CN101994582A - 涡轮增压控制的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于控制车辆发动机的方法和系统，该发动机包含涡轮增压器和变速器。一种示例方法包含：在具有第一增压等级的第一较低档位上操作变速器，在完成从第一较低档位到第二较高档位的换档之前从第一增压等级增大增压，并且在完成换档之后，在具有被增大的增压的第二较高档位上操作变速器。

Description

涡轮增压控制的方法与系统
技术领域
本申请涉及控制涡轮增压器增压的方法与系统，尤其是在换档过程中。
背景技术
车辆可以配置有变速器，其中响应于车辆工况自动转换档位。在升档/换高速档位(upshift)过程中，发动机转速降低。在升档后，发动机转速将返回到被增加的等级。为了提供良好的驾驶性能，升档后，车轮的功率损失(由于发动机转速的降低)可以通过提供更大的发动机扭矩来补偿。车辆发动机可以使用增压装置(例如涡轮增压器)来提供更多的空气充气并实现发动机扭矩的增加。然而，由于涡轮增压器的惯性，在升档期间和升档之后所需的涡轮增压器转速以及由此产生的涡轮增压器增压相对于发动机转速变化被延迟。因此，该涡轮迟滞会引起不良的缓慢换档的感觉，并降低车辆性能。
在变速器升档期间，可以使用各种控制策略来调节涡轮增压器增压。在Beaty的美国专利6,692,406B2中描述了一种示例方法。其中，对选定的发动机运行参数(例如燃料喷射设置或废气门控制阀设置)进行调整来维持升档期间的增压压力，以减少涡轮迟滞。确切地说，在脚踏板踩到底以及相关的满负荷情况下的发动机运行中，当发动机转速降低时，通过维持涡轮增压器的转速来调整选定的发动机运行参数。
然而，发明人已经意识到此种方法所带来的的若干潜在问题。例如，该方法涉及在升档期间及升档之后将增压压力维持在被提升等级上。因此，该方法可以减少在脚踏板踩到底以及发动机满负荷情况下的涡轮迟滞。然而，在脚踏板未踩到底以及发动机负荷较低的情况下，将增压压力维持在被提升等级上可能会严重降低较低档位的燃料经济性。另举一例，该方法需要通过开环控制来操作废气门控制阀，以使涡轮功率在变速器升档的其他气流减少情况下最大化。然而，如上所述，在负荷未满和/或踏板位置未踩到底的情况下，按照这种方法运行会严重降低燃料经济性。
发明内容
因此在一个示例中，上述问题中的某一些可以通过一种控制车辆发动机的方法来解决，该发动机包括涡轮增压器和变速器。一种示例方法包括：以具有第一增压等级的第一较低档位操作变速器；在完成从第一较低档位到第二较高档位的换档之前，从第一增压等级增大增压；以及在完成换档之后，以具有被增大的增压的第二较高档位操作变速器。
例如，至少基于车辆速度及发动机负载分布，可以预期变速器的升档。基于升档预期，也可以预期升档之后发动机转速的下降。为了响应于发动机转速的下降补偿潜在的扭矩损失，被增大的增压可以被安排在升档之后。因此，响应于升档预期，发动机控制器可以被配置为将增压前置。也就是说，响应于升档预期，可以启动到期望的被提高等级的增压累积，例如在增压预期之后不久，但在换档完成之前。在一个示例中，可以通过减少涡轮增压器废气门阀打开程度和/或打开持续时间，来提高增压等级。在升档之前的过渡阶段期间，提高的增压可以被调节，以便提高的增压可以基本在实际升档之前被获得并被储备。在过渡阶段期间由于增压被提高所产生的扭矩扰动可以利用节气门调整来补偿。以该方式，可以提供在变速器升档之后立即需要的被提高的增压等级。在这种情况下，可以改进变速器换档的质量以及发动机性能。此外，在车辆加速期间提早换档也是可能的，因此动力传动系统的总体燃料经济性可以得到改进，同时也克服了任何涡轮增压器迟滞。
根据另一方面，提供一种控制车辆发动机的方法。发动机包括涡轮增压器和变速器。该方法包括在具有第一增压的第一较低档位上操作变速器；预测从第一较低档位到第二较高档位的升档；在升档完成之前从第一增压增大增压到第二增压；所述第二增压高于所述第一增压；以及在升档完成之后，在具有第二增压的第二较高档位上操作变速器。
在一个实施例中，基于换档安排来预测升档，该换档安排基于车辆速度和/或发动机负荷分布。
在另一个实施例中，基于换档安排来预测升档，该换档安排基于车辆速度和/或发动机负荷分布。第二增压基于第二档位和/或第二档位的发动机工况，第二档位的发动机工况包括第二档位上的发动机速度、发动机负荷和车辆速度中的至少一个。
