CN105370388A - 用于喘振控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于喘振控制的方法和系统。提供用于减轻升压发动机系统中的喘振的系统和方法。一种方法包含基于标称压缩机再循环流和过滤的标称压缩机再循环流的组合调节压缩机再循环阀的开度以允许压缩机再循环流。标称压缩机再循环流可以被计算为基于压缩机的喘振极限的期望压缩机流率和估计节气门质量流率之间的差。

Description

用于喘振控制的方法和系统

技术领域

本申请涉及使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

发动机系统可以被配置有诸如涡轮增压器或机械增压器的升压装置，用于提供升压的空气充气并改善峰值功率输出。压缩机的使用允许较小排量发动机提供与较大排量发动机一样大的功率，但具有附加燃料经济效益。然而，压缩机容易喘振。例如，当操作者松开加速器踏板时，发动机进气节气门关闭，从而导致通过压缩机的降低的向前流和喘振的可能性。喘振能够导致噪声、振动和不舒适性(NVH)问题，诸如来自发动机进气系统的不期望的噪声。在极端情况下，喘振可以导致压缩机损坏。为了解决压缩机喘振，发动机系统可以包括耦接在压缩机两侧的压缩机再循环阀(CRV)以促进升压压力的快速衰减。CRV可以使来自压缩机出口的压缩空气再循环至压缩机入口。

使用压缩机再循环阀来减轻喘振的一种示例由Bjorge等人在US8739530中示出。其中，公开的实施例包括两个压缩机和耦接在每个压缩机两侧的压缩机再循环阀。每个压缩机再循环阀基于通过对应的压缩机的期望流率被致动打开以避免喘振。对于每个压缩机的期望流率可以被计算为在压缩机映射图上的对应的喘振线处的在节气门质量流率和通过每个压缩机的质量流之间的差。

发明人在此已经认识到使用这种方法的潜在问题。作为一种示例，在致动压缩机再循环阀中的延迟可以导致比阀门的期望打开慢。在诸如急速(aggressive)松开加速器踏板的状况期间，致动器延迟可以大幅地降低压缩机流率并导致压缩机喘振。另外，在当节气门流估计被用于确定期望压缩机流率时的示例中，节气门流估计的误差可以增加喘振的可能性。

发明内容

在一种示例中，以上问题中的一些可以通过一种用于发动机的方法解决，该方法包含：通过节气门将压缩空气从压缩机传送至发动机，通过再循环阀使压缩空气的一部分转向离开节气门以阻止压缩空气的一部分流回压缩机而导致压缩机喘振，以及响应于节气门位置的变化高于阈值变化使压缩空气的另一部分(furtherportion)转向。

在另一种示例中，用于升压发动机的方法包含：将附加(additional)压缩机再循环流经由压缩机再循环阀从节气门上游引导至压缩机入口，附加压缩机再循环流基于为减轻压缩机喘振的最小期望压缩机流和通过节气门的现有空气流之间的过滤差(filtereddifference)。

因而，在瞬态发动机工况期间，压缩机流率能够被维持在喘振线处的流率之上且压缩机可以被保持在喘振区之外运转。

例如，发动机系统可以包括具有压缩机再循环通道的压缩机，该压缩机再循环通道将压缩机的出口耦接至压缩机入口。在替代实施例中，再循环路径可以将增压空气冷却器的出口耦接至压缩机入口。可以经由连续可变压缩机再循环阀(CCRV)控制通过再循环路径的流。发动机控制器可以被配置成基于通过进气节气门的空气流的变化在稳态和瞬态发动机工况期间持续地调节CCRV的位置，以便维持压缩机流率处于喘振约束的流率或高于喘振约束的流率(即，压缩机流率处于压缩机的喘振极限或高于压缩机的喘振极限)。在瞬态工况期间(例如，突然松开加速器踏板)，控制器可以增加CCRV的开度以将增加的再循环流引导至压缩机入口。仅当节气门位置经历高于预定阈值的位置的变化时，CCRV开度可以被大幅增加。另外，CCRV的开度的增加可以基于为减轻压缩机喘振的最小期望压缩机流和通过进气节气门的现有空气流之间的过滤差。在一种示例中，可以经由超前补偿器确定过滤差。

以此方式，通过增加在快速瞬变期间通过压缩机再循环路径的再循环流，压缩机流率能够被保持足够高。这能够在突然瞬变期间使压缩机运转保持在喘振区之外。通过经由超前补偿器对喘振约束的流率和节气门质量流之间的差应用滤波器，可以增加CCRV的响应速度。总之，在所有发动机工况下的喘振裕度(margin)可以被改善，并且与喘振有关的NVH问题和部件损坏问题可以被降低。另外，可以改善发动机性能和驾驶性能。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1描绘包括压缩机再循环阀的升压发动机系统的示例实施例。

