CN104373201B - 用于喘振控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于喘振控制的方法和系统。提供了用于将压缩空气通过高流和低流压缩机再循环路径再循环穿过压缩机的方法和系统。通过再循环路径的流经由相应的阀控制，并且阀开度基于节气门质量流调节以便将压缩机流率保持在限制喘振的流率或高于限制喘振的流率。通过在稳态和瞬态条件期间保持足够高的压缩机流率，该压缩机状态能够保持在喘振区之外。

Description

用于喘振控制的方法和系统

技术领域

本申请涉及用于利用压缩机再循环流以改善喘振控制的方法和系统。

背景技术

发动机系统可以构造成具有诸如涡轮增压器或机械增压器的升压装置，用于提供升压空气充气并改善峰值功率输出。压缩机的利用允许较小排量发动机提供和较大排量发动机一样多的功率，但是具有附加的燃料经济性益处。但是，压缩机易于喘振。例如，当操作者松加速器踏板时，发动机进气节气门关闭，导致通过压缩机的减少的前向流和潜在的喘振。因此，喘振能够引起NVH问题，例如来自发动机进气系统的不希望的噪音。例如，在硬喘振期间，压缩机允许空气立即回流通过压缩机，导致快速的压力振荡，而在软喘振期间，经受较小的压力振荡。

为了解决两种中的任何一种形式的压缩机喘振，发动机系统可以包括联接在压缩机两端的压缩机再循环阀，以能够快速地减弱升压压力。这种压缩机再循环阀的一个例子在Blaiklock等人的US 2012/0014812中被示出。其中，该压缩机再循环阀是开/关型阀，在稳态发动机运行期间保持关闭并且响应任何喘振的指示被致动打开。通过打开该阀，从压缩机排出的一部分空气被再循环到压缩机入口。

但是，发明人在此已经认识到用此类方法的潜在问题。作为一个例子，Blaiklock的阀用于管理软喘振可能是效率低的。这是由于，部分地，因为在软喘振期间相对较小的压缩机运行的不稳定性。具体地，与硬喘振不同，当压缩机曲线图上的压缩机速度线具有正斜率时，软喘振往往在另外的稳态条件期间易于发生。在压缩机曲线图的这个区域中，软喘振产生压力和流动的相对小幅度的振荡。因此，通过打开压缩机再循环阀通常不解决软喘振，但是通过降低发动机转矩特性曲线使得发动机工况位于在软喘振易于发生的压缩机曲线图的这个区域之外可以解决软喘振。因此，这能够导致可驾驶性和性能的折中，特别是对于大大减小尺寸的发动机结构和/或在高海拔和环境温度下。另一方面，如果压缩机再循环阀响应于软喘振被打开，驾驶员转矩要求将不能被保持。

发明内容

在一个例子中，上面的一些问题可以通过用于升压发动机的方法来解决，该方法包括：基于节气门质量流调节通过第一较高流压缩机再循环路径和第二较低流压缩机再循环路径的每一个调节流，以将压缩机流率保持在阈值流率或高于阈值流率，该第二再循环通道被设置为平行于第一再循环通道。以这种方式，压缩机流率可以保持高于在硬喘振线的流率，并且在稳态期间以及瞬态发动机工况期间压缩机运行可以保持在喘振区之外。

在一个例子中，发动机系统可以包括具有将增压空气冷却器的出口联接于压缩机入口的第一压缩机再循环路径和第二压缩机再循环路径的每一个的压缩机。在替代实施例中，至少一个再循环路径可以将压缩机的出口联接于压缩机入口。第一和第二再循环路径以相互平行的方式设置压缩机两端。通过每个再循环路径的流可以经由相应的开/关阀来控制。此外，第二再循环路径包括，例如，小孔或文氏管形式的流动限制，使得通过第二再循环路径的压缩机再循环流处于低于通过第一再循环路径的压缩机再循环流的流率。发动机控制器可以构造成在稳态期间和瞬态发动机工况期间基于通过进气节气门的空气流的变化连续地调节第一和第二阀的位置，以便将压缩机流率保持在限制喘振的流率或高于限制喘振的流率(即，在压缩机的喘振限制(例如，硬喘振线)处的压缩机流率)。在一个例子中，节气门质量流率可以基于歧管空气流(MAF)传感器的输出来确定，而限制喘振的压缩机流率基于压缩机喘振限制来确定。

如果节气门质量流高于希望的(限制喘振的)压缩机流率，一个或更多个压缩机再循环阀可以保持关闭。例如，两个阀可以保持关闭以减少再循环流。可替代地，第一阀可以保持关闭而第二阀可以保留打开，以便保持较小部分压缩机再循环流以提供改善的喘振裕度(margin)。如果节气门质量流突然下降(例如，在松加速器踏板期间)，或如果稳态节气门质量流低于希望的压缩机流率，两个阀可以打开以增加再循环流。可替代地，第一阀可以打开而第二阀保留关闭，以便存在较大部分的压缩机再循环流。在两种情况的任何一种情况下，增加通过压缩机的流率，从而改善喘振裕度。

以这种方式，通过基于节气门质量流调节通过两个压缩机再循环路径的流，压缩机流率可以被保持足够高。这能够使在稳态期间以及瞬态工况期间压缩机运行可以保持在喘振区之外(例如，硬喘振区和软喘振区之外)。因此，这样允许较好地解决硬喘振和软喘振二者。通过在所有的发动机工况下改善喘振裕度，减少与NVH问题和部件损坏问题有关的喘振。此外，能够解决软喘振而不使可驾驶性和发动机性能变差。

