CN106257013A - 用于增压控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于增压控制的方法和系统。提供用于改善增压发动机系统中增压压力控制的方法。在一个示例中，在踩加速器踏板期间，耦合在发动机系统的进气压缩机的两端的空气旁路可被保持打开预定时间。在踩加速器踏板期间保持空气旁路打开使压缩机能够更快的旋转，并且当空气旁路随后在比在这以前可能的较少时间内被关闭时，该更快的转速可转化成达到期望的更高的增压。

Description

用于增压控制的方法和系统

技术领域

本申请涉及用于调整压缩机再循环阀动作以改善增压控制的方法。

背景技术

发动机系统可被配置成具有增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器，用于提供增压空气充气以及提高峰值功率输出。在涡轮增压发动机中，可通过位于发动机进气的节气门的动作调节到发动机的气流(因此，扭矩)。可通过耦合在排气涡轮两端的排气旁路或废气门(WG)以及耦合在进气压缩机两端的空气旁路或压缩机再循环阀(CRV)的动作调节增压压力。通过控制涡轮上方的排气流，排气旁路可调节增压压力(因此，递送到压缩机的功率)，并且空气旁路可通常用于压缩机喘振管理。

通常在其中需求增加的扭矩的踩加速器踏板期间，排气旁路被完全地关闭，并且空气旁路也被完全地关闭，从而将增加的功率提供到涡轮增压器，例如，如Jankovic等人在US20140260241中所示。当扭矩需求高时，通过立即关闭排气旁路和空气旁路二者，递送到发动机的空气被增加，从而增加传递到涡轮增压器的功率。因此，增压压力积聚。

发明内容

但是，本发明人已经认识到进一步增加增压响应以及减小涡轮迟滞的方法。在一个示例中，增压压力可通过包括下列各项的方法被增加：响应于对来自发动机的附加扭矩的操作者需求(例如，在踩加速器踏板期间)，打开围绕将空气供应到所述发动机的空气压缩机的空气旁路；以及保持所述空气旁路被打开预定的时间，然后关闭所述空气旁路。

作为一个示例，响应于所述附加的扭矩需求大于阈值，空气旁路可被打开。当空气旁路打开时的预定的时间期间，增压压力可不积聚，但是压缩机可更快地旋转。另外，当空气旁路被初始打开时，涡轮转速可以更快的速率上升。在预定时间结束时，当空气旁路被关闭时，那么该增加的压缩机转速在比在此之前可能的较少的时间内转化成达到期望的增压水平。这样，涡轮迟滞被减小。一旦增压压力达到目标阈值，则节气门、排气旁路以及空气旁路可被主动控制，从而将增压维持在期望的阈值。总体上，增压发动机性能被改善，并且涡轮增压器迟滞可被减小。

应当理解，提供上述发明内容，从而以简化的方式介绍在具体实施方式中进一步说明的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键的或必要的特征，其范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或本公开任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出示例增压发动机系统的示意图。

图2示出用于在踩加速器踏板期间打开空气旁路预定时间的高级流程图。

图3示出用于基于实际的空气增压和期望的空气增压之间的差值调整排气旁路和空气旁路的高级流程图。

图4示出根据本公开的排气旁路、空气旁路的示例配位以及进气节气门调整，以提供期望的增压压力。

具体实施方式

下面的描述涉及用于改善增压发动机系统(诸如，图1的系统)中的增压压力控制的系统和方法。在踩加速器踏板期间，当操作者请求的扭矩需求高时，控制器可被配置以执行程序，诸如图2的程序，从而打开(或保持打开)耦合在发动机系统的进气压缩机的两端的空气旁路预定时间。在踩加速器踏板期间保持空气旁路打开使压缩机能够更快地旋转。一旦预定的时间已经过去，则空气旁路可被关闭，这进一步将高的压缩机转速转化成高的增压水平。控制器可进一步执行程序，诸如图3的程序，从而自适应地调整耦合在排气涡轮两端的排气旁路、空气旁路以及进气节气门中的每一个，以将增压保持在期望的水平。示例调整在图4中被示出。这样，可实现更高的增压水平。

图1示出示例涡轮增压系统100的示意图，其包括多缸内燃机10和两个涡轮增压器120和130。作为一个非限制性示例，发动机系统100能够被包括作为用于载客车辆的推进系统的一部分。发动机系统100能够通过进气道140接收进气空气。进气道140能够包括空气过滤器156。发动机系统100可以是分体式发动机系统，其中进气道140在空气过滤器156下游被分支成第一平行进气道和第二平行进气道，其每一个包括涡轮增压器压缩机。在所得到配置中，至少一部分进气空气通过第一平行进气道142被引导到涡轮增压器120的压缩机122，并且至少另一部分进气空气通过进气道140的第二平行进气道144被引导到涡轮增压器130的压缩机132。

通过压缩机122压缩的总的进气空气的第一部分可通过第一平行分支进气道146被供应到进气歧管160。这样，进气道142和146形成发动机的空气进气系统的第一平行分支。类似地，总的进气空气的第二部分能够通过压缩机132压缩，其中其可通过第二平行分支进气道148被供应到进气歧管160。因此，进气道144和148形成发动机的空气进气系统的第二平行分支。如图1中所示，在到达进气歧管160之前，来自进气道146和148的进气空气能够通过公共的进气道149被重组，其中进气空气可被提供到发动机。

在一些示例中，进气歧管160可包括用于估计歧管压力(MAP)的进气歧管压力传感器182和/或用于估计歧管空气温度(MCT)的进气歧管温度传感器183，其二者均与控制器12通信。进气道149可包括空气冷却器154(也可被称为热交换器)以及进气节气门158。通过通信耦合到控制器12的节气门致动器(未示出)，进气节气门158的位置能够被控制系统50调整。

