CN102374057B - 用于控制发动机进气的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制发动机进气的方法和系统。在一项示例中，响应于制动助力器与发动机进气歧管之间的流量而调节致动器。尤其是在发动机被增压时可以改善发动机和车辆制动器的操作。

Description

用于控制发动机进气的方法和系统
背景技术
辅助驾驶员增加施加至车辆的制动力已经公知。尤其地，在制动助力器中使用发动机进气歧管的真空从而增加驾驶员施加至制动踏板从而致动车辆制动器的力。制动助力器中的真空用于在每次应用车辆制动踏板时增大车辆的制动力。但是，增压的发动机有时在发动机进气歧管处于正压而不是真空的情况下进行操作。因此，在一些操作状态下难以为制动助力器提供真空以辅助驾驶员。此外，即使当存在进气歧管真空时，该进气歧管真空也可能不会存在足够长的时间以使制动助力器真空恢复内部真空而使得制动助力器在下次应用车辆制动器时能够为驾驶员提供所需量的制动力增加。
发明内容
发明人在这里已经认识到增压发动机中的真空辅助制动器的问题并且已经开发出进气歧管与制动助力器之间的互连，其允许改善制动助力器中的真空恢复率。通过改善制动助力器的真空恢复率，可以取消增压发动机上的真空泵。但是，随着空气从制动助力器交换至发动机进气歧管，改善制动助力器中的真空恢复率也能够产生发动机进气量干扰(例如，未节流的空气流量)。并且，发动机进气量干扰能够增加发动机排放并且对于驾驶员是明显可见的。
发明人这里已经认识到上述劣势并且已经开发出一种发动机操作方法，包括：当制动助力器真空变化时，响应于制动助力器至进气歧管的流量而调节致动器以基本上保持发动机进气歧管压力，所述制动助力器真空响应于制动踏板的位置的变化而改变。
通过响应于制动助力器至进气歧管的流量调节致动器，可在限制发动机排放和驾驶员干扰的同时提供制动助力器真空。例如，驾驶员可能在驱动过程期间重复地加速和制动车辆。当驾驶员释放节气门以制动时，可能存在一个短暂的机会来为制动助力器重新添加真空。如果发动机节气门响应于制动助力器至进气歧管的流量而被调节，那么进气歧管压力的改变率将会受到限制或者基本上保持在不变的压力，使得发动机操作中的变化得以减缓。在一项示例中，当制动助力器从进气歧管补充真空时，进气节气门能够被关闭(例如，部分地或完全地)。采用这种方式，节气门位置被调节从而补偿来自于制动助力器的流量。
本说明可提供若干优势。例如，该方法可通过取消系统真空泵或减小其尺寸来减小增压发动机的系统成本。此外，该方法可在向制动助力器补充真空时改善发动机排放并且减少发动机进气干扰。
本发明的上述优势和其他优势以及特征从单独或结合附图的随后的详细说明将变得清楚明了。
应当理解的是，上述内容用于以简单的方式介绍详细说明中进一步描述的概念的选择。并不意味着表示要求保护的主题的关键或必要特征，本发明的范围由详细说明书之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题并不局限于解决上述或本公开任何部分中的任何劣势的实施方式。
附图说明
图1示出发动机的示意图；
图2示出车辆驱动循环期间相关的模拟信号；
图3示出在图2所示的车辆驱动循环期间相关的进一步模拟信号；
图4A-4F示出示例性的声学孔和流量的曲线；
图5示出用于补偿从制动助力器至发动机进气系统的空气流量的第一示例性方法的流程图；
图6示出用于补偿从制动助力器至发动机进气系统的空气流量的第二示例性方法的流程图；以及
图7示出用于补偿从制动助力器至发动机进气系统的空气流量的第三示例性方法的流程图。
具体实施方式
本发明涉及向制动助力器补偿和提供真空。在一项示例中，通道或管道在制动助力器与发动机进气通道之间提供高流量能力的连接。图1示出该制动助力器系统的一项示例性实施例。
图2-3示出在驱动循环期间用于制动助力器系统的相关模拟信号。图4A-4D示出用于控制从制动助力器到发动机进气系统的流量的两个示例性声学孔。图5-6示出用于补偿高流量制动助力器系统的两种不同方法。
参照图1，内燃发动机10包括多个缸，其中一个缸示出在图1中，内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和缸壁32，活塞36定位在缸壁32内并且连接至曲柄轴40。燃烧室30如图所示经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。可选择地，进气门和排气门中的一个或多个可通过电动机械控制的气门线圈和电枢组件操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。