在另一个实施例中，基于换档安排来预测升档，该换档安排基于车辆速度和/或发动机负荷分布。第二增压基于第二档位和/或第二档位的发动机工况，第二档位的发动机工况包括第二档位上的发动机速度、发动机负荷和车辆速度中的至少一个，其中增大增压包括在换档开始之前的过渡阶段期间增大增压，并且在过渡阶段开始时启动增压。
在另一个实施例中，基于换档安排来预测升档，该换档安排基于车辆速度和/或发动机负荷分布。第二增压基于第二档位和/或第二档位的发动机工况，第二档位的发动机工况包括第二档位上的发动机速度、发动机负荷和车辆速度中的至少一个，其中增大增压包括在换档开始之前的过渡阶段期间增大增压，并且在过渡阶段开始时启动增压，其中涡轮增压器是可变几何涡轮增压器，并且其中增大增压包括减小涡轮增压器废气门打开程度、减小涡轮增压器废气门打开持续时间、调节叶轮位置和调节喷嘴位置中的至少一个。
在另一个实施例中，基于换档安排来预测升档，该换档安排基于车辆速度和/或发动机负荷分布。第二增压基于第二档位和/或第二档位的发动机工况，第二档位的发动机工况包括第二档位上的发动机速度、发动机负荷和车辆速度中的至少一个，其中增大增压包括在换档开始之前的过渡阶段期间增大增压，并且在过渡阶段开始时启动增压，其中涡轮增压器是可变几何涡轮增压器，并且其中增大增压包括减小涡轮增压器废气门打开程度、减小涡轮增压器废气门打开持续时间、调节叶轮位置和调节喷嘴位置中的至少一个。该方法进一步包括在增压增压期间利用节气门调节补偿由增大增压引起的扭矩扰动。
根据另一方面，提供一种车辆系统。该车辆系统包含：发动机；连接到发动机进气歧管及排气歧管的增压装置，该增压装置被配置为向进气歧管提供被增压的空气充气；包括多个档位的变速器；以及控制系统，该控制系统被配置为，在具有第一增压的第一较低档位上操作变速器；预测从第一较低档位到第二较高档位的变速器升档；在从第一较低档位到第二较高档位的换档完成之前从第一增压等级增大增压；以及在升档完成之后，在具有被增大的增压的第二较高档位上操作变速器。
在一个实施例中，增压增大的量和升档的换档点是基于第二档位和/或第二档位的发动机工况。
在另一个实施例中，增压增大的量和升档的换档点是基于第二档位和/或第二档位的发动机工况，其中在升档预测后和开始升档之前启动增压增大。
在另一个实施例中，增压增大的量和升档的换档点是基于第二档位和/或第二档位的发动机工况，其中在升档预测后和开始升档之前启动增压增大。增压装置是可变几何涡轮增压器，并且其中增大增压包括减小涡轮增压器废气门打开程度、减小涡轮增压器废气门打开持续时间、调节叶轮位置和调节喷嘴位置中的至少一个。
在另一个实施例中，增压增大的量和升档的换档点是基于第二档位和/或第二档位的发动机工况，其中在升档预测后和开始升档之前启动增压增大。增压装置是可变几何涡轮增压器，并且其中增大增压包括减小涡轮增压器废气门打开程度、减小涡轮增压器废气门打开持续时间、调节叶轮位置和调节喷嘴位置中的至少一个。该控制系统进一步被配置为在增压增大期间利用节气门调节补偿由增大增压引起的扭矩扰动。
根据又一个方面，提供一种控制具有自动变速器以及涡轮增压发动机的车辆的方法。该方法包括：在没有爆震限制的第一升档期间，在完成升档之前使增压增大第一数量；以及在具有爆震限制的第二升档期间，在完成升档之前使增压增大第二数量，该第二数量小于第一数量。
应理解上述发明内容仅以简化形式引入了进一步详细描述的概念的选择。这不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，保护范围是由随附于说明书的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述及本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1显示了包含车辆传动系统细节的示例性车辆系统布局。
图2显示了部分发动机视图。
图3显示了根据本发明在变速器升档期间调节涡轮增压器增压的高级流程图。
图4显示了示例性涡轮增压器增压调节的图示。
具体实施方式