在另一个例子中，提供一种用于升压发动机的方法。该方法包括：以第一模式运行，其中联接于第一压缩机再循环路径的第一阀打开，而联接于第二压缩机再循环路径的第二阀关闭，该第二再循环路径被设置为平行于第一再循环路径；以第二模式运行，其中第一阀关闭而第二阀打开；以第三模式运行，其中第一和第二阀的每一个都打开；并且以第四模式运行，其中第一和第二阀的每一个都关闭；以及基于希望的压缩机再循环流率在各模式之间进行选择。

在另一个例子中，希望的压缩机再循环流率基于节气门质量流率和压缩机喘振限制。

在另一个例子中，基于希望的压缩机再循环速率选择包括估计节气门质量流率，基于压缩机喘振限制计算限制喘振的压缩机流率，基于限制喘振的压缩机流率和节气门质量流率之间的差确定希望的压缩机再循环速率，并且选择该压缩机再循环流对应于该差的模式。

在另一个例子中，该选择还包括在接收到喘振的指示之前在稳态发动机工况期间的选择。

在另一个例子中，该选择进一步基于在瞬态发动机工况期间的节气门质量流率的变化。

在另一个例子中，第一和第二压缩机再循环通道的每一个从增压空气冷却器的下游和进气节气门的上游将压缩的空气流再循环到压缩机入口，并且其中该第二压缩机再循环通道包括流动限制，该流动限制包括小孔和文氏管中的一个。

在另一个例子中，打开第二阀包括以较低的流率使压缩空气流流过该第二再循环路径，并且其中打开第一阀包括以较高的流率使压缩空气流流过该第一再循环路径。

在另一个例子中，提供一种发动机系统。该发动机系统包括：包含进气歧管的发动机；联接于进气歧管的节气门；联接于进气歧管用于估计歧管空气流的传感器；用于压缩输送给进气歧管的空气充气的压缩机；联接于压缩机的下游和节气门的上游的增压空气冷却器；将增压空气冷却器的出口联接于压缩机的入口的第一压缩机再循环通道，该第一压缩机再循环通道包括第一阀；平行于第一再循环通道并且将增压空气冷却器出口联接于压缩机入口的第二压缩机再循环通道，该第二再循环通道包括第二阀和设置在第二阀下游的文氏管；以及具有计算机可读指令的控制器，用于：在稳态工况期间在第一和第二阀中的一个或更多个关闭的情况下运行；并且响应空气流的瞬态变化，在第一和第二阀中的一个或更多个打开的情况下运行；以及基于节气门质量流率和希望的压缩机流率选择第一和第二阀中的一个或更多个打开，该节气门质量流率基于传感器，该希望的压缩机流率基于压缩机的喘振限制。

在另一个例子中，该选择包括，如果节气门质量流率高于希望的压缩机流率，在只有第二阀打开的情况下运行，并且如果节气门质量流率低于希望的压缩机流率，在第一和第二阀的每一个打开的情况下运行。

在另一个例子中，该控制器还包括指令，用于：在当第二阀打开，同时使压缩空气流过第二在循环路径的条件期间，在文氏管处吸入真空；并且将吸入的真空供应至发动机真空消耗装置。

应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进一些概念，其在具体实施方式中进一步详细描述。这并不意味着确定所要求保护主题的关键的或基本的特征，所要求保护主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。而且，所要求的主题不限于解决上述或在本公开中的任何部分提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1-2示出包含压缩机再循环阀的升压发动机系统的示范性实施例。

图3示出显示硬和软限制喘振的压缩机映射图。

图4示出举例说明用于调节图1-2的发动机系统中的压缩机再循环流可以执行的程序的高级别流程图，以保持压缩机在图3的硬和软喘振线的右侧运行。

图5示出根据本公开在改变的发动机工况期间的示范性压缩机再循环阀调节。

具体实施方式

下面的描述涉及用于减少升压发动机系统(例如图1-2的系统)中的压缩机喘振的系统和方法。控制器可以经配置执行控制程序(例如图4的程序)以调节通过高流再循环路径和低流再循环路径的每一个到压缩机入口的压缩机再循环流。控制器可以基于发动机工况和节气门流量的变化调节联接于再循环通道的一个或更多个阀的位置，以将压缩机流率保持在或高于限制喘振的流率。控制器可以参考压缩机映射图(例如图3的映射图)识别硬和软喘振限制并且确定在这些限制下的限制喘振的流率。示范性阀调节将参考图5进行描述。以这种方式，改善喘振裕度。

图1-2示意地示出包括发动机10的示范性发动机系统100的方面。因此，由于图1-2示出同样的发动机系统的示范性实施例，因此图1中介绍的部件在图2的描述中不重复。在所示的实施例中，发动机10是联接于涡轮增压器13的升压发动机，涡轮增压器13包括由涡轮116驱动的压缩机114。具体地，新鲜空气经由空气滤清器112沿进气通道42被引入到发动机10中并且流到压缩机114。压缩机可以是任何合适的进气空气压缩机，例如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统100中，该压缩机是经由轴19机械地联接于涡轮116的涡轮增压器压缩机，涡轮116通过膨胀发动机排气来驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以联接在双蜗壳涡轮增压器内。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是单蜗壳型或可变几何形状涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状作为发动机转速的函数主动地变化。

如图1所示，压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)18(在这里也叫做中间冷却器)联接于节流阀20。节流阀20联接于发动机进气歧管22。压缩的空气充气从压缩机流过增压空气冷却器18和节气门到进气歧管。例如，增压空气冷却器可以是空气至空气的热交换器或者是空气至水的热交换器。在图1所示的实施例中，进气歧管内的空气充气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器124感测并且进入进气歧管的空气充气的流率可以利用此测量值来估计。