燃料喷射器66如图所示定位成将燃料直接喷入缸30中，这对于本领域技术人员来说公知为直接喷射。可选择地，燃料可以喷射到进气口，这对于本领域技术人员来说公知为进气口喷射。燃料喷射器66与控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)而被输出至燃料喷射器66。燃料喷射器66被供给有来自驱动器68的操作电流，该驱动器响应于控制器12。另外，进气歧管44如图所示连通于可选的电子节气门62，该电子节气门62调节节气门板64的位置从而控制来自于进气增压腔46的空气流量。压缩机162抽吸来自于进气口42的空气从而供给增压腔46。排气绕连接至压缩机162的涡轮机164转动。高压双级燃料系统可用于在喷射器66处产生更高的燃料压力。进气歧管44也经由管道142向制动助力器140提供真空。单向阀144确保空气从制动助力器140流动至进气歧管44而不是从进气歧管44流动至制动助力器140。制动助力器140放大经由制动踏板150由脚152提供至主缸148从而施加车辆制动(未示出)的力。
不具有分配器的点火系统88经由火花塞92响应于控制器12向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126如图所示连接至位于催化转换器70上游的排气歧管48。可选择地，双态排气氧传感器可代替UEGO传感器126。
在一项示例中，转换器70可包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，每个装置具有多个砖。在一项示例中，转换器70可以采用三元催化剂。
图1中示出的控制器12可以为传统微电脑，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和传统数据总线。控制器12如图所示接收来自于连接至发动机10的传感器的各种信号，除了那些先前讨论的信号之外，还包括：发动机冷却剂温度(ECT)，其来自于连接至冷却套114的温度传感器112；连接至加速器踏板130的位置传感器134，其用于检测由脚132调节的加速器位置；连接至制动踏板150的位置传感器154，其用于检测制动踏板位置；用于检测制动助力器真空的压力传感器146；用于检测主缸压力(例如，液压制动压力)的压力传感器147；用于确定端部气体点火的爆震传感器(未示出)；发动机歧管压力(MAP)的测量值，其来自于连接至进气歧管44的压力传感器122；来自于霍尔效应传感器118的发动机位置传感器，其检测曲柄轴40的位置；来自于传感器120(例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自于传感器58的节气门位置的测量值。气压计压力也可检测到(未示出传感器)，用于由控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲柄轴的每次回转中产生预定数量的等间隔脉冲，由此能够确定发动机转速(RPM)。
在一些实施例中，在混合动力车辆中，发动机可连接至电动机/电池系统。该混合动力车辆可具有平行构造、串联构造或者这些构造的变体或组合。此外，在一些实施例中，可采用其他的发动机构造，例如柴油发动机。
在操作期间，发动机10中的每个缸典型地经受四个冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般地，排气门54关闭，进气门52打开。空气经由进气歧管44而被引入燃烧室30，活塞36移动至缸的底部从而增加燃烧室30中的容积。活塞36接近缸的底部并且处于其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大容积)的位置典型地由本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向缸盖移动从而压缩燃烧室30中的空气。活塞36处于其冲程末端并且最接近缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)典型地由本领域技术人员称为上止点(TDC)。在后文称之为喷射的过程中，燃料被导入燃烧室。在后文称之为点火的过程中，喷射的燃料由已知的点火装置诸如火花塞92点燃，导致燃烧。在膨胀冲程期间，正在膨胀的气体推动活塞36返回至BDC。曲柄轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开从而将经燃烧的空气-燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞返回至TDC。需要指出的是，上述描述仅仅是示例性的，进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如实现正或负的气门重叠，延迟的进气门关闭，或者各种其他示例。
因此，图1的系统提供了用于发动机的系统，包括：具有进气歧管的发动机；第一传感器，其配置成检测发动机的进气系统中的空气的特性；制动助力器；第二传感器，其配置成检测制动助力器的压力；将进气歧管连接至制动助力器的导管；沿着该导管定位的文氏管或声阻塞件；连接至发动机的致动器；以及控制器，该控制器包括用于响应于第一和第二传感器推算的流量来调节致动器的指令。该发动机系统包括的致动器可以是进气节气门、EGR阀、PCV阀和节流旁通阀中的至少一个。该发动机系统包括第一传感器是热线空气流量计的情况。该发动机系统包括第一传感器是进气歧管压力传感器的情况。该发动机系统包括下述情况：控制器包括用于响应于第一和第二传感器推算的流量来调节发动机火花的进一步的指令。该发动机系统包括下述情况：控制器包括用于当调节致动器时基本上保持发动机扭矩的进一步的指令。该发动机系统包括下述情况：控制器包括当制动助力器压力响应于下压制动踏板而上升时关闭致动器的进一步的指令以及控制器包括当制动助力器压力响应于释放制动踏板而上升时关闭致动器的进一步的指令。空气致动器(例如，节气门、旁路阀、曲轴箱通气阀、燃料蒸汽清洁阀)被操作从而减少进入进气歧管中的空气流量从而将MAP保持为基本上恒定。此外，点火正时被延迟从而减少未被空气致动器完全补偿的扭矩或速度波动，或者被提前从而在适当的时候允许额外的发动机节流。
