CN107299865B - 用于压缩机出口温度调节的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开用于压缩机出口温度调节的方法和系统，提供用于控制具有涡轮增压器和增压空气冷却器的增压发动机系统以限制压缩机出口的过热的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括基于当前发动机工况和未来发动机工况预测发动机扭矩廓线。该方法然后对压缩机出口温度廓线建模并且减少发动机扭矩输出，以限制压缩机出口的过热。

Description

用于压缩机出口温度调节的方法和系统
技术领域
本描述总体涉及用于基于未来发动机工况调节发动机操作的方法和系统。
背景技术
发动机可以使用涡轮增压器和机械增压器操作，以增加到燃烧室中的质量气流。涡轮增压器和机械增压器使用进气压缩机压缩进入发动机的进气。因为这种压缩可以引起空气温度的增加，所以在压缩机出口下游使用增压空气冷却器以在燃烧之前降低空气温度。然而，在增压空气冷却器上游的进气部件可能仍然遭受高温度空气。特别地，在当发动机负荷高和发动机用升压操作时的状况期间，升压的进气可以变得足够热，以潜在地劣化压缩机出口和增压空气冷却器之间的进气导管。极端压缩机出口温度也可以导致压缩机焦化，其中油滴的氧化在压缩机轴承上形成沉积物，从而导致过早的硬件劣化和相关保修问题。因此，为了控制升压发动机系统中的压缩机出口温度，已经形成了各种方法。
用于压缩机温度控制的一种示例方法由Clement等人在美国6,076,500中示出。在上述专利申请中，基于测量的发动机温度和/或测量的进气温度，限制发动机扭矩。特别地，如果测量的进气温度超过阈值，则减小可允许的发动机扭矩。
发明内容
然而，发明人在此已经认识到关于这种系统的潜在问题。作为一个示例，可能难以限制发动机扭矩同时平衡冲突需要以维持发动机性能并且维持发动机部件完整性。例如，在当发动机负荷高时的状况期间，发动机扭矩可以响应于升高的进气温度减小至较低水平，以便保护发动机免于过热，如果发动机负荷在延长的时间段内保持高，则可以发生发动机过热。然而，如果高负荷状况是临时的，则在压缩机出口处产生的实际加热可以显著地低于基于空气温度测量预期的加热。
具体地，由于进气系统的热动力(例如，相对于进气的加热或冷却的进气部件的加热或冷却的延迟)，进气温度的当前测量不可以反映进气中的部件的实际温度。因此，进气改变温度的速率可以高于进气部件改变温度的速率。例如，随着驾驶员请求的扭矩增加并且升压量增加以满足扭矩需求，进气温度可以比发动机进气部件(诸如压缩机以及压缩机和增压空气冷却器之间包括的进气导管管道)更迅速地增加。因此，进气部件可以在扭矩需求增加期间处于比进气更低的温度，并且不可以与进气达到热平衡，直到在进气温度已经在持续时间内保持相对恒定之后。因此，进气部件不可以达到潜在地劣化温度，直到在发动机已经在阈值持续时间内在高负荷下操作之后。因此，当在仅短持续时间内请求高发动机负荷时，发动机扭矩可以过度地受限制，从而劣化升压的发动机性能。
在一个示例中，上述问题可以至少部分地由用于发动机的方法解决，该方法包括：基于未来压缩机出口温度廓线调节发动机扭矩输出，以维持实际压缩机出口温度低于阈值，未来压缩机出口温度廓线基于当前发动机工况和根据来自于外部车辆的输入估计的预测的发动机工况。以这种方式，压缩机出口温度可以被更准确地调节，而必要地限制发动机扭矩输出。
作为一个示例，在升压发动机操作期间，发动机控制器可以基于包括当前扭矩要求和未来扭矩要求的当前发动机工况和预测的发动机工况对压缩机出口温度(或温度廓线)建模。未来扭矩要求可以基于诸如驾驶员行为历史、发动机爆震历史等车辆具体信息以及诸如导航路线、道路劣化信息、交通信息等由外部车辆通信提供的信息估计。经由外部车辆通信提供的信息可以使用通信地耦接到控制器的导航系统、无线通信、车辆至车辆通信等检索。未来扭矩要求估计与当前车辆测量结合使用，以对在未来水平上(其包括车辆行进的即将到来的节段)的压缩机出口温度建模。特别地，发动机扭矩用于确定发动机质量流率，该发动机质量流率进而与大气压力估计一起使用以确定排气背压估计。然后，排气背压用于推断压缩机压力比，并且因此可以对瞬时压缩机出口温度建模。建模的压缩机出口温度然后可以经滤波以对在未来水平上的进气导管温度(包括将压缩机出口耦接到增压空气冷却器的进气导管中的材料的温度以及在导管中流动的气体的温度)建模。控制器可以然后基于建模的压缩机出口温度廓线限制发动机扭矩输出，以便维持压缩机出口温度和进气导管温度中的每一个低于相应阈值。在另一示例中，发动机扭矩输出可以附加地或可选地被地调节以维持节气门入口压力。例如，控制器可以经由对进气节气门和/或排气废气门致动器的调节而限制发动机扭矩。
以这种方式，发动机扭矩输出可以基于未来压缩机出口温度廓线被更精确地调节。通过基于预测的发动机工况预测一个或多个进气部件的温度实现增加扭矩输出同时维持进气部件的温度低于相应阈值温度的技术效果。另外，发动机扭矩限制可以被更准确地控制，以足够积极地输送需求的扭矩同时减少进气导管劣化。以这种方式，发动机部件的过热减少并且发动机扭矩输出不被过度地限制。
应当理解，提供以上本发明内容是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由随附具体实施方式的权利要求唯一地限定。另外，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示出耦接到外部通信系统的车辆系统的示例。
图2示出配置有涡轮增压器的示例升压发动机系统。
图3示出同时说明基于当前发动机工况和预测的发动机工况预测压缩机出口温度并且致动发动机致动器以基于压缩机出口温度限制发动机扭矩的示例方法的高水平流程图。
图4示出基于当前车辆状况和预测的车辆状况确定瞬时压缩机出口温度的流程图。
图5示出使发动机扭矩和发动机速度与瞬时压缩机出口温度相关的映射图。
图6A示出响应于预测的压缩机出口温度的涡轮入口压力随时间变化的示例曲线。
图6B示出响应于预测的压缩机速度的压缩机速度随时间变化的示例曲线。
图7示出经由发动机扭矩调节的压缩机出口温度控制的示例曲线。
具体实施方式
下列描述涉及用于通过使用来自于外部通信系统(图1)的输入诸如在图2的示例升压发动机系统中提高压缩机出口温度控制的系统和方法。控制器可以经配置以执行例程(诸如图3-4的示例例程)，以对压缩机出口温度建模。控制器可以使用使发动机扭矩和发动机速度与瞬时压缩机出口温度相关的映射图，如图5的映射图。参考图6A和图6B，其示出使用预览信息调节发动机扭矩、压缩机速度和压缩机出口温度的示例。另一示例温度调节操作在图7中示出。以这种方式，压缩机出口温度可以经调节以减少过热，而不过度地限制发动机扭矩输出。
图1示出与外部网络(云)160和一队车辆120通信的车辆系统110的示例实施例100。车辆可以是经由内燃机10推进的道路上的车辆。发动机可以是包括涡轮增压器的升压发动机系统，如参考图2详细阐述的。
车辆系统110可以包括用于控制车辆操作的车辆控制系统112。车辆控制系统112可以包括控制器114。导航系统154可以耦接到控制系统112，以确定车辆的方位。导航系统154可以经由无线通信150连接到外部服务器和/或网络云160，以便从网络检索一个或多个输入，诸如车辆数据、导航数据、地图数据、地形数据和气候数据。检索的输入可以存储在控制器114上并与控制器114通信。作为一个示例，导航系统154可以确定车辆的当前方位和/或可以从网络云160获得环境状况数据(诸如温度、压力等)。
控制器114也可以耦接到无线通信装置152，用于车辆系统110与网络云160的直接通信。使用无线通信装置152，车辆系统110可以从网络云160检索环境状况数据(诸如温度、大气压力等)，用于确定瞬时压缩机出口温度。另外，无线通信装置152可以检索关于交通状况、即将到来的道路劣化和气候状况的信息。
控制系统112被示为从多个传感器116(诸如图2中描述的示例发动机传感器)接收信息，并且发送控制信号至多个致动器118，诸如图2中描述的示例发动机致动器。基于从不同传感器116接收的信号，调节发动机操作并且因此控制器114发送控制信号至发动机致动器118。
控制系统112也可以通信地耦接到一对车辆120中的一个或多个车辆的控制系统。一对车辆120可以包括多个车辆122、124、126和128。在一个示例中，车辆122-128均可以在制作和建模上与给定车辆类似。在替代示例中，车辆122-128可以是在给定车辆的阈值距离内的车辆。在一个示例中，入口空气温度可以由远程车辆122测量并经由车辆至车辆通信150传输至给定车辆。如果远程车辆122和给定车辆在阈值距离内，则由远程车辆122测量的进气温度可以与给定车辆的进气温度类似。车辆122-128可以是作为给定车辆的共同车队的一部分的车辆。一队车辆120中的每个车辆可以包括与车辆系统110的控制系统112类似的控制系统112。导航系统154和无线通信装置152可以耦接到一队车辆120中的每个车辆的控制系统112。一队车辆中的车载控制器可以彼此通信并且经由其相应导航系统154、经由无线通信装置152和/或经由其他形式的车辆至车辆技术(V2V)通信到车辆系统110中的车载控制器。一队车辆120也可以经由无线通信150与网络云160通信。
以这种方式，车辆系统110可以使用一种或多种技术(诸如无线通信、导航系统和V2V)与远程源(外部网络云、其他车辆)通信。各种数据(诸如大气压力)可以车辆之间交换，并且网络云和上述数据可以用于确定压缩机出口温度，如下面详细描述的。
基于车辆的当前方位，控制器114可以估计车辆的未来路线并且可以检索道路信息用于估计的未来路线的列表，道路信息包括例如路线上的道路坡度、路线上的道路类型(例如，砖石铺的道路、砾石道路、泥土道路等)、沿路线的交通、停止标志、交通灯、道路危险等。此外，控制器114可以在一些示例中获得沿路线的与环境状况(例如，降雨量、降雨类型、湿度、环境温度、环境压力等)相关的气候数据。响应于来自于关于期望目的地和/或到目的地的期望路线的车辆操作员的输入，控制器114可以从未来路线的列表中选择期望的路线。然而，在其他示例中，控制器114可以响应于关于期望目的地的来自于车辆操作员的输入从未来路线的列表中选择多于一条路线。因此，响应于期望目的地和/或路线的选择，控制器114可以基于选择限制潜在车辆路线的列表。
控制器114可以基于预测的驾驶员需求的扭矩请求廓线、未来道路信息和车辆信息中的一个或多个产生第一未来发动机输出扭矩廓线。基于第一未来发动机输出扭矩廓线和/或未来环境状况，控制器114可以估计未来发动机工况。控制器114还可以限制用于当前发动机操作和/或未来发动机操作的最大可允许发动机扭矩，以维持发动机工况在系统约束内。例如，控制器114可以限制最大可允许发动机扭矩，以维持压缩机出口温度低于在未来水平上的阈值温度。在另一示例中，控制器114可以限制最大可允许发动机扭矩，以维持压缩机速度低于在未来水平上的阈值速度。在又一示例中，控制器114可以限制最大可允许发动机扭矩，以维持包括在压缩机和增压空气冷却器之间的进气导管的温度低于阈值温度。其他示例系统约束参考图3在下面描述。在一些示例中，参考调节器(governor)可以与未来发动机工况的估计结合使用，以调节最大可允许发动机扭矩。具体地，参考调节器可以调节与例如驾驶员需求的发动机扭矩请求(例如，经由加速器踏板的来自车辆操作员的输入)对应的参考信号，驾驶员需求的发动机扭矩请求可以用于控制诸如进气节气门、涡轮增压器废气门、燃料喷射器等各种发动机致动器的操作。
控制器114可以基于调节的最大可允许发动机扭矩廓线产生第二未来发动机负荷廓线，并且可以基于第二未来发动机负荷廓线估计未来发动机工况。具体地，控制器114可以估计用于未来水平的未来燃料喷射廓线。以这种方式，控制器114可以估计用于一个或多个即将到来的潜在车辆路线的一个或多个未来燃料喷射廓线，其中估计的未来燃料喷射廓线可以考虑系统约束，诸如涡轮增压器压缩机的出口温度。以这种方式，可以获得沿两个或更多个未来路线的燃料经济性的更精确估计，并且控制器114可以选择至期望方位的更多条燃料有效路线。
控制器114可以基于环境状况和未来发动机负荷廓线估计用于未来路线中的一条或多条的未来发动机工况，其中未来发动机负荷廓线可以至少部分地基于道路信息估计。未来发动机工况可以包括用于未来路线中的一条或多条的未来压缩机出口温度、升压空气温度、扭矩需求、排气背压、火花正时、燃料喷射量、压缩机速度、升压空气压力等中的一个或多个。因此，在未来水平上的发动机工况可以基于预测的发动机负荷和预测的环境状况预测。如上所述，用于未来路线的道路信息和环境状况可以基于从网络云160接收的数据估计。
具体地，控制器114可以基于未来发动机负荷廓线和环境状况中的一个或多个预测未来压缩机出口温度廓线和/或未来进气导管材料温度(例如，将压缩机耦接到增压空气冷却器的进气导管管道的温度)。在一个示例中，发动机负荷可以用于确定进气质量流率，进气质量流率进而可以与大气压力估计一起使用以确定排气背压估计。排气背压然后可以用于推断压缩压力比，并且因此压缩机出口温度可以被建模。建模的压缩机出口温度然后可以经滤波以对在未来水平上的(将压缩机出口耦接到增压空气冷却器的进气导管中的材料的)进气导管材料温度建模。
作为另一示例，未来压缩机出口温度廓线和/或进气导管材料温度廓线可以基于环境状况(诸如温度)而被调节。例如，随着环境温度增加，压缩机出口和/或进气导管材料的温度可以增加。此外，环境湿度的变化可以影响在进气和进气部件之间的热传递速率。具体地，随着环境湿度增加，进气和进气部件之间的热传递可以增加。
作为又一示例，控制器114可以基于未来发动机工况估计未来压缩机出口温度廓线和/或进气导管材料温度廓线。作为一个示例，基于预测的发动机负荷廓线，控制器114可以估计排气再循环(EGR)是否将是期望的。如果预测EGR，则未来压缩机出口温度廓线和/或进气导管材料温度廓线可以基于预测的EGR量、预测的EGR气体温度等中的一个或多个而被调节。例如，当低压EGR气体比进气更热时，启用低压EGR可以加热进气并且因此加热压缩机出口和/或进气导管材料。此外，在高压EGR气体比升压空气更热的示例中，启用高压EGR可以增加升压空气和/或进气导管材料的温度。