图2a、图2b和图2c示出展示不同的参数对压缩机运转的影响的示例压缩机映射图。

图3描绘图示说明可以被实施以用于调节图1中的发动机系统中的压缩机再循环流(尤其是在瞬态运转期间)的例程的高级流程图。

图4是图示说明根据本公开的可以被实施以计算压缩机再循环流的例程的高级流程图。

图5展示根据本公开的在变化的发动机工况期间的示例压缩机再循环阀调节。

具体实施方式

以下描述涉及用于减轻诸如图1的系统的升压发动机系统中的压缩机喘振的系统和方法。控制器可以被配置成执行控制例程(诸如图3的例程)以基于工况调节通过再循环路径至压缩机入口的压缩机再循环流。控制器可以在瞬态工况(诸如急速松开加速器踏板)期间增加压缩机再循环流。压缩机再循环流的增加可以与过滤的标称(nominal)压缩机流率有关，其中标称压缩机流率是为阻止喘振的最小压缩机流率和现有节气门质量流之间的差。控制器可以通过执行诸如图4的例程的控制例程获悉过滤差和要求的附加流以减轻喘振。在不带有致动器延迟的示例系统中，其中可以测量实际节气门流，并可以通过使用未过滤的标称压缩机流率(图2a)减轻压缩机喘振。然而，致动器延迟的存在和使用节气门流估计能够导致压缩机喘振(图2b)。这里，使用过滤的标称压缩机流率可以降低压缩机喘振的可能性，如图2c所示。压缩机再循环流可以基于各种状况被调节以维持期望的喘振裕度(图5)。以此方式，喘振的裕度在瞬态状况期间能够被改善。

图1示意性地示出包括发动机10的示例发动机系统100的方面。在所描绘的实施例中，发动机10是耦接至涡轮增压器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，新鲜空气经由空气净化器112沿着进气通道42被引入发动机10并流向压缩机114。压缩机可以是任意合适的进气空气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器式压缩机。然而，在发动机系统100中，压缩机是经由轴19机械地耦接至涡轮116的涡轮增压器式压缩机，涡轮116通过使发动机排气膨胀而被驱动。在一种实施例中，压缩机和涡轮可以被耦接在双涡管涡轮增压器内。在另一种实施例中，涡轮增压器可以是单涡管型或可变几何形状涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状根据发动机转速而主动地变化。

如图1所示，压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)18(本文也称为中间冷却器)被耦接至节流阀20。节流阀20(也被称为进气节气门20)被耦接至发动机进气歧管22。压缩空气充气从压缩机流过增压空气冷却器18和节流阀20至进气歧管22。例如，增压空气冷却器18可以是空气与空气或空气与水的热交换器。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感测且进入进气歧管的空气充气的流率能够使用该测量值进行估计。

一个或多个传感器可以被耦接至压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以被耦接至入口，用于估计压缩机入口温度。压力传感器56可以被耦接至该入口，用于估计压缩机入口压力，以及湿度传感器57可以被耦接至该入口，用于估计进入压缩机的空气充气的湿度。还有另一些传感器可以包括(例如)空燃比传感器等。在另一些示例中，压缩机入口状况(诸如湿度、温度等)中的一者或多者可以基于发动机工况被推测。

在选定状况期间，诸如在松开加速器踏板期间，当节气门角度被减小时，压缩机喘振能够发生。这是由于通过压缩机的向前流的减少，从而增加喘振的倾向。此外，喘振能够导致NVH问题(诸如来自发动机进气系统的不期望的噪声)和发动机性能问题。为了缓解升压压力并减轻压缩机喘振，由压缩机114压缩的空气充气的至少一部分可以经由压缩机再循环系统50被再循环至压缩机入口72。这允许能够缓和喘振的较高的压缩机流。

压缩机再循环系统50可以包括用于再循环压缩空气穿过压缩机的压缩机再循环路径60。压缩机再循环路径60可以被配置为用于将压缩空气流从增压空气冷却器18的下游和进气节气门20的上游(如由74所示出的)再循环至压缩机入口72。以此方式，压缩机再循环路径可以将冷却的压缩空气再循环至压缩机入口。在替代实施例中，压缩机再循环路径可以被配置为用于将压缩空气流从增压空气冷却器的上游再循环至压缩机入口。通过压缩机再循环路径60的流可以通过调节耦接在再循环路径中的阀62被控制。在所描绘的示例中，阀62是连续可变压缩机再循环阀(CCRV)，其中阀的位置从完全关闭位置至完全打开位置连续可变。例如，阀可以被配置为蝶形阀或提升阀。在所描绘的示例中，CCRV62可以电气致动的阀。然而，在替代实施例中，阀可以经由压力或真空致动被气动地控制。应当认识到，压缩机再循环阀也可以被称为压缩机旁通阀(CBV)。

进气歧管22被示出通过一系列进气门(未示出)被耦接至一系列燃烧室30。燃烧室经由一系列排气门(未示出)被进一步耦接至排气歧管36。在所描绘的实施例中，单个排气歧管36被示出。然而，在另一些实施例中，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配置可以促使来自不同燃烧室的废气被引导至发动机系统中的不同位置。

在一种实施例中，排气门和进气门中的每个可以被电气地致动或控制。在另一种实施例中，排气门和进气门中的每个可以被凸轮致动或控制。不管是电气地致动还是被凸轮驱动，排气门和进气门开启和关闭的正时可以根据期望燃烧和排放控制性能的需要被调节。