现在参照图2-3，其示出了发动机操作程序期间相关的模拟信号。图2示出发动机操作程序期间的相关的五个信号。竖直标记T0-T9表示操作程序期间的相关的特定时间。
从图2的上部起的第一曲线图示出所需的发动机扭矩相对于时间的坐标图。时间开始于曲线图的左侧并且朝向右侧增加。所需的发动机扭矩在曲线图的底部处于其最低值并且朝向曲线图的顶部增加大小。
从图2的上部起的第二曲线图示出发动机进气歧管压力相对于时间的坐标图。时间开始于曲线图的左侧并且朝向右侧增加。发动机进气压力在该曲线图的底部处于其最低值并且朝向该曲线图的上部增加。水平标记206表示第二曲线图中的大气压力。因此，当歧管压力高于标记206时，进气歧管处于正压。当歧管压力低于标记206时，进气歧管处于真空。
从图2的上部起的第三曲线图示出制动踏板位置相对于时间(例如，图1的元件154)的坐标图。时间开始于该曲线图的左侧并且朝向右侧增加。当制动踏板位置低时，制动踏板没有被激发。当制动踏板信号高时，制动踏板被激发。
从图2的上部起的第四曲线图示出制动助力器压力相对于时间的坐标图。时间开始于该曲线图的左侧并且朝向右侧增加。水平标记204表示第四曲线图中的大气压力。低于大气压力的制动助力器压力能够提供制动力从而辅助驾驶员。制动助力器压力在该曲线图的上部处处于较高水平。制动助力器压力在该曲线图的底部处处于较高真空水平。
从图2的上部起的第五曲线图示出发动机进气节气门位置相对于时间的坐标图(例如，图1的元件58)。时间开始于该曲线图的左侧并且朝向右侧增加。该节气门在该曲线图的底部正好部分打开，节气门打开面积沿着朝向该曲线图顶部的方向增加。
从图3的上部起的第一曲线图示出发动机点火提前量相对于时间的坐标图。时间开始于该曲线图的左侧并且朝向右侧增加。该发动机点火在该曲线图的底部被最大程度地延迟，发动机点火朝向该曲线图的顶部被最大程度地提前。
在时刻T0，发动机在低的所需发动机扭矩条件下操作，例如空载。此外，进气歧管压力处于真空状态，车辆制动器没有被致动，该制动助力器真空处于较高水平，发动机进气节气门被大部分关闭，点火被提前。
在时刻T1，所需发动机扭矩开始增加并且停留于较高水平，直到正好在时刻T2之前，在时刻T2，其被减小。进气歧管压力开始于真空状态并且转换为正压状态。从T1至T2没有施加车辆制动。该制动助力器压力从T1至T2保持在恒定水平，因为制动器没有被致动并且从进气歧管到制动助力器的空气流量由单向阀限制(例如，图1的元件144)。该发动机节气门位置遵循类似于从时刻T1至T2的所需发动机扭矩的轨迹。从时刻T1至T2，发动机节气门位置和所需的发动机扭矩遵循表示车辆加速的轨迹。发动机点火在时刻T1与T2之间从T0所示的点火正时开始延迟从而反映较高载荷下的发动机操作。
在时刻T2，所需的发动机扭矩处于低水平，表示车辆处于空载、减速或滑行。正好在时刻T2之前，进气歧管压力随着所需的发动机扭矩下降而下降，正好在时刻T2之前，进气歧管压力处于真空。车辆制动在时刻T2施加，如制动器位置中的变化所示。发动机节气门位置响应于驾驶员对于较少发动机扭矩的要求而在时刻T2之前减小。发动机节气门位置响应于车辆制动的施加而在时刻T2被进一步减小。当车辆制动被施加时，随着制动助力器中的隔膜压缩制动助力器真空腔，制动助力器压力增加。因此，该制动助力器压力在T2增加，随后随着单向阀打开以平衡制动助力器真空腔与进气歧管之间的压力而开始降低，直到时刻T3。当制动助力器压力高于进气歧管的压力时，允许通过单向阀使流体从制动助力器流动至进气歧管。当在T2施加制动时，大气压力也流动至制动助力器隔膜的制动踏板侧。制动助力器隔膜的制动踏板侧上的大气压力进一步增加由驾驶员施加至主制动器缸的力。点火在时刻T2提前，使得发动机扭矩基本上得以保持，同时减小节气门位置和节气门打开面积。
在时刻T2与时刻T3之间，制动踏板位置在初始制动施加之后保持基本上不变，直到在时刻T3制动释放。此外，在时刻T2补偿车辆制动施加之后，所需的发动机扭矩、进气歧管压力、节气门位置和发动机火花正时保持基本上不变。制动助力器压力也下降，直到制动助力器压力接近发动机进气歧管压力。
