū)域中操作時，CRV 158可打開，以便將壓縮機操作移動遠離喘振線和強烈喘振區(qū)域(例如，進入喘振線502右側的柔和喘振區(qū)域)，在該強烈喘振區(qū)域中，NVH不那么令人反感。
[0031]返回到圖2，響應于控制器12，無分電器點火系統(tǒng)90經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點火火花。所示通用或?qū)捰蚺艢庋?UEGO)傳感器126聯(lián)接到在催化轉化器70上游的排氣歧管148。可替代地，雙態(tài)排氣氧傳感器可替代UEGO傳感器126。
[0032]在一個示例中，轉化器70可包括多個催化劑磚。在另一個示例中，可使用多個各自帶有多個磚的排放控制裝置。在一個示例中，轉化器70可以是三元型催化劑。
[0033]控制器12在圖2中被示為常規(guī)的微型計算機，其包括:微處理器單元(CPU) 102、輸入/輸出端口(I/o) 104、只讀存儲器(ROM) 106、隨機存取存儲器(RAM) 108、?；畲鎯ζ?KAM) 110和常規(guī)數(shù)據(jù)總線。所示控制器12接收來自聯(lián)接到發(fā)動機10的傳感器的各種信號，除先前討論的那些信號外，還包括:來自聯(lián)接到冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT);聯(lián)接到用于感測由車輛操作員的腳132調(diào)節(jié)的加速器踏板位置(PP)的加速器踏板130的位置傳感器134 ;用于確定尾氣(end gas)點火的爆震傳感器(未不出)；來自聯(lián)接到進氣歧管144的壓力傳感器121的發(fā)動機歧管壓力(MAP)的測量值；來自聯(lián)接到增壓室146的壓力傳感器122的增壓壓力的測量值；來自感測曲軸40位置的霍爾效應傳感器118的發(fā)動機位置傳感器；以及來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量。也可感測大氣壓力(傳感器未示出)以便由控制器12處理。在本說明書的優(yōu)選方面中，發(fā)動機位置傳感器118在曲軸每轉產(chǎn)生預定數(shù)目的等間隔脈沖，由此可確定發(fā)動機轉速(RPM)。
[0034]在一些實施例中，發(fā)動機可聯(lián)接到混合動力車輛中的電動馬達/電池系統(tǒng)，例如圖1所示?；旌蟿恿囕v可具有并聯(lián)配置、串聯(lián)配置，或其變化或組合。進一步地，在一些實施例中，可采用其它發(fā)動機配置，例如柴油發(fā)動機。
[0035]在操作期間，發(fā)動機10內(nèi)的每個汽缸通常經(jīng)歷四沖程循環(huán):該循環(huán)包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。通常，在進氣沖程期間，排氣門154關閉且進氣門152打開?？諝饨?jīng)由進氣歧管144引入燃燒室30中，并且活塞36移動到汽缸的底部，以便增加燃燒室30內(nèi)的容積?；钊?6靠近汽缸底部且處于其沖程末端的位置(例如當燃燒室30處于其最大容積時)通常被本領域技術人員稱為下止點(BDC)。在壓縮沖程期間，進氣門152和排氣門154關閉。活塞36朝向汽缸蓋移動，以便壓縮燃燒室30內(nèi)的空氣?；钊?6在其沖程的末端且最靠近汽缸蓋(例如當燃燒室30處于其最小容積時)的點通常被本領域技術人員稱為上止點(TDC)。在下文稱為噴射的過程中，將燃料引入燃燒室。在下文稱為點火的過程中，噴射的燃料由諸如火花塞92的已知點火工具點燃，從而引起燃燒。在膨脹沖程期間，膨脹的氣體將活塞36推回到BDC。曲軸40將活塞的運動轉化為旋轉軸的旋轉扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門154打開以將燃燒過的空氣燃料混合物釋放到排氣歧管148，并且活塞返回到TDC。注意的是，以上所描述的僅僅作為示例，且進氣門和排氣門的打開正時和/或關閉正時可變化，例如以提供正或負閥重疊、晚期進氣門關閉或各種其它示例。
[0036]因此，在汽缸燃燒期間，基于操作員扭矩需求，可調(diào)節(jié)到汽缸的空氣量，其中傳輸?shù)目諝饬侩S扭矩需求的增加而增加。然后，基于氣流可調(diào)節(jié)噴射到汽缸中的燃料量，以維持處于化學計量或接近化學計量的燃燒空燃比或可替代的期望的空燃比。然而，如以下所詳述的，在選擇的條件期間，控制器可傳輸比所需更多的空氣到汽缸。例如，響應于松加速器踏板，發(fā)動機氣流可較少地減少到相對較高水平(比所需水平高以滿足減少的扭矩需求)，而不是將發(fā)動機氣流降低到相對較低水平來滿足減少的扭矩需求。當燃料噴射被調(diào)節(jié)到保持化學計量燃燒時，結果是車輛操作員體驗多余的發(fā)動機扭矩和“運行中”的駕駛感覺。然而，通過限制氣流的減少，壓縮機喘振減少。這使喘振相關的性能和NVH問題得到減輕。為解決運行中的感覺，當降低氣流時，控制器可同時增加經(jīng)由車輛系統(tǒng)的一個或多個電機(例如交流發(fā)電機、起動機馬達和電動馬達)施加在動力傳動系統(tǒng)上的負扭矩。通過增加負扭矩同時限制氣流減少，可吸收多余扭矩，并且可改善駕駛感覺?？商娲兀刂破骺赏瑫r調(diào)節(jié)一個或多個(可替代的)發(fā)動機扭矩致動器，例如火花點火正時，以減少發(fā)動機輸出扭矩。例如，火花正時可從MBT延遲一定量，以補償由氣流調(diào)節(jié)產(chǎn)生的多余的發(fā)動機扭矩。作為另一個示例，可以基于發(fā)動機轉速調(diào)節(jié)進氣凸輪和/或排氣凸輪正時(例如，提前或延遲)，以達到需要用來產(chǎn)生期望發(fā)動機扭矩的捕集的充氣。這是響應于通過節(jié)氣門的空氣比發(fā)動機所需的空氣多的控制器請求，以便避免壓縮機喘振。