压缩机再循环通道150可被提供用于节气门踩加速器踏板、扭矩控制、进气冷却器中冷凝物形成的控制以及压缩机喘振控制之后的压缩机控制。例如，为了减小压缩机喘振，诸如在驾驶员松开加速器踏板时，增压压力可从进气歧管，空气冷却器154的下游以及进气节气门158的上游被泄放到进气道140(具体地，空气过滤器156的下游和进气道142和144接合处的上游)。通过将增压空气从进气节气门进口的上游流动到压缩机进口的上游，增压压力可被迅速地减小，从而加快增压控制。通过调整被定位在其中的空气旁路或压缩机再循环阀(也被称为压缩机喘振阀)152的位置，可调整通过压缩机再循环通道150的流动。在一些实施例中，空气旁路152可被配置为能够调整到完全关闭位置和完全打开位置中的一个的二通阀。在其它实施例中，空气旁路152可以是连续可变气门，其位置能够被调整到完全打开位置、完全关闭位置或它们之间的任何位置。因此，空气旁路152在本文也可被称为连续可变压缩机再循环阀，或CCRV。在所描绘的示例中，空气旁路152被配置为节流阀，尽管在其它实施例中，空气旁路可被不同地配置(例如，作为提升阀)。应当理解，虽然空气旁路被示出经配置用于图1中的V-6双涡轮增压发动机，但是空气旁路可被类似地应用在其它发动机配置中，诸如应用到I-3、I-4、V-8，以及具有一个或多个涡轮增压器的其它发动机配置。在可替代的配置中，压缩机再循环通道150可被定位，使得流动从空气冷却器154的上游行进到压缩机120和130上游的位置。在另一个配置中，可存在两个再循环路径，每个具有空气旁路，每个被定位，使得流动从压缩机出口行进到压缩机进口。

发动机10可包括多个汽缸14。在所描绘的示例中，发动机10包括以V型配置布置的六个汽缸。具体地，六个汽缸被布置成两个组13和15，其中，每个组包括三个汽缸。在可替代的示例中，发动机10能够包括两个或更多个汽缸，诸如4、5、8、10或更多的汽缸。这些各种汽缸能够以诸如V型、直列式或盒型等等可替代的配置被相等地分开或布置。每个汽缸14可被配置成具有燃料喷射器166。在所描绘的示例中，燃料喷射器166是直接的缸内的喷射器。但是，在其它示例中，燃料喷射器166能够被配置为基于进气道的燃料喷射器。

通过公共进气道149供应到每个汽缸14(在本文中，也被称为燃烧室14)的进气空气可被用于燃料燃烧，然后燃烧产物可通过汽缸组专用平行排气道被排出。在所描绘的示例中，发动机10的汽缸的第一组13能够通过第一平行排气道17排出燃烧产物，并且汽缸的第二组15能够通过第二平行排气道19排出燃烧产物。第一和第二平行排气道17和19中的每一个可还包括涡轮增压器涡轮。具体地，通过排气道17排出的燃烧产物能够被引导通过涡轮增压器120的排气涡轮124，其又能够通过轴126将机械功提供到压缩机122，以便为进气空气提供压缩。另选地，流过排气道17的排气中的一些或所有能够通过涡轮旁路通道123绕过涡轮124，其由排气旁路或废气门128控制。类似地，通过排气道19排出的燃烧产物能够被引导通过涡轮增压器130的排气涡轮134，其又能够通过轴136将机械功提供到压缩机132，以便为流过发动机的进气系统的第二分支的进气空气提供压缩。另选地，流过排气道19的排气中的一些或所有能够通过涡轮旁路通道133绕过涡轮134，其由排气旁路或废气门138控制。

在一些示例中，排气涡轮124和134可被配置为可变几何涡轮，其中控制器12可调整涡轮叶轮片(或叶片)的位置，从而改变从排气流获得并且施加到它们各自的压缩机的能量的水平。另选地，排气涡轮124和134可被配置为可变喷嘴涡轮，其中控制器12可调整涡轮喷嘴的位置，从而改变从排气流获得并且施加到它们各自的压缩机的能量的水平。例如，控制系统50能够被配置成通过它们各自的致动器独立地改变排气涡轮124和134的叶片或喷嘴位置。

在需要增加的扭矩的踩加速器踏板期间，通常排气旁路128、138可被关闭，而节气门158可被完全打开，并且空气旁路152可被完全关闭。这些动作一起确保增加的空气被递送到发动机，并且被递送到涡轮增压器的功率被增加。因此，增压压力可慢慢地积聚，直到其达到目标的设定点。但是，发明人已经识别空气旁通阀的潜在使用以进一步增加增压响应。具体地，在踩加速器踏板期间，通过保持空气旁通阀初始地打开预定时间(如图2中所示)，压缩机转速，以及因此，如下面所解释的，涡轮增压器转速可被增加。

压缩机功率平衡等式被给出如下

$\left(1\right)---N_{tc}=\frac{1}{J_{tt}{N}_{tt}}(H_t-H_c)$

其中，Ht是涡轮焓，Hc是压缩机焓，N_tc是涡轮转速，w_c是压缩机气流，C_p，c是在恒定压力下的比热容量，是压缩机进口温度，是压缩机出口压力(增压)，是压缩机进口压力，γ_c是比热率，η_c是等熵的压缩机效率。这些参数的具体值取决于发动机以及所述发动机的工况。