在时刻T3，车辆制动器被释放，同时所需的发动机扭矩保持基本上不变并且处于较低水平。当车辆制动器被释放时，制动助力器中的阀将制动助力器隔膜的制动踏板侧相对于大气压力封闭并且将制动助力器隔膜的制动踏板侧暴露至隔膜的主缸侧上的制动助力器压力。流量限制孔限制从制动助力器隔膜的制动踏板侧至制动助力器隔膜的主缸侧的空气流量。通过将制动助力器隔膜的制动踏板侧暴露至制动助力器隔膜的主缸侧，在制动施加期间曾被允许作用在制动助力器隔膜上的空气被允许进入制动助力器真空腔。因此，隔膜两端的压力差在十分之几秒中转换为基本上零。因此，制动助力器压力在时刻T3增加，增加从制动助力器至进气歧管的流量。节气门位置响应于从制动助力器到进气歧管的流量的增加而改变(例如，部分地关闭)。通过改变节气门位置，节气门打开面积降低，使得由于释放制动踏板导致的进气歧管压力的增加能够被减轻或抵消。换句话说，减小的节气门打开面积将通过进气口进入发动机的空气量减小了基本上等于经由制动助力器进入发动机的空气量的量。采用这种方式，进气歧管压力基本上保持在不变的水平，使得发动机进气量和发动机扭矩也保持基本上不变。此外，应当指出的是，所需的发动机扭矩没有遵循节气门位置的变化，而是保持不变，因为不存在驾驶员的输入。节气门的关闭补偿了从制动助力器流动至进气歧管的未节流空气的作用。因此，降低了干扰发动机空气-燃料的可能性。同样，关闭节气门具有额外的益处，即，通过消除MAP增加改善了真空恢复。另外，点火能够被提前，使得节气门能够进一步被关闭从而保持或减小进气歧管真空。
在时刻T3与T4之间，节气门位置增加，这表示驾驶员要求发动机扭矩增加。所需的发动机扭矩和进气歧管压力也增加，使得车辆将例如加速。当进气歧管压力上升超过大气压力时，制动助力器压力没有减小，因为进气歧管压力大于制动助力器压力。发动机点火被延迟从而反映更高的发动机载荷。刚好在时刻T4之前，所需的发动机扭矩被降低从而反映驾驶员的需求较低。因此，进气歧管压力也降低。
在时刻T4，施加车辆制动。再次地，当施加制动时，制动助力器压力增加。节气门位置降低从而补偿增加的制动助力器压力。此外，点火被提前，使得节气门能够被进一步关闭从而在保持发动机扭矩的同时增加进气歧管真空。所需的发动机扭矩在时刻T4低，但是其并未低到空载的状态。因此，可能需要更多的时间来发展进气歧管中的真空。因此，在某一限制基本上限制了制动助力器真空腔与制动助力器之间的流量的系统中，制动助力器真空可能不能恢复。但是，在允许高水平流量的系统中，诸如如本公开内容中所述的，制动助力器真空不能以改善的速率恢复。调节发动机节气门、EGR阀、或其他致动器来补偿从制动助力器至进气歧管的空气流量能够补偿制动助力器与进气歧管之间的更高的空气流量。在这一示例中，制动助力器压力的增加通过将一些空气从制动助力器吸出至进气歧管而被部分地降低。
在时刻T5，车辆制动器被释放，发动机节气门打开面积被进一步降低从而补偿从制动助力器至进气歧管的增加的空气流量。此外，几乎同时地，所需的发动机扭矩响应于驾驶员扭矩要求而增加。当所需的发动机扭矩增加时，进气歧管压力也增加，使得制动助力器真空不具有完全恢复的时间。因此，制动助力器压力从T5至T6保持高水平。但是，制动助力器具有反向容积，使得制动助力器真空仍然可以在T6辅助施加车辆制动。点火也在T5提前从而补偿发动机进气量的降低，使得发动机扭矩的变化受到限制。因此，图2示出车辆制动被施加并且在T4与T5之间被快速释放的制动操作。
在时刻T5与T6之间，所需的发动机扭矩增加，然后降低。所需的发动机扭矩正好在T6之前降低至发动机部分地从进气歧管排空空气的水平。随着所需的发动机载荷降低以反映较低的发动机载荷，点火被提前。
在时刻T6，施加车辆制动。制动助力器压力响应于施加车辆制动而增加。由于所需的发动机扭矩和歧管压力在时刻T6低，所以空气从制动助力器被抽吸，由此降低制动助力器压力，即使施加车辆制动时也是如此。但是，进气歧管压力在这一状态下稍微地增加，这样点火被延迟从而基本上提供所需的发动机扭矩。当施加制动并且检测到从制动助力器至进气歧管的流量增加时，调节节气门的位置。
因此，在时刻T3与T6之间所示的制动施加和释放表示驾驶员所做的快速的制动动作，驾驶员主动地在加速与车辆制动之间切换。另外，示出了制动助力器真空不能完全恢复的状态。
在T6与T7之间，制动助力器压力接近进气歧管压力。但是，制动助力器压力在车辆制动于T7释放之前没有到达最低的进气歧管压力。
在时刻T7，释放车辆制动器。随着制动助力器压力接近进气歧管压力，车辆制动器被释放，导致制动助力器压力再次增加。当制动器被释放并且检测到从制动助力器到进气歧管的流量增加时，调节节气门的位置。尤其地，该节气门开启面积也在T7被减小从而限制进气歧管压力，但是，进气歧管压力增加，因此点火被延迟从而控制发动机扭矩。因此，点火能够被提前，如在T7所示，从而基本上保持发动机扭矩。
在T7与T8之间，所需的发动机扭矩增加，然后在T8之前降低。进气歧管压力也增加，使得发动机扭矩输出可以增加。因为发动机进气歧管压力处于从制动助力器到进气歧管的流量受到限制的水平，所以制动助力器压力保持在更高的水平。
在时刻T8，车辆制动被施加，然后在T9之后立刻被释放。该制动如图所示轻微地施加一段短的持续时间。在这一示例中，将少的环境空气施加至制动踏板上的制动助力器隔膜。因此，当施加和释放制动时，制动助力器压力不会增加太多。因此，从制动助力器至进气歧管具有很少的空气流量。因此，用于补偿从制动助力器至进气歧管的空气流量的节气门调节被减少。因此，节气门位置的变化可以与从制动助力器至进气歧管的空气流量的变化成比例。