[0037]圖6描述了可由控制器使用以滿足駕駛員扭矩需求同時解決壓縮機喘振和相關NVH約束的控制算法的示例性方框圖600。
[0038]在方框602處，例如基于踏板位置，接收來自操作員的扭矩需求。該扭矩需求在方框614處轉換為相應的空氣需求。具體地，確定提供扭矩需求所需的空氣量。然后基于空氣約束，在方框616處調(diào)節(jié)空氣需求?；谥T如壓縮比、CRV流率和壓縮機進口溫度的因素，在方框618處可計算空氣約束。例如，基于建模數(shù)據(jù)，可確定在614處請求的空氣需求是否有可能影響CRV流率，使得壓縮比朝向喘振區(qū)域移動。在一個示例中，基于扭矩需求的下降，可確定相應的空氣需求的下降(例如，期望的節(jié)氣門關閉)。然而，基于空氣約束，可確定期望的空氣需求的下降可導致壓縮機喘振。例如，期望的節(jié)氣門關閉速率可導致減少的壓縮機流率，并且壓縮比轉變到在壓縮機圖示上的喘振線(例如，圖5的線502)的左側。因此，空氣需求可受到限制(例如，節(jié)氣門關閉可受到約束)。
[0039]在方框612處，調(diào)節(jié)的空氣需求轉換回到調(diào)節(jié)的扭矩需求。然后，將初始扭矩需求和氣流限制扭矩需求相比較，以計算需要由除氣流之外的可替代的裝置(例如，經(jīng)由火花、凸輪和/或電機調(diào)節(jié))解決的扭矩需求增量(delta)。參考以上示例，受限制的空氣需求轉換為相應的扭矩需求并且與初始扭矩需求相比較。在此，由于限制節(jié)氣門關閉，可預期由節(jié)氣門傳送比所需扭矩多的扭矩。這兩者之間的差異，即在本示例中的多余扭矩，是需要由可替代的裝置(例如，其它的扭矩致動器)解決的扭矩需求。
[0040]然后，基于權限約束，可調(diào)節(jié)由可替代的裝置解決的扭矩需求。具體地，可確定一個或多個其它發(fā)動機致動器是否具有足夠權限以滿足請求的扭矩需求的減少。在致動器是火花正時的一個示例中，可確定火花是否可延遲(例如，從MBT)以減少扭矩。存在關于火花可被延遲的程度的燃燒穩(wěn)定性限制，其可限制我們可經(jīng)由火花致動器達到的發(fā)動機扭矩減少的量。在致動器是凸輪正時的另一個示例中，可確定進氣凸輪正時或排氣凸輪正時調(diào)節(jié)是否受限制。在一個示例中，可以調(diào)整凸輪正時以推遲進氣門從TDC打開和/或推遲進氣門從BDC關閉以減少扭矩。然而，如果凸輪中的任何一個已經(jīng)在位置極限，則進一步的調(diào)節(jié)是不可能的。在又一個示例中，可確定對車輛系統(tǒng)的電機的調(diào)節(jié)是否可行，例如基于電池充電狀態(tài)。
[0041]如參考圖3如下詳述的，基于權限約束修正的扭矩需求之后被用于執(zhí)行火花/凸輪/馬達控制。該值反映了可替代裝置的扭矩產(chǎn)生能力。然后將可替代裝置(基于致動器權限和約束)產(chǎn)生的扭矩與由可替代裝置(由于空氣約束)解決的扭矩需求相比較。然后任何剩余扭矩都有資格作為必須由節(jié)氣門以NVH為代價傳送的扭矩。這樣，期望的是調(diào)節(jié)各種扭矩致動器使得這種差異為零或者最小，使得節(jié)氣門約束可用來減少喘振，同時可替代的扭矩致動器調(diào)節(jié)被用于解決駕駛員扭矩需求。然而，如果來自其它致動器的足夠權限不可用，則不考慮NVH約束，節(jié)氣門必須用來滿足剩余的扭矩需求。因此，在方框608處，必須由節(jié)氣門滿足的剩余扭矩需求被轉換回空氣需求。然后，在方框616處計算的修正的空氣需求與在方框608處確定的空氣需求結合，以計算用于節(jié)氣門控制的修改的節(jié)氣門位置。例如，如果致動器不受約束并且能夠解決多余扭矩，則響應于扭矩需求下降所要求的節(jié)氣門關閉可受到更多約束(以減少喘振)。然而，如果致動器受約束并且不能完全解決多余扭矩，則響應于扭矩需求下降所要求的節(jié)氣門關閉受到較少約束，并且可忍受一些NVH(由于壓縮機喘振)。
[0042]圖6的控制方法的各種排列均是可行的。例如，在分配到致動器之前，所有的計算都可在扭矩或空氣域內(nèi)完成。并且，各種信號可斜坡進出(ramped in and out)、受限制等，以滿足駕駛性能和扭矩監(jiān)控器要求。另外，在NVH(渦輪喘振)和多余扭矩傳送(即，相對于駕駛員需求和/或最大穩(wěn)態(tài)的過大扭矩傳送極限的較慢扭矩衰減)之間可作出一些權衡。進一步地，如參考圖3在此所詳述的，控制器也可使用參考調(diào)節(jié)器提供期望的空氣和扭矩控制。
[0043]現(xiàn)在轉向圖3，通過以限制的速率減少駕駛員空氣需求和使用來自一個或多個電機的扭矩補償改善駕駛感覺來解決壓縮機喘振的示例性程序300被示出。