在踩加速器踏板期间，当空气旁路被保持打开时，压力比保持几乎接近1(即，)，所以Hc是忽略不计的项。因此，

$\left(3\right)---N_{tc}=\frac{1}{J_{tt}{N}_{tt}}{H}_t$

并且因此与空气旁路被关闭时相比，涡轮转速以更快的速率上升。

一旦涡轮增压器转速达到阈值转速(或者阈值时间已经过去)，则空气旁路可被关闭。通过关闭空气旁路，增加的涡轮增压器转速可被转化成更高的增压水平。这样，有可能在更短的时间达到更高的增压水平。一旦增压压力达到目标阈值，则节气门、排气旁路以及空气旁路可被主动控制，从而将增压保持在期望的阈值，如图3中所示。

通过控制在对应点涡轮上方的排气流，排气旁路或废气门致动器调节增压压力。但是，与空气旁通阀的致动相比，由于较慢的涡轮增压器动力，排气旁路致动对增压压力的影响大体上较慢。具体地，为了改变增压压力，排气旁路首先需要加速涡轮和压缩机(由于它们在相同的轴上被连接)。控制器通过前馈和反馈部件控制排气旁路动作。前馈部件响应于期望的(参考)增压压力和工况，而反馈部件响应于实际的(测量的或估计的)增压压力和期望的增压压力之间差值。响应于增压压力调整误差的反馈调整调整排气旁路的开口，从而在存在不确定性和外部干扰的情况下获得准确的稳定状态的增压压力调整。但是，空气旁路以及进气节气门(其也具有对增压压力基本上立即的影响)的任何动作能够混淆排气旁路控制，其不够快以抵消压缩机再循环阀或进气节气门的效应。

在标称发动机工况期间，空气旁路152可被保持名义上关闭的或几乎关闭的。在这个位置，气门可正在操作，其具有已知的或忽略不计的泄漏。然后，响应于喘振，空气旁路152的开口可被增大。在一些实施例中，一个或多个传感器可在压缩机再循环通道150中被耦合，从而确定从节气门进口递送到进气道的再循环流动的质量。各种传感器可包括，例如，压力、温度和/或流动传感器。另外，通过协调空气旁路的操作与排气旁路的操作，增压响应和喘振间距可被增加。

来自压缩机122和132的热的升压空气(增压空气)进入空气冷却器154(也被称为压缩的空气冷却器(CAC)或热交换器)的进口，当其行进通过空气冷却器时冷却，并且接着退出以通过节气门158，并且然后进入发动机进气歧管160。从车辆的外部流动的环境空气可通过车辆前端进入发动机10，并且横穿空气冷却器，从而有助于冷却升压空气。当环境空气温度降低时，冷凝物可在空气冷却器中形成和累积，或者在潮湿的或下雨的天气条件期间，其中升压空气被冷却低于水露点温度。此外，当进入空气冷却器的升压空气被增压时(例如，增压压力和/或空气冷却器压力大于大气压力)，如果空气冷却器温度下降低于露点温度，则冷凝物可形成。此外，如果冷凝物在空气冷却器中积聚，则在增加的气流期间，冷凝物可被发动机摄取。因此，不稳定的燃烧和/或发动机失火可发生。

在节气门158之前，吸气压力可在空气冷却器的出口被测量。这样，吸气压力可被称为预节气门压力。在一个示例中，吸气压力可借助诸如传感器232的传感器被确定。吸气压力和大气压力之间的比率可被称为吸气压力比。空气冷却器压力(可以是吸气压力或平均的CAC压力)和大气压力之间的比率可被称为空气冷却器压力比。当空气冷却器压力比和/或吸气压力比大于1时，吸气压力大于大气压力，并且发动机在增压条件下操作。因此，当吸气压力比大于1时，冷凝物可在空气冷却器中形成。但是，如果吸气压力比被保持在1或1以下，则冷凝物可不形成。这样，将吸气压力比从1以上减小到1或1以下可减少空气冷却器冷凝物形成。

第一平行排气道17中的排气可通过分支的平行排气道170被引导到大气，而第二平行排气道19中的排气可通过分支的平行排气道180被引导到大气。排气道170和180可包括一个或多个排气后处理设备，诸如催化剂以及一个或多个排气传感器。

在一些实施例中，发动机10可还包括一个或多个排气再循环(EGR)通道，其用于将排气的至少一部分从第一平行排气道17和第二平行排气道19以及/或者第一平行分支的排气道170和第二平行分支的排气道180再循环到第一平行进气道142和第二平行进气通道144，以及/或者平行的分支进气道146和148或进气歧管160。这些可包括用于提供高压EGR(HP-EGR)的高压EGR环路和用于提供低压EGR(LP-EGR)的低压EGR环路。当被包括在内时，HP-EGR可被提供在不存在由涡轮增压器120、130提供的增压的情况下，而LP-EGR可被提供在存在涡轮增压器增压的情况下和/或当排气温度在阈值以上时。在其它示例中，HP-EGR和LP-EGR二者可被同时提供。低压EGR环路可将至少一些排气从排气涡轮的下游的分支的平行排气道中的每一个再循环到压缩机的上游的对应的平行进气道。LP-EGR环路中的每一个可具有用于控制流动通过LP-EGR环路的排气的对应的LP-EGR气门，以及用于降低再循环到发动机进气的排气的温度的各自的增压空气冷却器。高压EGR环路可将至少一些排气从排气涡轮的上游的平行排气道中的每一个再循环到压缩机的下游的对应的平行进气道。流动通过HP-EGR环路的EGR可通过各自的HP-EGR气门和HP-EGR增压空气冷却器被控制。

