CN107401462B - 用于操作发动机的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于操作发动机的方法和系统。本发明提供用于协调高压EGR控制回路与升压压力控制回路的操作的方法和系统。在一个示例中，在踩加速器踏板之后，可根据涡轮增压器涡轮机上游的最大可准许排气压力调整涡轮机叶片位置。所述最大可准许排气压力根据在踩加速器踏板时的HP EGR阀位置确定。

Description

用于操作发动机的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年5月18日提交的英国专利申请No.1608717.3的优先权，并要求于2016年5月18日提交的印度专利申请No.201641017210的优先权。上文引用的申请的全部内容出于各种目的据此以引用方式全文并入。
技术领域
本说明书总体上涉及用于控制车辆发动机以改进发动机组件对控制输入的响应性的方法和系统。
背景技术
车辆(例如，机动车辆)的发动机通常包括涡轮增压器，该涡轮增压器包括压缩机，所述压缩机被配置为增加进入发动机的入口空气的压力，并因此，增加可在发动机内燃烧以提供用以驱动车辆的扭矩的燃料的量。压缩机通过排气涡轮机驱动。涡轮增压器对来自车辆驾驶员的针对通过发动机供应的增加的扭矩的请求做出响应。升压(boost)控制回路控制涡轮增压器以在进气歧管中提供所需升压，从而控制进入发动机的气体的质量。以此方式，升压回路改进发动机性能和驾驶员的驾驶体验。
发动机还通常设置有排气再循环(EGR)系统，所述系统被配置为将燃烧过的排气的一部分再循环到发动机的入口。用燃烧过的排气取代富氧入口空气的一部分减少每个气缸的可用于燃烧的内容物的比例。这引起较低放热和较低峰值气缸温度，并由此减少NOX的形成，从而改进车辆的排放性能。发动机的EGR控制回路控制排气从排气歧管到进气歧管的流动。在升压发动机中，EGR系统可包括高压EGR管线，其用于将排气从涡轮机的上游再循环到压缩机的下游，以及低压EGR管线，其用于将排气从涡轮机的下游再循环到压缩机的上游。
EGR和涡轮增压器系统的操作相关，且因此需要小心地控制这两个系统以将对针对来自发动机的增加的扭矩的请求的良好响应提供给驾驶员，同时维持良好的排放性能。在再循环过量的排气的情况下，发动机的扭矩响应可为不良的，这可影响驾驶体验。另一方面，如果再循环不足量的排气，那么NOx排放增加。另外，在更加严格的排放控制规定的情况下，极大地依赖于EGR来控制排放，同时，针对快速响应发动机的客户需求还在增加。此类竞争和冲突的要求通常导致损害两个气体控制回路(即，升压回路和EGR回路)中的一个。
作为一个示例，当驾驶员请求从发动机供应增加的扭矩时，例如通过下压车辆的加速器踏板(也称为踩加速器踏板)，控制涡轮增压器的操作，以尽可能快速地增加升压压力。例如，涡轮机的叶片可被移动到更加闭合的位置，以便增加发动机的入口压力。然而，叶片的快速闭合引起排气歧管压力的增加，这继而导致EGR管线两端的压降的增加。另外，如果EGR管线的EGR阀的位置保持不变，压降的增加引起EGR流的增加。因此，进气歧管中的新鲜充气的量可减少。发动机可因此提供对针对增加的扭矩的请求的不恰当响应。因此，扭矩产生可减少，而非具有增加的扭矩产生，这可不利地影响升压回路，且因此不利地影响驾驶体验。
用于控制内燃发动机中的升压压力的一个示例方法在欧洲专利申请1178192(‘192申请)中描述。其中发动机的涡轮机的叶片经调整以控制进气通道中的升压压力。具体地说，基于发动机工况诸如发动机速度、燃料和油消耗、水温、升压压力、大气压力、大气温度以及EGR阀的位置来调整叶片。