[0044]在302處，該程序包括評估和/或測量發(fā)動機和車輛工況。這些工況包括，例如發(fā)動機轉速、踏板位置、增壓水平、扭矩需求、BP、MAP、電池充電狀態(tài)(SOC)、發(fā)動機冷卻劑溫度、排氣催化劑溫度、渦輪速度等等。
[0045]在304處，可確認松加速器踏板事件。例如，響應于車輛操作員釋放的加速器踏板，可確認松加速器踏板。如果松加速器踏板未得到確認，則該程序可結束。具體地，發(fā)動機控制系統(tǒng)可繼續(xù)操作發(fā)動機，其中基于扭矩需求調(diào)節(jié)氣流，并且基于氣流調(diào)節(jié)燃料噴射，以使能夠基于工況以空燃比燃燒，例如以化學計量燃燒(或諸如比化學計量更富或比化學計量更稀的可替代的期望燃燒空燃比)。
[0046]應該清楚，雖然圖3的壓縮機喘振解決程序在304處確認松加速器踏板，但在可替代的實施例中，響應于進氣節(jié)氣門相對快速的關閉，壓縮機喘振程序可被啟動。例如，在304處，可確定發(fā)動機空氣需求是否已經(jīng)減少以便變速器換擋，從而啟用牽引力控制等。
[0047]因此，松加速器踏板可指示扭矩和增壓需求的突然下降。在306處，所述程序包括基于減少的扭矩需求確定期望的發(fā)動機進氣氣流。例如，當扭矩需求下降時，到發(fā)動機的較小氣流可希望提供所需扭矩。除所需進氣氣流外，可確定與所需進氣氣流相關聯(lián)的節(jié)氣門設置(例如，節(jié)氣門開度)。在一個示例中，所需發(fā)動機氣流可以是初始(或第一)氣流量。
[0048]在一個示例中，控制器可確定標稱增壓致動器設置，例如，聯(lián)接到渦輪增壓器的排氣渦輪的廢氣門和聯(lián)接到渦輪增壓器的進氣壓縮機的壓縮機再循環(huán)閥(CRV)中的一個或多個的設置，從而基于扭矩需求控制增壓。這可包括，例如增大CRV和/或廢氣門的開度。在一個示例中，增大開度包括將CRV和/或廢氣門轉變到完全打開的位置。通過增大廢氣門的開度，渦輪上游的排氣壓力減小，從而減小渦輪速度和峰值功率。同樣，通過增大CRV的開度，來自壓縮機下游的增壓壓力可被傾卸至壓縮機的上游。這不僅減小了傳送至發(fā)動機進氣道的增壓壓力，也減小了橫貫壓縮機的壓力比，從而使壓縮機移動遠離喘振條件。盡管該示例性列出的增壓致動器僅響應于增壓壓力而調(diào)節(jié)，但是應該清楚，可基于除增壓壓力外的各種附加輸入調(diào)節(jié)增壓致動器。例如，如下所討論的，響應于喘振的指示或檢測，還可執(zhí)行廢氣門和CRV調(diào)節(jié)。
[0049]因此，即使有CRV和廢氣門調(diào)節(jié)，渦輪增壓器喘振條件也可持續(xù)。例如，由于廢氣門調(diào)節(jié)和關于增壓壓力(由于緩慢的渦輪增壓器動態(tài))調(diào)節(jié)的效果之間的延遲，發(fā)動機可在喘振極限處或接近喘振極限處運轉。在308處，可確認發(fā)動機是否在喘振極限或接近喘振極限。也就是，可確定是否存在喘振指示。該喘振指示可包括，例如在喘振實際發(fā)生之前渦輪增壓器喘振的可能性?？商娲兀裰甘究砂ù竦膶嶋H發(fā)生。其中，可確定壓縮機是在柔和喘振區(qū)域內(nèi)運轉還是在(或超出)強烈喘振極限處運轉。
[0050]如果壓縮機不在喘振極限處或不接近喘振極限(即沒有喘振指示)，則在310處，所述程序包括將發(fā)動機氣流修正為期望的或所需的氣流以滿足減少的扭矩需求。具體地，到發(fā)動機的氣流可減少到與提供期望(減少)扭矩的所需空氣量相對應的初始氣流量或第一氣流量。發(fā)動機氣流可以更快的速率減少到初始氣流量，以便快速達到減少的扭矩水平。例如，空氣進氣節(jié)氣門可快速關閉(或快速減小開度)以便迅速減少氣流量，從而將發(fā)動機扭矩輸出降低到期望水平。另外的廢氣門和CRV調(diào)節(jié)也可相伴執(zhí)行。在312處，基于減少的氣流，可減少到發(fā)動機的燃料噴射，以維持化學計量燃燒。例如，可以基于初始氣流量調(diào)節(jié)燃料噴射，使得發(fā)動機可在具有基于需要扭矩的氣流量的化學計量下運轉。應該清楚，在可替代的實施例中，可以基于發(fā)動機工況要求可替代的空燃比(AFR)(例如，富或稀AFR)，并且控制器可基于初始氣流量調(diào)節(jié)燃料噴射，以提供期望的燃燒AFR。例如，為了排放的目的，燃料噴射可被調(diào)節(jié)以比化學計量更稀地運轉發(fā)動機。除燃料噴射調(diào)節(jié)外，火花正時調(diào)節(jié)還可基于氣流量執(zhí)行。
[0051]如果壓縮機在喘振極限處或接近喘振限制(即存在喘振指示)，則在314處，所述程序包括將發(fā)動機氣流修正為大于所需或期望的氣流以減少喘振。例如，控制器可使用控制算法，正如在圖6中所討論的，以基于空氣約束和扭矩致動器權限約束修正發(fā)動機氣流。具體地，控制器可將氣流修正為高于初始氣流量或第一氣流量，以便向發(fā)動機提供比所需氣流多的氣流。在此，可調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度，以便氣流減少到大于滿足(減少的)扭矩需求所需的第一氣流量的第二氣流量，同時在化學計量下(或基于工況的其他標稱AFR)燃燒發(fā)動機。進一步，發(fā)動機氣流可以較慢速率減少到第二氣流量，以便緩慢達到減少的扭矩水平。例如，可緩慢關閉空氣進氣節(jié)氣門(或可緩慢減小開度)，以便緩慢減少氣流量，從而提供比所需更多的發(fā)動機扭矩輸出。比所需氣流多的氣流(即，第二氣流量)可基于渦輪增壓器的喘振極限。高于初始(或第一)氣流量的增加氣流的范圍可基于壓縮機的喘振極限，當壓縮機比(或壓縮機流量)接近或超過喘振極限時，增加的氣流進一步高于初始氣流量。換句話說，當接近或超過喘振極限時，所提供的第二氣流量可進一步提升高于期望的第一氣流量。通過限制響應于松加速器踏板的氣流的減少，橫貫壓縮機的壓力差可減少，并且壓縮機流量可增加，從而移動壓縮機進一步遠離強烈喘振極限和柔和喘振極限。