一个或更多个传感器可以联接于压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以联接于入口用于估计压缩机入口温度。压力传感器56可以联接于入口用于估计压缩机入口压力，并且湿度传感器57可以联接于入口用于估计进入压缩机的空气充气的湿度。还可以包括其他的传感器，例如，空气-燃料比传感器等。在其他例子中，一个或更多个压缩机入口条件(例如，温度、湿度等)可以基于发动机工况来推知。

在选择的条件期间，例如在松加速器踏板期间，当节气门角度减小时，能够发生压缩机喘振。这是由于通过压缩机的前向流的减少，从而增加喘振的倾向。此外，喘振能够引起NVH问题，例如来自发动机进气系统的不希望的噪音。为了减轻升压压力并减少压缩机喘振，至少一部分被压缩机114压缩的空气充气可以经由压缩机再循环系统50再循环到压缩机入口。这允许能够减轻喘振的较高的压缩机流。

压缩机再循环系统50可以包括用于将压缩空气再循环穿过压缩机的第一压缩机再循环路径60，和用于将压缩空气再循环穿过压缩机的第二压缩机再循环路径70，第二压缩机再循环路径70被设置成平行于第一压缩机再循环路径60。特别地，第一和第二压缩机再循环路径的每一个可以经配置用于将压缩空气流从增压空气冷却器18的下游和节气门20的上游再循环到压缩机入口。以这种方式，两个压缩机再循环路径可以将冷却的压缩空气再循环到压缩机入口。然而，在替代实施例中，压缩机再循环路径可以经配置用于将压缩空气流从增压空气冷却器的上游再循环到压缩机入口。通过第一压缩机再循环路径60的流可以通过调节联接于第一压缩机再循环路径60中的第一阀62来控制，而通过第二压缩机再循环路径70的流可以通过调节联接于第二压缩机再循环路径中的第二阀72来控制。在所示的示例中，第一阀62和第二阀72中的每一个均是开/关阀，其中该阀的位置在完全关闭位置和完全打开位置之间是可变的。然而，在替代实施例中，该阀的一个或更多个可以是连续可变阀，其中该阀的位置从完全关闭位置到完全打开位置是连续可变的。例如，一个或更多个阀可以构造成蝶形阀或提升阀。

在所示的示例中，阀62和阀72可以是电致动的阀。然而，在替代实施例中，该阀可以是用压力或真空致动的气动控制的。

第二压缩机再循环路径70可以包括第二阀72下游的流动限制。在图1所示的实施例中，流动限制可以是文氏管80(或真空排放口)。在图2的实施例中，流动限制是小孔84。由于流动限制的存在，第二压缩机再循环路径70可以构成较低流压缩机再循环路径，而第一再循环路径60可以构成较高流压缩机再循环路径。

在图1的实施例中，其中第二压缩机再循环路径包括文氏管80，通过第二压缩机再循环路径的压缩机再循环流可以伺机被利用，用于产生真空。特别地，在使再循环流流过第二在循环路径时，在文氏管80的颈部处可以吸入真空。吸入的真空可以储存在真空储存装置中。可替代地，文氏管80可以联接于发动机真空消耗装置82并且吸入的真空可以用于真空消耗装置82的致动。在一个例子中，真空消耗装置82可以是制动助力器，并且在文氏管处吸入的真空用来致动制动助力器以帮助车辆制动。在另一个例子中，真空消耗装置82可以是燃料蒸汽罐并且在文氏管处吸入的真空可以在罐净化(purging)条件期间应用于燃料蒸汽罐。

如在本文中详细说明的，基于工况，压缩机再循环系统可以以四种模式之一运行，以改变穿过压缩机的再循环流。如本文所用，穿过压缩机的再循环流指的是经由第一和第二再循环路径从增压空气冷却器的下游到压缩机入口的净流。在稳态条件以及瞬态条件期间，穿过压缩机的再循环流可以基于节气门质量流的变化连续地调节。通过基于节气门质量流率的变化连续地改变再循环流，通过压缩机的流率能够保持足够高。特别地，压缩机流率能够保持在或高于限制喘振的压缩机流率。因此，这允许改善喘振裕度并且压缩机运行状态被保持在硬喘振区和软喘振区之外(例如，无喘振区)。但是，在替代实施例中，穿过压缩机的再循环流可以指从增压空气冷却器的上游到压缩机入口的净流。

各种运行模式可以包括，例如，在第一条件期间选择的第一运行模式，其中该系统在第一阀打开和第二阀关闭的情况下运行。该第一条件可以包括，例如，中等的转矩减少。该系统还可以以第二模式运行(例如，在第二条件期间)，其中第一阀关闭而第二阀打开。该第二条件可以包括，例如，喘振裕度为低的低速高负荷条件。该系统还可以以第三模式运行(例如，在第三条件期间)，其中第一阀和第二阀的每一个均打开。该第三条件可以包括，例如，大的、积极的转矩减少。最后，该系统也可以以第四模式运行(例如，在第四条件期间)，其中第一阀和第二阀的每一个均关闭。该第四条件可以包括，例如，要求压缩机运行明显远离喘振区的高速度/负荷条件。如在图4详细说明的，控制器可以基于希望的压缩机再循环流率在各种模式之间选择。