控制器114然后可以基于建模的压缩机出口温度廓线限制发动机扭矩输出，以便维持压缩机出口温度和进气导管材料温度中的每一个低于相应阈值。控制器114可以通过关闭供应进气至发动机10的进气节气门、打开废气门以减少提供给进气的升压量等中的一个或多个来限制发动机扭矩输出。
未来发动机负荷廓线可以基于未来驾驶员需求的扭矩请求、预测的车辆重量、道路信息(诸如道路坡度)和发动机上的各种辅助负载(诸如A/C压缩机、交流发电机、机械增压器、冷却剂泵等)中的一个或多个由控制器114估计。
未来驾驶员需求的扭矩请求可以基于道路信息、驾驶员习惯、发动机负荷历史和环境状况数据中的一个或多个来估计。作为一个示例，对于车辆系统110正在行进的道路的倾斜度的增加，预测的发动机负荷可以增加。此外，未来驾驶员需求的扭矩请求可以基于车辆操作员特性估计，诸如，例如当道路的倾斜度增加时，驾驶员重复地请求比足以维持当前车辆速度的扭矩更少的扭矩。因此，当估计未来驾驶员需求的扭矩请求时，可以考虑车辆操作员偏好(例如，当通过降低车辆速度驱动车辆上坡时，期望增加燃料经济性)。
此外，未来驾驶员需求的扭矩请求可以基于发动机负荷历史估计。例如，未来发动机负荷估计可以基于用于前述路线的发动机负荷历史和道路信息调节，其中未来发动机负荷估计还可以基于即将到来的道路信息和用于前述路线的道路信息之间的类似量被进一步调节。具体地，在一些示例中，沿未来路线的潜在发动机负荷的概率分布可以基于发动机负荷历史估计，并且特别地，概率分布可以基于用于前述路线的道路信息和用于未来/即将到来的路线的道路信息之间的类似量构造。因此，对于每个未来路线，可以构造多个潜在发动机负荷廓线，每个发动机负荷廓线基于未来路线和具有相同和/或类似发动机负荷廓线的前述路线之间的类似量分配概率。因此，置信区间可以基于概率分布被构造用于未来驾驶员需求的扭矩请求。因此，未来发动机负荷廓线可以更接近其道路信息更类似于即将到来的路线的道路信息的前述发动机负荷廓线建模。作为一个示例，未来发动机负荷廓线可以与其路线具有与当前/未来路线的斜率、车辆重量等相同或类似的斜率、车辆重量的前述发动机负荷廓线相同或类似。
未来发动机负荷廓线可以附加地或替代地基于环境状况估计。例如，响应于预测的环境温度增加，可以确定A/C压缩机将打开以冷却车辆系统110的乘客舱，并且因此预测的发动机负荷可以在A/C压缩机打开的持续时间内增加。因此，估计的未来升压压力、进气温度和压缩机出口温度可以增加，以补偿增加的发动机负荷。
此外，未来发动机负荷廓线可以附加地或替代地基于各种辅助负荷估计。作为一个示例，如果确定车辆电池减小至低于阈值充电状态，并且因此预测交流发电机扭矩增加，则预测的发动机负荷扭矩可以在交流发电机扭矩增加以给电池充电的持续时间内增加。因此，发动机输出扭矩可以在交流发电机扭矩增加以补偿增加的发动机负荷的持续时间内增加。
作为另一示例，如果确定发动机温度和/或发动机冷却剂温度将增加至高于相应水平，并且期望冷却剂的冷却增加，则未来发动机负荷廓线估计可以增加以补偿增加到车辆系统110的各种冷却系统的一个或多个泵和/或冷凝器的功率供应。
图2示出包括多汽缸内燃机10和双涡轮增压器220和230的示例涡轮增压发动机系统200的示意图。发动机系统200可以包括用于将空气引入发动机10的进气系统235和用于将发动机10的燃烧产物排放至大气的排气系统245。作为一个非限制性示例，发动机系统200可以被包括为用于客车的推进系统的一部分，诸如图1的车辆系统110。发动机系统200可以经由进气通道240接收进气。进气通道240可以包括空气过滤器256。进气的至少一部分可以经由如在242处指示的进气通道240的第一分支被引导至涡轮增压器220的压缩机222，并且进气的至少一部分可以经由诸如在244处指示的进气通道240的第二分支被引导至涡轮增压器230的压缩机232。
总进气的第一部分可以经由压缩机222压缩，其中总进气的第一部分可以经由进气导管246被供应至进气歧管260。进气通道242和进气导管246形成发动机系统200的进气系统235的第一分支。类似地，总进气的第二部分可以经由压缩机232压缩，其中总进气的第二部分可以经由进气导管248被供应至进气歧管260。因此，进气通道244和进气导管248形成发动机进气系统的第二分支。
如图2所示，来自进气导管246和248的进气可以在到达进气歧管260之前经由共同的进气通道249重新组合，其中进气可以被提供至发动机。在一些示例中，进气歧管260可以包括用于估计歧管压力(MAP)的进气歧管压力传感器282和/或用于估计歧管空气温度(MCT)的进气歧管温度传感器283，每个传感器与控制器22通信。进气通道249包括增压空气冷却器254和/或耦接到进气歧管260的进气节气门258。进气节气门的位置可以由控制系统经由通信地耦接到控制器22的进气节气门致动器257调节。控制器22可以与参考图1在上面描述的控制器114相同或类似。因此，控制器22可以从一个或多个远程服务器(诸如参考图1在上面描述的网络云160等)接收关于环境状况的道路信息和/或气候信息。
由压缩机222、232压缩的进气可以导致高压缩机出口温度，其中实际压缩机出口温度包括涡轮增压器压缩机222、232和中间冷却器254之间包括的升压进气的温度。中间冷却器254经由管道耦接在压缩机222、232的下游。增压空气冷却器254可以用于在输送到发动机之前冷却由压缩机222、232压缩的空气充气。极端压缩机出口温度可以导致压缩机焦化，其中油滴的氧化在压缩机222、232轴承上形成有腐蚀作用的沉积物，从而导致过早的硬件劣化和相关保修问题。高温空气在由增压空气冷却器254冷却之前穿过进气导管246、248。为了降低部件成本，将压缩机222、232的出口耦接到增压空气冷却器254的进气导管246、248的管道可以由塑料制成。然而，这种管道在高温下可能易于劣化。在一个示例中，在完全打开的踏板状况期间(诸如在高负荷下)，可以在压缩机出口处和在进气导管246、248中经历高温。为了减少压缩机焦化和管道劣化，压缩机出口温度可以经控制以便在阈值温度之前维持压缩机出口温度。另外，如参考图3在此详细阐述的，预测发动机扭矩要求并且如果预测压缩机出口温度超过阈值，则发动机扭矩在时间水平上被限制，以降低压缩机出口温度。以这种方式，在进气导管246、248中经历的温度可以被维持低于劣化限制。
如图2所示，防喘振阀252可以经提供以选择性地经由旁通通道250绕过涡轮增压器220、230的压缩机级。作为一个示例，防喘振阀252可以打开，以在压缩机上游的进气压力达到阈值时允许流过旁通通道250。
发动机10可以包括多个汽缸24。在所示示例中，发动机10包括以V配置布置的六个汽缸。具体地，六个汽缸布置在两个汽缸组23和26上，其中每个汽缸组包括三个汽缸。发动机速度传感器217和227分别测量汽缸组23和26的发动机速度。在替代示例中，发动机10可以包括两个或更多个汽缸，诸如4个汽缸、5个汽缸、8个汽缸、10个汽缸或更多个汽缸。这些各种汽缸可以相等地划分并且布置在诸如V、轴向式、盒式等替代配置中。每个汽缸24可以配置有燃料喷射器266。在所示的示例中，燃料喷射器266是直接汽缸内喷射器。然而，在其他示例中，燃料喷射器266可以被配置作为基于进气道的燃料喷射器。
经由共同进气通道249供应至每个汽缸24的进气可以用于燃料燃烧，并且燃烧产物可以然后经由具体组排气通道排出。在所示的示例中，发动机10的第一组汽缸23可以经由共同排气通道27排放燃烧产物并且第二组汽缸26可以经由共同排气通道29排放燃烧产物。
由发动机10经由排气通道27排出的燃烧产物可以被引导通过涡轮增压器220的排气涡轮224，进而可以经由轴226提供机械功至压缩机222，以便提供对进气的压缩。替代地，流过排气通道27的部分或全部排气可以经由诸如由废气门228控制的涡轮旁通通道223绕过涡轮224。废气门228的位置可以通过如由控制器22指导的致动器(未示出)控制。作为一个非限制性示例，控制器22可以经由电磁阀调节废气门228的位置。在此特定示例中，电磁阀可以根据布置在压缩机222上游的进气通道242和布置在压缩机222下游的进气通道249之间的空气压力差接收用于经由致动器促进废气门228的致动的压力差。在其他示例中，除电磁阀以外的其他合适方法可以用于致动废气门228。
类似地，由发动机10经由排气通道29排放的燃烧产物可以被引导通过涡轮增压器230的排气涡轮234，进而可以经由轴236提供机械功至压缩机232，以便提供对流过发动机进气系统的第二分支的进气的压缩。替代地，流过排气通道29的部分或全部排气可以经由如由废气门238控制的涡轮旁通通道233绕过涡轮234。废气门238的位置可以通过如由控制器22指导的致动器(未示出)控制。作为一个非限制性示例，控制器22可以经由电磁阀调节废气门238的位置。在此特定示例中，电磁阀可以根据布置在压缩机232上游的进气通道244和布置在压缩机232下游的进气通道249之间的空气压力差接收用于经由致动器促进废气门238的致动的压力差。在其他示例中，除电磁阀以外的其他合适方法可以用于致动废气阀238。在升压发动机中，废气门228、238可以用作次要致动器，从而调节流过涡轮224、234的排气量。废气门228、238经由轴226、236控制输送到压缩机222、232的功率。在一个示例中，随着废气门228关闭，穿过涡轮224的气流增加，从而导致较高的压缩机速度和增加的升压压力。随着废气门228打开，穿过涡轮224的气流减少，从而导致较低的压缩机速度和减小的升压压力。
当经由排气通道29排放的燃烧产物可以经由排气通道280引导至大气时，由汽缸经由排气通道27排放的燃烧产物可以经由排气通道270引导至大气。排气通道270和280分别包括排气压力传感器211和221。排气通道270和280也可以包括一个或多个排气后处理装置(诸如催化剂)和除了排气压力传感器211、221之外的一个或多个排气传感器。
每个汽缸24的进气门和排气门的位置可以经由耦接到阀推杆的液压致动的挺柱或者经由使用凸轮凸角的凸轮廓线变换机构调节。在此示例中，每个汽缸24的至少进气门可以使用凸轮致动系统由凸轮致动控制。具体地，进气门凸轮致动系统25可以包括一个或多个凸轮，并且可以利用用于进气门和/或排气门的可变凸轮正时或升程。在替代实施例中，进气门可以通过电动气门致动控制。类似地，排气门可以由凸轮致动系统或电动气门致动控制。
发动机系统200可以包括各种其他传感器。例如，进气通道242和244中的每一个可以包括空气质量流量传感器(未示出)和/或进气温度(IAT)传感器215和225，每个传感器与控制器22通信。在一些示例中，仅进气通道242和244中的一个可以包括空气质量流量(MAF)传感器。在一些示例中，进气歧管260可以包括进气歧管压力(MAP)传感器282和/或进气歧管温度传感器283，每个传感器与控制器22通信。在一些示例中，大气压力传感器可以集成到MAP传感器282，每个传感器与控制器22通信。在一些示例中，共同进气通道249可以包括用于估计节气门入口压力(TIP)的节气门入口压力(TIP)传感器272和/或用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器273，每个传感器与控制器22通信。
发动机10可以从控制器22接收控制参数并且经由输入装置292从车辆操作员290接收输入。在此示例中，输入装置292包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器294。响应于从车辆操作员接收的输入，控制器22可以经配置以调节由涡轮增压器220和230提供的升压量。在一个示例中，控制器22可以响应于测量或建模的压缩机出口温度的升高通过发送信号至节气门致动器257以调节节气门258的位置来限制发动机升压。因此，节气门258的开度减小，从而限制在进气歧管中接收的空气充气量。在另一示例中，控制器22可以通过发送信号至耦接到废气门228和238的废气门致动器以增加废气门的开度来限制发动机扭矩，从而增加绕过涡轮224和234的排气量并且降低涡轮速度。
发动机系统200还可以包括控制系统112。控制系统112经示出从多个传感器116(其各种示例在本文中描述)接收信息并且发送控制信号至多个致动器118(其各种示例在本文中描述)。作为一个示例，传感器116可以包括MAP传感器282、发动机速度传感器217和227、MCT传感器283、进气温度(IAT)传感器215和225、节气门入口压力(TIP)传感器272、排气压力传感器211和221。其他传感器(诸如附加压力、温度、空燃比和成分传感器)可以耦接到发动机系统200中的各种方位。致动器118可以包括例如节气门258、防喘振阀252、废气门228和238以及燃料喷射器266。控制系统112可以包括控制器22。控制器可以从各种传感器接收输入数据、处理输入数据并且基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令采用各种致动器。控制器可以基于与一个或多个例程(诸如关于图3至图4在本文中描述的示例控制例程)对应编程在其中的指令或代码响应于处理的输入数据采用致动器。例如，响应于在未来发动机操作水平上的预测的压缩机出口温度超过阈值，控制器可以发送信号至节气门致动器，以移动进气节气门至较少打开的位置，从而限制发动机进气流并且减小发动机扭矩。