燃烧室30可以经由燃料喷射器66被供应一种或多种燃料。燃料可以包括汽油、醇类燃料混合物、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意组合被供应至燃烧室。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火开始燃烧。应当注意到，图1中描绘了单个燃料喷射器66并且尽管未示出，但是每个燃烧室30可以与对应的燃料喷射器66耦接。

如图1所示，来自一个或多个排气歧管段的排气可以驱动涡轮116。当期望减小的涡轮扭矩时，一些排气反而可以被引导通过旁路通道90，绕过涡轮116。废气门92可以被致动打开以将至少一些排气压力从涡轮116的上游经由旁路通道90排放至涡轮的下游位置。通过降低涡轮116上游的排气压力，能够降低涡轮速度，这进而帮助降低升压压力。然而，由于涡轮增压器13的动态性，调节CCRV62对降低喘振的影响可以比调节废气门的影响快。

来自涡轮116和废气门92的组合流然后流动通过排放控制装置170。总之，一个或多个排放控制装置170可以包括被配置成催化地处理排气流的一个或多个排气后处理催化剂，并因而降低排气流中一种或多种物质的量。例如，一种排气后处理催化剂可以被配置成当排气流稀时从排气流捕集NOx以及当排气流富时减少捕集的NOx。在另一些示例中，排气后处理催化剂可以被配置成使NOx不成比例或借助于还原剂选择性地还原NOx。在又一些示例中，排气后处理催化剂可以被配置成使排气流中的剩余的碳氢化合物和/或一氧化碳氧化。具有任意这种功能的不同的排气后处理催化剂可以单独或一起被布置在排气后处理阶段中的涂层或其他地方。在一些实施例中，排气后处理阶段可以包括被配置成捕集并氧化排气流中的碳烟微粒的再生碳烟滤波器。来自排放控制装置170的已处理的全部或一部分排气可以经由排气管道35被释放到大气中。

在一些实施例中，发动机系统可以被进一步配置为用于排气再循环。在那些实施例中，根据工况，从汽缸释放的排气的一部分可以沿着EGR通道(未示出)并经由EGR冷却器从涡轮下游被转向至压缩机入口。耦接至EGR通道的EGR阀可以开启以准许受控量的冷却的排气进入压缩机入口以用于可期望的燃烧和排放控制性能。

发动机系统100可以进一步包括控制系统14。控制系统14被示出从多个传感器16接收信息(本文描述了传感器的各种示例)并向多个致动器81发送控制信号(本文描述了致动器的各种示例)。作为一种示例，传感器16可以包括位于排放控制装置(未示出)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以及空燃比传感器126。诸如附加压力、温度、空燃比和成分传感器的其他传感器可以被耦接至发动机系统100中的各种位置。致动器81可以包括例如节流阀20、CCRV62、废气门92和燃料喷射器66。控制系统14可以包括控制器12。控制器可以基于编入其中的对应于一个或多个例程的指令或代码接收来自各种传感器的输入数据、处理输入数据并响应于所处理的输入数据触发各种致动器。以下关于图3和图4描述示例控制例程。

如本文所详细阐述的，基于工况，CCRV62可以改变穿过压缩机114的再循环流。如本文所使用的，穿过压缩机的再循环流指经由压缩机再循环路径60从进气节气门20的上游至压缩机入口72的净流。穿过压缩机的再循环流可以基于用于减轻喘振的最小期望压缩机流率和节气门质量流之间的差被持续地调节。再循环流也可以基于使用超前补偿器过滤以上差，以使压缩机再循环阀致动器能够更快速的响应。通过使CCRV能够更快速的响应，通过压缩机的流率能够被保持足够高并能够被维持处于喘振约束的压缩机流率或在喘振约束的压缩机流率之上，即使在诸如节流阀开度快速减小的突然瞬变期间。然而，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18的上游至压缩机入口72的净流。

发动机控制器12可以使用映射图(诸如图2a、图2b和图2c的压缩机映射图)来确定压缩机是否在喘振区中或周围运转。具体地，图2a的映射图220、图2b的映射图240、图2c的映射图260中的每个示出在不同的压缩机流率(沿x轴线)下的压缩机压缩比(沿y轴线)的变化。映射图220、240和260包括表示恒定的压缩机速度的轮廓线208。线202描绘针对给定工况的喘振极限(这里为硬喘振极限)。在一种示例中，可以根据制造商指导建议线202。在硬喘振极限202的左侧的压缩机运转导致硬喘振区204(用点绘制的区)中的运转。因此，喘振区204中的压缩机运转能够引起讨厌的NVH和发动机性能的潜在退化。

压缩机映射图220、240和260进一步描绘了软喘振极限(线206)，该软喘振极限也可以导致讨厌的NVH，即使不太严重。可替代地，线206可以表示经校准的喘振极限，该经校准的喘振极限提供安全裕度以避免硬喘振。线206可以基于在不同状况下的压缩机流率、CCRV的响应时间、压力差等被校准。在另一种实施例中，线206可以被校准为以预定百分比从硬喘振极限202的偏移。CCRV开度能够被调节以将压缩机运转移出软喘振，即移动到软喘振极限或经校准的偏移线206的右侧进入无喘振区209。这样做，可以立即减轻喘振并可以改善升压发动机性能。