[0052]在一個示例中，發(fā)動機控制系統(tǒng)可包括經(jīng)配置相應地預測喘振和修正駕駛員空氣需求的參考調(diào)節(jié)器。例如，響應于松加速器踏板，參考調(diào)節(jié)器可確定如何減少氣流，其包括是否限制氣流減少、將氣流減少到何種水平以及以怎樣的速率減少氣流。參考調(diào)節(jié)器可經(jīng)配置通過更新方程(I)操作:
[0053]V (t) = v(t-l)+k(t) (r (t)-V (t~l)) (I)
[0054]其中r(t)為駕駛員空氣需求，而V (t)為修正的空氣需求，并且V (t-Ι)為先前修正的空氣需求。k(t)可由凸極小化算法的方式或通過一組標量除法的解計算。具體地，k(t)可以定義為[0，1]中的最大值，使得修正的需求V(t)未被預測為引起喘振。通過對當前狀態(tài)的估計和基于對該狀態(tài)的未來預測求解k(t)可做到這一點。參考調(diào)節(jié)器可在每個采樣點更新狀態(tài)估計，并且重新計算可允許的空氣需求。這樣，當k(t) =1,則v(t) =r(t),并且根據(jù)參考調(diào)節(jié)器，氣流將不會引起喘振。
[0055]在可替代的實施例中，參考調(diào)節(jié)器可經(jīng)配置在扭矩傳送和喘振之間作出權衡，其中調(diào)節(jié)器最初支持喘振預防并且隨時間推移轉變以滿足駕駛員需求。
[0056]接下來，在316處，如在312處一樣，所述程序包括基于減少的氣流調(diào)節(jié)到發(fā)動機的燃料噴射，以維持化學計量燃燒。例如，當發(fā)動機氣流減少時，燃料噴射可減少。然而，由于氣流的減少在314處受到限制，在314處傳送的燃料噴射量可比在312處傳送的燃料噴射量多。應該清楚，盡管所述程序建議基于修正的氣流調(diào)節(jié)燃料噴射以維持化學計量燃燒，但是在可替代的實施例中，基于標稱工況，可需要可替代的空燃比(AFR)(例如，比化學計算法富或稀)。其中，控制器可基于修正的氣流量調(diào)節(jié)燃料噴射，以提供期望的燃燒AFR。例如，為排放的目的，燃料噴射可被調(diào)節(jié)以比化學計量更稀地操作發(fā)動機。除燃料噴射調(diào)節(jié)外，火花正時調(diào)節(jié)還可基于修正的氣流量執(zhí)行。
[0057]在318處，可確認修正的氣流(在314處)比期望的氣流高。即，比另外要求用來提供操作員需要的扭矩的空氣多的空氣(和燃料)被傳送至發(fā)動機。因此，由于傳送比所要求的氣流和燃料更多的氣流和燃料，發(fā)動機可輸出比所需扭矩多的扭矩。即，可存在被輸出的多余的發(fā)動機扭矩。因此，一旦確認修正的氣流比期望的氣流多，則在320處，所述程序包括確定由發(fā)動機產(chǎn)生的多余扭矩的量。多余扭矩可基于修正氣流和期望氣流之間的差估計。例如，多余扭矩可基于第二氣流量和第一氣流量之間的差估計。
[0058]在322處，所述程序包括基于多余扭矩執(zhí)行扭矩致動器調(diào)節(jié)。這可包括在324處施加來自電機的負載，和/或在326處調(diào)節(jié)可替代的發(fā)動機扭矩致動器以減少發(fā)動機扭矩。具體地，在324處，所述程序包括經(jīng)由聯(lián)接到發(fā)動機的電動馬達吸收由增加的氣流產(chǎn)生的多余發(fā)動機扭矩。這樣，當修正的氣流的減少低于預期，并且使發(fā)動機產(chǎn)生比操作員預期更多的扭矩時，操作員可體驗到“運行中”的感覺。這可降低車輛的駕駛性能和操作員的總體駕駛體驗。因此，通過吸收多余扭矩，“運行中”的感覺可被減少并且總體車輛駕駛性能可被提聞。
[0059]施加來自電機的負扭矩可包括增加施加在發(fā)動機上的來自交流發(fā)電機、電動馬達和起動機發(fā)電機中的一個或多個的負載。在又一個實施例中，聯(lián)接到發(fā)動機系統(tǒng)的一個或多個其它的電機可用于在發(fā)動機或傳動系上施加負載。通過施加來自聯(lián)接到發(fā)動機的電機的負扭矩，從增加的氣流中產(chǎn)生的多余發(fā)動機扭矩可被抵消，并且凈扭矩輸出可與操作員的扭矩需求匹配。施加的負扭矩可基于比所需氣流多的氣流，其中當提供的氣流和所需氣流之間的差增加時，所施加的負扭矩增加。即，當在第一(所需)氣流量和第二(所提供)氣流量之間的差增加時，多余扭矩可增加，并且相應地，可能需要施加更大量的電機負扭矩。
[0060]在326處，所述程序包括調(diào)節(jié)發(fā)動機扭矩致動器，例如調(diào)整凸輪正時和火花點火正時中的一個或多個。通過使用可替代的發(fā)動機扭矩致動器來抵消多余扭矩，“運行中”的感覺可被減少，并且總體車輛駕駛性能可被提高。