现在参照图4A-4D，其示出了孔和流量的曲线图的示例。图4A示出尖锐边缘孔的横截面。图4A的孔具有图4B所示的流量特性。当预定压力比在孔的两侧发展时，通过该孔的流量受到阻塞。因此，当达到或超过预定压力比时，通过该孔的流量能够被容易地确定。如果图4A的孔安装在制动助力器与进气歧管之间的导管中，那么其能够简化调节致动器从而补偿制动助力器与进气歧管之间的空气流量。例如，如果受阻塞的流量发展跨过孔的两侧，那么节气门致动器能够被调节一定的量，该一定的量将进入进气歧管的空气流量限制为等于已知的通过该孔的流量。
图4C示出钟形嘴孔的横截面。图4C的孔具有如图4D所示的流量特性。类似于尖锐边缘孔，当达到预定压力比时，该钟形嘴孔阻塞流动。因此，类似于图4A的孔，图4C的孔能够简化致动器的控制从而补偿从制动助力器至进气歧管的空气流量。
参照图4E和4F，示出声阻塞件。声阻塞件以比尖锐边缘孔或钟形嘴孔更低的压力比实现空气流量的裁剪。相比较于不具有提供压力恢复的分散锥形的那些孔，声阻塞件裁剪最大流量，同时对小于最大值的流量具有最小的作用。图4E的声阻塞件能够设置在制动助力器与发动机进气歧管之间从而控制空气流量。
现在参照图5，示出了用于补偿来自于制动助力器的空气流量的方法。图5的方法可由控制器，诸如图1所示的控制器，执行。
在502，方法500确定发动机操作状态。在一项示例中，发动机操作状态包括但不局限于发动机转速、发动机载荷、环境空气压力、制动助力器压力、主缸压力、制动踏板位置、进气歧管压力和环境空气温度。在发动机操作状态被确定之后，方法500前进至504。
在504，方法500判断进气歧管压力是否低于制动助力器压力。在一项示例中，在制动助力器隔膜的主缸侧确定制动助力器压力。如果方法500判断进气歧管压力高于制动助力器压力，那么方法500退出。否则，方法500前进至506。
在506，方法500确定从制动助力器至进气歧管的空气流量。在一项示例中，空气流量响应于制动助力器与进气歧管之间的压力差而被确定。制动助力器与进气歧管之间的空气流量可以按照经验确定并且存储在由制动助力器真空和进气歧管压力索引的函数或表中。该表的输出对应于空气流量。在另一示例中，如图4a所示的声学孔可设置在制动助力器与进气歧管之间的管道中。通过该孔的空气流量能够根据该孔两侧的压力比确定。
在另一示例中，来自于制动助力器的空气流量可通过从发动机空气流量的空气流量表测量值中减去基于化学物的发动机空气流量而确定。例如，制动助力器至进气歧管的流量能够从下述方程确定：MAF-(UEGO_Lambda*A/FS*燃料流量*KAM_REF)。其中MAF为空气流量计发动机空气流量，UEGO_Lambda是排气发动机Lambda(其中Lambda为(A/F)/(A/FS))，A/FS是化学计量空气-燃料比，燃料流量是喷入发动机的燃料量，KAM_REF是适应性的校正因数。
在另一示例中，来自于制动助力器的空气流量可通过从基于节气门的空气流量推算值中减去速度/密度空气流量推算值进行确定。例如，速度密度空气流量根据理想气体定律、进气歧管压力、进气歧管温度和体积效率表确定。节气门空气流量根据如下函数确定：该函数基于节气门体两侧的压力比和节气门位置描述节气门流量。在确定了从制动助力器至进气歧管的空气流量之后，方法500前进至508。
在508，方法500调节致动器从而限制或基本上保持进气歧管压力。通过限制或基本上保持进气歧管压力，可控制发动机扭矩，使得车辆操作者不会感觉到由从制动助力器流动至发动机进气歧管的空气导致的发动机操作中的变化。另外，当进气歧管压力中的变化受到限制时，或当发动机歧管压力基本上被保持时，发动机空气-燃料可受到控制使得排气氧浓度不会比所需要的更稀薄或更浓稠。
在一项示例中，发动机进气节气门的位置能够响应于从制动助力器至进气歧管的空气流量的变化而被调节。在其他示例中，EGR阀、PCV阀、凸轮正时或节气门旁通阀可被调节。该致动器的位置能够与在506处确定的空气流量成比例地调节。如果进气节气门被调节，那么节气门板的位置能够减小节气门打开面积，使得较少的空气经由该节气门被引至发动机。尤其地，节气门位置能够基于节气门两侧的压力比来调节从而减小通过该节气门的空气流量。节气门位置调节的量对应于存储在控制器存储器中的节气门的流动特性和节气门两侧的压力比。
空气从制动助力器流动至进气歧管期间致动器受到调节的量和速率可被适配。在一项示例中，在空气从制动助力器流动至进气歧管期间的所需的进气歧管压力能够与实际或测量的进气歧管压力比较。尤其地，能够通过从所需的进气歧管压力减去实际进气歧管压力而提供错误信号。当进气歧管压力小于所需的进气歧管压力时，致动器关闭命令能够被调节从而减小的致动器关闭量。当进气歧管压力大于所需的进气歧管压力时，致动器关闭命令能够被调节从而增加致动器关闭量。采用这种方式，致动器关闭调节能够适配于不同的发动机。在响应于从制动助力器至进气歧管的流量调节致动器从而调节进入发动机的空气流量之后，方法500前进至510。
在510，方法500判断点火正时是否能够被提前从而实现较低的进气歧管压力或延迟点火从而补偿增加的MAP。在一项示例中，根据所需的扭矩、进气歧管压力、发动机转速和当前点火提前，方法500确定点火是否能够被提前使得节气门或其他致动器能够进一步关闭从而降低进气歧管压力以及增加从制动助力器至进气歧管的流量。尤其地，发动机点火提前能够以增量的方式增加，直到以经验确定并且存储在存储器中的发动机爆震极限。例如，如果发动机处于空载并且以从MBT点火正时延迟的点火正时操作，那么点火能够被提前并且节气门关闭从而在基本上保持发动机扭矩的同时提供较低的进气歧管压力。