映射图220、240和260彼此类似是由于这些映射图中的每个描绘了相同的喘振区、喘振极限等。这些映射图仅在其由线210、212、214和216示出的不同压缩机运转的绘制上彼此不同。

图2a的映射图220中的曲线212(小短划线)图示说明在操作者松开加速器踏板期间压缩机运转的示例变化。其中，进气节气门的快速关闭引起通过压缩机的流非常快地下降，而压缩机退出压力相对缓慢地降低(或在一些情况下，升高)。这迫使压缩机运转到线202的左侧，进入硬喘振区204达一延长时间段。当压缩机退出压力进一步降低时，压缩机两侧的压力差降低。结果，最终压缩机运转移到线202的右侧，紧靠软喘振极限线206的右侧，并随后进入无喘振区209。然而，硬喘振区(和软喘振区)的延长时间段能够引起一些问题，诸如NVH以及压缩机硬件损坏。在这种状况期间，CCRV能够被打开以将压缩机运转更快地移动至喘振线的右侧。

然而，在节气门开度快速减小和对应的节气门质量流率的急剧下降期间，由于CCRV响应的延迟，压缩机喘振也可能发生。图2a、图2b和图2c中的曲线210、214和216描绘在不同系统中的大程度松开加速器踏板的示例期间压缩机运转的变化。图2a中的曲线210示出发动机系统的运转轨线，其中不存在CCRV致动器延迟并且其中实际的节气门流可以是已知的。例如，可以通过获悉来自MAP传感器(诸如图1的传感器124)的歧管压力确定实际的节气门质量流率。这里，如由曲线210(长短划线)描绘的压缩机运转可以避免由于CCRV的即时打开而引起的喘振极限206。

然而，当CCRV致动器延迟存在时，响应于节气门质量流率的快速降低，CCRV可以不快速和充分地打开。因此，压缩机再循环流可以较低，且压缩机流率可以降低到期望的最小值以下以避免喘振。该示例在图2b的映射图240中由曲线214描绘，其中压缩机流率降低(伴有压缩机压力比的最小变化)和压缩机运转达到硬喘振极限202。因此，在发动机空气流需求突然降低的状况期间(诸如在急速松开加速器踏板期间)，硬喘振能够在CCRV致动器以低于期望值的速率响应时发生。作为一种示例，CCRV致动器延迟15毫秒可以导致压缩机喘振。当使用节气门质量流的估计且实际的节气门质量流未知时，压缩机运转也可以遵循曲线214。

改善喘振裕度并维持压缩机状态处于无喘振区的一种方法包括控制压缩机流率总是为至少最小流率。为避免喘振的最小期望压缩机流(即，硬喘振线处的压缩机流率)可以由如下公式确定：

${\stackrel{\·}{m}}_{SL}=f\left(\right(P_{out}/P_{in}\left)\right)---\left(1\right)$

其中，P_out是压缩机的出口处的压力，P_in是压缩机的入口处的压力，以及f(·)限定喘振极限(例如，硬喘振极限、软喘振极限)。在硬喘振之前，通过压缩机的流率可以与通过节气门的流率大约相同。换句话说，通过压缩机的流可以与离开升压体积(boostvolume)的流一样。因此，在松开加速器踏板期间，打开CCRV62以维持离开升压体积的流率能够维持通过压缩机的流率。因而，如果节气门质量流小于则控制器可以被配置成打开CCRV62并调节标称再循环流以便其补偿和之间的差。因此，标称再循环流率可以是：

${\stackrel{\·}{m}}_{nom}={\stackrel{\·}{m}}_{SL}-{\stackrel{\·}{m}}_{thr}.---\left(2\right)$

这里，可以是实际节气门质量流的估计。因此，可以存在不需要压缩机再循环流以稳健地避免硬和/或软喘振区的发动机工况，而其他发动机工况可以需要连续再循环流，甚至在稳态状况下。

如之前所提到的，在包含节气门质量流的快速变化(诸如急速松开加速器踏板)的瞬态状况期间或当使用节气门流估计时，压缩机喘振可以继续发生。因此，在本公开中，降低瞬态状况期间的压缩机喘振的一种方法包括在节气门位置的变化高于预定阈值时增加再循环流。再循环流的增加可以与过滤的标称再循环流有关。为了详细阐述，阻止喘振所需要的最小流和通过节气门的现有空气流之间的差可以经由超前补偿器被过滤以促使对突然瞬态状况的较快响应。以下将参考图3和图4进一步描述该方法。

现在转向图3，其示出用于展示连续可变压缩机再循环阀(CCRV)的控制以减轻喘振的示例例程300。具体地，CCRV的开度可以基于发动机状况被调节，并且在包括节气门质量流的大幅降低的状况期间可以增加CCRV的开度。