以这种方式，图1至图2的系统提供一种包括发动机的车辆系统，该发动机包括：进气歧管；耦接到进气歧管的进气节气门；耦接在进气节气门上游用于提供升压的空气充气至进气歧管的进气压缩机；经由管道耦接在进气压缩机下游的中间冷却器；通信地耦接到网络的导航系统，导航系统经配置从网络检索包括车辆数据、导航数据、方位数据、地图数据、地形数据和气候数据的一个或多个输入；和控制器。控制器可以配置有存储在非临时性存储器上的计算机可读指令，用于：基于在导航系统处检索的一个或多个输入，估计用于车辆行进的即将到来的节段的实际发动机工况和预测发动机工况；基于估计的实际发动机工况和预测发动机工况，计算用于车辆行进的即将到来的节段的压缩机出口温度廓线；以及经由对进气节气门的调节维持实际压缩机出口温度低于阈值温度，调节响应于计算的压缩机出口温度廓线。维持可以包括响应于计算的压缩机出口温度廓线的预测温度超过阈值温度，通过减少进气节气门的开度减小发动机扭矩至低于阈值扭矩，阈值扭矩至少基于驾驶员扭矩需求，阈值温度至少基于管道的材料属性。计算可以包括基于估计的实际发动机工况和预测发动机工况估计用于车辆行进的即将到来的节段的发动机扭矩；将估计的发动机扭矩转换成估计的发动机空气质量流率；基于估计的发动机空气质量流率和大气压力中的每一个估计排气背压；基于排气背压映射进气歧管压力和节气门入口压力中的每一个；基于估计的发动机空气质量流率、节气门入口压力和排气背压中的每一个估计压缩机压力比；基于估计的发动机空气质量流率、压缩机压力比和进气温度中的每一个估计压缩机效率；以及基于估计的压缩机效率、进气温度和压缩机压力比中的每一个预测压缩机出口温度廓线。
图3图示说明用于预测在未来水平上的发动机扭矩的变化并且然后预测压缩机出口温度的对应变化的示例方法300。特别地，方法300使用(如基于现有车辆传感器和基于来自于外部车辆通信的输入确定的)当前发动机工况和预测的发动机工况以预测压缩机出口温度。进气导管温度可以基于预测的压缩机出口温度建模。然后，发动机扭矩致动器用于限制扭矩水平，以便维持瞬时压缩机出口温度低于阈值，从而也维持进气导管温度低于阈值。如本文所用的，扭矩水平指发动机工况横跨的时间间隔，并且使用本文所要求保护的方法，预测瞬时压缩机出口温度。以这种方式，压缩机出口温度可以被精确地预测和控制，而不要求温度的实际测量。然而，在替代示例中，当前发动机工况和预测的发动机工况可以基于测量的压缩机出口温度。
此外，该方法可以附加地包括估计在未来扭矩水平上的待消耗的燃料量，未来扭矩水平考虑用于维持压缩机出口温度低于阈值的施加的扭矩限制。未来扭矩水平可以经预测用于特定的即将到来的路线。然而，应当理解，未来扭矩水平和对应的未来车辆工况可以经预测用于多于一条即将到来的路线。在这种示例中，该方法可以包括选择具有最低燃料消耗的路线。
用于执行方法300和本文包括的剩余方法的指令可以基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从外部车辆通信接收的信号由控制器(例如，在图2中的上述控制器22)执行。控制器可以根据下面描述的方法采用发动机系统的发动机致动器，以调节发动机操作。
在302处，方法300包括估计和/或测量包括当前发动机工况的车辆工况。估计的状况可以包括例如发动机速度、可以基于如参考图2在上面解释的加速器踏板的位置估计的驾驶员需求扭矩、环境状况(环境温度、大气压力、环境湿度等)、EGR水平、发动机温度、排气催化剂状况(诸如催化剂温度和氧负荷)、燃料水平、可用燃料的燃料辛烷值等。环境状况可以基于从一个或多个远程服务器(例如，在图1中的上述网络云160)无线地接收的气候数据估计。发动机工况还可以包括例如排气背压、进气温度、歧管绝对压力(MAP)、升压压力、燃料喷射量、火花正时、进气质量气流、车辆电池的充电状态、诸如A/C压缩机、冷却剂泵等辅助负荷、进气压缩机出口温度、进气导管温度(例如，在图2中的上述导管248的温度)、压缩机速度、压缩机(例如，在图2中的上述压缩机232)两端的压力差。在306处，在启用升压发动机操作时，在未来车辆操作水平上要求的未来发动机扭矩可以基于当前车辆和发动机工况以及未来车辆和发动机工况预测。车辆和发动机工况还可以包括车辆重量、发动机尺寸、车辆速度、发动机负荷、大气压力、压缩机压力比、压缩机效率和节气门入口压力中的每一个的一个或多个。其他车辆工况可以包括与行进路线、行进等级等相关的信息。
车辆工况可以基于现有车辆传感器和外部车辆通信确定。例如，当前车辆工况和未来车辆工况可以从车辆至车辆技术、导航系统和一个或多个远程服务器(例如，在图1中的上述网络云160)检索。
当使用车辆至车辆技术时，控制器可以从通过网络通信地耦接到给定车辆的相关车辆(例如，相同或类似的制作和建模)检索当前车辆工况和未来车辆工况。车辆可以是一队共同车辆的一部分、类似制作和/或建模的车辆、在给定车辆的阈值半径内操作的车辆或其组合。给定车辆可以包括经由网络通信地耦接到远程车辆中的每一个的车载控制器的车载控制器，并且信息可以从一个或多个远程车辆中的至少一个的车载控制器检索。因此，诸如气候信息、交通信息、道路等级信息和导航/路线信息等各种数据可以从任何或全部外部车辆通信检索。通信车辆可以在给定车辆的限定阈值半径内。阈值半径可以基于正输送的数据而改变。在一个示例中，气候信息可以大体上在较长距离内是恒定的，所以较长阈值距离可以经设置以从远程车辆接收气候信息。相比之下，如果远程车辆在较小阈值距离内，则交通状况可以用于预测工况。经由V2V技术检索的其他信息可以包括例如与在车辆正行驶至的方位处的气候状况、道路状况和交通状况相关的数据。
导航系统可以通信地耦接到车辆的控制器并且还诸如经由无线通信通信地耦接场外服务器，并且车辆工况可以附加地或可选地经由导航系统从场外服务器检索到车载控制器上。导航系统可以确定车辆的方位(例如，全局定位系统(GPS)坐标)。车辆方位可以用于确定包括用于确定当前发动机工况和未来发动机工况的即将到来的道路等级、路线、局部气候和交通信息的相关信息。导航系统可以与远程场外控制器(诸如外部服务器或云网络)通信，以获得信息，诸如在车辆方位处的驱动状况、环境状况(压力、温度等)以及交通和导航信息。在一个示例中，驱动路线可以由到导航系统的用户输入预先限定。
在304处，该方法包括基于道路信息、发动机扭矩输出历史、车辆操作员特性和车辆信息中的一个或多个预测未来驾驶员需求的扭矩请求。如上所述，道路信息可以包括道路的坡度、导航信息(例如，转动角、速度限制等)和其中车辆可以沿未来水平前进的即将到来的路线的诸如交通灯、交通标志、交通信息、道路危险等交通信息中的一个或多个。预测未来发动机扭矩要求可以经由包括无线通信的通信方法利用外部车辆通信或操作员车辆和包括但不限于远程数据库或网络、云存储、远程车辆和GPS定位卫星的一个或多个外部装置之间的通信。
例如，对于道路的倾斜度的增加，未来要求的扭矩量可以增加。作为另一示例，交通信息可以用于预测由于在交通中的频繁加速和制动而引起的涡轮增压器需求的频繁变化。在另一示例中，导航系统可以与远程场外控制器(诸如外部服务器或云网络)通信，以获得道路等级信息，从而确定发动机负荷。例如，发动机负荷的增加可以响应于即将到来的倾斜而被预测。作为另一示例，基于驾驶员行为历史，可以预测发动机扭矩的变化。例如，当操作员更过度地驱动车辆时，可以预测较高的平均发动机扭矩。作为另一示例，当与高速公路相比驾驶员在城市内行驶时，可以预测频繁的扭矩瞬变。在另一示例中，交通和导航信息可以与驾驶员行为历史结合使用，以预测要求升压发动机操作和处于未来水平的发动机升压的可能时间的即将到来的完全打开的节气门事件。在更进一步的示例中，交通信息可以包括交通速度、交通方位和交通移动模式。具有在快减速之后的短加速的交通模式可以预测临时的发动机升压状况。导航系统可以包括车辆方位、关于所采取的路线的信息(转动角、速度限制等)和道路等级信息。在一个示例中，即将到来的转动可以预测车辆减速以安全地转动，从而减小发动机扭矩。因此，基于道路信息，可以估计由驾驶员要求在未来水平上的扭矩量。
未来驾驶员需求的扭矩要求可以附加地或替代地基于车辆操作员特性估计，诸如，例如当道路的倾斜度增加时，驾驶员重复地要求比将足够维持当前车辆速度更少的扭矩。作为另一示例，当从停止(诸如停止灯或停止标志)加速时，扭矩要求可以基于来自于车辆操作员的平均扭矩请求而被预测。因此，当估计未来驾驶员需求的扭矩请求时，可以考虑车辆操作员偏好(例如，当通过减小车辆速度驱动车辆上坡时，期望增加燃料经济性)。车辆操作员偏好也可以在本文中被称为驾驶员习惯。
驾驶员习惯可以统计地确定并且存储在车辆的控制器存储器中或导航系统上。驾驶员行为历史可以包括关于驾驶员如何过度地驱动(例如，他们是否是加速器和/或制动踏板重、爱开快车的等)、制动和加速模式以及用于性能相对燃料经济性的操作员偏好的统计信息。另外，驾驶员行为历史可以基于操作员趋向于选择导航系统(例如，基于用于高速公路对城市道路的偏好)、车辆操作的时间、车辆行进的速度(例如，操作员是否遵守速度规则或趋向于超过指定速度)、在车辆行进期间使用的舱设置(例如，操作员是否大量地使用空气调节)等确定。
可以包括气候状况(雨、雪、雾等)、由于气候状况而引起的道路状况(湿、冰冷等)和环境状况(压力、温度、湿度等)的气候信息可以附加地或替代地用于预测未来发动机扭矩请求。在一个示例中，湿道路表面可以预测请求的发动机扭矩的增大，以提供充足的牵引。
附加地或替代地，未来驾驶员需求的扭矩请求可以基于发动机扭矩输出历史估计。例如，未来驾驶员需求的扭矩请求廓线可以基于用于前述道路的发动机负荷历史和道路信息调节，其中未来驾驶员需求的扭矩请求还可以基于即将到来的道路信息和用于前述路线的道路信息之间的类似量调节。具体地，在一些示例中，沿未来路线的用于潜在驾驶员需求的扭矩请求的概率分布可以基于发动机负荷历史估计，并且特别地，概率分布可以基于用于前述路线的道路信息和用于未来/即将到来的路线的道路信息之间的类似量构造。因此，对于每个未来路线，可以构造多个潜在驾驶员需求的扭矩请求廓线，每个扭矩请求廓线基于未来路线和具有相同和/或类似的扭矩请求廓线的前述路线之间的类似量分配概率。因此，置信区间可以基于概率分布被构造用于未来驾驶员需求的扭矩请求。因此，未来驾驶员需求的扭矩请求廓线可以更接近其中道路信息更类似于即将到来的路线的道路信息的前述驾驶员需求的扭矩请求廓线而被建模。作为一个示例，未来驾驶员需求的扭矩请求廓线可以与其中路线具有与即将到来的路线的斜率、车辆重量等相同或类似的斜率、车辆重量等的前述驾驶员需求的扭矩请求廓线相同或类似。
附加地或替代地，未来驾驶员需求的扭矩请求可以基于车辆信息(诸如车辆重量)估计。例如，对于车辆重量的增加，未来驾驶员需求的扭矩请求可以增加。
方法300然后可以从304继续到306，该方法在306处包括基于当前发动机工况、未来驾驶员需求的扭矩请求和环境状况中的一个或多个产生未来发动机工况的第一估计。未来发动机工况可以与当前发动机工况相同或类似，除了未来发动机工况可以是在未来水平上的发动机工况。因此，未来发动机工况可以包括未来压缩机出口温度、发动机温度、进气质量气流、燃料喷射量、排气背压、升压压力等中的一个或多个。因此，方法300在306处可以包括基于在302处估计的当前发动机工况和在304处估计的未来扭矩请求产生未来发动机工况的第一估计。因此，方法300在306处可以包括估计当前发动机工况将如何响应于预测的扭矩请求在未来水平上改变。例如，对于在未来水平上的扭矩请求的增加，发动机温度、升压压力、质量气流和压缩机出口温度可以增加。
附加地或替代地，方法300在306可以包括使用未来环境状况，以产生未来发动机工况的第一估计。例如，对于环境空气温度的增加，进气温度、升压的空气温度、发动机温度和压缩机出口温度可以增加。作为另一示例，风和/或沉淀物可以增加增压空气冷却器(例如，在图2中的上述CAC 254)的效率，并且可以因此影响提供给一个或多个发动机汽缸的升压空气的温度。因此，环境状况的变化可以影响在未来水平上的发动机工况。
方法300然后可以从306前进到308，该方法在308处包括基于未来发动机工况和未来环境状况预测未来辅助负荷。例如，响应于预测的环境温度的增加，可以确定A/C压缩机将打开以冷却车辆的乘客舱(例如，在图1中的上述车辆系统110)，并且因此预测的辅助负荷可以在A/C压缩机通电的持续时间内增加。因此，估计的未来燃料消耗、升压压力、进气温度和压缩机出口温度中的一个或多个可以增加，以补偿增加的发动机负荷。
作为另一示例，如果确定车辆电池将减小至低于阈值充电状态，则可以预测交流发电机扭矩的增加。因此，预测的辅助负荷可以在交流发电机扭矩增加以给电池充电的持续时间内增加。因此，发动机输出扭矩可以在交流发电机扭矩增加以补偿增加的发动机负荷的持续时间内增加。
作为另一示例，如果确定发动机温度和/或发动机冷却剂温度将增加至高于相应水平并且期望冷却剂的冷却增加，则未来辅助负荷估计可以增加，以补偿供应到车辆的各种冷却系统的一个或多个泵和/或冷凝器的增加功率。
方法300可以从308继续到310，该方法在310处包括调节未来发动机工况的第一估计和基于预测的未来辅助负荷产生未来发动机工况的第二估计。因此，基于预测的未来辅助负荷，发动机工况(诸如燃料消耗、压缩机出口温度等)可以经调节以补偿辅助负荷。例如，响应于增加的辅助负荷，当期望维持发动机速度时，发动机扭矩输出并且因此燃料消耗可以增加，以补偿增加的辅助负荷。因此，由于增加的辅助负荷，压缩机出口温度可以增加。因此，在一些示例中，方法300在310处可以包括在312处基于预测的辅助负荷调节预测的压缩机出口温度廓线。因此，方法300在312处包括利用在未来车辆操作水平上的预测的发动机扭矩请求和/或车辆信息(诸如车辆重量、发动机尺寸和发动机传感器测量)和/或预测如图4中详述的未来压缩机出口温度廓线的辅助负荷，其中未来压缩机出口温度廓线包括在车辆操作的时间点之上的预测的压缩机出口温度。因此，预测的未来压缩机出口温度廓线可以是随后进一步调节或滤波的初始廓线。图4图示说明使用当前车辆工况和预测的车辆工况映射发动机扭矩和发动机速度至压缩机出口温度的示例方法。