另一方面，如果观察到发动机进气歧管压力增加，那么点火被延迟从而提供所需量的发动机扭矩(例如，基本上保持发动机扭矩)。例如，如果发动机以从MBT点火正时延迟的点火正时空载操作，并且进气歧管压力相对于从制动助力器流动至进气歧管的空气增加，那么点火正时能够被进一步延迟从而提供所需量的发动机扭矩(例如，基本上保持发动机扭矩)。如果能够调节点火，那么方法500前进至512。否则，方法500前进至退出。
在512，方法500以预定量提前或延迟点火，同时观察发动机爆震传感器的输出。如果爆震传感器没有示出爆震的存在，那么发动机点火能够提前。如果点火正在被延迟，那么点火延迟量能够响应于发动机转速的降低而受到限制。点火能够被提前，直到爆震被检测到或直到达到所需的进气歧管压力。此外，在点火正在提前的同时，节气门或其他致动器继续减小到达发动机的空气流量。此外，点火提前可以响应于制动助力器至进气歧管空气流量的改变率而被调节。例如，当制动助力器到进气歧管的空气流量为0.001Kg/小时时，点火可以以每秒0.5度的速率延迟，当制动助力器至进气歧管空气流量为0.0015Kg/小时时，点火可以以每秒1度的速率延迟。在一项示例中，发动机空气流量减小被限制为所需程度的燃烧稳定性。方法500在调节发动机点火之后退出。
现在参照图6，其示出了用于补偿来自于制动助力器的空气流量的方法的流程图。图6的方法可由诸如图1所示的控制器执行。
在602，方法600确定发动机操作状态。在一项示例中，发动机操作状态包括但不局限于发动机转速、发动机载荷、环境气压、制动助力器真空、主缸压力、制动踏板位置、进气歧管压力和环境空气温度。在发动机操作状态被确定之后，方法600前进至604。
在604，方法600判断进气歧管压力是否低于制动助力器压力。在一项示例中，在制动助力器隔膜的主缸侧确定制动助力器压力。如果方法600判断进气歧管压力高于制动助力器压力，那么方法600退出。否则，方法600前进至606。
在606，方法600确定从制动助力器至进气歧管的空气流量。在一项示例中，响应于制动助力器与进气歧管之间的压力差来确定空气流量。制动助力器与进气歧管之间的空气流量可以按照经验确定并且存储在由制动助力器真空和进气歧管压力索引的函数或表格中。该表格的输出对应于空气流量。在另一示例中，如图4E所示的声学孔可设置在制动助力器与进气歧管之间的管道中。流过该孔的空气流量能够根据该孔两侧的压力比确定。在确定从制动助力器至进气歧管的空气流量之后，方法600前进至608。
在608，方法600将从制动助力器到进气歧管的空气流的量加至当前的发动机进气量。例如，如果发动机具有0.750Kg/小时的发动机进气流量并且制动助力器至进气歧管空气流量为0.002Kg/小时，那么当制动助力器至进气歧管空气流量加至发动机空气流量时，发动机空气流量被调节为0.752Kg/小时。因此，方法600允许发动机歧管压力随着从制动助力器至进气歧管的空气流量的改变而改变。所需的发动机空气-燃料比通过增加根据从制动助力器流动至进气歧管的空气量而喷射的燃料量而被保持。采用这种方式，发动机排气浓度可保持在所需水平，即使当空气从制动助力器流动至进气歧管时进入发动机的空气量增加时也是如此。在发动机进气量被调节之后，方法600前进至610。
在610，方法600调节发动机扭矩以补偿增加的发动机空气量和燃料量。由于从制动助力器流动至发动机进气歧管的空气所致的发动机进气量的增加能够将发动机扭矩增加得超过当燃料添加至制动助力器到发动机进气流时所需的发动机扭矩。方法600通过延迟点火调节空气和燃料的增加。在一项示例中，发动机扭矩的增加能够从发动机进气量的增加来确定。因此，在给定的发动机转速和空气-燃料比下，发动机扭矩的增加能够根据从制动助力器至进气歧管的空气流量而计算。此外，将点火延迟相关至发动机扭矩的函数被用于延迟点火正时，使得当空气从制动助力器流动至发动机进气歧管时，发动机扭矩保持基本上不变。采用这种方式，发动机点火正时能够被调节从而补偿发动机扭矩的改变。
在另一示例中，能够调节凸轮正时从而补偿进入发动机的额外空气流量。例如，排气门正时能够提前，使得排气门早打开并且释放排气，由此降低发动机的效率，使得发动机扭矩保持在所需水平。在响应于经调节的发动机进气量而调节发动机扭矩之后，方法600前进至退出。
现在参照图7，其示出了用于补偿来自于制动助力器的空气流量的第三种方法。图7的方法可由诸如图1所示的控制器执行。
在702，方法700确定发动机操作状态。在一项示例中，发动机操作状态包括但不局限于发动机转速、发动机载荷、环境气压、制动助力器真空、主缸压力、制动踏板位置、进气歧管压力和环境空气温度。在发动机操作状态被确定之后，方法700前进至704。
在704，方法700判断制动器的致动器位置是否存在变化。在一项示例中，根据连接至车辆制动踏板的位置传感器确定制动踏板位置。制动踏板位置传感器输出与制动踏板的运动成比例的信号。如果方法700判断制动器的致动器位置没有变化，那么方法700退出。否则，方法700前进至706。