废气门致动器92可以被致动打开，以经由废气门90降低从涡轮上游到涡轮下游位置的至少一些排气压力。通过降低涡轮上游的排气压力，可以降低涡轮速度，这进而又帮助减小升压压力。然而，由于涡轮增压器的动力学，压缩机再循环阀调节对减少喘振的效果可以比废气门调节的效果更快。

发动机控制器12可以利用映射图(例如图3的映射图)识别压缩机是在喘振区中或在喘振区周围运行。特别地，图3的映射图300示出在不同的压缩机流率(沿着x轴线)下压缩机压力比(沿着y轴线)的变化。该映射图包括表示恒定的压缩机速度的边界线305。线302示出用于给定工况的硬喘振线(或硬喘振限制)。在硬喘振线302左侧的压缩机运行引起在硬喘振区304(阴影区)中的运行。因此，在硬喘振区304中的压缩机运行导致使人不愉快的NVH和潜在的发动机性能变差。硬喘振可以在当发动机空气流要求突然减少的瞬态条件期间发生，例如在操作者松加速器踏板期间。这种条件通常要求快速减少压缩机出口压力和/或足够的压缩机流率以避免喘振。当在这个区时，第一和第二阀的每一个被打开以将压缩机运行移动远离硬喘振线302，具体地，到喘振限制线302的右侧。

线308(虚线)示出在操作者松加速器踏板期间压缩机运行的示范性变化。在这里，进气节气门的快速关闭引起通过压缩机的流很快地减少同时压缩机出口压力相对缓慢地升高或减小。这迫使压缩机运行到线302的左侧，进入硬喘振区304一段延长的时期。当压缩机出口压力逐渐减少时，压缩机两端的压力差减小。因此，最后压缩机运行移动到线302的右侧，首先进入软喘振区306，并且后来进入到无喘振区309。然而，在硬喘振区(和软喘振区)的延长的时期能够引起诸如NVH问题的问题以及压缩机硬件损坏的问题。在此类条件期间，第一和第二压缩机再循环阀的一个或更多个(例如，二者)可以打开，以将压缩机运行更快速地移动到喘振线的右侧。

在操作者松加速器踏板期间或在发动机要求保持升压吸气压力的稳态条件期间在压缩机映射图的软喘振区306中能够发生软喘振。在这里，希望增加通过压缩机的流而不降低升压压力。这样做，第一和第二阀中的至少一个可以保持打开，以便能够实现通过压缩机的空气流的至少一些增加。废气门朝着关闭位置更多地移动以避免降低升压压力，并且因此避免减少传递的转矩。而且，可以进行交替的动作，例如改变减速器档计划，以保持压缩机运行远离软喘振区306。

因此，无论什么时候在发动机运行期间，包括在稳态和瞬态发动机工况期间，将希望压缩机运行保持在硬喘振区304和软喘振区306两者的外面(即，无喘振区309)。此外，由于发生硬喘振和软喘振的(由压缩机流、压缩机压力比和压缩机旋转速度定义的)确切的压缩机状态能够随着各种噪音因素(部件对部件可变性)而变化，因此在所有的发动机工况下会希望总是至少保持一些喘振裕度，以能够避免喘振。

发明人在此已经认识到在所有的发动机工况下改善喘振裕度并且将压缩机状态保持在无喘振区的一种方法，该方法包括控制压缩机流率使得它保持处在或高于在硬喘振线(图3的302线)处的压缩机流率。具体地，该流率可以被调节，使得满足等式(1)

其中是压缩机质量流，而是限制喘振的压缩机流(即，在硬喘振线处的压缩机流率)。因此，定义成包括适当的裕度以考虑到能够影响可以发生硬和软喘振的压缩机状态的部件对部件的可变性和/或其他噪音因素。

发明人在此已经观察到在硬喘振之前，通过压缩机的流率与通过节气门的流率是大致相同的。换句话说，通过压缩机的流与升压体积以外的流相同。因此，在松加速器踏板期间，为了保持升压体积以外的流率，打开一个或更多个再循环阀62、72将保持通过压缩机的流率。因此，控制器可以经配置调节再循环流，使得满足等式(2)：

其中是主要的节气门质量流，而是再循环质量流(即，经由第一和/或第二压缩机再循环路径穿过压缩机的再循环的质量流)。因此，可以调节再循环流以便在稳态和瞬态工况期间满足等式(2)。因此，可能存在要求无压缩机再循环流的发动机工况，以可靠地避免硬和/或软喘振区，而其他的发动机工况可以要求连续的再循环流，甚至在稳态条件下。

作为例子，在稳态条件期间，该系统可以以所有的阀都关闭的第四模式或只有第一阀关闭的第二模式运行。因此，在稳态工况期间，喘振的倾向可以低而喘振裕度可以足够高。在这些条件期间，通过保持一个或更多个阀关闭，可以减少能量消耗(以致动阀打开的形式)。在一个例子中，在稳态升压发动机运行期间当压缩机运行点足以在喘振线的右侧时，该系统可以以第四模式运行。在这里，由于已经可得到的大喘振裕度，阀可以保持关闭。在另一个例子中，在稳态升压发动机运行期间当压缩机运行点接近喘振线时，该系统可以以第二模式运行。在这里，通过第二再循环路径的小部分再循环流能够改善喘振裕度。