[0061]例如，在第一條件期間，控制器可施加來自電機的負扭矩，同時提供氣流。然后，在第二條件期間，控制器可調(diào)節(jié)可替代的發(fā)動機扭矩致動器(即，除節(jié)氣門之外)，同時提供氣流。在第一條件期間，所施加的負扭矩是基于比所需氣流多的氣流的，而在第二條件期間，發(fā)動機扭矩致動器調(diào)節(jié)是基于比所需氣流多的氣流的。調(diào)節(jié)發(fā)動機扭矩致動器可包括調(diào)節(jié)火花點火正時和凸輪正時中的一個或多個，當比所需氣流多的氣流增加時，火花正時從MBT延遲，當比所需氣流多的氣流增加時，凸輪正時提前或延遲(基于發(fā)動機轉速條件)。例如，基于發(fā)動機轉速和發(fā)動機呼吸效應，可調(diào)節(jié)凸輪正時以推遲進氣門從TDC打開和/或推遲進氣門從BDC關閉，以降低產(chǎn)生的發(fā)動機扭矩。
[0062]更進一步，在第三條件期間，控制器可施加來自電機的負扭矩，并且調(diào)節(jié)火花正時和凸輪正時中的一個或多個，同時提供比所需氣流多的氣流。
[0063]在一個示例中，第一條件包括電池充電狀態(tài)較低，例如，足夠低以支持來自電機的要求的負扭矩。相比之下，第二條件包括電池充電狀態(tài)較高，例如，在防止電機支持期望的負扭矩的上限，但內(nèi)燃發(fā)動機具有在當前喘振限制的氣流水平(例如，凸輪位置在極限內(nèi)，并且火花正時在燃燒穩(wěn)定性極限內(nèi))減少扭矩的權限。進一步地，第三條件包括電池充電狀態(tài)較低，例如，足夠低以支持來自電機的要求的負扭矩，并且內(nèi)燃發(fā)動機具有在當前喘振限制的氣流水平(例如，凸輪位置在極限內(nèi)，并且火花正時在燃燒穩(wěn)定性極限內(nèi))減少扭矩的權限。
[0064]以此方式，響應于渦輪增壓器喘振的指示，來自聯(lián)接到發(fā)動機的電機的負扭矩可被施加在傳動系上，同時比所需氣流多的氣流被提供給發(fā)動機。可替代地，來自節(jié)氣門控制的多余扭矩可由扭矩抵消，從而減少可替代的發(fā)動機致動器的調(diào)節(jié)。另外，響應于喘振，聯(lián)接到排氣渦輪的廢氣門和聯(lián)接到壓縮機的壓縮機再循環(huán)閥中的一個或多個可被打開。組合的方法允許喘振和喘振相關的問題(例如，NVH問題和渦輪增壓器性能問題)在不降低車輛駕駛性能的情況下得到解決。
[0065]現(xiàn)在轉向圖4，示例性氣流和扭矩調(diào)節(jié)在圖示400中示出。具體地，圖示400在曲線402處描述了車輛扭矩輸出、在曲線404處描述了踏板位置、在曲線406處描述了增壓壓力、在曲線408處描述了發(fā)動機氣流以及在曲線410處描述了施加在傳動系上的電機扭矩。所有圖形都是沿X軸的時間推移而繪制的。
[0066]在tl之前，車輛操作員可已經(jīng)應用加速器踏板(曲線404)，從而請求較高的扭矩輸出(如在虛線401處的駕駛員扭矩需求所示)。較高的扭矩需求可相應要求較高的發(fā)動機進氣氣流(如在虛線409處的期望氣流所示)?？衫迷鰤?曲線406)和升高的歧管氣流(曲線408)操作發(fā)動機，以滿足較高的扭矩需求(如在曲線402處的實際扭矩輸出所示)。此外，聯(lián)接到發(fā)動機的電機可不致動，使得它不能添加任何扭矩到傳動系?？商娲兀陔姍C是混合動力電動馬達的實施例中，所述馬達可致動以提供正扭矩到傳動系并且增大發(fā)動機扭矩輸出。
[0067]在tl處，操作員可釋放踏板，確認松加速器踏板事件。響應于松加速器踏板事件，駕駛員扭矩需求可下降(曲線401)。響應于踩加速器踏板，控制器可打開廢氣門和壓縮機再循環(huán)閥中的每一個以減少增壓壓力。這樣，由于駕駛員扭矩需求的下降，期望的發(fā)動機氣流量可相應下降(曲線409)。然而，為了減少壓縮機喘振的可能性，發(fā)動機控制器可限制發(fā)動機氣流的減少。具體地，如曲線408(實線)所示，控制器可提供比所需氣流多的氣流?？刂破骺梢员绕谕?見曲線409)慢的速度將發(fā)動機氣流減少到比期望高的水平(見曲線408)?；诎l(fā)動機氣流調(diào)節(jié)，控制器也可調(diào)節(jié)燃料噴射，從而以期望的空燃比(例如，在化學計量下或富或稀，如由工況決定的)維持發(fā)動機運轉。這樣，當發(fā)動機氣流不被控制到高于期望的流量時，在增壓壓力中可存在喘振，如區(qū)段407所示(虛線)。
[0068]在缺少任何另外的扭矩調(diào)節(jié)的情況下，在tl之后提供的比所需氣流多的氣流會導致多余發(fā)動機扭矩的產(chǎn)生。這樣，所產(chǎn)生的多余扭矩的量基于所需氣流和所提供氣流之間的差，如陰影區(qū)段410所示。為了吸收多余扭矩，控制器可致動并且施加來自聯(lián)接到發(fā)動機系統(tǒng)的電機的負載，以便在傳動系上施加負扭矩(如關于虛線的零扭矩參考線411所示)?？刂破骺墒┘觼碜园ń涣靼l(fā)電機、混合動力電動馬達和聯(lián)接到發(fā)動機的起動機發(fā)電機中的一個或多個的電機的負扭矩。所施加的負扭矩與高于初始氣流量(即，基于陰影區(qū)410)的增加氣流的程度成比例。具體地，當高于初始氣流量的增加氣流的程度變得更高并且當陰影區(qū)410的面積增加時，可施加更大的負扭矩。通過在發(fā)動機上施加來自電機的負扭矩，同時向發(fā)動機提供比所需氣流多的氣流，所提供的凈扭矩輸出可匹配扭矩需求(見曲線401和曲線402)。通過響應于松加速器踏板向發(fā)動機提供比所需氣流多的氣流，避免了壓縮機喘振。