下面描述涉及在变速器换档期间调节发动机运行的系统和方法。具体来说，该方法使用涡轮增压器来补偿在换档期间和/或换档之后由于发动机转速变化而产生的潜在扭矩差异。发动机控制器可以被配置为在预测即将到来的换档之后执行控制方法(例如图3中所示的方法)，以在换档期间调节涡轮增压器增压的设置和安排。涡轮增压器的设置可以被调节以匹配预测的增压分布(profile)。如图4所示，涡轮增压器的调节可以在换档开始之前开始，而且可以在完成换档之前的过渡阶段期间持续进行。此外扭矩调节可以通过调节节气门来实现。也就是说，涡轮增压器的设置可以被调节以在期望的增压等级的预期下前置增压(preposition of the boost)。通过将增压前置，可以在换档之前实现歧管压力“储备”，这就允许在换档期间以及之后按需要获得期望的扭矩。以这种方式，通过将增压前置，可以贯穿整个换档过程以及在换档之后获得期望的发动机空气充气以及扭矩，从而改进换档质量以及车辆驾驶性能。
图1描述了车辆系统100的示例性实施例。如图所示，内燃发动机10(在图2中进一步描述)被显示为通过曲轴21连接到液力变矩器22。液力变矩器22还通过涡轮轴23被连接到变速器24。液力变矩器22具有旁路或锁止离合器(图中未显示)，其可以被接合、脱离或部分接合。当离合器被脱离或部分接合时，液力变矩器22被称为处于解锁状态。该锁止离合器可以被例如电驱动、液压驱动或电动液压驱动。该锁止离合器可以从控制器接收控制信号(如脉宽调制信号)以基于发动机、车辆和/或变速器的工况接合、脱离或部分接合离合器。
涡轮轴23也被称为变速器输入轴。变速器24包含具有多个可选离散齿轮比的电控变速器。变速器24还包含各种其他齿轮，例如主减速比齿轮26。在替换实施例中，可以使用由驾驶员利用离合器操作的手动变速器。此外，可以使用各种类型的自动变速器。变速器24通过轮轴27连接到轮胎28。车辆(图中未显示)通过轮胎28与路面接触。在一个实施例中，车辆系统100的动力传动系统被连接到在路面上行驶的客运车辆中。
图2描述了图1中发动机10的燃烧室或汽缸的示例性实施例。发动机10可以从包括控制器12的控制系统接收控制参数以及通过输入装置132从车辆驾驶员130接收输入。在此示例中，输入装置132包含油门踏板以及用以产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(此处也称为“燃烧室”)14可以包含其中内置活塞138的燃烧室壁136。活塞138可以被连接到曲轴140，以便活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以通过变速器系统被连接到客运车辆的至少一个驱动轮。此外，启动马达可以通过飞轮被连接到曲轴140以便使发动机10能够开始运行。
汽缸14可以通过一系列进气通道142、144及146接收进气。除汽缸14以外，进气通道146也可以与发动机10的其他汽缸连通。在某些实施例中，一个或多于一个进气通道可以包含增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图2显示配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包含布置在进气通道142和144之间的压缩机174以及沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以至少部分由排气涡轮176通过轴180提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他实施例中，例如在发动机10装备有机械增压器的实施例中，排气涡轮176可以被选择地省略掉，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。涡轮增压器的涡轮侧可以包含废气门(图中未显示)，用以控制从排气通道148到达涡轮的排气量。具体来说，增压大小可以借助控制器12通过调整废气门打开程度和/或打开持续时间来进行调节。可以沿发动机的进气通道提供包含节流板164的节气门162，用以改变提供给发动机汽缸的进气的流速和压力。例如，节气门162可以被置于压缩机174下游(如图2所示)，或者可替换地可以安置于压缩机174的上游。如参考图4在此详细说明的，控制器12可以被配置为通过调节节气门162的打开程度进一步调节提供给发动机的增压量。