在瞬态期间，可以转变运行模式。该瞬态可以包括，例如，由于操作者踩加速器踏板发动机空气流要求瞬时增加。作为另一个例子，该瞬态可以包括由于操作者松加速器踏板，发动机空气流要求瞬时减少。因此，在每种情况下，发动机空气流的瞬时变化可引起节气门20的开度的变化，并且因此引起通过节气门的质量流的变化。例如，响应于松加速器踏板，运行可以转变到第一模式(其中第一阀打开)或第三模式(其中两个阀都打开)，而响应于踩加速器踏板，运行可以转变到第四模式(其中两个阀都关闭)或第二模式(其中第一阀关闭)。以这种方式，通过第一较高流压缩机再循环路径和第二较低流压缩机再循环路径的每一个的流可以基于节气门质量流进行调节以将压缩机流率保持在阈值流率或高于阈值流率。

在一个例子中，第二模式可以是提供一定喘振裕度的系统的默认模式，并且控制器可以基于改变节气门质量流率的工况的变化调节阀的开度并且将系统转换到其他模式之一。而且，在一些实施例中，第二阀72可以省去使得在所有的发动机工况下存在经由流动限制穿过压缩机的至少一些再循环流。

返回到图1，进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接于一系列燃烧室30。燃烧室进一步通过一系列排气门(未示出)联接于排气歧管36。在所示的实施例中，示出单一排气歧管36。但是，在其他的实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管段。具有多个排气歧管段的结构可以能够使来自不同燃烧室的废气被引导到发动机系统的不同位置。

在一个实施例中，排气门和进气门的每一个可以电子致动的或控制的。在另一个实施例中，排气门和进气门的每一个可以是凸轮致动的或控制的。无论电子致动的或凸轮致动的，为了希望的燃烧和排放控制性能，排气门和进气门打开和关闭的正时可以根据需要进行调节。

燃烧室30可以被供应一种或更多种燃料，例如汽油、酒精燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。燃料可以经由直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或其任何组合供应至燃烧室。在燃烧室中，燃烧可以经由火花点火和/或压缩点火来启动。

如图1所示，来自一个或更多个排气歧管段的排气被引导到涡轮116，以驱动涡轮。当希望减少的涡轮转矩时，一些排气可以被引导代替通过废气门90，绕过涡轮。来自涡轮和废气门的组合的流然后流过排放控制装置170。一般而言，一个或更多个排放控制装置170可以包括一个或更多个排气后处理催化剂，其构造成催化地处理排气流，并且因此减少排气流中的一种或更多种物质的量。例如，一种排气后处理催化剂可以被构造成当排气流为稀时从排气流中捕集NO_x，并且当排气流为浓时减少捕集的NO_x。在其他例子中，排气后处理催化剂可以被构造成在还原剂的帮助下歧化NO_x或选择性还原NO_x。在又一些其他例子中，排气后处理催化剂可以被构造成氧化排气流中的剩余的碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何这种功能性的不同的排气后处理催化剂可以设置在催化剂层(in wash coats)中或在排气后处理级中，或者单独或者一起。在一些实施例中，排气后处理级可以包括可再生的碳烟过滤器，其被构造成捕集并氧化排气流中的碳烟颗粒物。从排放控制装置170处理过的排气的全部或一部分可以经由排气导管35释放到大气中。

在一些实施例中，发动机系统还可以经配置用于排气再循环。在一些实施例中，根据工况，从汽缸释放的排气的一部分可以沿EGR通道(未示出)转向并且从涡轮的下游经由EGR冷却器到压缩机入口。为了希望的燃烧和排放控制性能，联接于EGR通道的EGR阀可以打开，以允许到压缩机入口的控制的冷却的排气的量。

发动机系统100还可以包括控制系统14。控制系统14被示出接收来自多个传感器16(其各种例子在本文中描述)的信息并且发送控制信号到多个致动器81(其各种例子在本文中描述)。作为一个例子，传感器16可以包括设置在排放控制装置上游的排气传感器、MAP传感器124、排气温度传感器128、排气压力传感器129、压缩机入口温度传感器55、压缩机入口压力传感器56、压缩机入口湿度传感器57以及空气-燃料比传感器126。诸如附加的压力、温度、空气/燃料比和组分传感器的其他传感器可以联接在发动机系统100中的各种位置。致动器81可以包括，例如，节气门20、第一和第二压缩机再循环阀62和72、废气门致动器92和燃料喷射器66。控制系统14可以包括控制器12。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据，处理该输入数据，并且基于对应于一个或更多个程序被编入其中的指令或代码，响应于处理的输入数据触发各种致动器。示范性控制程序关于图4在此处进行描述。

现在转向图4，示例程序400示出用于基于节气门质量流的变化调节第一和第二压缩机再循环阀的打开和关闭，以调节分别通过第一和第二压缩机再循环路径的流的方法。程序400的方法能够使压缩机流率保持处在或高于硬喘振线的流率，因此，在基本上所有的发动机工况期间改善喘振裕度。

在402处，该程序包括估计和/或测量发动机工况。估计的条件可以包括，例如，发动机转速、转矩需求、升压压力、MAP、MAF、发动机温度、燃烧空气-燃料比(AFR)、排气催化剂温度、环境条件(例如，BP)等。

在404处，该程序包括基于工况估计节气门质量流。例如，该节气门质量流可以基于传感器输出(例如，MAP传感器输出)或来自希望的节气门质量流来估计。此外，希望的压缩机流率(或阈值流率)可以基于节气门质量流率和压缩机喘振限制来估计。因此，希望的压缩机流率(或阈值流率)可以是基于压缩机的硬喘振限制并且考虑到诸如部件对部件可变性的噪音因素的限制喘振的压缩机流率，诸如部件对部件可变性的噪音因素可以影响发生硬或软喘振的压缩机状态。