通过耦合到气门推杆的液压致动的挺柱，或者通过其中凸轮凸角被使用的凸轮廓线转换机构，可调节每个汽缸14的进气门和排气门的位置。在这个示例中，每个汽缸14中的至少进气门可由使用凸轮致动系统的凸轮致动控制。具体地，进气门凸轮致动系统25可包括一个或多个凸轮，并且可利用用于进气门和/或排气门的可变凸轮正时或升程。在可替代的实施例中，进气门可由电动气门致动控制。类似地，排气门可由凸轮致动系统或电动气门致动控制。

发动机系统100可至少部分地由包括控制器12的控制系统50控制，并且通过输入设备(未示出)被来自车辆操作者的输入控制。控制系统50被示出从多个传感器16(其各种示例在本文中被描述)接收信息，并且将控制信号发送到多个致动器81。作为一个示例，传感器16可包括湿度传感器、MAP传感器182以及MCT传感器183。在一些示例中，公共的进气道149可包括用于估计节气门进口压力，也被称为增压压力的节气门进口压力(TIP)传感器232，和/或用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门进口温度传感器。在其它示例中，EGR通道中的一个或多个可包括用于确定EGR流动特征的压力传感器、温度传感器以及空气燃料比传感器。作为另一个示例，致动器81可包括燃料喷射器166、HP-EGR阀210和220、LP-EGR阀(未示出)、节气门158以及废气门128、138。其它致动器，诸如各种附加的气门和节气门可耦合到发动机系统100中的各种位置。控制器12接收来自图1的各种传感器的信号，并且采用图1的各种致动器，从而基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调整发动机操作。

图2示出在踩加速器踏板期间打开空气旁路预定时间的示例方法200。具体地，需要足够大的扭矩时，空气旁路可不被立即关闭，而可被延迟关闭，从而增加增压。基于存储在控制器的存储器上的指令，并且结合从发动机系统的传感器，诸如上面参考图1描述的传感器接收的信号，诸如图1的控制器12的控制器可执行用于进行方法200和包括在本文的剩余的方法(例如，方法300)的指令。根据下面描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器，诸如图1的致动器，以调整发动机操作。

在202，程序包括估计和/或测量发动机工况。这些包括，例如，踏板位置、扭矩需求、增压要求、涡轮转速、压缩机进口温度、发动机温度、MAP、MAF、增压压力、节气门进口压力、吸气压力、湿度等等。在204，方法包括确定是否存在扭矩需求的突然的增加(例如，由于踩加速器踏板)。例如，可确定在阈值时间内扭矩需求是否已经增加多于阈值量(例如，扭矩需求的瞬时增加)，以及/或者加速器踏板是否已经被压下多于阈值量。踩加速器踏板可以是来自怠速条件(例如，踏板在基本上被释放的位置时)，或者来自稳定状态巡航条件的踩加速器踏板(例如，踏板在部分被压下时)。

如果扭矩需求大于阈值(或踩加速器踏板被确认)，那么方法200前进到208，其中扭矩需求被转化成期望的空气增压。例如，期望的增压可基于变速器档位和由发动机驱动的车辆的重量以及车辆在其上行驶的道路的斜度。作为示例，当车辆爬上陡坡时，期望的增压可更高。但是，例如，当车辆下斜坡时，期望的增压可更低。借助传感器，例如，诸如温度传感器、MAF传感器、MAP传感器、节气门进口压力传感器以及踏板位置传感器可直接测量估计的条件，并且/或者可根据其它发动机工况估计条件。发动机工况可包括发动机冷却液温度、发动机油温度、空气质量流量(MAF)、歧管压力(MAP)、增压(例如，来自增压压力传感器)、发动机转速、怠速、大气压力、驾驶员需求的扭矩、空气温度、车辆速度等等。

然后方法200前进到210，在210围绕空气压缩机的空气旁路被打开(或保持打开)。例如，如果足够大以需要增压的踩加速器踏板被检测，并且在该踩加速器踏板之前，不需要增压或增压水平小时，那么空气旁路被立即打开。但是，如果在踩加速器踏板之前空气旁路已经是打开状态(例如，用于喘振减轻)，那么在210空气旁路被保持打开。打开空气旁路预定时间的技术效果是压缩机旋转地更快，且因此，涡轮转速以更快的速率上升，如参考等式1-3所解释的。在一些实施例中，空气旁路或压缩机再循环阀可以被配置为双位的，其中打开空气旁路包括将空气旁路调整到完全打开的位置。但是，在一些其它实施例中，空气旁路可以是连续的可调整气门，其中，空气旁路可被调整到更靠近完全打开的位置的位置。然后，在212，定时器被设定。

在214，预定时间基于发动机工况被估计。例如，预定时间可被校准以允许压缩机快速的加速。例如，预定时间可基于涡轮转速达到阈值转速(例如，60,000rpm)所花的时间。作为另一个示例，预定时间可以是预设的持续时间(例如，比如400ms)。

然后方法200前进到216，在216可确定预定时间是否已经过去。例如，当预设的持续时间(如由定时器确定的)结束时，可认为经过预定的时间。作为另一个示例，当涡轮转速达到阈值时，可认为经过预定的时间，并且方法前进到220，在220空气旁路可被关闭。但是，当在216检查时，如果还没有经过预定的时间，方法前进到218，在218空气旁路被保持打开，直到已经经过预定的时间。空气旁路的该初始打开可减小初始积聚的增压。但是，一旦已经经过预定的时间，那么方法前进到220，在220空气旁路被关闭。当空气旁路被配置为二位气门时，关闭空气旁路包括将空气旁路调整到完全关闭的位置。但是，当空气旁路包括连续可变气门位置时，关闭空气旁路包括将空气旁路调整到更靠近完全关闭的位置的位置。延迟关闭空气旁路的技术效果是更快的涡轮增压器转速转化到更高的增压水平。这样，通过延迟关闭空气旁路，增压可被迅速地积聚，并且达到扭矩的时间可被减少。