方法300然后可以从310继续到314，该方法在314处包括通过滤波压缩机出口温度廓线预测包括在进气压缩机和增压空气冷却器之间的进气导管(例如，在图2中的上述导管248)的温度、在未来水平上的初始未来压缩机出口温度。因此，在312处产生的预测的未来压缩机出口温度廓线可以用于对在未来水平上的进气导管温度建模。在一个示例中，进气导管温度可以建模为瞬时压缩机出口温度的低通滤波版本，从而考虑诸如从空气到材料中的热的对流和传导等热动力效果。在一个示例中，滤波包括基于进气导管管道的材料属性确定滤波器的带通。在替代示例中，初始温度可以经由高通滤波器、滚动平均滤波器等过滤或处理。
方法300然后从314前进到316，该方法在316处包括确定发动机进气(例如，在图2中的上述进气系统235)中的一个或多个部件(诸如压缩机、进气导管等)的预测温度是否超过相应阈值温度。因此，方法300在316处可以包括确定压缩机出口温度是否将在未来水平期间大于阈值温度。在另一示例中，进气导管温度可以与阈值温度相比较。在此示例中，压缩机出口和/或进气导管的阈值温度可以基于压缩机出口和进气导管中的每一个的材料确定。例如，如果进气导管由塑料构造，则用于进气导管的阈值温度可以表示一温度，低于该温度，压缩机出口和增压空气冷却器之间的进气导管的塑料管道不可以显著地劣化。
如果在316处确定进气系统的一个或多个部件不会超过在未来水平上的阈值温度，则方法300可以从316继续到318，并且不可以限制发动机扭矩在未来水平上。因此，控制器可以继续操作升压发动机以提供在未来水平上的预测的发动机扭矩。因此，由发动机输出的扭矩量可以根据来自车辆操作员的输入调节。方法300然后结束。
然而，如果在316处确定进气系统的部件中的一个或多个将超过在未来水平上的相应阈值温度，则方法300可以从316继续到320，该方法在320处包括调节在未来水平的最大可允许发动机扭矩，以经由对一个或多个发动机扭矩致动器(诸如进气节气门、废气门阀、燃料喷射器等)的调节维持进气部件温度低于相应阈值温度。因此，控制器可以经由对一个或多个发动机扭矩致动器的调节限制发动机扭矩在至少未来扭矩水平的一部分上，以维持进气部件(诸如压缩机、压缩机出口、进气导管等)的温度低于相应阈值温度。除了限制发动机扭矩之外，还可以向操作员显示指示正在限制扭矩的消息。
在一个示例中，在未来水平上限制的发动机扭矩的廓线可以由等式1确定：
Tlimited(k)＝α(k)Trequest(k)， (1)
其中Tlimited是在未来水平上的扭矩廓线，α(k)是扭矩限制参数，并且Trequest(k)是在每个时间距离k处要求在未来水平上的扭矩，其中压缩机出口温度被建模。如果建模的压缩机出口温度在未来水平上的任何时间处超过阈值温度，则要求的扭矩廓线通过乘以常数α(k)在整个水平上被限制，其中0≤α(k)≤1。
因此，发动机扭矩的限制可以基于预测的压缩机出口温度和阈值温度之间的差以及压缩机出口温度超过阈值温度的预测的持续时间中的每一个执行。例如，随着预测的压缩机出口温度和阈值温度之间的差增加并且随着压缩机出口温度超过阈值温度的持续时间增加，可以增加低于需求扭矩的发动机限制度。在一个示例中，可以确定未来水平包括预测的压缩机出口温度的临时尖峰(spike)。在本文中，尖峰可以包括预测的压缩机出口温度在较短的持续时间内超过阈值温度达较大量。由于较短的持续时间，可以确定即使压缩机出口温度以较大量增加，尖峰可以在压缩机出口冷却之后。因此，发动机扭矩可以以较小量被限制。在另一示例中，可以确定未来水平包括在预测的压缩机出口温度的长稳定水平(plateau)。在此，稳定水平可以包括预测的压缩机出口温度在较长的持续时间内以较小量超过阈值温度。由于较长的持续时间，可以确定即使压缩机出口温度以较小量增加，可以有显著的压缩机出口加热。因此，发动机扭矩可以以较大量被限制。控制器可以确定产生的热量为过量温度的度和过量温度的持续时间的函数(例如，乘积)，并且相应地限制扭矩。参考前述示例，即使预测的压缩机出口温度的绝对上升在尖峰的情况下较高，由于较长的持续时间，在稳定水平中产生的净热可以是较高的，这可以劣化将压缩机出口耦接到中间冷却器的进气导管的材料，从而要求更多的发动机扭矩限制。
在一些示例中，步骤310-320可以迭代地执行，直到预测的压缩机出口温度低于阈值温度。例如，常数α(k)可以减小，对应于在整个未来水平上的发动机扭矩廓线的减少。限制的发动机扭矩廓线Tlimited(k)可以然后用于迭代地预测压缩机出口温度，压缩机出口温度然后经滤波以确定进气导管温度廓线。然后执行进一步的扭矩限制，直到压缩机出口温度处于或低于阈值温度。
实施发动机扭矩廓线Tlimited(k)的最后输出并且经由一个或多个发动机扭矩致动器的调节限制在整个未来水平上的发动机扭矩，其中调节包括维持节气门入口压力低于阈值压力。在一个示例中，发动机扭矩通过减少进气节气门的开度而被减小，从而限制发动机进气流和节气门入口压力。发动机扭矩也可以通过增加排气废气门阀的开度、增加EGR阀的开度和延迟火花正时中的一个或多个而被限制。
在另一示例中，发动机扭矩输出可以基于滤波的压缩机出口温度或预测的进气导管温度而被限制。可以响应于预测的进气导管温度高于阈值温度的持续时间，限制发动机扭矩输出低于阈值扭矩。随着持续时间增加，发动机扭矩被进一步限制。阈值温度可以基于材料属性(诸如塑料进气导管管道的熔化温度)而被确定。发动机扭矩输出可以基于最大预测的进气导管温度超过阈值温度的度被进一步减小，并且随着度增大，扭矩输出可以被进一步减小。发动机扭矩输出可以附加地或可选地基于超过阈值温度的预测的进气导管温度尖峰的数量减小。
在一个示例中，提供的发动机扭矩在穿过几何移动平均滤波器运行之后被输送，以最小化噪声、振动和粗糙度(NVH)，如等式2中所示：
Tapplied(k)＝βTlimited(k)+(1-β)Tapplied(k-1)， (2)
其中0≤β(k)≤1是基于最小化NVH并且提供稳定的扭矩输送的相对重要性选择的滤波器参数，其中β的较大值指示更多滤波。在一个示例中，当扭矩基于建模的压缩机出口温度被瞬时地限制为比提供的扭矩的当前水平更低的扭矩时，可以应用更多滤波。以这种方式，利用当前信息和预览信息，以确定经调节减少过热并且避免过度限制扭矩的未来发动机扭矩廓线。
更具体地，最大可允许发动机扭矩请求可以经由参考调节器调节。例如，在发动机输出扭矩的闭环控制系统中，参考信号或输入可以对应于如经由加速器踏板的位置确定的驾驶员需求的扭矩请求。因此，基于如经由位置传感器(例如，在图2中的上述踏板位置传感器294)确定的加速器踏板(例如，在图2中的上述输入装置292)的位置，参考信号可以产生并且用作发动机扭矩输出的闭环控制的输入。因此，由踏板位置传感器产生的参考信号可以对应于由车辆操作员命令的期望的发动机扭矩。然而，应当理解的是在其他示例中，参考信号可以附加地或替代地对应于进气质量气流请求、燃料喷射请求等。
参考调节器可以修改参考信号，以调节最大可允许发动机扭矩。因此，参考调节器可以调节与驾驶员需求的扭矩请求对应的参考信号，以限制在未来水平上的发动机扭矩输出，使得诸如一个或多个进气部件(例如，压缩机出口、进气导管等)的温度的约束不被违背(例如，不超过相应阈值温度)。
特别地，参考调节器可以预测诸如进气导管温度和/或压缩机出口温度的约束在未来的任何点处是否被违背(例如，超过阈值)。此外，参考调节器以可选方式将参考信号(例如，期望的设定点)定形，以避免违背约束同时最大化在未来水平上的由发动机输出的扭矩量。例如，如果期望的气流、期望的发动机扭矩输出、期望的燃料喷射量等中的一个或多个使得压缩机速度将超过在未来水平上的阈值、压缩机出口温度将超过在未来水平上的阈值、进气导管温度将超过在未来水平上的阈值等中的一个或多个，则参考调节器可以减少在未来水平上的期望的发动机扭矩输出、期望的气流和/或期望的燃料喷射量等中的一个或多个，以维持压缩机速度、压缩机出口温度和/或进气导管温度低于相应阈值。在本文的描述中，阈值压缩机速度、阈值压缩机出口温度和阈值进气导管温度可以称为系统约束。此外，一个或多个约束的违背可以指发动机操作的时间段，其中例如压缩机出口温度超过压缩机出口温度阈值和/或进气导管温度超过阈值进气导管温度和/或压缩机速度超过阈值压缩机速度中的一个或多个。
特别地，参考调节器可以使用未来参考信号(例如，未来驾驶员需求的扭矩请求)的预测，以确定如何修改未来参考信号以最大化在未来水平上的输送的发动机扭矩，而不违背约束(例如，增加压缩机出口温度高于阈值)。因此，可以计算未来修改的参考信号的映射或廓线。换种说法，可以计算由参考调节器对在未来水平上的参考信号(Treference(t))作出的修改，以最大化在未来水平上的发动机扭矩输出，而不违背约束。
在下面给定的示例中，对参考信号Treference(t)的未来修改可以在当前时间步骤处计算，其中对于未来水平的t＝1，未来水平由t＞1的时间步骤表示。下列等式中的时间步骤t可以是诸如0、1、2、3、、、、、、n的离散整数值。时间步骤t可以表示参考信号由参考调节器接收和/或处理和/或修改的时间的点。此外，在时间步骤之间(诸如，例如在t-1和t之间)的时间量可以小于二。具体地，在连续时间步骤之间的时间量可以是在1ms和3s之间的时间范围内的任何时间。在一些示例中，t＝0可以对应于最近的前述时间步骤、t＝1可以对应于当前时间步骤并且其中t＞1的任何时间可以对应于未来时间步骤。因此，t＝0可以指其中参考信号由参考调节器修改的最近时间步骤。在t＝0处修改的参考信号可以写作Tmodified(0)。换种说法，Tmodified(0)指由参考调节器修改的最近前述修改的参考信号。
在第一示例中，在未来水平上的参考信号Treference(t)可以由参考调节器修改，如在等式3中所示：
Tmodified(t)＝Tmodified(t-1)+k(t)(Treference(t)-Tmodified(t-1))， (3)
其中Tmodified(t)表示在未来水平上的任何时间t处的与例如调节的最大可允许发动机扭矩(在本文中也称为调节的驾驶员需求的扭矩请求)对应的修改的参考信号，并且其中0≤k≤1经选择使得系统约束在未来水平中未被违背。因此，根据上述等式3，在估计未来修改的参考信号之前，可以基于未来修改的参考信号立即地估计每个未来修改的参考信号。以这种方式，用于计算未来修改的参考信号的上述方法可以在本质上是递归的。
在一些示例中，k的值可以是常数。然而，在其他示例中，对于每个时间步骤，k可以是唯一的。在另一些示例中，k的一些值可以是相同的，而对于在未来的不同时间步骤，k的其他值可以是不同的。因此，在一些示例中，参考调节器可以在未来的每个时间步骤处计算k的新值，其中Tmodified被计算。在未来水平上的k值可以经计算以在不违背约束的情况下最大化输送的发动机扭矩量。因此，参考调节器可以使用参考信号的未来估计，以修改在未来水平上的参考信号，以在不违背约束的情况下最大化输送的发动机扭矩量。
然而，在另一示例中，参考信号可以根据等式4在未来水平上由参考调节器修改：
Tmodified(t)＝k(t)Treference(t)， (4)
其中Tmodified(t)表示在未来水平上的任何时间t处的与例如调节的最大可允许发动机扭矩(在本文中也称为调节的驾驶员需求的扭矩请求)对应于的修改的参考信号，并且其中0≤k≤1经选择使得系统约束在未来水平中未被违背。
在一些示例中，k的值可以是常数。然而，在其他示例中，对于每个时间点，k可以是唯一的。在另一些示例中，k的一些值可以是相同的，而对于在未来的不同时间点，k的其他值可以是不同的。因此，在一些示例中，参考调节器可以在未来的每个时间点处计算k的新值，其中Tmodified被计算。在未来水平上的k的值可以经计算以在不违背约束的情况下最大化输送的发动机扭矩量。因此，参考调节器可以使用参考信号的未来估计修改在未来水平上的参考信号，以在不违背约束的情况下最大化输送的发动机扭矩量。
在又一示例中，参考信号Treference(t)可以根据等式5在未来水平上由参考调节器修改：
Tmodified(t)＝Tmodified(0)+k(Treference(t)-Tmodified(0))， (5)
其中Tmodified(t)表示在未来水平上的任何时间t处的与例如调节的最大可允许发动机扭矩(在本文中也称为调节的驾驶员需求的扭矩请求)对应的修改的参考信号，并且其中0≤k≤1经选择使得系统约束在未来水平中未被违背。如上所述，Tmodified(0)指已经由参考调节器修改的最多修改的参考信号，并且因此指在正在计算未来修改的参考信号的当前时间步骤之前的前述时间步骤。
如在等式5中所示，k的值可以是常数。在未来水平上的k的值可以经计算以在不违背约束的情况下最大化输送的发动机扭矩量。因此，参考调节器可以使用参考信号的未来估计以修改在未来水平上的参考信号，以在不违背约束的情况下最大化输送的发动机扭矩量。然而，在其他示例中，对于每个时间点，k可以是唯一的。在另一些示例中，k的一些值可以是相同的，而对于未来的不同时间点，k的其他值可以是不同的。因此，在一些示例中，参考调节器可以在未来的每个时间点处计算k的新值，其中Tmodified被计算。
在320处调节在未来水平上的最大可允许扭矩之后，方法300然后可以从320继续到322，该方法在322处包括调节未来发动机工况的第二估计和基于调节的最大可允许发动机扭矩产生未来发动机工况的第三估计。因此，基于诸如在未来水平上的进气导管和/或压缩机出口温度的系统约束，发动机工况(诸如燃料消耗、压缩机出口温度等)可以经调节以补偿经产生以阻止约束违背的调节的未来发动机输出扭矩廓线。因此，基于未来发动机输出扭矩可以如何限制在未来水平上以维持压缩机出口温度、进气导管温度和压缩机速度中的一个或多个低于相应阈值，未来发动机工况的估计可以经调节以补偿在未来水平上的调节的发动机扭矩廓线。例如，可以限制(例如，减小)在未来水平上的发动机扭矩，以维持压缩机出口温度低于阈值，并且响应于在未来水平上的减小的发动机扭矩输出，可以减少在未来水平上的燃料消耗的估计。因此，在一些示例中，方法300在320处可以包括在324处调节预测的燃料消耗廓线。因此，方法300包括利用在未来水平上的预测的系统约束调节未来燃料消耗廓线，以补偿由对在未来水平上的最大可允许发动机作出的调节引起的燃料消耗的变化来阻止约束违背(例如，维持进气部件低于相应阈值温度)。在一些示例中，方法300然后可以在调节未来发动机工况的估计之后结束。