然而，本文中的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，‘192申请描述基于多个参数的用于控制涡轮机下游的压力的叶片调整。照此，192申请的方法可能不能控制涡轮机上游的压力。作为另一示例，’192申请提供用于控制叶片位置的静态机构，所述静态机构在可需要快速响应的情况下可不恰当地优化EGR回路和升压回路。
发明内容
在一个示例中，上文描述的问题可通过一种用于涡轮增压发动机的方法来解决，所述方法包括：基于排气再循环(EGR)阀的位置来估计排气歧管(EM)压力的最大允许增加速率；基于EM压力的最大允许增加速率来估计最大允许EM压力；以及基于最大允许EM压力来调整排气涡轮机的叶片位置。以此方式，EGR和升压压力控制可被更好地协调以用于快速扭矩响应。具体地说，所述方法实现对发动机的排气歧管(EM)压力的维持。
作为一个示例实施方式，涡轮增压发动机可在启用高压EGR和升压的情况下操作。在升压发动机操作的每个时间步处，或响应于操作者扭矩需求，发动机控制器可确定排气歧管(EM)压力，即，涡轮增压器的涡轮机上游的排气压力。涡轮机上游的排气压力可通过参考数据模型或查找表来确定。
控制器可基于排气再循环(EGR)阀的位置来另外确定EM压力的最大准许增加速率。最大准许增加速率可对应于EGR阀的给定位置的最大允许速率。另外，在每个时间步处，最大允许EM压力可基于EM压力的增加速率来确定。最大允许压力指示用以将再循环的排气的质量流量维持在可准许限制内的EM压力。在一个示例中，最大准许压力值可通过以下操作来确定：将压力的最大准许增加速率乘以特定的时间段(例如执行所述方法的时间步的长度)以计算压力的最大准许增加；且然后将最大准许增加加到所确定的涡轮机上游的排气压力。
因此，基于最大允许EM压力，在每个时间步处，可至少部分根据涡轮机上游的排气压力来控制涡轮增压器的操作，使得排气压力的增加速率维持在最大准许速率处或之下。在一个示例中，涡轮增压器可包括可变几何涡轮机(VGT)，其中涡轮增压器组件的操作可通过改变VGT的几何结构来控制。例如，可控制内燃发动机的涡轮机的叶片的位置，使得将EM压力维持在最大允许EM压力和/或EM压力的最大准许增加速率处或之下。另外或替代地，涡轮增压器可包括涡轮增压器组件旁通导管，其被配置为准许排气绕过涡轮增压器组件。例如，旁通导管可允许排气绕过涡轮增压器组件的涡轮机。其中，涡轮增压器组件的操作可通过经由改变旁通导管中的旁通阀的位置来改变通过旁通导管的排气流而控制。在本文中，最大允许EM压力和/或EM压力的最大准许增加速率可至少部分根据EGR阀的位置来确定。控制器可另外确定通过涡轮机的排气的质量流速。涡轮增压器的操作可至少部分根据通过涡轮机的排气的质量流速来控制。
作为另一示例，控制器可基于最大允许EM压力来控制涡轮机的叶片的闭合程度和/或闭合速度，以优化内燃发动机的EGR回路和升压回路。例如，闭合涡轮机叶片的速度可通过控制叶片位置来控制。
在一个示例中，为控制涡轮机叶片位置，可基于反向涡轮机模型来确定叶片的位置。反向涡轮机模型可根据最大允许EM压力、涡轮机下游的排气压力以及涡轮机中排气的质量流速来设置叶片位置。另外，所确定的叶片位置可与叶片位置的默认值进行比较。默认值是指独立于最大允许压力确定的叶片位置的值。基于所述比较，可确定两个值中的最小值并将其用作叶片位置的最终值。
作为一个示例，所述方法可在多个时间步内迭代地执行。所述方法的每个步骤可在每个时间步期间执行。替代地，当在迭代过程内执行时，所述步骤中的一个或多个可省略。所述方法的步骤的迭代可继续，直到已经过预定时间段。在另一示例中，控制器可检测针对通过发动机供应的增加量的扭矩的请求，例如，来自驾驶员或车辆的控制器的请求。所述方法可响应于检测到针对增加的扭矩的请求在多个时间步内迭代地执行。