回到方法的204，当在204检查时，如果扭矩需求低于阈值，则方法前进到206，其中空气旁路被关闭，而没有任何延迟。当扭矩需求低于阈值时，通过没有任何延迟的关闭空气旁路，达到扭矩的时间可被增加。在关闭空气旁路之后，方法前进到222，在222实际的空气增压可被计算。借助传感器，例如，诸如温度传感器、MAF传感器、MAP传感器、节气门进口压力传感器以及踏板位置传感器可直接测量达到的实际增压水平，并且/或者可根据其它发动机工况估计条件。发动机工况可包括发动机冷却液温度、发动机油温度、空气质量流量(MAF)、歧管压力(MAP)、增压(例如，来自增压压力传感器)、发动机转速、怠速、大气压力、驾驶员需求的扭矩、空气温度、车辆速度等等。下一步，然后方法200前进到224，在224基于实际的空气增压和期望的空气增压之间的差值可控制排气旁路和空气旁路，如图3中所解释的。

因此，示例方法包括响应于对于来自发动机的附加扭矩的操作者需求，打开围绕将空气供应到发动机的空气压缩机的空气旁路，以及保持空气旁路被打开预定的时间，以及然后关闭空气旁路。响应于附加的扭矩需求大于阈值，空气旁路可被打开。此外，当操作者需求继续存在时，保持空气旁路的打开和关闭都可发生。预定时间可被校准以允许所述压缩机快速的加速，同时获得关闭后的附加扭矩。压缩机可由耦合到所述发动机的排气的涡轮驱动。操作者需求可被转化成来自压缩机的期望的空气增压。方法还包括控制围绕涡轮的排气旁路以控制来自压缩机的空气增压，所述控制响应于期望的空气增压和实际的空气增压之间的差值(在图3中示出)。方法还包括响应于所述期望的空气增压和所述实际的空气增压之间的差值，在预定时间之后控制空气旁路，如图3中所解释的。

现在转向图3，用于基于实际的空气增压和期望的空气增压之间的差值调整排气旁路和空气旁路的示例方法300被示出。具体地，初始踩加速器踏板之后，当空气旁路在延迟后被关闭时，基于发动机工况，排气旁路、空气旁路以及节气门中的每一个的开口可被自适应地调整。

在302，增压误差可被确定。这样，增压误差可以是实际的空气增压和期望的空气增压之间的差值。初始的踩加速器踏板之后，当空气旁路在延迟后被关闭时，较快的涡轮增压器转速可转化成在比现有方法更少的时间内达到较高的增压水平。借助传感器，例如，诸如温度传感器、MAF传感器、MAP传感器、节气门进口压力传感器以及踏板位置传感器可直接测量达到的实际增压水平，并且/或者可根据其它发动机工况估计条件。发动机工况可包括发动机冷却液温度、发动机油温度、空气质量流量(MAF)、歧管压力(MAP)、增压(例如，来自增压压力传感器)、发动机转速、怠速、大气压力、驾驶员需求的扭矩、空气温度、车辆速度等等。一旦实际的增压被确定，则通过从实际的增压减去期望的增压(如在方法200的208确定的)，可计算增压误差。基于增压误差，排气旁路可被调整。这样，通过控制涡轮上方的气体流动，并且因此控制递送到压缩机的功率，排气旁路调节增压压力。对排气旁路的任何调整导致增压压力的变化，但是由于涡轮增压器惯性，增压压力变化发生地相对慢。

方法300前进到304，在304确定增压误差是否大于阈值(例如，零)。如果增压误差大于阈值，指示实际的空气增压大于期望的空气增压，那么方法300前进到308，在308排气旁路开口可被增大。通过增加排气旁路开口(或者反馈调整排气旁路)，排气歧管压力和涡轮进口压力被减小，从而降低涡轮转速，并且因此降低涡轮动力。

但是，当在304检查时，如果增压误差在阈值以下，则方法前进到306，在306排气旁路开口可被减小。通过减小排气旁路开口，排气歧管压力和涡轮进口压力被增加。这提高涡轮转速，并且因此提高涡轮动力。

在一些实施例中，排气旁路开口可基于期望的空气增压被调整(前馈调整)。例如，如果需要较高的空气增压，则排气旁路可被关闭(或者被调整到更关闭的位置)。例如，当期望的空气增压降低时，排气旁路可被打开(或者被调整到更打开的位置)。这样，排气旁路可基于期望的空气增压被调整。除了对排气旁路的前馈调整之外，增压误差可被确定，并且如之前所解释的，随后排气旁路可基于增压误差被调整(反馈调整)。

排气旁路在306和308的反馈调整之后，方法前进到310，在310可确定压缩机是否接近或处于喘振极限。这样，打开或关闭空气旁路对增压压力的影响基本上是立即的，因此允许增压和喘振控制。压缩机喘振是不合需要的条件，当在给定的时间的高的压缩机转速导致比发动机能够吸入的更多的空气被压缩时，该条件可发生。在喘振区域中的压缩机操作导致不许可的NVH，以及发动机性能的可能的劣化。在310，方法300包括确定涡轮增压器压缩机操作点是否接近或处于喘振极限。例如，基于感测的参数值，诸如涡轮增压器轴转速、压缩机的进口和出口压力、压缩机流动速率等等，控制器(例如，图1的控制器12)可做出确定。例如，当压缩机的出口压力和进口压力的比率大于阈值(例如，2)时，压缩机可被确定为处于喘振极限或大约为喘振极限。如果在310确定压缩机接近或处于喘振极限，那么方法300前进到316，在316空气旁路开口可被增大(空气旁路的前馈调整)。因此，通过增大空气旁路的开口，压缩机操作可被移出硬/软喘振区域。这样做时，喘振立即被减小，并且增压发动机性能被改善。但是，当必须通过附加的涡轮功组成额外的压缩机功时，连续再循环压缩机周围的空气能够引起燃料经济性损失。增加的涡轮功通常引起较高的排气压力和增加的发动机泵气功(pumping work)。方法前进到318，在318排气旁路、空气旁路以及节气门中的每一个可被自适应地调整以保持发动机操作。