然而，在一些示例中，方法300可以从322继续到326，该方法在326处包括选择具有最低未来燃料消耗廓线的路线。因此，如上所述，在324处对于多条未来车辆路线可以产生未来燃料消耗廓线，其中燃料消耗廓线可以考虑由于系统约束引起的扭矩限制对燃料消耗的影响。基于考虑由于系统约束引起的扭矩限制的未来燃料消耗廓线，控制器可以选择具有最低未来燃料消耗廓线的路线。以这种方式，通过考虑发动机输出扭矩和因此燃料消耗可以如何由于系统约束(诸如压缩机出口温度)而受限制，可以增加未来燃料消耗的估计的精确性。此外，通过提高沿一条或多条路线的未来燃料消耗的估计的精确性，未来燃料消耗可以通过选择具有最低未来燃料消耗廓线的路线减少。方法300然后结束。
图4图示说明用于根据发动机扭矩和发动机速度映射压缩机出口温度的示例方法400。这种映射可以用于基于当前发动机扭矩要求和预测的发动机扭矩要求确定压缩机出口温度廓线。单个映射可以通过假设某些状况(诸如大气压力、空气温度、排气温度和凸轮位置等)缓慢地改变和/或在短时间水平上固定而在整个廓线时间水平上使用。然而，在其他示例中，映射可以基于如从例如一个或多个远程服务器(例如，在图1中的上述网络云160)获得的未来环境状况构造，并且因此可以考虑环境状况的变化。换种说法，基于从一个或多个远程服务器接收的气候数据，可以估计在预测的未来车辆方位和时间处的未来环境状况。在未来时间处预测的未来车辆方位可以基于当前车辆位置、车辆路线、车辆速度、道路信息等中的一个或多个估计。建模的压缩机出口温度廓线在时间水平上确定。在一个示例中，图4可以作为图3的例程的一部分执行，诸如在312处。
在402处，例程包括基于预测的发动机扭矩确定发动机负荷，预测的发动机扭矩基于当前发动机工况和预测的发动机工况被确定在未来水平上。在一个示例中，预测的发动机扭矩可以基于驾驶员需求的扭矩请求、道路等级信息、车辆重量、环境状况、辅助负荷等中的一个或多个确定，如在图3的304处讨论的。发动机控制器然后可以使用预定义映射或者基于存储在控制器的存储器中的查找表将预测扭矩映射到发动机负荷。控制器的存储器中包含的映射可以针对发动机组并且基于在初始发动机校准过程期间采取的测量确定。在404处，发动机负荷使用发动机速度和预定义的发动机具体参数(诸如汽缸标准空气充气和发动机的汽缸的数量等)转换成发动机空气质量流率。在406处，排气背压基于大气压力和发动机空气质量流率确定。在一个示例中，大气压力可以由车载车辆传感器或诸如车辆至车辆通信的外部车辆通信方法和/或一个或多个远程服务器(例如，在图1中的上述云网络160)测量。在408处，歧管空气压力(MAP)使用排气背压和一系列预定义的ECU映射确定。在410处，假设节流板两端的标称压力下降，节气门入口压力从MAP确定。在412处，压缩机压力比使用发动机空气质量流率、排气背压和节气门入口压力确定。在414处，压缩机效率使用空气质量流率、压缩机压力比和进气温度计算。在一个示例中，进气温度可以由IAT传感器测量。如前面讨论的，IAT也可以使用外部车辆通信估计。在一个示例中，车辆至车辆通信用于确定可比较的进气温度。在416处，瞬时压缩机出口温度使用压缩机效率、进气温度和压缩机压力比确定。参考图5，其示出示例映射。在此示例映射中，瞬时压缩机出口温度经示出以随着发动机扭矩增加而增加。在其他示例中，发动机速度可以是对作为发动机扭矩的函数的压缩机出口温度的更重要的影响因素。建模的瞬时压缩机出口温度然后可以用于预测进气导管温度并且调节发动机扭矩的限制度。
图5示出从发动机扭矩和发动机速度的压缩机出口温度的示例映射。在一个示例中，如在映射500处所示，假设用于对压缩机出口温度廓线建模的信息(诸如大气压力、进气温度、排气温度和凸轮位置)缓慢地改变和/或在短时间水平上固定。利用这些发动机状况的当前测量，可以产生发动机扭矩和发动机速度到压缩机出口温度的近似映射，如在图5中。利用关于在时间水平上的发动机扭矩和发动机速度的信息，可以在时间水平上产生压缩机出口温度廓线。
图6A和图6B示出比较压缩机出口温度和压缩机速度如何可以在使用预览的未来发动机工况与不使用预览的未来发动机工况的策略中被调节的图形。
集中于图6A，其示出经由基于当前发动机工况和预测的发动机工况的扭矩调节的压缩机出口温度的示例调节。在映射602中，示出对于示例操作顺序，节气门入口压力(TIP)随时间的变化。x轴线示出时间(以秒为单位)并且y轴线示出TIP(以Hg的英寸为单位)。节气门入口压力(TIP)与发动机扭矩相关。在所示示例中，预览时间水平设置为3.0秒。发动机扭矩基于所建模的压缩机出口温度致动，以减少过热而不过度地减小发动机扭矩。当相对于使用除了当前发动机工况以外的预览信息控制，仅使用当前发动机工况控制时，节气门入口压力(TIP)、压缩机出口温度和进气导管温度的变化的示例比较被示出。此外，在无任何温度控制动作的情况下，参数的对应变化被示出。
映射602的曲线604(虚线)示出如果压缩机出口温度不限于减少过热，TIP随时间的变化(方法1：无限制)。在方法1中，TIP处于最大，从而提供所有请求的发动机扭矩。映射602的曲线606(实线)示出如果压缩机出口温度经调节使用预览信息阻止过热以预测在时间水平上的发动机扭矩要求和压缩机出口温度，TIP随时间的变化(方法2：预览)，如在图3至图4的方法中讨论的。映射602的曲线608(虚线)示出如果压缩机出口温度经调节在不使用预览信息的情况下减少过热，TIP随时间的变化(方法3：无预览)，如常规地在现有技术中执行的。如通过比较曲线可以看到的，通过使用预览信息，可以向操作员提供更多发动机扭矩同时限制过热，尤其在短暂的发动机扭矩请求期间，诸如在接近45秒标记的窄尖峰处。在此短暂的发动机扭矩请求期间，TIP在使用预览信息时(廓线606)和不限制扭矩的TIP(曲线604)等高、均超过曲线608的TIP，该方法仅使用当前信息。由于利用预览信息(曲线606)以调节发动机扭矩，在以示例操作顺序示出的此短暂的发动机扭矩请求期间不限制提供的发动机扭矩。使用预览信息调节压缩机出口温度的方法可以导致提供的发动机扭矩的量的增加，从而允许更好地满足驾驶员需求同时调节压缩机出口温度。在映射602中所示的示例操作顺序中，如在曲线606中使用预览信息的平均TIP大于如在曲线608中仅使用当前信息的平均TIP。在此示例操作顺序中，预览信息的使用增加仅使用当前信息的方法提供的发动机扭矩的量。
集中于图6B，其示出经由可以基于当前发动机工况和预测的发动机工况的废气门阀调节的压缩机速度的示例调节。更具体地，当相对于使用除了当前发动机工况以外的预览信息控制，仅使用当前发动机工况控制时，涡轮增压器的进气压缩机速度的变化的示例比较被示出。此外，在无任何速度控制动作的情况下，压缩机速度的对应变化被示出。在映射640中，对于示例操作顺序，随着时间变化的每分钟转数(RPM)的涡轮速度被示出。x轴线示出时间(以秒为单位)并且y轴线示出涡轮速度(以RPM为单位)。涡轮速度与发动机扭矩相关和/或直接成比例。
速度阈值650表示可允许压缩机速度的上限，其在一个示例中可以设置为2.0x105RPM。映射640的曲线642(长虚线)示出在压缩机速度未受限制的情况下的瞬时压缩机速度。映射640的曲线646(短虚线)示出在仅使用当前信息且不使用预览的未来车辆操作信息确定压缩机速度的情况下的压缩机速度。廓线644表示在使用当前信息和预览信息估计压缩机速度的情况下的压缩机速度。
映射640的曲线644(实线)和646(虚线)示出在压缩机速度经限制以保持压缩机速度低于设定的速度阈值(诸如示例速度阈值650)的情况下的压缩机速度。因此，曲线644和646保持在整个时间水平上低于速度阈值650。曲线644示出预览信息的使用允许压缩机更快速地接近速度阈值，而不相对于不使用未来预览的车辆信息(曲线646)的方法过热。更过度地增加压缩机速度的能力可以导致提供发动机扭矩的改进能力，如在映射640中指示的。
以这种方式，通过使用当前车辆工况和预测的车辆工况，压缩机速度可以被更精确地估计在未来水平上估计并且因此更准确地被调节，而必要地限制发动机扭矩输出或引起压缩机喘振。因此，减少部件劣化并且延长部件寿命。
图7示出图示说明使用当前信息和/或预览信息的压缩机出口温度调节的示例操作顺序700。水平标记(x轴线)表示时间，并且竖直标记t1-t5识别用于发动机扭矩调节的重要时间。曲线702示出操作员踏板位置(PP)的变化、曲线704示出节气门入口压力(TIP)的变化、曲线706示出压缩机出口温度(COT)的变化并且曲线710示出发动机扭矩(Tq)的变化。在本示例中，发动机扭矩的变化经由对排气废气门阀开度(WG，曲线714)的调节实现，但是应当理解扭矩也可以经由对进气节气门开度的对应调节被限制。
在t1之前，发动机可以在无升压的情况下操作。发动机可以响应于较小的驾驶员需求提供较小的扭矩输出。如果驾驶员需求的上升发生，则废气门可以部分地打开，以提高升压响应。
在t1处，可以有驾驶员需求的增加，诸如由于如由踏板位置的变化指示的踩踏板事件。响应于驾驶员需求的增加，废气门开度可以减少(例如，废气门可以完全地关闭)，以使排气涡轮加速，从而增加进气压缩机的加速度并且增加节气门入口压力。另外，进气节气门的开度可以增加。在提及的发动机操作期间，不管驾驶员需求的变化，COT可以保持在阈值708内，并且因此不作出发动机扭矩限制调节。
在t2处，基于当前车辆工况和未来车辆工况，可以预测扭矩需求的尖峰和COT的对应尖峰。例如，基于导航输入和驾驶员历史，可以确定驾驶员正进入道路节段，其中有一些交通并且其中驾驶员趋向于过度地驱动。控制器可以预测处于未来水平的COT廓线包括预测的COT峰值707(虚线节段)，其中COT以较大量瞬时地超过阈值708。特别地，控制器可以基于预测的PP廓线确定预测的COT将突然地上升至高于阈值，但是然后下降至低于阈值。鉴于预测的COT峰值707，在t2处，控制器可以限制发动机扭矩，以预先制止COT的上升。特别地，扭矩可以由第一较小量被限制低于需求扭矩711(参见如与对应实线710相比较的虚线节段711)。在一个示例中，扭矩可以通过(以较小量)增加废气门的开度被限制，以降低涡轮速度并且减小升压压力，不管驾驶员需求的增加。因此，扭矩可以在从t2到t3的较短的持续时间内被限制，其中在该持续时间之后，发动机扭矩可以经提供与驾驶员需求对应。响应于扭矩限制控制，TIP减小至低于期望的TIP 705(参见与对应实线704相比较的虚线节段705)，如果不限制扭矩，则可以产生上述期望的TIP 705。
在t4处，基于当前车辆工况和未来车辆工况，可以预测扭矩需求的稳定水平和COT的对应稳定水平。例如，基于导航输入和驾驶员历史，可以确定驾驶员正在进入斜面。控制器可以预测处于未来水平的COT廓线包括预测的COT稳定水平709(虚线节段)，其中COT以较小量超过阈值708。特别地，控制器可以基于预测的PP廓线确定预测的COT将上升至高于阈值并且在延长的持续时间内保持高于阈值。鉴于预测的COT稳定水平709，在t4处，控制器可以限制发动机扭矩，以预先制止COT的上升。特别地，扭矩可以以第二较大量被限制低于需求扭矩712(参见与对应实线710相比较的虚线节段712)。在一个示例中，扭矩可以通过(以较大量)增加废气门的开度而被限制，以降低涡轮速度并且减小升压压力，不管驾驶员需求的增加。因此，扭矩可以在从t4到t5的较长的持续时间内被限制，其中在该持续时间之后，发动机扭矩可以经提供与驾驶员需求对应。响应于扭矩限制控制，TIP减小至低于期望的TIP705(参见与对应实线704相比较的虚线节段705)，如果不限制扭矩，则可以产生上述期望的TIP 705。以这种方式，使用除了当前信息以外的从外部通信获得的预览信息，以便对未来时间水平上的压缩机出口温度建模。因此，更准确地调节压缩机出口温度而必要地限制发动机扭矩输出是可能的。另外，定位在压缩机出口下游的硬件可以被更好地保护免于过热。
在一个示例中，用于耦接到车辆的发动机的方法包括基于未来压缩机出口温度廓线调节发动机扭矩输出，以维持实际压缩机出口温度低于阈值，未来压缩机出口温度廓线基于当前发动机工况和根据来自外部车辆通信的输入估计的预测的发动机工况。在前述示例中，附加地或可选地，未来压缩机出口温度廓线包括在未来车辆操作水平的每个点上的预测的压缩机出口温度。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，预测的压缩机出口温度是基于在未来车辆操作水平上要求的预测的发动机扭矩。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，调节包括响应于预测的压缩机出口温度高于阈值温度的持续时间限制发动机扭矩输出低于阈值扭矩，随着持续时间增加，发动机扭矩被限制到的扭矩水平减小。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，阈值温度是基于将进气压缩机出口耦接到下游中间冷却器的管道的材料属性。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，发动机扭矩输出被限制到的扭矩水平进一步响应于未来压缩机出口温度廓线的峰值预测温度高于阈值温度的程度而减小，扭矩水平还随着该程度增加而进一步减小。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，限制发动机扭矩包括减少进气节气门的开度，以减少到发动机的进气流。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，限制发动机扭矩还包括增加排气废气门阀的开度、增加EGR阀的开度和延迟火花正时中的一个或多个。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，来自外部车辆通信的输入包括来自导航系统和通信地耦接到发动机的无线通信单元中的一个或多个的输入，其中输入包括车辆数据、导航数据、方位数据、地图数据、地形数据和气候数据中的一个或多个，并且其中当前发动机工况和预测的发动机工况包括车辆重量、发动机尺寸、车辆速度、发动机扭矩、发动机负荷、大气压力、排气压力、MAP、进气温度、压缩机压力比、压缩机效率、节气门入口压力和进气质量气流中的每一个。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，发动机是涡轮增压发动机系统，并且实际压缩机出口温度包括涡轮增压器压缩机和中间冷却器之间包括的升压进气的温度。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，还包括基于当前发动机工况和预测的发动机工况估计未来压缩机出口温度廓线，估计包括基于当前发动机工况和预测的发动机工况估计初始未来压缩机出口温度以及经由低通滤波器和移动平均滤波器中的一个或多个对在未来水平上的初始压缩机出口温度滤波，滤波器的带通基于涡轮增压器压缩机和中间冷却器之间的管道的材料属性以及未来水平的持续时间。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，估计未来压缩机出口温度廓线包括：基于当前发动机工况和预测的发动机工况估计在未来水平上的发动机扭矩；基于估计的扭矩估计在未来水平上的发动机空气质量流率；基于估计的发动机空气质量流率和大气压力中的每一个估计排气背压；基于排气背压映射进气歧管压力和节气门入口压力中的每一个；基于估计的发动机空气质量流率、节气门入口压力和排气背压中的每一个估计压缩机压力比；基于估计的发动机空气质量流率、压缩机压力比和进气温度中的每一个估计压缩机效率；以及基于估计的压缩机效率、进气温度和压缩机压力比中的每一个估计初始未来压缩机出口温度。