在406处，该程序包括基于节气门质量流和阈值质量流之间的差调节第一和第二压缩机再循环阀的一个或更多个的开度，以调节通过第一(较高流)压缩机再循环路径和/或第二(较低流)压缩机再循环路径的流，以便将实际的压缩机流率保持在阈值流率或高于阈值流率。应当明白，节气门质量流和希望的压缩机流率的估计可以在所有的发动机工况(包括稳态和瞬态条件)期间进行。通过连续估计节气门质量流并相应地调节压缩机再循环流，以将压缩机流率保持在希望的压缩机流率或高于希望的压缩机流率，压缩机状态可以保持在硬喘振和软喘振区之外(具体地，在硬喘振和软喘振区右侧)。

例如，当(阈值流率/限制喘振的压缩机流率和节气门质量流率之间的)差大于阈值差时，控制器可以选择调节第一和第二阀的每一个。在这里，喘振裕度可以比较小并且两个阀会需要被打开，以将压缩机状态移动到无喘振区。作为另一个例子，当(阈值流率/限制喘振的压缩机流率和节气门质量流率之间的)差小于阈值差时，控制器可以选择调节第一和第二阀中的一者。在这里，喘振裕度可以比较大并只有一个阀会需要被打开，以将压缩机状态移动到无喘振区。而且，鉴于通过第二再循环路径的较低流，当喘振裕度增加时，所选择的仅一个阀可以是第二阀，而当喘振裕度减少时，所选择的仅一个阀可以是第一阀。因此，该选择可以在接收喘振的指示之前在稳态发动机工况期间以及瞬态条件期间进行。此外，在瞬态条件期间，该选择还可以基于节气门质量流率的变化。例如，如果节气门质量流率的变化较大(例如，在踏板位移较大量的情况下而松加速器踏板期间)，控制器可以选择调节第一和第二阀的每一个。比较之下，如果节气门质量流率的变化较小(例如，在踏板位移较小量的情况下而松加速器踏板期间)，控制器可以选择调节第一和第二阀中的一者。调节通过第一压缩机再循环路径和第二压缩机再循环路径中的一个或更多个或者每一个的流可以包括调节联接于第一压缩机再循环路径的第一开/关阀和联接于第二压缩机再循环路径的第二开/关阀中的一个或更多个。因此，通过打开第二阀，压缩空气流以较低流率流过第二再循环路径(由于流动限制的存在)，而打开第一阀包括使压缩空气流以较高流率流过第一再循环路径(由于没有流动限制)。阀的调节可以包括，例如，在第一条件期间，在407处，打开第一阀同时关闭第二阀(以第一模式运行)。作为另一个例子，在第二条件期间，在408处，控制器可以打开第二阀而关闭第一阀(以第二模式运行)。作为又一个例子，在第三条件期间，在409处，控制器可以打开第一阀和第二阀的每一个(以第三模式运行)。还有，在第四条件期间，在410处，控制器可以关闭第一阀和第二阀的每一个(以第四模式运行)。

在一个例子中，控制器可以基于歧管压力传感器或希望的节气门流率估计节气门质量流率，并且基于压缩机的(硬)喘振限制计算限制喘振的压缩机流率。然后控制器可以基于限制喘振的压缩机流率和节气门质量流率之间的差确定希望的压缩机再循环流率(也就是，经由第一和第二再循环路径的任何组合穿过压缩机的净再循环流率)。然后控制器可以选择运行模式(例如，选择四种运行模式之一)，其中压缩机再循环流对应于该差。在412处，可以判断低流路径阀(第二阀)是否打开。如果是，于是在第二压缩机再循环路径包括联接于第二阀下游的文氏管的实施例中，该程序包括(在414处)，在压缩机流流过第二再循环路径时，在文氏管的颈部处伺机吸入真空并且将该吸入的真空施加于发动机真空消耗装置(例如，在车辆制动期间的制动助力器或罐净化期间的燃料蒸汽罐)。

在415处，调节废气门以保持升压压力使得转矩要求能够被确定。当其中任何一个或两个再循环阀被打开时，废气门能够以关闭方向移动以提供更多的涡轮能量，从而产生附加的升压。当一个或两个被关闭时，该废气门能够以更多打开的方向移动，以减少涡轮能量。

如果在412处低流路径阀不打开，或者在414处在文氏管吸入真空之后，程序进行到416，在此可以判断是否存在任何瞬态。在一个例子中，该瞬态可以包括由于操作者踏板位置变化(例如，操作者松加速器踏板或踩加速器踏板)引起的发动机空气流(和转矩)需求的突然变化。如果瞬态被确认，该程序进行到418以基于空气流需求的瞬时变化调节节气门开度。例如，在瞬态是由操作者松加速器踏板引起的情况下，响应于发动机空气流需求的下降，节气门开度可以减少。作为另一个例子，在瞬态是由操作者踩加速器踏板引起的情况下，响应于发动机空气流需求的上升，节气门开度可以增加。因此，节气门开度的变化可以引起节气门质量流的对应变化。控制器可以基于节气门开度的变化监控节气门并且更新(例如，重新计算)节气门质量流率。

在420处，鉴于节气门质量流率的变化可以改变压缩机再循环流以便能够保持希望的压缩机流率。例如，如果由于瞬变节气门质量流率增加，则再循环流可以相应地减少(例如，通过关闭第一和第二阀中的一个或更多个)，以便得到的压缩机流率处在限制喘振的压缩机流率或高于限制喘振的压缩机流率。作为另一个例子，如果由于瞬变节气门质量流率减少，则再循环流可以相应地增加(例如，通过打开第一和第二阀中的一个或更多个)，以便得到的压缩机流率处在限制喘振的压缩机流率或高于限制喘振的压缩机流率。而且，如果响应瞬变打开第二阀，于是在422处，如在414处一样，通过文氏管的压缩机再循环流可以伺机被利用以在文氏管处吸入真空，然后吸入的真空被储存或用来致动一个或更多个发动机真空消耗装置。