例如，当期望的增压压力增加时，排气旁路可被关闭。通过关闭排气旁路，排气歧管压力和涡轮进口压力被增加。这提高涡轮转速，并且因此提高涡轮功率。在关闭排气旁路之后，基于实际的增压压力和期望的增压压力之间的误差，排气旁路可被进一步调整以保持增压。基于喘振极限，并且进一步基于增压误差，空气旁路可被进一步调整，如之前所解释的。例如，当增压误差增加时，空气旁路开口可被减小以增加增压压力，同时空气旁路开口可被增大以减小增压压力。这样，由于空气旁路调整对增压压力的影响基本上是立即的，通过使用与排气旁路一致的空气旁路调整，实现增压压力更快且更准确的调节。

进气节气门可被进一步调整以实现期望的歧管空气流动速率。这样，当扭矩需求增加时，在空气流动速率增加的情况下，期望的歧管空气流动速率可基于驾驶员扭矩需求。例如，当由排气旁路和空气旁路调整引起的实际的或估计的歧管空气流动变得低于期望的空气流动速率时，进气节气门开口可被增大以补偿误差并增加歧管空气流动。作为另一个示例，当由排气旁路和空气旁路调整引起的实际的或估计的歧管空气流动变得高于期望的空气流动速率时，进气节气门开口可被减小以补偿误差并减小歧管空气流动。在另一个示例中，响应于其自身响应排气旁路和空气旁路调整的实际的增压压力测量(TIP传感器)，进气节气门被直接地致动。这样，节气门被调整以减小期望的气流速率(基于操作者扭矩需求)和实际的增压压力(由排气旁路和空气旁路调整引起的)之间的误差。因此，这样，通过自适应地调整排气旁路、空气旁路以及进气节气门中的每一个，可保持期望的增压。

回到310，当在310检查时，如果压缩机不接近或处于喘振极限，则方法前进到312，其中确定冷凝器中冷凝物形成条件是否存在。在一个示例中，冷凝物形成条件包括当吸气压力(例如，在空气冷却器的出口，节气门上游的压力)大于可以是第一阈值压力的阈值压力时。在一个示例中，阈值压力可以是大气压力。在另一个示例中，阈值压力可以是大于大气压力的压力。另选地或另外地，控制器可确定吸气压力比作为吸气压力和大气压力之间的比率。这样，冷凝物形成条件可包括当吸气压力比大于1时。在另一个示例中，冷凝物形成条件包括当湿度大于第一阈值时。湿度可以是测量的或推论的湿度。例如，湿度可以是测量的环境湿度和/或进气空气湿度中的一个或多个。在可替代的示例中，可基于风挡刮水器打开/关闭条件或占空比推论湿度。第一阈值可基于冷凝物可能在空气冷却器(也称为热交换器)中形成的湿度水平。

回到312，如果冷凝物形成条件存在，那么方法前进到316，在316空气旁路开口可被增大。增大空气旁路的开口可减小吸气压力，并且减少空气冷却器中的冷凝物形成条件。然后方法前进到318，在318空气旁路、排气旁路以及节气门中的每一个如之前所解释的可被自适应地调整以维持发动机操作。

但是，如果在312不存在冷凝物形成条件，则方法继续到314，在314可确定是否松开加速器踏板。响应于松开加速器踏板，其中减小的扭矩被需求，方法前进到316，在316空气旁路开口可被增加。如果空气旁路增加再循环流到压缩机进口，则增大开口，并且方法前进到318，在318空气旁路、排气旁路以及进气节气门中的每个一个可被自适应地调整，并且方法结束。这样，可实现期望的增压水平，并且可维持发动机操作。

在一个示例中，方法被提供，方法包括响应于加速器踏板的操作者致动的踩加速器踏板，打开围绕将空气供应到发动机的空气进口的空气压缩机的空气旁路预定的时间，以及在所述预定的时间之后，基于期望的空气增压和由所述压缩机提供的实际的空气增压之间的误差，控制所述空气旁路，所述期望的增压部分基于所述加速器踏板的位置。这样，较快的涡轮增压器转速可被转化成在少于现有方法中的时间内达到较高的增压水平。在这个示例中，增大所述空气旁路可另外地或另选地响应于所述压缩机的出口压力和进口压力的比率处于硬喘振极限，或大约为硬喘振极限。在前述示例的任何一个中，增大所述空气旁路可另外地或另选地响应于所述加速器踏板的操作者致动的松开加速器踏板。此外，期望的增压可基于由所述发动机驱动的车辆的重量以及车辆在其上行驶的道路的斜度和变速器档位。在前述示例的任何一个中，方法可另外地或另选地包括冷却通过空气冷却器或热交换器供应到空气进口的所述空气。在前述示例的任何一个中，方法可另外地或另选地包括当所述热交换器中存在冷凝物形成条件时增大所述空气旁路。在前述示例的任何一个中，冷凝物形成条件可包括下列各项中的一个或多个：在所述空气进口的压力大于大气压力；或者环境空气的湿度大于阈值。