[0069]在t2處，操作員可再次應用踏板，增加扭矩需求。在t2處響應于踩加速器踏板，廢氣門和壓縮機再循環(huán)閥可被關閉以增加增壓壓力。此外，由電機施加的負扭矩可被移除。更進一步，歧管氣流可被調(diào)整以匹配所需氣流，其中調(diào)節(jié)所需氣流以提供操作員扭矩需求。
[0070]盡管未描述，但是應該清楚在可替代的實施例中，在tl和t2之間，火花正時可基于陰影區(qū)410從MBT延遲一定量。更進一步，凸輪正時調(diào)節(jié)可基于陰影區(qū)410在tl和t2之間施加。
[0071]以這種方式，在松加速器踏板期間可解決壓縮機喘振，同時滿足扭矩需求而不降低操作員駕駛感覺。
[0072]在一個示例中，在第一松加速器踏板期間，控制器可以較快的第一速率減少發(fā)動機氣流以滿足扭矩需求。具體地，在第一松加速器踏板期間，發(fā)動機氣流可減少到基于扭矩需求的第一水平。第一松加速器踏板可包括沒有壓縮機喘振的指示。相比之下，在不同的第二松加速器踏板期間，控制器可以較慢的第二速率減少發(fā)動機氣流，同時在發(fā)動機上施加電機負載以滿足扭矩需求。具體地，在第二松加速器踏板期間，發(fā)動機氣流可被減少到高于第一水平的第二水平。第二松加速器踏板可包括壓縮機喘振指示。這樣，在第一松加速器踏板和第二松加速器踏板中的每個期間，燃料噴射可以基于發(fā)動機氣流調(diào)節(jié)，從而以期望的空燃比維持燃燒(例如，以維持化學計量燃燒)。
[0073]在第二松加速器踏板期間，發(fā)動機氣流的減少可基于喘振極限，其中當壓縮機比(或壓縮機流量)超出喘振極限時，第二速率進一步減少。所施加的電機負載可基于在扭矩需求和由減少的發(fā)動機氣流產(chǎn)生的扭矩之間的差，其中施加的電機負載隨著所述差的增加而增加?？墒┘拥碾姍C負載來自交流發(fā)電機、起動機發(fā)電機和混合動力電動馬達中的一個或多個。所述起動機發(fā)電機可以是曲柄集成的起動機發(fā)電機或皮帶驅(qū)動集成的起動機發(fā)電機。
[0074]在進一步的實施例中，在第三松加速器踏板期間，控制器可以較慢的第二速率減少發(fā)動機氣流，同時延遲火花正時以滿足扭矩需求。具體地，在第二松加速器踏板期間，火花可以基于扭矩需求和由減少的發(fā)動機氣流產(chǎn)生的扭矩之間的差而從MBT延遲。在另一個示例中，混合動力車輛系統(tǒng)可包括用于提供推進動力的發(fā)動機、也用于提供推進動力的電動馬達、用于接收操作員扭矩需求的踏板、用于起動發(fā)動機的起動機發(fā)電機以及用于向發(fā)動機提供增壓充氣的壓縮機。該車輛系統(tǒng)還可包括帶有計算機可讀指令的控制器。該控制器可包括例如參考調(diào)節(jié)器，其經(jīng)配置基于各種工況修正需要的發(fā)動機氣流，例如基于壓縮機喘振指示。響應于松加速器踏板，控制器(或參考調(diào)節(jié)器)可減少發(fā)動機氣流，受限的減少基于壓縮機的喘振極限。同時，控制器可基于受限的減少而增加施加在發(fā)動機上的電機負載，從而滿足操作員扭矩需求。當壓縮機比(或壓縮機流量)進一步遠離喘振極限時，基于喘振極限而受限的發(fā)動機氣流的減少可包括減少發(fā)動機氣流到較低的氣流量。在此，較低的氣流量可基于操作員扭矩需求。當壓縮機比(或壓縮機流量)接近喘振極限時，發(fā)動機氣流可被控制到較高的氣流量?；谑芟薜臏p少而增加施加在發(fā)動機上的電機負載可包括估計由減少的發(fā)動機氣流產(chǎn)生的多余扭矩(通過估計由減少的發(fā)動機氣流產(chǎn)生的多余氣流以及估計由多余氣流產(chǎn)生的多余扭矩)，以及增加電機負載以吸收多余扭矩。施加的電機負載可包括來自交流發(fā)電機、(曲柄集成或皮帶驅(qū)動集成的)起動機發(fā)電機和電動馬達中的一個或多個的負載。
[0075]以這種方式，修正發(fā)動機氣流以減少壓縮機喘振。在松加速器踏板期間，通過以較小量且以較慢速率減小發(fā)動機氣流，橫貫壓縮機的壓力差減小，從而使壓縮機比(或壓縮機流量)進一步遠離喘振極限。這樣，這就減少了喘振相關的問題，例如NVH、駕駛性能和渦輪增壓器性能問題。通過同時施加來自電機的負載，由電機提供的負扭矩可用于吸收由多余氣流產(chǎn)生的多余扭矩?？商娲兀ㄟ^同時施加火花正時和/或凸輪正時調(diào)節(jié)，可抵消多余扭矩。通過補償多余扭矩。駕駛員體驗到的“運行中”的感覺可減少，從而改善了操作員的駕駛感覺?？傮w上，減少了喘振，同時滿足扭矩需求而沒有降低車輛的駕駛性能。