在另一示例中，发动机方法包括基于当前发动机工况和预测的发动机工况估计用于车辆操作的未来水平的压缩机出口温度廓线，压缩机出口温度廓线包括在未来水平的每个点处的预测的压缩机出口温度和响应于压缩机出口温度廓线的预测的压缩机出口温度超过阈值温度的程度和持续时间中的每一个，调节发动机扭矩输出。在前述示例中，附加地或可选地，调节包括当该程度增加并且该持续时间增加时，限制发动机扭矩输出低于基于驾驶员需求的扭矩，在该程度下，峰值预测的压缩机出口温度超过阈值温度，该持续时间是预测的压缩机出口温度超过阈值温度的持续时间。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，当前发动机工况和预测的发动机工况基于来自外部车辆通信的输入，外部车辆通信包括导航系统和通信地耦接到发动机的无线通信单元中的一个或多个，并且输入包括车辆数据、导航数据、方位数据、地图数据、地形数据和气候数据中的一个或多个，并且其中当前发动机工况和预测的发动机工况包括车辆重量、发动机尺寸、车辆速度、发动机扭矩、发动机负荷、大气压力、排气压力、歧管压力(MAP)、进气温度、压缩机压力比、压缩机效率、节气门入口压力和进气质量流率中的每一个。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，发动机是包括进气压缩机的升压发动机，并且其中调节包括调节以维持压缩机出口压力低于阈值压力和节气门入口压力低于阈值压力中的每一个。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，估计包括基于当前发动机工况和预测的发动机工况估计用于未来水平的发动机扭矩廓线和基于估计的发动机扭矩廓线的滤波值估计压缩机出口温度廓线。
在又一示例中，车辆系统包含：包括进气歧管的发动机；耦接到进气歧管的进气节气门；耦接在进气节气门上游用于提供升压空气充气压至进气歧管的进气压缩机；经由管道耦接在进气压缩机下游的中间冷却器；通信地耦接到网络的导航系统，导航系统经配置从网络检索包括车辆数据、导航数据、方位数据、地图数据、地形数据和气候数据的一个或多个输入；和具有计算机可读指令的控制器，计算机可读指令存储在非临时性存储器上，用于：基于在导航系统处检索的一个或多个输入，估计实际发动机工况和预测的发动机工况，用于车辆行进的即将到来的节段；基于估计的实际发动机工况和预测的发动机工况计算压缩机出口温度廓线，用于车辆行进的即将到来的节段；以及经由对进气节气门的调节维持实际压缩机出口温度低于阈值温度，调节响应于计算的压缩机出口温度廓线。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，维持包括通过响应于计算的压缩机出口温度廓线的预测的温度超过阈值温度减少进气节气门的开度，减少发动机扭矩低于阈值扭矩，阈值扭矩至少基于驾驶员扭矩需求，阈值至少基于管道的材料属性。在任何或全部前述示例中，附加地或可选地，计算包括：基于估计的实际发动机工况和预测的发动机工况，估计发动机扭矩，用于车辆行进的即将到来的节段；将估计的发动机扭矩转换成估计的发动机空气质量流率；基于估计的发动机空气质量流率和大气压力中的每一个估计排气背压；基于排气背压，映射进气歧管压力和节气门入口压力中的每一个；基于估计的发动机空气质量流率、节气门入口压力和排气背压中的每一个估计压缩机压力比；基于估计的发动机空气质量流率、压缩机压力比和进气温度中的每一个，估计压缩机效率；以及基于估计的压缩机效率、进气温度和压缩机压力比中的每一个，预测压缩机出口温度廓线。

Claims (20)

1.一种用于耦接到车辆的发动机的方法，包括：
基于未来压缩机出口温度廓线调节发动机扭矩输出，以维持实际压缩机出口温度低于阈值，所述未来压缩机出口温度廓线基于当前发动机工况和根据来自于外部车辆通信的输入估计的预测的发动机工况。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述未来压缩机出口温度廓线包括在未来车辆操作水平上的预测的压缩机出口温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预测的压缩机出口温度基于在未来车辆操作的所述水平上要求的预测的发动机扭矩。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述调节包括响应于所述预测的压缩机出口温度高于阈值温度的持续时间限制所述发动机扭矩输出低于阈值扭矩，随着所述持续时间增加，所述发动机扭矩被限制到的扭矩水平减小。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阈值温度基于将进气压缩机出口耦接到下游中间冷却器的管道的材料属性。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述发动机扭矩输出被限制到的所述扭矩水平响应于所述未来压缩机出口温度廓线的峰值预测的温度高于所述阈值温度的程度被进一步减少，所述扭矩水平随着所述程度增加而进一步减小。
7.根据权利要求4所述的方法，其中限制所述发动机扭矩包括减小进气节气门的开度，以减少到所述发动机的进气流。
8.根据权利要求7所述的方法，其中限制所述发动机扭矩进一步包括增加排气废气门阀的开度、增加EGR阀的开度和延迟火花正时中的一个或多个。
9.根据权利要求1所述的方法，其中来自外部车辆通信的所述输入包括来自导航系统和通信地耦接到所述发动机的无线通信单元中的一个或多个的输入，其中所述输入包括车辆数据、导航数据、方位数据、地图数据、地形数据和气象数据中的一个或多个，并且其中所述当前发动机工况和所述预测的发动机工况包括车辆重量、发动机尺寸、车辆速度、发动机扭矩、发动机负荷、大气压力、排气压力、歧管压力、进气温度、压缩机压力比、压缩机效率、节气门入口压力和进气质量流率中的每一个。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机是涡轮增压发动机系统，并且其中所述实际压缩机出口温度包括在涡轮增压器压缩机和中间冷却器之间包括的升压进气的温度。
11.根据权利要求2所述的方法，还包括基于所述当前发动机工况和所述预测的发动机工况估计所述未来压缩机出口温度廓线，所述估计包括基于当前发动机工况和预测的发动机工况估计初始未来压缩机出口温度以及经由低通滤波器和移动平均滤波器中的一个或多个对在未来水平上的所述初始未来压缩机出口温度滤波，所述滤波器的带通基于涡轮增压器压缩机和中间冷却器之间的管道的材料属性和所述未来水平的持续时间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中估计所述未来压缩机出口温度廓线包括：
基于当前发动机工况和预测的发动机工况估计在所述未来水平上的发动机扭矩；
基于估计的扭矩估计在所述未来水平上的发动机空气质量流率；
基于所述估计的发动机空气质量流率和大气压力中的每一个估计排气背压；
基于所述排气背压映射进气歧管压力和节气门入口压力中的每一个；
基于所述估计的发动机空气质量流率、所述节气门入口压力和所述排气背压中的每一个估计压缩机压力比；
基于所述估计的发动机空气质量流率、所述压缩机压力比和进气温度中的每一个估计压缩机效率；以及
基于估计的压缩机效率、所述进气温度和所述压缩机压力比中的每一个估计所述初始未来压缩机出口温度。
13.一种用于发动机的方法，包括：
基于当前发动机工况和预测的发动机工况估计用于车辆操作的未来水平的压缩机速度廓线，所述压缩机速度廓线包括在所述未来水平的每个点处的预测的压缩机速度；以及
响应于所述压缩机速度廓线的所述预测的压缩机速度超过阈值速度的程度和持续时间中的每一个，调节发动机扭矩输出。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述调节包括当所述程度增加并且所述持续时间增加时，限制所述发动机扭矩输出低于基于驾驶员需求的扭矩，在所述程度下，峰值预测的压缩机速度超过阈值速度，所述持续时间是所述预测的压缩机速度超过阈值速度的所述持续时间。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述当前发动机工况和所述预测的发动机工况基于来自外部车辆通信的输入，所述外部车辆通信包括导航系统和通信地耦接到所述发动机的无线通信单元中的一个或多个，其中所述输入包括车辆数据、导航数据、方位数据、地图数据、地形数据和气候数据中的一个或多个，并且其中所述当前发动机工况和所述预测的发动机工况包括车辆重量、发动机尺寸、车辆速度、发动机扭矩、发动机负荷、大气压力、排气压力、歧管压力即MAP、进气温度、压缩机压力比、压缩机效率、节气门入口压力和进气质量流率中的每一个。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述发动机是包括进气压缩机的升压发动机，并且其中所述调节包括调节以维持压缩机速度低于所述阈值速度和节气门入口压力低于阈值压力中的每一个。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述估计包括基于所述当前发动机工况和所述预测的发动机工况估计用于所述未来水平的发动机扭矩廓线和基于估计的发动机扭矩廓线的滤波值估计所述压缩机速度廓线。
18.一种车辆系统，包括：
包括进气歧管的发动机；
耦接到所述进气歧管的进气节气门；
耦接在所述进气节气门上游用于提供升压空气充气至所述进气歧管的进气压缩机；
经由管道耦接在所述进气压缩机下游的中间冷却器；
通信地耦接到网络的导航系统，所述导航系统经配置从所述网络检索包括车辆数据、导航数据、方位数据、地图数据、地形数据和气候数据的一个或多个输入；和
具有计算机可读指令的控制器，所述计算机可读指令存储在非临时性存储器上，用于：
基于在所述导航系统处检索的所述一个或多个输入，估计实际发动机工况和预测的发动机工况，用于车辆行进的即将到来的节段；
基于估计的实际发动机工况和预测的发动机工况计算压缩机出口温度廓线，用于车辆行进的所述即将到来的节段；以及
经由对所述进气节气门的调节维持实际压缩机出口温度低于阈值温度，所述调节响应于计算的压缩机出口温度廓线。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述维持包括通过响应于所述计算的压缩机出口温度廓线的预测的温度超过阈值温度减小所述进气节气门的开度，减小发动机扭矩低于阈值扭矩，所述阈值扭矩至少基于驾驶员扭矩需求，所述阈值温度至少基于所述管道的材料属性。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述计算包括：
基于估计的所述实际发动机工况和所述预测的发动机工况，估计发动机扭矩，用于车辆行进的所述即将到来的节段；
将估计的发动机扭矩转换成估计的发动机空气质量流率；
基于估计的发动机空气质量流率和大气压力中的每一个估计排气背压；
基于所述排气背压，映射进气歧管压力和节气门入口压力中的每一个；
基于所述估计的发动机空气质量流率、所述节气门入口压力和所述排气背压中的每一个估计压缩机压力比；
基于所述估计的发动机空气质量流率、所述压缩机压力比和进气温度中的每一个，估计压缩机效率；以及
基于估计的压缩机效率、所述进气温度和所述压缩机压力比中的每一个，预测所述压缩机出口温度廓线。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUB20155447A1 (it) * 2015-11-11 2017-05-11 Fpt Ind Spa Metodo e dispositivo di controllo di un motore a combustione interna di un veicolo agricolo e veicolo agricolo comprendente il dispositivo
US10273874B2 (en) * 2016-04-15 2019-04-30 Ford Global Technologies, Llc Method and system for compressor outlet temperature regulation