从422，或从412，该程序返回到402以继续监控发动机工况并且对第一第二压缩机再循环阀进行调节以便保持压缩机流率足够高并且因此将压缩机状态保持在喘振区之外。

在一个例子中，发动机系统包括：包含进气歧管的发动机；联接于进气歧管的节气门；联接于进气歧管用于测量歧管压力的传感器(MAP传感器)；用于压缩输送给进气歧管的空气充气的压缩机；以及联接于压缩机下游和节气门上游的增压空气冷却器。该发动机系统还可以包括将增压空气冷却器的出口联接于压缩机的入口的第一压缩机再循环路径，第一再循环路径包括第一阀；以及平行于第一再循环路径并且将增压空气冷却器出口联接于压缩机入口的第二压缩机再循环路径，第二再循环路径包括第二阀和设置在第二阀下游的文氏管。控制器可以经配置具有计算机可读指令，用于：在稳态工况期间，在第一第二阀中的一个或更多个关闭的情况下运行。然后，响应于空气流的瞬时变化，控制器可以在第一和第二阀中的一个或更多个打开的情况下运行。控制器可以基于节气门质量流率和希望的压缩机流率选择第一和第二阀中的一个或更多个打开，其中节气门质量流率基于传感器或希望的值，并且希望的压缩机流率基于压缩机的喘振限制。

选择可以包括，例如，如果节气门质量流率高于希望的压缩机流率，在两个阀都不打开的情况下运行，并且如果节气门流率低于希望的压缩机流率，在第一和第二阀其中之一或两个打开的情况下运行。在第二阀打开时的条件期间，在压缩空气流过第二再循环路径时，在文氏管处可以吸入真空，然后吸入的真空供应至发动机真空消耗装置。

现在转向图5，曲线图500示出基于节气门质量流的变化对第一和第二压缩机再循环阀的开度的示范性调节，以将压缩机保持在喘振区之外。曲线图500在曲线502处示出操作者踏板位置(PP)的变化，在曲线504处示出升压压力，在曲线506处示出第一阀(CBV-1)的打开/关闭，在曲线508处示出第二阀(CBV-2)的打开/关闭，在曲线510处示出节气门质量流的变化，在曲线512处示出(净)压缩机再循环流的变化(即，通过第一和第二阀的再循环流)，在曲线514处示出喘振裕度，以及在曲线518处示出废气门的打开/关闭。所有的曲线图沿着x轴线随发动机运行的时间而绘制。

在t1之前，发动机可以处在稳态条件，其中踏板位置(曲线502)没有主要变化。节气门流(曲线510)可以基于转矩需求进行调节以便提供要求的升压压力(曲线504)。此外，在t1之前的工况下，喘振裕度(曲线514)可以是充足的，并且压缩机状态可以充分高于硬喘振限制513和软喘振限制515的每一个，因此压缩机状态处在无喘振区中(高于硬喘振限制513的区)。在这种条件期间，在第一压缩机再循环路径中的第一高流阀(CBV-1)(曲线506)和在第二压缩机再循环路径中的第二低流阀(CBV-2)(曲线508)两者可以保持关闭。例如，该系统可以以两个阀都关闭的第四模式运行(参考图4所讨论的)。因此，再循环流(曲线512)的量可以被忽略。因此，在t1之前，通过压缩机的流率可以处在希望的水平或高于希望的水平，特别地，高于限制喘振的压缩机流率(如由处在无喘振区的压缩机状态所指示的)。

在t1处，由于发动机工况的变化(例如，环境条件或海拔的变化)，喘振裕度可以相应地减少，并且压缩机状态可以开始朝着软喘振区移动(在限制513和515之间)。响应这种变化，在t1处，控制器可以打开第二阀同时保持第一阀关闭以便增加压缩机再循环流达很小的量。废气门以关闭方向移动以保持由518所示的升压压力。例如，该系统可以以只有第二阀打开而第一阀关闭的模式(参考图4所讨论的第二模式)运行。通过增加再循环流，压缩机流率可以增加到高于限制喘振的水平并且压缩机状态可以保持在无喘振区。因此，如果第二阀不打开，在t1处，喘振裕度可以减小并且压缩机可以移动到由虚线516所示的软喘振区。

在t2处，可以发生操作者松加速器踏板。由于转矩需求的下降并且空气流要求的相应地下降，节气门开度被减少。因此，节气门质量流可以下降。在这里，在压缩机流率高于限制喘振的水平的情况下，为了将压缩机保持在无喘振区，在t2处，在第二阀打开时，第一阀也可以打开以增加压缩机再循环流达较大的量。响应于较低的升压需求，废气门以打开方向移动。例如，该系统可以以第一和第二阀两者都打开的第三模式运行。通过响应于节气门质量流的下降增加再循环质量流，压缩机流率保持高于限制喘振的水平并且压缩机状态可以保持在无喘振区。因此，如果在t2处第一阀不打开，喘振裕度可以减少并且压缩机可以瞬时地移动到硬喘振区(低于限制515)，如由虚线516所示。此外，由于硬喘振条件，可以经受频繁的并且大幅度的升压压力振荡，如由虚线段503所示。