[0076]注意，在此包括的示例性控制和估計程序可與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。在此描述的特定程序可表示任何數(shù)目的處理策略中的一種或多種，例如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務、多線程等。因此，所說明的各種行為、操作或功能可按說明的順序執(zhí)行、并行執(zhí)行、或在一些情況下省略。同樣，處理的順序不是實現(xiàn)在此所述的示例性實施例的特征和優(yōu)點所必需的，而是為易于說明和描述提供的。根據(jù)所使用的具體策略，可重復執(zhí)行說明的動作或功能中的一種或多種。進一步地，所述動作可用圖形表示待編程到發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質(zhì)內(nèi)的代碼。
[0077]應該清楚，因為許多變化是可行的，所以在此公開的配置和程序?qū)嶋H上是示例性的，并且這些特定實施例不應被視為具有限制意義。例如，上述技術可應用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它的發(fā)動機類型。本公開的主題包括在此公開的不同系統(tǒng)和配置，以及其它特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0078]隨附權利要求特別指出被視為新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權利要求可涉及“一個”元件或“第一”元件或其等價物。此類權利要求應理解成包括一個或多個此類元件的結合，既不要求也不排除兩個或更多此類元件。所公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其它組合和子組合可以通過本權利要求的修改或通過在本申請或相關申請中提出新權利要求而要求保護。此類權利要求，無論比原始權利要求的范圍更寬、更窄、相同或不同，同樣被視為包括在本公開的主題內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于增壓發(fā)動機的方法，該方法包括: 響應于渦輪增壓器喘振的指示，施加來自聯(lián)接到所述發(fā)動機的電機的負扭矩，同時向所述發(fā)動機提供比所需氣流更多的氣流。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中響應于渦輪增壓器喘振的所述指示包括響應于渦輪增壓器喘振的可能性并且在喘振發(fā)生之前。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中施加來自電機的負扭矩包括增加施加在所述發(fā)動機上的來自交流發(fā)電機、電動馬達和起動機發(fā)電機中的一個或多個的負載。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中向所述發(fā)動機提供比所需氣流更多的氣流包括提供比滿足扭矩需求要求的氣流量更多的氣流，同時在化學計量下燃燒所述發(fā)動機。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中比所需氣流更多的氣流基于渦輪增壓器的喘振極限。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中施加負扭矩包括基于比所需氣流更多的氣流施加負扭矩，當提供的所述氣流和所需氣流之間的差增大時，施加的負扭矩增大。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其還包括，響應于渦輪增壓器喘振的所述指示，增大聯(lián)接到排氣渦輪的廢氣門和聯(lián)接到所述渦輪增壓器的進氣壓縮機的壓縮機再循環(huán)閥中的一個或多個的開度。
8.一種用于發(fā)動機的方法，該方法包括: 基于期望的扭矩用初始氣流量在化學計量下運轉發(fā)動機； 響應于壓縮機喘振，增加氣流高于所述初始氣流量，同時維持在化學計量下的運轉；以及 經(jīng)由聯(lián)接到所述發(fā)動機的電動馬達吸收由增加的氣流產(chǎn)生的多余發(fā)動機扭矩。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中增加氣流高于所述初始氣流量的程度基于所述壓縮機的喘振極限，當壓縮機比接近或超過所述喘振極限時，增加的所述氣流進一步高于所述初始氣流量。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中經(jīng)由電動馬達吸收多余扭矩包括施加來自聯(lián)接到所述發(fā)動機的所述電動馬達的負扭矩，所述電動馬達包括交流發(fā)電機、混合動力電動馬達和起動機發(fā)電機中的一個或多個。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中施加的所述負扭矩與增加氣流高于所述初始氣流量的程度成比例，當增加氣流高于所述初始氣流量的程度變得更高時，施加更大的負扭矩。
12.根據(jù)權利要求8所述的方法，其還包括，響應于所述壓縮機喘振，打開聯(lián)接到排氣渦輪的廢氣門和聯(lián)接到所述壓縮機的壓縮機再循環(huán)閥中的一個或多個。