在302处，该例程包括估计和/或测量发动机工况。估计的状况可以包括(例如)发动机转速(Ne)、扭矩需求、升压压力、MAP、发动机温度、燃烧空燃比(AFR)、排气催化剂温度、环境状况(例如，BP)等。

在304处，该例程包括基于工况估计节气门质量流。例如，可以基于传感器输出(例如，MAP传感器输出)或根据期望节气门质量流估计节气门质量流。在另一种示例中，可以基于节气门位置和发动机转速估计节气门质量流。在又一种示例中，质量空气流传感器可以帮助确定节气门质量流。此外，可以基于节气门质量流率和压缩机喘振极限估计避免喘振的最小期望压缩机流率。因此，最小期望压缩机流率可以是基于压缩机的硬喘振极限的喘振约束的压缩机流率。

在306处，该例程包括基于估计的节气门质量流率调节连续可变压缩机再循环阀(CCRV)的开度。应当认识到，在包括稳态和瞬态状况期间的所有发动机工况期间，可以执行节气门质量流和期望压缩机流率的估计。通过持续地估计节气门质量流并调节压缩机再循环流来维持压缩机流率处于期望压缩机流率或在期望压缩机流率之上，压缩机状态可以被维持在硬喘振和软喘振极限外(具体是右侧)。

在308处，阀的调节可以包括例如为减轻压缩机喘振而打开CCRV。最小期望压缩机流率和估计节气门质量流率之间的差可以确定CCRV的开度。作为另一种示例，在310处，在稳态状况期间，控制器可以关闭CCRV。这里，节气门质量流率可以等于或高于最小期望压缩机流率以避免喘振并可以降低或不存在对压缩机再循环流的需求。

接下来，在312处，控制器可以确定是否存在瞬态状况。例如，操作者踩加速器踏板可能已经发生。可替代地，突然松开加速器踏板状况可能已经发生。如果在312处不存在瞬态状况，则例程300返回到302以继续监测发动机工况。另外，对CCRV的调节可以被执行以便维持压缩机流率足够高并因此维持压缩机状态在喘振区外。如果在312处确认瞬态状况，那么在314处响应于现有的瞬态状况可以调节节气门开度。例如，响应于踩加速器踏板，可以增大节气门开度。在另一种示例中，响应于松开加速器踏板，可以减小节气门开度以响应发动机空气流需求的降低。因此，节气门开度的变化可以导致节气门质量流的相应的变化。控制器可以监测节气门并基于节气门开度的变化更新(例如，重新计算)节气门质量流率。

在316处，控制器可以确定瞬态状况是否包括节气门质量流的减小。如以上所阐明的，节气门质量流的降低可以在松开加速器踏板期间发生。如果确认节气门质量流的减小还未发生，则在320处，压缩机再循环流可以鉴于节气门质量流率的变化被修正，以便能够维持期望压缩机流率。因而，如果节气门质量流率由于瞬态而增加，则再循环流可以被相应地减小(例如，通过减小CCRV的开度)，使得最终压缩机流率处于喘振约束的压缩机流率或在喘振约束的压缩机流率之上。作为另一种示例，如果节气门质量流率大于喘振约束的压缩机流率，则可以关闭CCRV。

如果在316处，确认节气门质量流已经减小，则在318处，可以确定节气门质量流的减小是否超过预定阈值。在一种示例中，预定阈值可以是25％。在另一种示例中，预选阈值可以较小，例如15％。在另一种实施例中，取代确定节气门质量流的变化，例程300可以确认节气门位置的变化是否高于阈值。节气门位置可以从节气门位置传感器获悉。例如，在突然松开加速器踏板期间，节气门位置可以显著改变，例如从大部分打开向完全关闭。

如果确定节气门质量流的减小大于预定阈值，则在322处，CCRV的开度被调节以增加压缩机再循环流率。该增加可以根据以下将被详细阐述的图4的例程400进行确定。另一方面，如果确定节气门质量流的减小低于阈值，则在324处，可以维持(例如，在308处所选择的)CCRV开度。

以此方式，控制器可以使一部分压缩空气转向远离节气门以阻止在喘振状况期间压缩空气流回压缩机。被转向的那部分压缩空气可以关于通过节气门的空气流的估计被转向通过压缩机再循环阀。压缩空气的另一部分可以响应于节气门的位置的变化被转向，位置的变化大于阈值变化。可替代地，压缩空气的所述另一部分可以基于节气门质量流的变化被转向，其中该变化包括节气门质量流的减小，该节气门质量流的减小高于预定阈值。再循环阀可以是可变压缩机再循环阀，压缩空气的一部分可以通过电气地控制可变压缩机再循环阀被转向。当通过节气门的空气流小于阻止压缩机喘振所需要的压缩空气的最小流时，可以使压缩空气的一部分转向。另外，压缩空气的转向部分可以关于阻止压缩机喘振所需要的最小流和通过节气门的空气流之间的差被转向。