控制器可另外改变EGR阀的位置，使得EGR导管内的排气的流速保持基本上不变。可控制涡轮增压器的操作，使得可改变EGR阀的位置以将EGR导管内的排气的流速维持在基本上不变的值处。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化形式引入在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意图识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围通过所附权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上文提到的任何缺点或在本发明的任何部分中的实施方式。
附图说明
图1是根据本公开的布置的发动机组件的示意图；
图2示出根据本公开的操作发动机组件的示例方法；
图3示出HP-EGR阀位置与EM压力的最大准许增加速率之间的示例关系；以及
图4示出用于协调EGR控制回路和升压控制回路的预期示例发动机操作。
具体实施方式
配备有排气再循环(EGR)的发动机大体具有两个气体控制回路，即升压回路和EGR回路。这两个回路具有明显的相互作用，其中可增加一个回路的性能可能不利地影响另一个回路。举例来说，在扭矩要求突然增加的情况下，如果EGR回路不足够快速地对排气歧管压力的增加做出响应，那么EGR的质量流量可超出期望水平。另外，如果排气歧管压力的变化是突然的，那么EGR回路可能不能够适当地减弱影响，从而引起进气系统中过量的燃烧过的气体，导致扭矩的损失。参考图1描述具有EGR能力的示例发动机系统。发动机控制器可以被配置为执行控制程序，诸如图2的示例程序，以协调发动机EGR控制回路和升压控制回路。其中VGT几何结构可基于高压EGR阀的位置，诸如基于图3中示出的关系来调整，以限制排气涡轮机上游的最大排气歧管压力。参考图4示出示例发动机操作。
参考图1，示出根据本主题的实施方式的发动机组件100。发动机组件100可耦接在车辆(例如，机动车辆)中，所述车辆可为混合动力车辆。发动机组件100包括发动机4、进气系统6以及排气系统8。发动机4通信地耦接到控制单元110，所述控制单元110可被配置作为发动机控制单元。进气与发动机4的气缸5内的燃料混合，并且燃烧燃料以提供用以驱动发动机4的动力。
发动机进气系统包括进气歧管115，以经由进气通道6a接收空气以供燃烧。新鲜空气可经由进气通道6a通过空气滤清器125提供给发动机。空气滤清器125防止磨蚀物质和污染物(诸如污染物质、花粉、灰尘以及细菌)进入发动机气缸5。在空气滤清器125附近，可提供质量流量传感器135以确定进入发动机4的空气的质量流速。质量流量传感器135可耦接到控制单元110以将所确定的质量流速提供到控制单元110以用于控制发动机操作。空气向进气歧管115的进入可使用进气节气门145来调节。节气门145可被打开或闭合以管理空气流。进入进气歧管115的包括新鲜空气和排气的进气的压力可使用歧管充气压力传感器136来测量，所述压力传感器136还耦接到控制单元110。
在所描绘的示例中，发动机是具有涡轮增压器组件14的升压发动机系统。涡轮增压器组件14包括通过排气涡轮机150经由轴152驱动的进气压缩机130。进气可使用压缩机130来压缩以增加空气的压力和密度，从而获得更好的发动机效率。由于压缩，进气的温度可增加。因此，压缩空气可在经过增压空气冷却器140后被冷却，以在将空气递送到发动机之前降低空气的温度以改进燃烧。