除了汽缸14，排气通道148还可以从发动机10的其他汽缸接收排气。排气传感器128被显示为连接到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以从提供排气空燃比指示的各种合适的传感器中选择，这些传感器例如为线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(排气氧传感器)(如图所示)、HEGO(加热的排气氧传感器)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化器、NOx捕集器、各种其他的排放控制装置或其组合。
可以用位于排气通道148内的一个或多于一个温度传感器(未显示)估计排气温度。另外，可以基于发动机工况(例如，速度、负荷、空气燃料比(AFR)、点火延迟等)来推断排气温度。此外，可以用一个或等于一个排气传感器128计算排气温度。可以理解排气温度还可以可替换地通过此处所列出的温度估计方法的任意组合来估计。
发动机10的每个汽缸都可包含一个或多于一个进气门和一个或多于一个排气门。例如，汽缸14被显示为包含位于汽缸14上部区域的至少一个进气提升阀150以及至少一个排气提升阀156。在某些实施例中，包括汽缸14在内的发动机10的每个汽缸都可以包含位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀以及至少两个排气提升阀。气门的打开和关闭可以由连接到气门推杆的液压驱动升降装置控制，或通过凸轮廓线变换机构控制。例如，进气门150和排气门156可以通过各自的凸轮驱动系统151和153由凸轮驱动控制。凸轮驱动系统151和153可以各自包含一个或多于一个凸轮，并且可以利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门提升(VVL)系统中的一个或多于一个，这些系统可以被控制器操作来改变气门运行。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器155和157确定。在替换实施例中，进气门和/或排气门可以通过电动气门驱动来控制。例如，汽缸14可以可替换地包含通过电动气门驱动控制的进气门以及通过凸轮驱动控制的排气门，其中凸轮驱动包括CPS和/或VCT系统。
在某些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包含用于引燃的火花塞192。点火系统190可以在选定的运行模式下响应于来自控制器12的点火提前信号SA通过火花塞192为燃烧室14提供点火火花。然而，在某些实施例中，可以省略火花塞192，例如发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射的方式被引燃，如使用柴油发动机的情形。
在某些实施例中，发动机10的每个汽缸都可以被配置有一个或多于一个为其提供燃料的燃料喷射器。作为非限制性的示例，汽缸14被显示为包含一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被显示为直接连接到汽缸14，以便与通过电子驱动器168从控制器12接收到的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地直接向汽缸内喷射燃料。以该方式，燃料喷射器166提供了进入燃烧汽缸14的所谓燃料直喷(此后被称为DI)。尽管图2显示喷射器166为侧喷射器，但它也可以被设置在活塞的顶上，诸如在靠近火花塞192的位置。由于一些含酒精燃料的低挥发性，当使用含酒精燃料运行发动机时，上述喷射器位置可以促进混合与燃烧。可替换地，喷射器也可以被设置在进气门顶上靠近进气门的位置以促进混合。可以从包含燃料箱、燃料泵以及燃料导轨的高压燃料系统8输送燃料到燃料喷射器166。可替换地，燃料可以由单级燃料泵以较低压力输送，在此情况下，在压缩冲程期间燃料直喷的正时比使用高压燃料系统的情况受到更多的限制。此外，尽管图中未显示，但燃料箱可以包含为控制器12提供信号的压力传感器。应该理解，在替换的实施例中，喷射器166可以是向汽缸14的上游进气道提供燃料的进气道喷射器。