图4描绘用于确定最小压缩机再循环流以避免在快速瞬变期间的压缩机喘振的例程400。具体地，该例程包括估计公式(2)的标称期望压缩机再循环流率的过滤版本以获悉修改的再循环流。在402处，标称压缩机再循环流率可以根据以下公式计算：

${\stackrel{\·}{m}}_{nom}={\stackrel{\·}{m}}_{SL}-{\stackrel{\·}{m}}_{thr}---\left(2\right)$

因此，标称流率是为减轻喘振的最小期望压缩机流和通过节气门的现有空气流之间的差。通过节气门的空气流可以是估计值。在一种示例中，当瞬态状况不包括快速变化时可以使用标称流率。

接下来，在404处，标称流率的过滤版本可以被计算。在本公开中，可以使用超前补偿器估计过滤差以改善在快速瞬态期间CCRV的响应速度。超前补偿的流率可以根据以下公式计算：

${\stackrel{\·}{m}}_{lead}=K\frac{s+a}{s+b}({\stackrel{\·}{m}}_{SL}-{\stackrel{\·}{m}}_{thr}))$

其中，K为常数(K>0)且是超前滤波器的增益。另外，a和b是可校准参数且分别为超前滤波器的零点和极点的位置。为超前滤波器的极点的参数b确定超前滤波器的输出如何快速衰退到稳态。参数b可以被校准使得滤波器的输出具有快速瞬态。该校准可以降低驾驶性能损失，其中如果CCRV开度大于期望值和/或CCRV打开达长于期望时间段可以发生该驾驶性能损失。关于b的参数a可以确定由滤波器初始请求的附加流的量。如果参数a远远小于参数b，则滤波器输出可以根据由参数b确定的变化率最初尖峰冲(spike)高并衰退到稳态。如果参数a接近参数b的值，最初尖峰可以较小，但衰退率可以相同(由b确定)。因而，通过谐调b，滤波器的速度能够被调节，而通过调节a，初始附加流的量可以被改变。因此，可以校准参数，使得b>a≥0。可以注意到，如果a＝0，则使用的滤波器可以是高通滤波器。

在以上公式中，s是复拉普拉斯变换变量。超前补偿的流率可以响应节气门流估计的快速变化。例如，节气门质量流率的快速减小可以引起的快速增加。

在406处，再循环流率可以被估计为：

${\stackrel{\·}{m}}_{ccrv}={\stackrel{\·}{m}}_{nom}+max(0,{\stackrel{\·}{m}}_{lead}-c)$

其中，c是可校准参数且c>0。常数c可以确定用于最小可允许的阈值。因而，是和修正并转换的的组合(或和)。通过选择常数c，使得节气门质量流的小变化不干扰再循环流的变化，可以被转换。另外，通过选择零与之间的最大值，可以确保至少的最小压缩机再循环流率。因而，可以被修正。因此，在较大程度松开加速器踏板状况期间，控制器可以命令CCRV以允许可以随着时间快速衰退的初始较大流。

以此方式，通过过滤减轻以及可能阻止喘振所需要的最小期望流和通过节气门的空气流之间的差，压缩空气的转向部分可以在瞬态状况期间被增加。另外，过滤差可以被修改，使得压缩空气的转向部分和压缩空气的另一转向部分的组合总是至少等于阻止喘振所需要的压缩空气的最小流。作为另一种示例，压缩机再循环流可以是标称再循环流和修改的过滤的标称再循环流的组合。修改的过滤的标称再循环流可以被修正和转换超前补偿流率。在瞬态状况期间，当节气门质量流的较大变化(例如，快速减小)发生时，压缩机再循环流可以是标称再循环流和基于超前补偿流率的附加压缩机再循环流的组合。在节气门质量流率变化(例如，减小)低于预定阈值的状况期间，压缩机再循环流可以等于标称再循环流。

现在返回图2c的映射图260，使用过滤的流率的压缩机运转的示例被图示说明用于当存在致动器延迟和/或当节气门质量流估计被利用以计算压缩机再循环流率的情况。曲线216描绘了压缩机运转，其中通过对标称压缩机再循环流率应用过滤器避免喘振极限。通过节气门的空气流的快速减小可以导致CCRV致动器的快速响应。因此，CCRV可以被打开以允许较大再循环流，使得压缩机流率不大幅度降低。因此，压缩机运转能够被维持在修正的喘振(或软喘振)极限(线206)和硬喘振极限(线202)二者的右侧。以此方式，通过使用超前补偿器增强系统的瞬态响应。

在一种示例中，车辆中的系统包含发动机，该发动机包括进气歧管；耦接至进气歧管的节气门；用于压缩输送到进气歧管的空气充气的压缩机；以及将压缩机的出口耦接至压缩机的入口的压缩机再循环通道。压缩机再循环路径可以包括可以是连续可变的压缩机再循环阀。控制器可以被配置为具有计算机可读指令，该指令用于：在稳态工况期间，在压缩机再循环阀关闭的情况下运转。然后，响应于空气流的瞬态变化，控制器可以在压缩机再循环阀打开的情况下运转。空气流的瞬态变化可以包括节气门质量流率的快速减小。控制器可以基于标称压缩机再循环流和过滤的标称压缩机再循环流的组合调节压缩机再循环阀的开度以允许压缩机再循环流。如较早所述，标称压缩机再循环流是基于压缩机的喘振极限的期望压缩机流率和估计的节气门质量流率之间的差。另外，过滤的标称压缩机再循环流可以被修改，使得压缩机再循环流总是至少等于标称压缩机再循环流。该修改可以以修正并转换过滤的标称压缩机再循环流的形式。