在t2处松加速器踏板之后，升压压力可以(基于减少的转矩需求)逐渐稳定到升压的较低的水平并且发动机可以再一次处在稳态条件。在t2处通过打开第一和第二阀解决硬喘振的倾向之后，可以调节再循环流在新的工况下满足喘振裕度需要，并且调节废气门以满足升压需求。例如，该系统可以以只有第一阀打开而第二阀关闭的第一模式运行。在替代的例子(未示出)中，第一阀也可以关闭并且该系统可以返回到第四模式。

当保持一个或两个阀打开时，在压缩机下游具有充分的升压压力的情况下，在松加速器踏板之后保持压缩机状态在喘振区之外时，在后来的踩加速器踏板期间可以快速地增加升压。在所示的例子中，在t3处，操作者踩加速器踏板事件可以被确认。响应于踩加速器踏板，节气门开度可以增加并且废气门关闭以满足增加的发动机空气流需求。此外，通过快速关闭本来打开的第一阀，能够快速地增加升压压力。因此，在t3之前如果两个再循环阀的任何一个被关闭，升压压力的升高可能比较缓慢并且可能经受升压延迟，如在虚线段505处所示。

在t4处，在t3踩加速器踏板之后，踏板需求可以逐渐减少并且升压压力可以逐渐稳定到升压的较低水平(基于逐渐减小的转矩需求)。因此在t4之后，发动机可以再一次处在稳态条件。在这里，在通过保持第一和第二阀两者关闭，提供希望的升压压力之后，第一阀可以保持关闭。在所示的示例中，在t4之后的稳态条件期间，第二阀被打开以提供增加的喘振裕度。具体地，由于在t4之后节气门质量流的很小的减少，第二阀被打开以提供再循环流的很小的减少，使得压缩机流率能够保持高于限制喘振的流率。再一次调节废气门以提供升压需求。例如，该系统可以返回到只有第二阀打开而第一阀关闭的第二模式。在替代的例子中，在t4之后第二阀也可以保持关闭。以这种方式，在稳态和瞬态条件期间，响应于节气门质量流的变化，可以继续对第一和第二压缩机再循环阀的每一个做出调节，使得通过压缩机的流率能够保持足够高。

以这种方式，基于节气门质量流的变化可以调节通过多个平行的压缩机再循环路径的流，使得在所有的发动机工况期间通过压缩机的流率保持高于限制喘振的水平。通过在稳态和瞬态条件期间调节再循环流，对于大部分发动机运行(例如，整个持续时间)压缩机状态可以保持在无喘振区。这种方法不仅解决硬喘振而且也减少在软喘振区中发动机运行的频度。通过利用对高流和低流压缩机再循环路径的调节的结合，能够实现较大范围的再循环流控制。通过改善喘振裕度，能够减少喘振发生以及与NVH问题和部件损坏问题有关的喘振。总的来说，改善了可驾驶性和发动机性能。

应当指出，本文所包括的示范性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统结构一起应用。本文所描述的具体程序可以表示任何数目处理策略中的一个或更多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以以所示的顺序进行、并行进行或在一些情况下可以省略进行。同样，为了实现这里所述的示例性实施例的特征和优点，处理的次序不是必需要求的，而是为了容易示出和描述而提供。一个或更多个所示的动作或功能根据所用的特定策略可以重复地进行。而且，所述的动作可以图示地表示有待被编入发动机控制系统中的计算机可读的储存介质中的代码。

应当明白，本文所公开的结构和程序在本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和结构，以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求具体指出认为新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或更多个这种要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种要素。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合或子组合可以通过修改本权利要求或在本申请和相关申请中通过新权利要求的提交来要求保护。这些权利要求，比原权利要求在范围上无论是更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种用于升压发动机的方法，包括：

基于节气门质量流率，调节通过第一较高流压缩机再循环路径和第二较低流压缩机再循环路径的每一个的流，以将压缩机流率保持在阈值流率或高于阈值流率，基于压缩机喘振限制估计所述阈值流率，并且第二再循环通道被设置为平行于第一再循环通道。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二压缩机再循环的每一个将压缩空气流从增压空气冷却器的下游和进气节气门的上游再循环到压缩机入口。

3.根据权利要求2所述的方法，其中调节通过所述第一压缩机再循环路径和第二压缩机再循环路径的每一个的流包括调节联接在所述第一再循环通道中的第一开/关阀和联接在所述第二再循环通道中的第二开/关阀中的一个或多个。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二较低流再循环路径包括所述第二阀下游的流动限制。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述流动限制是孔。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述流动限制是文氏管。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述调节包括，在稳态和瞬态条件期间，估计希望的节气门质量流率；并且基于所述节气门质量流率和所述阈值流率之间的差调节所述第一阀和所述第二阀的开度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中调节所述第一阀和所述第二阀中的一个或多个包括，当所述差大于阈值差时选择调节所述第一阀和所述第二阀的每一个，并且当所述差小于所述阈值差时选择调节所述第一阀和所述第二阀中的一个。

9.根据权利要求7所述的方法，其中调节所述第一阀和所述第二阀中的一个或更多个包括，

在第一条件期间，打开所述第一阀而关闭所述第二阀；

在第二条件期间，打开所述第二阀而关闭所述第一阀；

在第三条件期间，打开所述第一阀和所述第二阀的每一个；

在第四条件期间，关闭所述第一阀和所述第二阀的每一个。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括，在压缩机流流过所述第二再循环通道时，在所述文氏管的颈部处吸入真空，并且将吸入的真空在净化条件期间施加于燃料蒸汽罐和/或在车辆制动期间施加于制动助力器。