图2所示控制器12为一个微型计算机，它包含微型处理器单元106、输入/输出(I/O)端口108、存储可执行程序和校准值的电存储介质，其在此具体示例中被显示为只读存储器(ROM)芯片110、随机存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。存储介质只读存储器110可以使用计算机可读数据被编程用以执行下面所述方法以及可以被预期但未具体列出的其他变体，其中计算机可读数据表示由处理器102可执行的指令。除了上述讨论过的信号外，控制器12可以从连接到发动机10的传感器接收各种信号，包括来自质量空气流量传感器112的进气质量空气流量(MAF)、来自连接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT)；来自连接到曲轴140的霍尔效应传感器(或其他类型传感器)的表面点火感测信号(PIP)、来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)和来自传感器124的绝对歧管空气压力信号(MAP)的测量值。发动机转速信号RPM可以由控制器根据PIP信号产生。此外，曲轴位置、曲轴加速以及曲轴摆动也可以基于PIP信号被识别。来自歧管压力传感器124的歧管空气压力信号(MAP)可以被用来提供进气歧管中真空或压力的指示。此外，可以基于其他运行参数例如基于MAF和RPM来估计歧管压力。
控制器12也可以被配置为在变速器换档期间及换档之后调节提供给发动机进气歧管的增压量。根据对即将发生的换档的预测，例如将发生的升档，控制器可以预期到即将发生的发动机转速下降并且同时需要更大的扭矩。如图3、图4详尽所示，控制器可以在换档之前安排增压开始增大，并在整个换档过程中持续，以便在换档完成之前可以获得增大的增压。控制器可以基于换档后的新档位和/或新档位下发动机的工况来确定增压增大量。此外，增压增大的开始时间可以被调节。在某些实施例中，基于发动机的工况，控制器也可以被配置为调节实际换档的时间(例如，换档时间早于或晚于先前安排的时间)。通过前置基于预测的增压分布的增压，可以储备歧管压力量，以便一旦驾驶员要求就可以被基本上立即提供。
下面转到图3，描述基于即将发生的变速器换档预测来调节涡轮增压器安排和设置以实现期望的增压分布的方法300。
在302，发动机的工况可以被估计、测定和/或推断。评估的工况可以包含例如发动机转速(Ne)、气压、歧管空气压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)、可变凸轮正时(VCT)、驾驶员要求的扭矩(例如，来自踏板位置传感器)、发动机温度、空气温度、其他发动机气流驱动器设置和当前变速器档位等。在304，基于估计的发动机工况，可以确定期望的歧管压力或增压(或增压分布)(turbo_desmap)。例如，可以在具有第一增压等级的第一较低档位上操作变速器。
在306，确定是否预测到变速器换档。也就是说，确定是否即将发生变速器换档。在所描述的示例中，可以确定是否预测到从第一较低档位至第二较高档位的变速器升档。然而，在替换实施例中，可以确定是否即将发生变速器减档/换低速档位。因此，较高档位表示这样一种档位，即在该档位下，对于给定的发动机转速，车轮旋转更快。在一个示例中，基于换档安排来预测升档。该换档安排可以至少基于车辆速度和/或发动机负荷分布(例如，由踏板位置传感器指示)(并且以此形式被存储)。例如，在给定的发动机负荷下随着车辆速度的增加，该方法可以安排从第一较低档位升档到第二较高档位(诸如，由变速器第一档到变速器第二档，或由变速器第二档到变速器第三档等等)。
在308，如果未预测到变速器换档，那么该方法可以为先前确定的期望的增压等级(turbo_desmap)确定涡轮增压器控制和安排设置。因此，经调节的涡轮增压器设置可以包含期望的增压等级、期望的废气门阀位置、期望的叶轮位置、期望的喷嘴位置、期望的空气流量、期望的增压分布和安排等。此外，节气门位置可以被调节以获得期望的增压分布。然后该方法可以继续进行到316，以基于已确定的设置来操作涡轮增压器，从而提供期望的增压分布。也就是说，可以操作涡轮增压器以使变速器能在具有第一较低增压等级的第一较低档位上运行。