在706，方法700根据制动器的致动器位置的变化确定空气流量。在一项示例中，空气流量被确定为制动踏板位置变化的函数。例如，制动踏板位置被映射至制动助力器容积。在一项示例中，存储在控制器存储器中的函数将制动器位置与制动助力器真空腔容积关联在一起。当制动器被压下时，制动助力器真空的改变能够使用理想气体定律根据制动助力器容积的改变来确定。类似地，当制动器被释放时，制动助力器真空的变化能够根据大气压和制动助力器容积的变化来确定。在一项示例中，增加制动力通过存储在存储器中的根据经验确定的函数而相关联于制动器位置。因此，作为制动踏板位置传感器的备选方案，制动力或液压主缸制动压力能够根据经验映射于制动助力器压力的变化，使得能够确定从制动助力器至发动机进气歧管的流量。降低制动力相关联于进入制动助力器的位于制动助力器隔膜的制动踏板侧的大气空气。在确定从制动助力器至进气歧管的空气流量之后，方法700前进至708
在708，方法700调节致动器从而限制或基本上保持进气歧管压力。通过限制或基本上保持进气歧管压力，可以控制发动机扭矩，使得车辆操作人员不会感觉到由于从制动助力器流动至发动机进气歧管的空气所导致的发动机操作中的变化。另外，当进气歧管压力的变化受到限制时或者当发动机进气歧管压力被基本上保持时，发动机空气-燃料可以被控制成使得排气氧浓度不会变得比所需要的更稀薄或更浓稠。
在一项示例中，发动机进气节气门的位置可以响应于从制动助力器至进气歧管的空气流量的变化而被调节。在其他示例中，EGR阀、PCV阀、凸轮正时或节气门旁通阀可以被调节。致动器的位置可以与706处确定的空气流量成比例地调节。在另一示例中，致动器的位置可以与制动器的位置成比例地调节。如果进气节气门被调节，那么节气门板的位置能够减小节气门打开面积，使得更少的空气经由该节气门被引导至发动机。尤其地，节气门位置能够根据该节气门两侧的压力比来调节以减小通过该节气门的空气流量。节气门位置调节量对应于存储在控制器存储器中的节气门的流动特性和节气门两侧的压力比。
致动器在空气从制动助力器流动至进气歧管期间被调节的量和速率可以被适配。在一项示例中，在空气从制动助力器流动至进气歧管期间的所需的进气歧管压力能够与实际或测量的进气歧管压力进行比较。尤其地，可以通过从所需进气歧管压力中减去实际进气歧管压力而提供错误信号。当进气歧管压力小于所需进气歧管压力时，致动器关闭命令可以被调节从而减小致动器关闭量。当进气歧管压力大于所需进气歧管压力时，致动器关闭命令可以被调节从而增加致动器关闭量。采用这种方式，致动器关闭调节可以适配于不同的发动机。在响应于从制动助力器至进气歧管的流量而调节致动器从而调节进入发动机的空气流量之后，方法700前进至710。
在710，方法700判断点火正时是否能够被提前从而实现较低的进气歧管压力或者被延迟从而补偿所增加的进气歧管压力。在一项示例中，根据所需的扭矩、进气歧管压力、发动机转速和当前点火提前，方法700确定点火是否能够提前使得节气门或其他致动器能够进一步关闭从而增加从制动助力器至进气歧管的流量。尤其地，发动机点火提前能够以增量的方式增加，直到按照经验确定并且存储在存储器中的发动机爆震极限。
另一方面，如果观察到发动机进气歧管压力增加，那么点火被延迟从而提供所需量的发动机扭矩(例如，基本上保持发动机扭矩)。如果点火能够被提前，那么方法700前进至712。否则，方法700前进至退出。
在712，方法700以预定量提前点火或延迟点火，同时观察发动机爆震传感器的输出。如果爆震传感器没有表示存在爆震，那么发动机点火能够被提前。如果点火正被延迟，那么点火延迟量可响应于发动机转速的降低而被限制。点火能够被提前直到检测到爆震或者直到达到所需的进气歧管压力。此外，在点火正在提前的同时，节气门或其他致动器继续减小到达发动机的空气流量。此外，点火提前可以响应于制动助力器至进气歧管空气流量中的变化率而被调节。在一项示例中，发动机空气流量减小被限制为所需水平的燃烧稳定性。方法700在调节发动机点火之后退出。
因此，图5-7的方法提供了发动机操作方法，包括：当制动助力器真空变化时，响应于制动助力器至进气歧管的流量而调节致动器从而基本上保持发动机进气歧管压力，制动助力器真空响应于制动踏板位置的变化而改变。该发动机操作方法包括：致动器为进气节气门、EGR阀、PCV阀和节气门旁通阀中的一个。该发动机操作方法包括：制动助力器至进气歧管的流量根据制动助力器压力传感器和进气歧管压力传感器确定。该发动机操作方法包括：致动器响应于从制动助力器至进气歧管的流量的增加而被至少部分关闭。该发动机操作方法还包括：响应于制动助力器至进气歧管的流量的变化率而调节发动机点火提前。该发动机操作方法还包括：响应于当调节致动器从而基本上保持发动机进气歧管压力时观察到的进气歧管压力而适配调节致动器。该发动机操作方法包括：当制动踏板的下压导致制动助力器压力增加时关闭致动器，以及当制动踏板的释放导致制动助力器压力增加时关闭致动器。