13.—種用于增壓發(fā)動機的方法,該方法包括: 在第一松加速器踏板期間，以第一、較快的速率減少發(fā)動機氣流，從而滿足扭矩需求；以及 在不同的第二松加速器踏板期間，以第二、較慢的速率減少發(fā)動機氣流，同時在所述發(fā)動機上施加電機負載以滿足所述扭矩需求。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述第一松加速器踏板包括沒有壓縮機喘振的指示，并且其中所述第二松加速器踏板包括壓縮機喘振的指示。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中在所述第一松加速器踏板和第二松加速器踏板中的每一個期間，基于減少的所述發(fā)動機氣流調(diào)節(jié)燃料噴射以維持化學計量的燃燒。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中在所述第二松加速器踏板期間，所述減少是基于喘振極限的，當壓縮機比超過所述喘振極限時，所述第二速率進一步減少，并且其中施加的所述電機負載基于所述扭矩需求和由減少的喘振限制的發(fā)動機氣流產(chǎn)生的扭矩之間的差，當所述差增大時，施加的所述電機負載增大，施加的所述電機負載來自交流發(fā)電機、起動機發(fā)電機和混合動力電動馬達中的一個或多個。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中在所述第一松加速器踏板期間，發(fā)動機氣流減少到基于所述扭矩需求的第一水平，并且其中在所述第二松加速器踏板期間，發(fā)動機氣流減少到高于所述第一水平的第二水平。
18.—種混合動力車輛系統(tǒng),其包括: 用于提供推進動力的發(fā)動機； 同樣用于提供推進動力的電動馬達； 用于接收操作員扭矩需求的踏板； 用于起動所述發(fā)動機的起動機發(fā)電機； 用于向所述發(fā)動機提供增壓充氣的壓縮機；以及 具有計算機可讀指令的控制器，該指令用于: 響應于松加速器踏板，減少發(fā)動機氣流，受限的所述減少基于所述壓縮機的喘振極限；以及 基于受限的所述減少增加施加在所述發(fā)動機上的電機負載以滿足所述操作員扭矩需求。
19.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其中基于喘振極限的受限的所述減少包括，當壓縮機比進一步遠離所述喘振極限時，將發(fā)動機氣流減少到較低的氣流量，所述較低的氣流量基于所述操作員扭矩需求，以及當所述壓縮機比接近所述喘振極限時，將發(fā)動機氣流減少到較高的氣流量。
20.根據(jù)權利要求19所述的系統(tǒng)，其中基于受限的所述減少增加施加在所述發(fā)動機上的電機負載包括:估計由減少的所述發(fā)動機氣流產(chǎn)生的多余扭矩、以及增加所述電機負載以吸收所述多余扭矩，其中所述電機負載包括來自所述交流發(fā)電機、所述起動機發(fā)電機和所述電動馬達中的一個或多個的負載，所述起動機發(fā)電機包括曲柄集成的起動機發(fā)電機和皮帶驅(qū)動集成的起動機發(fā)電機。
21.—種用于增壓發(fā)動機的方法,該方法包括: 響應于渦輪增壓器喘振的指示，向所述發(fā)動機提供比所需氣流更多的氣流；以及 在第一條件期間，施加來自電動馬達的負扭矩，同時提供所述氣流；以及 在第二條件期間，調(diào)節(jié)發(fā)動機扭矩致動器，同時提供所述氣流。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中在所述第一條件期間，施加的所述負扭矩基于比所需氣流更多的氣流，并且其中在所述第二條件期間，所述發(fā)動機扭矩致動器調(diào)節(jié)是基于比所需氣流更多的氣流的。
23.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中調(diào)節(jié)發(fā)動機扭矩致動器包括調(diào)節(jié)火花點火正時和進氣門打開與關閉正時中的一個或多個，當比所需氣流更多的氣流增加時，所述火花正時延遲，當比所需氣流更多的氣流增加時，所述進氣門正時延遲。
24.根據(jù)權利要求21所述的方法，其還包括，在第三條件期間，施加來自所述電機的負扭矩，并且調(diào)節(jié)火花正時與氣門正時中的一個或多個，同時提供比所需氣流更多的氣流。
25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中所述第一條件包括電池充電狀態(tài)足夠低以支持來自所述電機的所述負扭矩，其中所述第二條件包括所述電池充電狀態(tài)處于防止所述電機支持期望的負扭矩的上限、凸輪位置處于極限內(nèi)、以及火花正時處于燃燒穩(wěn)定性極限內(nèi)中的一個或多個，并且其中所述第三條件包括所述電池充電狀態(tài)足夠低以支持來自所述電機的所述負扭矩，以及所述凸輪位置處于所述極限內(nèi)和火花正時處于所述燃燒穩(wěn)定性極限內(nèi)中的一個或多個。
【文檔編號】F02D43/00GK104373232SQ201410373592
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權日:2013年8月13日
【發(fā)明者】A·N·班克, J·H·巴克蘭, J·N·阿勒瑞, U·V·卡拉比克, M·J·格哈特, T·J·帕勒特, I·科爾馬諾夫斯基, S·K·維特 申請人:福特環(huán)球技術公司