相比之下，在310，如果预测到从第一较低档位到第二较高档位的变速器升档，则该方法可以在换档期间和换档之后确定期望的第二歧管压力或增压等级(turbo_desmap_upshift)。也就是说，可以确定不同档位之间的增压等级变化。如在一个示例中，在升档期间和之后，发动机转速可能降低。相应地，在换档期间和换档之后需要第二较高增压以补偿由于发动机转速下降导致的潜在扭矩损失。因此，即使当驾驶员要求的扭矩在换档前后大体相同，第二较高档位的轮扭矩仍可以等于第一档位的轮扭矩或小于第一档位的轮扭矩。在一个示例中，第二增压等级可以基于第二较高档位的性质(也就是说，第二档位是否是变速器的第二档、第三档或第四档等等)和/或在第二档位上的发动机工况。发动机的工况可以包括例如发动机转速、发动机负荷、期望的发动机扭矩、凸轮正时、车辆速度、第二档位上的发动机空气流量、第二档位上的歧管压力和/或第二档位上的其他发动机气流驱动器设置。以该方式，响应于升档预测的增压增量可以基于第二档位和第二档位上的发动机工况。
在312，可以选择已确定的增压的最大值，即turbo_desmap和turbo_desmap_upshift中的较大者，并且可以确定作为换档完成的函数的期望的增压调节(a blending of the desired boost)(turbo_desmap_comp)。替换地，期望的歧管空气压力(MAP)可以作为时间(如预测换档后的时间量或开始换档后的时间量)的函数而被调节。因此，在一个示例中，增压分布可以被调节，以使增压增大在升档预测之后(例如，之后立即)启动并且在换档开始之前完成。在另一个示例中，增压分布可以被调节以在换档之前的过渡阶段开始时起动期望增压的调节。在任何一种情况下，增压都可以被调节以便在换档完成之前获得增大的增压。
在314，该方法可以为期望的增压和期望的增压调节(turbo_desmap_comp)确定涡轮增压器控制和安排设置。如前文所述，经调节的涡轮增压器设置可以包括期望的增压等级、期望的废气门阀位置、期望的叶轮位置、期望的空气流量等。此外，可以确立期望的的节气门位置以获得期望的增压分布。然后该方法可以继续进行到316以基于确定的设置来操作涡轮增压器，从而提供期望的增压分布。也就是说，可以操作涡轮增压以使变速器能在具有增大的(第二)增压的第二较高档位被操作。为了进一步说明方法300中的增压调节，在图4中图示说明响应于预测的升档的示例性增压调节。
现在转到图4，图示说明的正时图400详尽描述响应于升档预测所执行的调节，从而在换档期间以及换档完成后调节增压等级。图402表示变速器档位从第一较低档位403a到第二较高档位403b的变化(例如，从变速器第一档到第二档，或者从第二档到第三档等)。发动机控制器可以至少基于发动机转速和/或车辆速度分布来预测变速器升档。例如，控制器可以利用储存在控制器存储器中的换档安排来预测即将发生的换档。在所述示例中，响应于车辆速度和/或发动机负荷(未显示)的逐渐增加，控制器可以在时间点t1预测升档412。相应地，升档命令414可以作为信号在时间点t2由控制器发出。然而，在档位从第一较低档位403a转换到第二较高档位403b之前，发动机可以首先进入过渡阶段416，在此期间发动机为升档做准备。在过渡阶段末尾，具体是指在时间点t3，可以发出升档完成418的信号。
如图404所示，由于在档位之间的过渡期间发动机转速下降(如图406所示)，可能需要提高驾驶员要求的扭矩，以便减小发动机功率输出(其与扭矩和速度的乘积成比例)的降低。在一个示例中，在升档期间，期望的发动机扭矩可能增大但不足以产生恒定的发动机功率。在替换的示例中，在升档之前的期望扭矩可以等同于或略小于升档期间或升档之后的期望扭矩。因此，基于期望的扭矩，轮扭矩可以变化。
如图406所示，发动机转速(Ne)在升档命令414之前在第一较低档位403a上可以稳定地增大。而后，在时间点t2上的升档命令414之后，发动机转速可以开始下降。同样地，该发动机转速的下降可以引起输出扭矩的潜在下降。因此，为了使驾驶员要求扭矩能够维持在期望的等级，增压等级可以被增大来补偿扭矩损失。在时间点t3上的升档完成418之后，发动机转速可以逐渐增大(例如，恢复到升档之前的发动机转速)。
图408及图410描述了示例性增压增大，该增压增大可以响应于升档预测412由控制器安排，以使增大的空气进气能够被提供给发动机。具体地，根据图408中的节气门上游的压力和图410中的节气门下游的压力(或MAP)来描述增压。在所述示例中，根据对升档期间的扭矩损失的预期以及进一步对升档期间的增大扭矩需求的预期，增压可以被前置。也就是说，根据对升档后(即在时间t3后)需要的较高MAP的预期，涡轮增压器设置可以被调节，以与升档预测412同时且在开始换档之前开始节气门上游压力的累积。在此，增压增大可以在过渡阶段416之前开始，并且可以被逐渐增大，以在过渡阶段416的至少一段时期内使MAP达到期望的等级，从而在升档完成418(在时间点t3上)或升档之前可以获得升高的MAP。以该方式，增压可以被调节以与换档相匹配。应该理解虽然所述的示例描述了在过渡阶段416之前且与升档命令414同时的一个时间开始增压调节，但在替换的示例中，基于发动机的工况，增压增大可以在过渡阶段416开始时被启动。