图5-7的方法还提供了一种发动机操作方法，包括：操作增压发动机；在当增压发动机以正进气歧管压力操作时的第一发动机操作状态期间，不响应于制动器的位置而调节致动器；并且在当增压发动机以负进气歧管压力操作时的第二发动机操作状态期间，响应于制动踏板的位置而调节致动器从而基本上保持发动机扭矩。该发动机操作方法包括：发动机进气量与制动踏板的位置成比例地调节。该发动机操作方法包括：发动机被涡轮增压，以及在单一制动事件期间，与当制动踏板被施加时相比，当制动踏板被释放时致动器被调节更大的量。该发动机操作方法包括：进一步响应于制动器温度来调节致动器。该发动机操作方法包括：进一步响应于推算的制动器位置来调节致动器。该发动机操作方法包括：根据液压制动压力和制动助力器真空推算制动力。
如本领域技术人员所理解的那样，图5-7所述的方法可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，这些处理策略比如是事件驱动的策略、中断驱动的策略、多任务策略、多线程策略等。如此，所示的各种步骤或功能可以按照所示顺序地或并行地执行，或者在一些情况下被省略掉。类似地，处理的顺序并不一定要求实现这里所述的目的、特征和优势，而是为了示出和说明的简单。虽然没有明确示出，但是本领域技术人员可知，所示步骤或功能中的一个或多个可以根据特定的正在使用的策略而被重复地执行。
说明书到此结束。本领域技术人员通过阅读说明书将在不脱离本说明书的精髓和范围的情况下想到多个改变和改进。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料操作的单缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12和V16发动机构造可以使用本说明书得到优势。

Claims (19)

1.一种发动机操作方法，包括：
当制动助力器真空变化时，响应于制动助力器至进气歧管的流量而调节连接至所述发动机的致动器以使发动机进气歧管压力基本上保持在不变的水平，所述制动助力器真空响应于制动踏板的位置的变化而改变。
2.根据权利要求1所述的发动机操作方法，其中，所述致动器为进气节气门、EGR阀、PCV阀和节气门旁通阀中的一个。
3.根据权利要求1所述的发动机操作方法，其中，根据制动助力器压力传感器和进气歧管压力传感器确定所述制动助力器至进气歧管的流量。
4.根据权利要求1所述的发动机操作方法，其中，响应于从所述制动助力器至进气歧管的流量的增加而至少部分地关闭所述致动器。
5.根据权利要求1所述的发动机操作方法，还包括：响应于所述制动助力器至进气歧管的流量的变化率调节发动机点火提前。
6.根据权利要求1所述的发动机操作方法，还包括：响应于当调节所述致动器以基本上保持所述发动机进气歧管压力时观察到的进气歧管压力而适配调节所述致动器。
7.根据权利要求1所述的发动机操作方法，其中，当所述制动踏板的下压导致制动助力器压力增加时关闭所述致动器，并且其中当所述制动踏板的释放导致制动助力器压力增加时关闭所述致动器。
8.一种发动机操作方法，包括：
操作增压发动机；
在当所述增压发动机以正进气歧管压力操作时的第一发动机操作状态期间，不响应于制动器的位置而调节连接至所述发动机的致动器；以及
在当所述增压发动机以负进气歧管压力操作时的第二发动机操作状态期间，响应于制动踏板的位置而调节连接至所述发动机的致动器以使发动机扭矩基本上保持在不变的水平。
9.根据权利要求8所述的发动机操作方法，其中，与所述制动踏板的位置成比例地调节发动机进气量。
10.根据权利要求8所述的发动机操作方法，其中，所述发动机被涡轮增压，并且其中在单一制动事件期间，与当施加所述制动踏板时相比，当释放所述制动踏板时所述致动器被调节更大的量。
11.根据权利要求8所述的发动机操作方法，其中，制动器位置根据主缸压力推断。
12.根据权利要求8所述的发动机操作方法，其中，进一步响应于推算的制动力调节所述致动器。
13.根据权利要求12所述的发动机操作方法，其中，制动力根据液压制动压力和制动助力器真空推算。
14.一种发动机系统，包括：
具有进气歧管的发动机；
配置成检测所述发动机的进气系统中的空气的特性的第一传感器；
制动助力器；
配置成检测所述制动助力器的压力的第二传感器；
将所述进气歧管和所述制动助力器连接的管道；
沿着所述管道定位的文氏管或声阻塞件；
连接至所述发动机的致动器；以及
控制器，所述控制器包括用于响应于所述第一传感器和所述第二传感器推算的流量而调节所述致动器以使发动机进气歧管压力或发动机扭矩基本上保持在不变的水平的指令。
15.根据权利要求14所述的发动机系统，其中，所述致动器是进气节气门、EGR阀、PCV阀和节气门旁通阀中的至少一个。
16.根据权利要求14所述的发动机系统，其中，所述第一传感器是热线空气流量计。
17.根据权利要求14所述的发动机系统，其中，所述第一传感器是进气歧管压力传感器。
18.根据权利要求14所述的发动机系统，其中，所述控制器包括用于响应于所述第一传感器和所述第二传感器推算的流量来调节发动机火花的进一步指令。
19.根据权利要求14所述的发动机系统，其中，所述控制器包括当制动助力器压力响应于压下制动踏板而上升时关闭所述致动器的进一步指令，并且其中，所述控制器包括当制动助力器压力响应于释放制动踏板而上升时关闭所述致动器的进一步指令。
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