因此，通过自适应地调整排气旁路、空气旁路以及节气门中的每一个，可维持发动机操作。现在转到图4，排气旁路、空气旁路以及进气节气门的示例协同调整被示出。组合允许迅速且准确的增压压力控制，尤其是在踩加速器踏板期间。图400示出在曲线402和404的增压压力的变化，其涉及在曲线416的操作者扭矩需求、在曲线406的进气节气门(歧管)空气流动、在曲线408的排气旁路或废气门开口以及在曲线410和412的空气旁路或压缩机再循环阀开口。在每种情况下，对空气旁路、排气旁路以及节气门中的每一个的调整被示为对二位气门做出调整，其可调整到完全关闭位置和完全打开位置中的一个。但是，在其它实施例中，可对连续可变气门做出调整，其位置能够被调整到完全打开位置、完全关闭位置或它们之间的任何位置。在每种情况下，在延迟关闭空气旁路的情况下达到的增压压力被示为实线(在曲线402和410)，并且没有延迟的增压压力被示为虚线(在曲线404和412)。扭矩需求阈值在曲线414被示出。发动机操作随时间变化的所有曲线沿X轴被示出。

在t1之前，发动机可在阈值414以下的增压水平(曲线402，实线)操作。具体地，期望的增压水平可相对较低，并且因此发动机可在空气旁路关闭、排气旁路打开以及节气门关闭的情况下被操作。

在t1，例如，响应于踩加速器踏板，扭矩需求可大于阈值(曲线414)，如在曲线416所指示的。当检测到踩加速器踏板足够大而需要增压时，并且在该踩加速器踏板之前，增压不被发起或增压水平小(例如，诸如，小于linHg)，一检测到踩加速器踏板，空气旁路就可被打开(注意如果空气旁路在踩加速器踏板前打开，例如，对于喘振减轻，其将保持打开)，如曲线410所示。此外，排气旁路被关闭(曲线408)，并且节气门被打开(曲线406)。如在曲线402所示，空气旁路的初始打开可减少初始增压积聚。但是，空气旁路的该打开将允许涡轮比如果空气旁路被关闭(或维持关闭)旋转地更快。在已经经过预定的时间之后(例如，t1和t2之间)，空气旁路被关闭，如在曲线410所示。例如，预定的时间可基于估计的涡轮转速达到阈值的时间。在t2，空气旁路被关闭，从而引起系统迅速地建立增压，并且改善时间t2和t3之间的如曲线402所示的达到扭矩的时间。

如果空气旁路在t1被立即关闭，如通过虚线412所示，则初始增压可较高，如在曲线404所示，但是，增压压力的上升速率(曲线404)可慢于当空气旁路在延迟情况下关闭时(在曲线402)。

在t3，扭矩需求下降到阈值(414)以下，如在曲线416所示。在t3和t4之间，当扭矩需求正在减小时(例如，松开加速器踏板)，空气旁路、排气旁路以及节气门可被主动地调整。例如，空气旁路可被打开，此外，排气旁路也可被打开，并且节气门可被关闭。打开空气旁路和排气旁路二者的组合允许增压压力迅速下降(曲线402)。

在t4，扭矩需求可开始增加。在t4和t5之间的时间期间，空气旁路可被关闭，并且排气旁路可被维持打开。此外，节气门可以是打开的。当排气旁路被关闭时，通过打开空气旁路，更多压缩的空气可被引导到发动机进气，从而增加增压压力，如在曲线402所示。此外，基于期望的空气增压和实际的空气增压之间的误差、处于或接近喘振极限的压缩机，以及进一步基于空气冷却器中的冷凝物形成条件，空气旁路、排气旁路以及节气门可被主动地调整。因此，通过自适应地调整空气旁路、排气旁路以及节气门中的每一个，增压压力可被维持在期望的水平。总体上，增压发动机性能被改善，从而提供燃料经济性益处。

在已经经过相当多的时间之后，在时间t6，扭矩需求在曲线416被示出。在时间t6，空气旁路是打开的(曲线410)，排气旁路也是打开的(曲线408)，并且节气门是打开的(曲线406)。在t7之前，期望的增压水平可相对较低，如在曲线416所示。

在t7，例如，扭矩需求可增加，如在曲线416所示。但是，在t8，扭矩需求低于阈值414，如通过曲线416所指示的。当驾驶员请求的扭矩需求小时，空气旁路的关闭没有延迟。因此，空气旁路在t8被关闭(曲线410)。此外，排气旁路和节气门也可被关闭，如通过曲线408和曲线406分别指示的。由于排气旁路和空气旁路调整的组合，实际的增压水平(曲线402)在t8后不久可达到期望的增压水平。此外，基于期望的空气增压和实际的空气增压之间的误差、处于或接近喘振极限的压缩机，以及进一步基于空气冷却器中的冷凝物形成条件，空气旁路、排气旁路以及节气门可被主动地调整。