同样地，在过渡阶段416期间被提升的歧管空气压力可以使得输出扭矩增大超过驾驶员要求的扭矩。因此，在过渡阶段416内增大增压或节气门上游压力期间，由增大增压引起的扭矩扰动可以利用节气门的调节来补偿。
在图411所述的示例中，节气门的开口可以随着增压等级的增大在升档之前被逐渐减小(或关闭)。之后，在升档期间，随着发动机转速下降，节气门的开口可以被逐渐增大。在升档完成之后，即在时间点t3，节气门的开口可以被维持在打开状态以获取期望的空气流。尽管所述示例描述了在升档之后节气门的开口增大，但应该认识到，在替换的示例中，基于升档之后需要的空气流和/或进一步基于升档之后涡轮增压器的设置，节气门的开口可以被减小或保持不变。这允许过渡期间空气进气被减少，而不会引起发动机扭矩的突变，同时允许空气进气和增压等级在升档之后立即增大到期望的等级。以该方式，在增大增压或节气门上游压力期间，由增大增压引起的扭矩扰动可以通过降低节气门位置来补偿，以在增压增大期间实现期望的发动机空气流量。
通过在预测的升档之后预测在新档位可能需要的增压增大量，并且进一步通过提供增压并将增压保存在储备中，可能能够针对给定踏板位置调节换档安排，例如，能够在较低的发动机转速下升档。因此，可以基于新档位以及换档时和换档后的发动机工况调节增压增大量。在一个示例中，在较冷的环境条件下，基于车辆速度和发动机负荷分布，控制器可以预测在第一较低发动机转速从变速器第一档位到变速器第二档位的升档。控制器可以预测新档位需要的第一增大的增压，以维持换档后的期望扭矩。控制器可以进一步确定，相应的增压增大量可以在给定的发动机工况下由涡轮增压器提供而不引起退化，例如发动机爆震。因此，控制器可以安排在升档预期时或之后增压增大、储备增压、控制“较早”(例如，较低的发动机转速)的升档以及在新档位上提供需要的增压。也就是说，在没有爆震抑制的第一升档期间，控制器可以在升档完成之前使增压增大第一较高的量。
在另一个示例中，当环境条件较热且较干燥时，基于相同的车辆速度以及发动机负荷分布，控制器可以预测，在较低的发动机转速下从变速器第一档位到变速器第二档位的升档将引起换档完成之后的爆震，这是由于第一增压增大量的缘故。为了解决爆震，控制器可以“延迟”升档，并且使用第二增压增大量在第二较高发动机转速下执行换档，上述示例中的第二量小于第一量。因此，控制器然后可以预测新档位需要的第二增压等级，以在换档后维持期望的扭矩。此处，针对较晚发生的升档，需要的相应增压增大量可以小于“较早”的升档需要的量。因此，控制器然后可以安排较小量的增压增大在与上述示例相比较晚的时间开始、存储增压、控制较晚的升档，并且然后在新档位上提供较低的增压。也就是说，在具有爆震抑制的第二升档期间，控制器可以在升档完成之前使增压增大第二量，该第二量小于没有爆震抑制的升档中提供的第一量。以该方式，基于发动机的工况，预增压的量和正时可以被调节，以便变速器一换到新档位就可以获得需要的增压和需要的扭矩。
相似地，预增压增大的量可能受到升档是否是从变速器第二档位到第三档位或从第三档位到第四档位以及发生档位变化时车辆的速度等影响。例如，当档位由第二档换到第三挡时需要较高的增压增大量，而当档位由第三档换到第四挡时需要较低的增压增大量。以该方式，通过调节换档点和响应于发动机工况的增压增大量，可以解决诸如爆震的潜在问题，并且可以改进升档的质量。
在一个示例中，可以通过调节废气门阀的设置来增大增压等级。例如，发动机控制器可以被配置为减小废气门阀的打开程度，从而减少被允许绕过涡轮增压器涡轮的排气量。附加地或可选地，发动机控制器可以被配置为减小废气门阀打开的持续时间。在一个示例中，当废气门阀为电磁阀时，控制器可以激活或关闭电磁阀(基于阀门的配置)和/或调节电磁阀的工作周期，从而调节通过废气门绕过涡轮的排气量。以该方式，通过减少被允许绕过涡轮增压器涡轮的排气量，被供给到进气歧管的压缩空气的量可以被增大，从而增大增压等级。在替换的示例中，替换的涡轮增压器设置可以被适当调节以实现提升的增压。