现在转向图5，映射图500描绘了基于节气门质量流的变化对压缩机再循环阀的示例调节以维持压缩机在喘振区外。映射图500在曲线502处描绘操作者踏板位置(PP)，在曲线504处描绘节气门质量流、在曲线506处描绘节气门质量流的变化、在曲线508处描绘连续可变压缩机再循环阀(CCRV)的位置、在曲线510处描绘压缩机再循环流以及在曲线512处描绘喘振裕度。所有的图形沿x轴线被绘制为发动机运转随时间的变化。线507表示用于节气门质量流率的变化的预定阈值。因此，线507可以表示阈值减小，使得大于阈值507的节气门质量流的任意减小可以基于过滤的标称压缩机再循环流率指示用于增加的再循环流的需求。线515表示喘振极限，低于该喘振极限，可以经历喘振(软喘振或硬喘振)。

在t1之前，发动机可以处于稳态状况，其中踏板位置(曲线502)没有主要变化。可以基于踏板位置调节节气门质量流(曲线504)，以便提供请求的扭矩需求。在t1之前，由于可以出现稳态状况，节气门质量流保持相对一样，并且因此，节气门质量流的变化保持相对接近于零(曲线506)。此外，在t1之前的工况处，喘振的裕度(曲线512)可以足够且压缩机状态可以充分在喘振极限515之上，使得压缩机状态在无喘振区(喘振极限515之上的区)。在这种状况期间，CCRV可以被维持关闭且可以暂停再循环质量流。因此，在t1之前，通过压缩机的流率可以处于期望水平或在期望水平之上，具体地，在喘振约束的压缩机流率之上(如由压缩机状态处于无喘振区所指示的)。

在t1处，由于发动机工况的变化(例如，环境状况或海拔的变化)，喘振裕度可以相应地减小，且压缩机状态可以开始朝向喘振区(朝向极限515)移动。响应于该变化，在t1处，控制器可以稍微打开CCRV(曲线508)以增加压缩机再循环流小量(曲线510)。通过开始再循环流，压缩机流率被增加到喘振约束的水平之上且压缩机状态能够被维持处于无喘振区。因此，如果CCRV在t1处未被打开，则喘振裕度可以减小到喘振极限515之下且压缩机可以移入喘振区，如由点划线516所示。

在t2处，较小程度的松开加速器踏板事件可以发生，如由曲线502所示，这导致节气门质量流率的相应减小。然而，节气门质量流率的变化(D1)较小并且低于阈值(507)。因此，CCRV位置被维持且再循环流率保持相同，例如处于标称流率。在t3处，在加速器踏板被按压时，踩加速器踏板事件可以发生。例如，节气门可以处于全开节气门位置。响应于扭矩需求的升高，节气门质量流率快速增加并在曲线506处观察到较大增加(I1)。由于节气门质量流率可以足以维持期望压缩流率且喘振裕度可以被维持，CCRV被关闭并因此再循环质量流可以减小到零。在t3处踩加速器踏板后，踏板需求可以逐渐降低，并且到t4发动机可以再次处于稳态状况。节气门质量流率相应地减小，但该减小量(D2)在阈值之下以影响CCRV的位置。

在t4处，由于环境状况或海拔的变化，喘振裕度可以再次接近喘振极限515，且CCRV可以部分地打开以允许较小量的再循环流。响应于压缩机流的增加，喘振裕度升高到喘振极限515之上并避免喘振区。如之前所述，如果CCRV在t4处未打开，则压缩机喘振可能已经发生，如曲线516所示。

在t5处，急速操作者踏板松开事件可以发生。由于扭矩需求降低和空气流需求的相应降低，可以减小节气门开度。例如，可以关闭节气门。因此，节气门质量流可以大幅下降且节气门质量流的变化(D3)可以大于阈值507。因此，为了维持压缩机处于无喘振区且压缩机流率处于喘振约束的水平之上，CCRV可以被调节至完全打开位置以增加再循环质量流。因而，附加再循环流可以从节气门的上游被引导至压缩机入口。另外，附加压缩机再循环流可以超过t4和t5之间流动的标称压缩机再循环流。该附加再循环流可以基于(如关于图4所阐明的)为减轻压缩机喘振的最小期望压缩机流和通过节气门的现有空气流之间的过滤(例如，超前补偿的)差。通过响应于节气门质量流的降低而增加再循环质量流，压缩机流率被保持在喘振约束的水平之上且压缩机状态能够被维持处于无喘振区。因此，如果CCRV开度在t5处未增加，喘振裕度可以进一步降低且压缩机运转可以移入硬喘振区(远低于极限515)，如由点划线516所示。另外，如果超前补偿的差未被包括在估计的压缩机再循环流中，则由于响应于完全打开CCRV命令的致动器延迟，压缩机喘振仍然可以发生。