进气系统6包括设置在涡轮增压器组件14的压缩机130上游的低压(LP)进气导管(inlet duct)6a。压缩机130被配置为将从低压进气导管6a到达压缩机130的入口空气的压力增加至升压压力水平。已被压缩机130压缩的入口空气进入高压入口导管6b。入口空气在HP入口导管6b内流动到发动机的入口歧管115，并且可被吸入到发动机4的气缸5中。
排气系统8还包括排气歧管120，以在发动机中的燃烧后排放排气。排气系统8还可包括设置在涡轮机150下游的一个或多个排气后处理装置18。例如，排气系统8可包括稀NOx捕集器18a、颗粒过滤器18b和/或选择性催化还原装置18c。排气后处理装置可被配置为降低排气内存在的污染物质的浓度。
排气后处理装置18a、18b、18c中的一个或多个可为可控制的，以调整所述排气后处理装置从排气去除污染物质的效率。控制排气后处理装置的操作可影响通过排气系统8且因此通过涡轮机150的排气的质量流速。
另外或替代地，在排气后处理装置18的一段时间的操作之后，装置18的性能可降低。例如，颗粒过滤器18b和/或稀NOx捕集器18a可变满，从而降低所述颗粒过滤器和/或稀NOx捕集器能够从排气去除污染物质的速率。当排气后处理装置的性能降低时，通过排气后处理装置的排气的质量流速和/或排气后处理装置两端的压差可改变。
发动机系统100还包括高压(HP)排气再循环(EGR)组件160，其用于将排气从涡轮机的上游再循环到压缩机的下游。发动机系统还包括低压(LP)排气再循环(EGR)组件170，其用于将排气从涡轮机的下游再循环到压缩机的上游。
排气可通过HP排气导管9b流动到涡轮增压器组件的涡轮机150。排气可通过涡轮机150膨胀以到达低压排气导管9a。动力可由涡轮机150通过经由涡轮机150来膨胀排气而产生，以为压缩机130提供动力。
在所描绘的示例中，涡轮机150是包括可变入口叶片(未示出)的可变几何涡轮机(VGT)，所述可变入口叶片布置成相对于涡轮机的转子(未示出)成一定角度。通过改变入口叶片相对于转子的角度，可控制通过涡轮机150生成的动力，并且因此可控制提供到压缩机130的动力。通过涡轮增压器组件14提供的升压的水平可因此通过改变可变入口叶片的角度来控制。在一些布置中，涡轮机150的几何结构可为固定的。
通过涡轮增压器组件14提供的升压的水平可另外地或可选地通过控制通过涡轮增压器组件旁通导管154的排气流来控制。旁通导管154被配置为允许排气的一部分从HP排气导管9b流动到LP排气导管9a，而不经过涡轮机150。经过涡轮旁通导管154的排气流可通过旁通阀来控制，所述旁通阀也被称为废气门阀156。通过允许排气的一部分绕过涡轮机150，可减小通过涡轮机生成的动力，并且因此可减小可用于驱动压缩机130的动力。通过涡轮增压器组件14提供的升压的水平可因此减小。
在排气系统8包括VGT涡轮机且还包括涡轮增压器旁通导管154和旁通阀156的布置中，通过涡轮机150生成的动力可通过改变涡轮机150的几何结构和/或通过改变旁通阀156的位置来控制。
如上文所提及，增加进入发动机4的入口空气的压力，例如增加升压水平或升压压力，允许将更大量的空气吸入到发动机的气缸中，这继而允许更多燃料与空气混合并燃烧。在发动机4内燃烧更多燃料允许发动机产生更多动力和扭矩来驱动车辆。当车辆的驾驶员请求通过发动机4供应更多动力例如通过下压车辆的加速器踏板(未示出)时，，涡轮增压器组件14可经控制以增加通过涡轮增压器组件提供的升压的水平，并且因此增加通过发动机生成的动力和扭矩。