尽管上述示例描述了使用废气门阀调节实现增压调制，在替换的示例中，增压调制可以通过调节叶轮位置(例如，当涡轮增压器为可变几何涡轮增压器时)或调节喷嘴位置(例如，当涡轮增压器为可变喷嘴涡轮增压器时)来实现。
以该方式，通过前置增压，可以在升档发生前基本获得升档之后的较高档位上需要的提升增压。通过在升档之前存储增压，需要时可以立即提供被提升的增压。以该方式，由于节气门位置可以始终提供需要的空气流量和扭矩，所以可以基本消除涡轮迟滞的感觉。因此可以改进换档的质量。此外，车辆性能可以通过整个齿轮加速的改进而被改进。
需要注意的是，此处包含的示例性方法流程可以与不同的气门系统、发动机系统和/或车辆系统配置一起使用。这些方法流程可以表示许多处理策略中的一种或多于一种，诸如可以由控制系统执行的事件驱动、中断驱动、多任务和多线程等。同样地，所述各种动作、操作或功能可以按所述次序被执行、被并行执行或在一些情况下被省略。同样地，实现此处描述的示例实施例的特征和优点不必需要处理顺序，此处提供是为了易于说明和描述。所述动作或操作中的一个或多于一个可以根据使用的具体策略被重复执行。此外，所述的行动可以图形化表示被编程到控制系统的计算机可读存储介质中的编码。
应该理解此处公开的配置和方法流程本质上是示例性的，并且由于可能存在着许多变化，所以这些具体的实施例并不是限制性的。
本发明的主题包含此处公开的各种系统和配置以及其它特征功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。随附的权利要求具体地指出了被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或与其等同物。此类权利要求应被理解为包含一个或多于一个此类元件的结合，既不必需要也不排除两个或多于两个此类元件。被公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合可以通过当前权利要求的修改或通过在此申请或相关申请中陈述的新权利要求而被要求保护。此类权利要求，不论是比原始权利要求范围更宽、更窄、相等、还是与原始权利要求范围不同，也被视为属于本发明的主题内。

Claims (10)

1.一种用于控制车辆发动机的方法，该发动机包含涡轮增压器和变速器，所述方法包含：
在具有第一增压等级的第一较低档位上操作所述变速器；
在完成到第二较高档位的升档之前，从所述第一增压等级增大增压；以及
在完成所述升档之后，在具有被增大的增压的所述第二较高档位上操作所述变速器。
2.根据权利要求1所述方法，进一步包含，至少基于车辆速度和/或发动机负荷，预测从所述第一较低档位到所述第二较高档位的换档。
3.根据权利要求1所述方法，其中增大增压包含在档位转换开始前的过渡阶段期间从所述第一增压等级增大所述增压，并且在所述过渡阶段开始时启动所述增压。
4.根据权利要求1所述方法，其中增压的增大是基于所述第二档位。
5.根据权利要求1所述方法，其中增压的增大是基于在所述第二档位上的发动机工况，所述工况包含在所述第二档位上的发动机转速、发动机负荷、扭矩或歧管压力中的至少一个。
6.根据权利要求2所述方法，其中增大增压包含在升档预测之后并且在换档开始之前启动所述增压增大。
7.根据权利要求1所述方法，其中所述涡轮增压器是可变几何涡轮增压器，并且其中增大增压包含减小涡轮增压器废气门阀的打开程度、减小涡轮增压器废气门阀的打开持续时间、调节叶轮位置和调节喷嘴位置中的至少一项。
8.根据权利要求1所述方法，进一步包含在增大节气门上游的增压或压力期间，通过降低节气门位置来补偿增大增压所引起的扭矩扰动，从而在增压增大期间获得期望的发动机空气流。
9.一种用于控制车辆发动机的方法，该发动机包含涡轮增压器和变速器，所述方法包含：
在具有第一增压的第一较低档位上操作变速器；
预测从所述第一较低档位到第二较高档位的升档；
在所述升档完成之前使增压从所述第一增压增大到第二增压，所述第二增压高于所述第一增压；以及
在完成所述升档之后，在具有所述第二增压的所述第二较高档位上操作所述变速器。
10.根据权利要求9所述方法，其中基于换档安排来预测所述升档，所述换档安排是基于车辆速度和/或发动机负荷分布。
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