在t5和t6之间，踏板命令可以稍微增加，并且在t6之后，踏板命令可以逐渐增加并稳定，使得发动机可以在稳态状况下运转超过t6。相应地，节气门质量流可以逐渐增加且CCRV可以返回到其部分打开位置，使得再循环质量流减小到大约标称压缩机再循环流。

以此方式，在节气门流突然减小期间压缩机喘振的可能性可以被降低。通过在突然松开加速器踏板期间以受控方式应用附加压缩机再循环流，可以维持喘振裕度。通过使用超前补偿器来确定附加压缩机再循环流率，可以获得更快的系统响应。因此，由于计算节气门流率和/或CCRV致动器延迟中的误差而引起的压缩机喘振可以被减轻。另外，可以实现与包括噪声的NVH问题和部件损坏问题有关的喘振减轻。总之，可以改善发动机性能。

注意，本文所包括的示例控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。本文描述的具体例程可代表任何数量的处理策略中的一者或多者，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以按说明的顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现本文描述的示例实施例的特点和优点时，处理的顺序不是必须要求的，而是为了便于说明和描述。根据所使用的具体策略，一个或多个说明性的动作、操作和/或功能可以重复执行。此外，所示的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器内的代码。

应当理解，在此公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸及其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的各种系统和配置、及其他特征、功能、和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。

下面的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元素或“第一”元素或其等价物。这样的权利要求应被理解为包括一个或一个以上这样的元素，既不要求也不排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合及子组合可以通过本发明权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提供新的权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种方法，其包含：

通过节气门将压缩空气从压缩机传送至发动机；

通过再循环阀使所述压缩空气的一部分转向离开所述节气门以阻止所述压缩空气的所述部分流回所述压缩机而导致压缩机喘振；以及

响应于所述节气门位置的变化高于阈值变化，使所述压缩空气的另一部分转向。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转向所述压缩空气的一部分关联于通过所述节气门的空气流的估计被转向。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述再循环阀包含可变压缩机再循环阀，以及所述转向所述压缩空气的一部分通过电气地控制所述可变压缩机再循环阀被执行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述转向所述压缩空气的一部分在通过所述节气门的空气流小于阻止所述喘振所需要的所述压缩空气的最小流时被转向。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述压缩空气的所述转向部分关联于阻止所述喘振所需的所述最小流和通过所述节气门的所述空气流之间的差被转向。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述压缩空气的所述另一部分与阻止所述喘振所需的所述最小流和通过所述节气门的所述空气流之间的过滤差有关联。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述过滤差被进一步修改，使得所述压缩空气的所述转向部分和所述压缩空气的所述另一转向部分的组合总是至少等于阻止所述喘振所需要的所述压缩空气的所述最小流。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩空气的所述另一部分与所述节气门位置的快速降低有关联。

9.一种用于升压发动机的方法，其包含：经由压缩机再循环阀将附加压缩机再循环流从节气门上游引导至压缩机入口，所述附加压缩机再循环流基于用于减轻压缩机喘振的最小期望压缩机流和通过所述节气门的现有空气流之间的过滤差。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述附加压缩机再循环流超过标称压缩机再循环流。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述标称压缩机再循环流是用于减轻压缩机喘振的所述最小期望压缩机流和通过所述节气门的所述现有空气流之间的差。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述附加压缩机再循环流是零或最小可允许附加压缩机再循环流中的较大量。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述附加压缩机再循环流由于通过所述节气门的空气流的变化而被引导至所述压缩机入口，所述变化大于阈值。

14.根据权利要求13所述的方法，其中通过所述节气门的空气流的所述变化是通过所述节气门的空气流的快速减小。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述压缩机再循环阀是连续可变再循环阀。

16.一种在车辆中的系统，其包含：

包括进气歧管的发动机；

耦接至所述进气歧管的节气门；

压缩机，所述压缩机设置在所述节气门的上游，用于压缩输送至所述进气歧管的空气充气；

将所述压缩机的出口耦接至所述压缩机的入口的压缩机再循环通道，所述压缩机再循环通道包括连续可变压缩机再循环阀；以及

具有计算机可读指令的控制器，所述计算机可读指令用于：

在第一状况期间，

在所述压缩机再循环阀关闭的情况下运转；以及

在第二状况期间，

在所述压缩机再循环阀打开的情况下运转；以及

基于标称压缩机再循环流和过滤的标称压缩机再循环流的组合，调节所述压缩机再循环阀的开度以允许压缩机再循环流。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述标称压缩机再循环流是基于所述压缩机的喘振极限的期望压缩机流率和估计的节气门质量流率之间的差。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一状况包括稳态工况，并且其中所述第二状况包括空气流的瞬态变化。

19.根据权利要求18所述的系统，其中空气流的所述瞬态变化包括节气门质量流率的快速减小。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述过滤的标称压缩机再循环流被修改，使得所述压缩机再循环流总是至少等于所述标称压缩机再循环流。