US11008966B2 (en) * 2016-05-02 2021-05-18 Volvo Truck Corporation Method for determining a position of at least one actuator
US10400687B2 (en) * 2016-10-20 2019-09-03 Dynacert Inc. Management system and method for regulating the on-demand electrolytic production of hydrogen and oxygen gas for injection into a combustion engine
EP3529119B1 (en) * 2016-10-24 2023-05-31 Cummins Inc. Dynamic torque management techniques for enhanced engine cycle efficiency
KR102297408B1 (ko) * 2017-04-06 2021-09-03 현대자동차주식회사 차량 및 그 제어 방법
DE102017004819A1 (de) * 2017-05-18 2018-11-22 Man Truck & Bus Ag Betriebsverfahren für ein Fahrerassistenzsystem und Kraftfahrzeug
US11926331B2 (en) * 2017-06-26 2024-03-12 Cummins Inc. Dynamic accelerator response management for a vehicle
DE102017213497A1 (de) * 2017-08-03 2019-02-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Bestimmen eines Grundladedrucks eines Gasführungssystems einer Verbrennungskraftmaschine und Motorsteuerung zum Durchführen eines solchen Verfahrens
CN111465755B (zh) * 2017-12-07 2021-12-14 沃尔沃卡车集团 用于控制车辆中的燃烧发动机的涡轮增压器系统的方法
US10690081B2 (en) * 2018-04-23 2020-06-23 Fca Us Llc Diagnostic techniques for a surge valve of a turbocharged engine
EP3784891A4 (en) 2018-04-27 2022-06-08 Dynacert Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVING THE FUEL ECONOMY OF INTERNAL ENGINES
DE102018221708B4 (de) * 2018-12-13 2021-03-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Bestimmung einer weiteren Erprobungsroute während einer Erprobungsfahrt eines Fahrzeugs
CN109931171A (zh) * 2019-03-27 2019-06-25 潍柴动力股份有限公司 一种增压器保护方法、装置和整车控制器
DE102019206127A1 (de) 2019-04-29 2020-10-29 Ford Global Technologies, Llc Hybridfahrzeug und Verfahren zum Anpassen einer Leistungsbegrenzung eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeugs
CN111997739A (zh) * 2019-05-27 2020-11-27 卡明斯公司 集成式动力系压缩机出口温度控制
FR3104118B1 (fr) * 2019-12-10 2023-01-06 Alstom Transp Tech Dispositif de contrôle, système de contrôle, véhicule ferroviaire et procédé de contrôle associés
US11261769B2 (en) * 2020-01-22 2022-03-01 Ford Global Technologies, Llc Exhaust tuning system and method
CN112031944B (zh) * 2020-07-30 2021-09-17 东风汽车集团有限公司 发动机进气口温度控制方法及系统
DE102020210642A1 (de) * 2020-08-21 2022-02-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Modellieren einer Verdichtereintrittstemperatur und/oder einer Verdichteraustrittstemperatur eines Verdichters, ein Steuergerät und ein Kraftfahrzeug
JP2022098855A (ja) 2020-12-22 2022-07-04 マツダ株式会社 エンジンシステム
US11852085B2 (en) * 2022-01-12 2023-12-26 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for overcoming a degraded barometric pressure sensor

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006307787A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Toyota Motor Corp 電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置
CN101397953A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 福特环球技术公司 具有可调节压缩机旁通量的涡轮增压发动机的控制操作
JP2009085014A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Toyota Motor Corp 内燃機関及び吸気温度制御装置
CN102635436A (zh) * 2011-02-10 2012-08-15 福特环球技术公司 用于控制压缩机的运行的方法
WO2014041296A1 (fr) * 2012-09-11 2014-03-20 Renault S.A.S. Procede de regulation d'une suralimentation pour turbocompresseur couple a une machine electrique, et dispositif turbocompresseur correspondant
CN104373195A (zh) * 2013-08-13 2015-02-25 福特环球技术公司 用于升压控制的方法和系统
CN104373200A (zh) * 2013-08-13 2015-02-25 福特环球技术公司 用于增压控制的方法和系统
CN104696065A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 涡轮增压器压缩机温度控制系统和方法
CN104975959A (zh) * 2014-04-11 2015-10-14 丰田自动车株式会社 发动机转速控制设备

Family Cites Families (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5054294A (en) 1990-09-21 1991-10-08 Carrier Corporation Compressor discharge temperature control for a variable speed compressor
US5719771A (en) 1993-02-24 1998-02-17 Amsc Subsidiary Corporation System for mapping occurrences of conditions in a transport route
JP3430764B2 (ja) * 1995-12-28 2003-07-28 トヨタ自動車株式会社 過給機の過給圧制御装置
DE19609923B4 (de) 1996-03-14 2007-06-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überwachung einer Überhitzungsschutzmaßnahme im Volllastbetrieb einer Brennkraftmaschine
US6151549A (en) * 1997-09-03 2000-11-21 Cummins Engine Co Inc System for controlling engine fueling according to vehicle location
DE19739565B4 (de) 1997-09-10 2007-09-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs
US6006540A (en) 1998-08-03 1999-12-28 Ford Global Technologies, Inc. Charge air management system for automotive engine
US6055812A (en) * 1998-12-08 2000-05-02 Detroit Diesel Corporation System and method for controlling a sequential turbocharging system
US6529815B2 (en) * 2000-12-05 2003-03-04 Detroit Diesel Corporation Method and system for enhanced engine control
US6401457B1 (en) * 2001-01-31 2002-06-11 Cummins, Inc. System for estimating turbocharger compressor outlet temperature
DE50110246D1 (de) * 2001-04-06 2006-08-03 Ford Global Tech Llc Verfahren zur Beschleunigten Innenraumaufwärmung bei Dieselfahrzeugen
US6658345B2 (en) * 2001-05-18 2003-12-02 Cummins, Inc. Temperature compensation system for minimizing sensor offset variations
US6619261B1 (en) * 2002-03-21 2003-09-16 Cummins, Inc. System for controlling an operating condition of an internal combustion engine
US6785604B2 (en) * 2002-05-15 2004-08-31 Caterpillar Inc Diagnostic systems for turbocharged engines
US6672060B1 (en) 2002-07-30 2004-01-06 Ford Global Technologies, Llc Coordinated control of electronic throttle and variable geometry turbocharger in boosted stoichiometric spark ignition engines
US6990401B2 (en) * 2002-10-04 2006-01-24 Daimlerchrysler Ag Predictive speed control for a motor vehicle
US6945047B2 (en) * 2002-10-21 2005-09-20 General Electric Company Apparatus and method for automatic detection and avoidance of turbocharger surge on locomotive diesel engines
US6725659B1 (en) * 2002-12-16 2004-04-27 Cummins, Inc. Apparatus and method for limiting turbocharger speed