这样，对排气旁路、空气旁路以及节气门的调整可递送更快且更准确的增压。总体上，增压发动机性能被改善，从而提供燃料经济性益处。

在一个示例中，用于增加增压的方法被提供，方法包括压缩环境空气以将压缩的空气供应到发动机空气进口，从而通过与空气压缩机并联的再循环阀(空气旁路)将环境空气直接地供应到发动机空气进口。在这个示例中，响应于对来自发动机的附加扭矩的操作者需求，方法可包括当附加扭矩需求超过阈值时，打开再循环阀可校准时间。在已经经过可校准时间之后，方法可包括基于期望的空气增压和由压缩机提供的实际的空气增压之间的误差，控制再循环阀，其中期望的增压部分基于操作者需求。方法可还包括控制压缩机可基于期望的空气增压和由压缩机提供的实际的空气增压之间的误差，以及还通过被定位成接近空气进口的节气门控制进入空气进口的环境空气和进入空气进口的压缩的空气，其中控制可部分基于操作者需求。压缩机可由耦合到所述发动机的排气的涡轮驱动，并且其中所述压缩机控制包括绕过所述涡轮周围的所述发动机排气的一部分。方法还包括响应于压缩机的出口压力与进口压力的比率为硬喘振极限或大约为硬喘振极限，增大再循环阀的开口。方法还包括冷却通过热交换器供应到空气进口的空气。方法还包括当冷凝物形成条件存在于所述热交换器中时，增大再循环阀。方法还包括基于期望的增压压力的旁路绕过涡轮的发动机排气的前馈调整。

要注意的是，包括在本文的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非瞬时存储器中，且由控制系统进行，所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件组合的控制器。本文描述的专用程序可表示任何数量的处理策略，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等中的一个或多个。因此，示出的各种动作、操作和/或功能可以示出的顺序、并行执行或在其它情况下省略。同样地，处理的顺序不一定需要以实现本文所描述的示例实施例的特征和优点，而是为了便于说明和描述被提供的。根据使用的特定策略，可重复执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可用图表表示被编程进发动机控制系统中计算机可读存储介质的非瞬时存储器的代码，其中通过执行系统中的指令进行所述动作，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。

应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些具体实施例不认为具有限制性意义，因为许多变化是可能的。例如，以上技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸、以及其它发动机类型。本公开的主题包括各种系统和构造和本文公开的其它特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合。

下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。应该理解，这些权利要求包括一个或多这些元件的结合，既不要求也不排除两个或多这些元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在这个或相关申请的新权利要求的提出被要求保护。这样的权利要求，无论是更宽于、更窄于、等于、或不同于原始的权利要求的范围，也被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

响应于对来自发动机的附加扭矩的操作者需求，打开将空气供应到所述发动机的围绕空气压缩机的空气旁路；以及

保持所述空气旁路打开预定的时间，然后关闭所述空气旁路。

2.根据权利要求1所述的方法，其中响应于所述附加扭矩需求大于阈值，所述空气旁路被打开。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定的时间被校准，从而允许所述压缩机快速加速，同时在所述关闭后实现所述附加扭矩。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩机由耦合到所述发动机的排气的涡轮驱动。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作者需求被转化成来自所述压缩机的期望的空气增压。

6.根据权利要求5所述的方法，其还包括控制围绕所述涡轮的排气旁路以控制来自所述压缩机的空气增压，所述控制响应于所述期望的空气增压和实际的空气增压之间的差值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中响应于所述期望的空气增压和所述实际的空气增压之间的所述差值，在所述预定的时间之后所述空气旁路被控制。

8.一种方法，其包括：

响应于加速器踏板的操作者致动的踩加速器踏板，打开将空气供应到发动机的空气进口的围绕空气压缩机的空气旁路预定的时间；以及

在所述预定的时间之后，基于期望的空气增压和由所述压缩机提供的实际的空气增压之间的误差，控制所述空气旁路，所述期望的增压部分基于所述加速器踏板的位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其还包括响应于所述压缩机的出口压力与进口压力的比率处于硬喘振极限或硬喘振极限附近，增大所述空气旁路。

10.根据权利要求8所述的方法，其还包括响应于所述加速器踏板的操作者致动的松开加速器踏板，增大所述空气旁路。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述期望的增压还基于由所述发动机驱动的车辆的重量以及所述车辆行驶的道路的斜度。

12.根据权利要求8所述的方法，其还包括通过热交换器冷却供应到所述空气进口的所述空气。

13.根据权利要求12所述的方法，其还包括当冷凝物形成条件存在于所述热交换器中时，增大所述空气旁路。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述冷凝物形成条件包括下列各项中的一个或多个：在所述空气进口的压力大于大气压力；或者环境空气的湿度大于阈值。

15.一种方法，其包括：

压缩环境空气以将压缩的空气供应到发动机空气进口；

通过与空气压缩机并联的再循环阀将环境空气直接供应到所述发动机空气进口；

响应于对来自所述发动机的附加扭矩的操作者需求，当所述附加扭矩需求超过阈值时，打开所述再循环阀可校准的时间；

在所述可校准的时间之后，基于期望的空气增压和由所述压缩机提供的实际的空气增压之间的误差，控制所述再循环阀，所述期望的增压部分基于所述操作者需求；

基于期望的空气增压和由所述压缩机提供的实际的空气增压之间的所述误差，控制所述压缩机；以及

还通过被定位成接近所述空气进口的节气门控制进入所述空气进口的所述环境空气和进入所述空气进口的所述压缩的空气，所述控制部分基于所述操作者需求。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述压缩机由耦合到所述发动机的排气的涡轮驱动，并且其中所述压缩机控制包括将所述发动机排气的一部分绕过所述涡轮。

17.根据权利要求15所述的方法，其还包括响应于所述压缩机的出口压力与进口压力的比率处于硬喘振极限或硬喘振极限附近，增大所述再循环阀的开口。

18.根据权利要求15所述的方法，其还包括通过热交换器冷却供应到所述空气进口的所述空气。

19.根据权利要求18所述的方法，其还包括当冷凝物形成条件存在于所述热交换器中时，增大所述再循环阀。

20.根据权利要求15所述的方法，其还包括基于所述期望的增压压力的旁路绕过所述涡轮的所述发动机排气的前馈调整。