SE525427C2 (sv) 2003-06-12 2005-02-22 Volvo Lastvagnar Ab Sätt att styra omställningen av ventilerna i en förbränningsmotor med variabla ventiltider samt fordon med en dylik motor med elektroniska styrorgan för ventilstyrningen
US6837225B1 (en) * 2003-07-29 2005-01-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel supply control device for a turbo-charged diesel aircraft engine
US6925804B2 (en) * 2003-09-29 2005-08-09 Detroit Diesel Corporation Method for responding to sensor failures on EGR/VGT engines
DE102004015742A1 (de) * 2004-03-31 2005-10-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP3922277B2 (ja) * 2004-09-06 2007-05-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空気量推定装置
US7305825B2 (en) 2004-10-14 2007-12-11 General Motors Corporation Engine turbine temperature control system
US7143580B2 (en) * 2004-10-22 2006-12-05 Detroit Diesel Corporation Virtual compressor outlet temperature sensing for charge air cooler overheating protection
JP2006242065A (ja) * 2005-03-02 2006-09-14 Denso Corp 過給機付き内燃機関の制御装置
US7275426B2 (en) 2005-04-01 2007-10-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Internal combustion engine control system
US8375714B2 (en) * 2005-06-27 2013-02-19 General Electric Company System and method for operating a turbocharged engine
US7925426B2 (en) * 2005-11-17 2011-04-12 Motility Systems Power management systems and devices
US7640744B2 (en) * 2005-12-02 2010-01-05 Ford Global Technologies, Llc Method for compensating compressor lag of a hybrid powertrain
US7347168B2 (en) * 2006-05-15 2008-03-25 Freightliner Llc Predictive auxiliary load management (PALM) control apparatus and method
JP4502277B2 (ja) * 2006-06-12 2010-07-14 ヤンマー株式会社 過給機を備えるエンジン
US7274986B1 (en) 2006-06-14 2007-09-25 Ford Global Technologies Llc Vehicle engine system having predictive control function
EP2050943B1 (en) * 2006-08-10 2011-11-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine with supercharger
US7631552B2 (en) * 2006-12-22 2009-12-15 Detroit Diesel Corporation Method of verifying component functionality on EGR and air systems
US7721539B2 (en) * 2007-05-01 2010-05-25 Cummins Inc. System for controlling engine fueling to limit engine output power
US7730724B2 (en) * 2007-05-10 2010-06-08 Ford Global Technologies, Llc Turbocharger shaft over-speed compensation
US7992388B2 (en) * 2007-09-18 2011-08-09 Ford Global Technologies, Llc Method for estimating compressor output temperature for a two-stage turbocharger
FR2921691B1 (fr) * 2007-09-28 2012-08-17 Inst Francais Du Petrole Procede pour controler un turbocompresseur a l'aide d'un modele physique du regime du turbocompresseur
JP4877200B2 (ja) * 2007-11-06 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US8061137B2 (en) * 2008-05-30 2011-11-22 Caterpillar Inc. Fuel control system for limiting turbocharger speed
US8374781B2 (en) 2008-07-09 2013-02-12 Chrysler Group Llc Method for vehicle route planning
US8700256B2 (en) * 2008-08-22 2014-04-15 Daimler Trucks North America Llc Vehicle disturbance estimator and method
US8397499B2 (en) * 2009-08-24 2013-03-19 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for turbocharger control
US9020726B2 (en) * 2009-11-04 2015-04-28 Daimler Trucks North America Llc Vehicle torque management
GB2475274B (en) * 2009-11-12 2016-06-15 Gm Global Tech Operations Llc Device and method for compressor and charge air cooler protection in an internal combustion engine
US8744716B2 (en) 2009-12-16 2014-06-03 GM Global Technology Operations LLC Speed control systems and methods for internal combustion engines
DE102010021562A1 (de) * 2010-05-26 2011-12-01 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Kraftfahrzeug mit Turbolader
US20110307127A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-15 Kendall Roger Swenson Method and system for controlling engine performance
US8985088B2 (en) * 2012-07-31 2015-03-24 General Electric Company Systems and methods for controlling exhaust gas recirculation
US8726658B2 (en) * 2011-07-22 2014-05-20 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas recirculation
JP2013131063A (ja) 2011-12-21 2013-07-04 Denso Corp 運転支援システム、当該システムを構成するセンタ及び車載装置
JP6032966B2 (ja) * 2012-06-27 2016-11-30 日野自動車株式会社 ターボ回転数検出装置
US9802597B2 (en) * 2013-03-11 2017-10-31 Cummins Intellectual Properties, Inc. System and method of vehicle transient torque management
JP6036677B2 (ja) * 2013-12-26 2016-11-30 トヨタ自動車株式会社 電動ウェイストゲートバルブシステム
DE102015200026B4 (de) * 2014-03-26 2021-04-01 Ford Global Technologies, Llc Schätzung der Massendurchflussrate eines Zuluftverdichters
US9586573B2 (en) * 2014-06-11 2017-03-07 Cummins, Inc. System and method for determining smart torque curve optimizing user performance
US9926866B2 (en) * 2015-05-07 2018-03-27 Deere & Company System and method for exhaust gas recirculation flow correction using temperature measurements
US10273874B2 (en) * 2016-04-15 2019-04-30 Ford Global Technologies, Llc Method and system for compressor outlet temperature regulation

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006307787A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Toyota Motor Corp 電動機付き過給機を有する内燃機関の制御装置
CN101397953A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 福特环球技术公司 具有可调节压缩机旁通量的涡轮增压发动机的控制操作
JP2009085014A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Toyota Motor Corp 内燃機関及び吸気温度制御装置
CN102635436A (zh) * 2011-02-10 2012-08-15 福特环球技术公司 用于控制压缩机的运行的方法
WO2014041296A1 (fr) * 2012-09-11 2014-03-20 Renault S.A.S. Procede de regulation d'une suralimentation pour turbocompresseur couple a une machine electrique, et dispositif turbocompresseur correspondant
CN104373195A (zh) * 2013-08-13 2015-02-25 福特环球技术公司 用于升压控制的方法和系统
CN104373200A (zh) * 2013-08-13 2015-02-25 福特环球技术公司 用于增压控制的方法和系统
CN104696065A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 涡轮增压器压缩机温度控制系统和方法
CN104975959A (zh) * 2014-04-11 2015-10-14 丰田自动车株式会社 发动机转速控制设备

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