HP EGR组件160包括HP EGR导管12，其被配置为将离开发动机4的排气的一部分再循环回到进气系统6。再循环的排气与进气系统6内的入口空气混合，并且可在经过HP EGR冷却器164后被吸回到发动机4中。HP EGR导管的第一端12a可耦接到HP排气导管9b并且与HP排气导管9b流体连通，例如，在涡轮机150上游的排气系统8上的位置。例如，HP EGR导管12的第一端12a可耦接到排气歧管120。HP EGR导管12的第二端12b可耦接到HP进气导管6b并且与HP进气导管6b流体连通，例如，在压缩机130下游的进气系统6上的位置处。
HP EGR导管12内的排气流可通过HP EGR阀162控制。排气的流速可取决于HP EGR阀162的位置以及HP EGR导管12的第一端12a和第二端12b之间的压差。例如，当HP排气导管9b内的排气压力相对于HP入口导管6b内的入口气体压力增加时，HP EGR导管12内的排气的流速可针对HP EGR阀162的给定位置增加。
LP EGR组件170包括LP EGR导管17，其被配置为将离开发动机4的排气的一部分再循环回到进气系统6。再循环的排气与进气系统6内的入口空气混合，并且可在经过LP EGR冷却器174后被吸回到发动机4中。LP EGR导管17内的排气流可通过LP EGR阀172控制。排气的流速可取决于LP EGR阀172的位置以及LP EGR导管17的端部之间的压差。
由于HP EGR阀的位置的变化或HP EGR导管12两端的压差的变化所致的增加EGR气体的流速可引起存在于被吸入到发动机4的气缸中的进气中的入口空气的量的减少，从而减少可在发动机内燃烧的燃料的量。通过发动机4生成的动力可因此减小。以此方式控制通过发动机生成的动力可为有益的，因为与以其它方式(例如通过使用入口节气门)控制发动机4相比，以此方式控制可引起减少诸如氮氧化物等污染物的产生。
如上文所描述，当车辆的驾驶员请求增加的动力或扭矩时，涡轮增压器组件14的操作可经控制以增加所提供的升压水平。在一个示例中，控制涡轮增压器组件以增加升压水平可通过调整涡轮机150的可变叶片的角度来实现。调整叶片的角度可减少经过涡轮机150的排气可流经的面积。因此，在以此方式控制涡轮机之后，涡轮机上游的排气压力(例如，在排气歧管120内)可增加。
作为另一示例，控制涡轮增压器组件以增加升压水平可通过闭合废气门阀156来实现。闭合废气门阀可减少可用于排气绕过涡轮机150的流动面积，这可引起HP排气导管9b和/或排气歧管120内的排气压力的增加。
相比于由于增加的动力被供应到压缩机130(例如，通过涡轮机150)所致的HP进气导管6b内的入口气体压力的增加，由于经过和/或绕过涡轮机的流动面积的变化所致的涡轮机150上游的排气压力的增加可以更高的速率发生。这可引起HP EGR导管12的第一端12a与第二端12b之间的压差的变化，所述变化可影响(例如增加)HP EGR导管内的EGR气体的流速。
因此，当驾驶员请求增加通过发动机供应的动力时，涡轮增压器组件14与HP EGR系统160的操作之间的相互作用可引起通过发动机4提供的动力的不期望的减少。
HP EGR阀162的位置可至少部分基于HP EGR导管12两端的压差来控制，因此HPEGR阀162可经控制以补偿此影响。然而，如果驾驶员请求快速增加通过发动机供应的动力，那么HP EGR阀162可能不被足够快速地控制以充分地补偿HP EGR导管12两端的压差的变化。
控制单元110从图1的各种传感器接收信号，并采用图1的各种致动器来基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。在一个示例中，控制器优化发动机的升压回路和EGR回路以控制和协调排放并增强发动机性能。为优化这两个回路，控制单元110提供将排气歧管(EM)压力(P3)的变化速率限制到可被正确响应的水平，从而减少对升压回路的干扰。控制单元110可在检测到踩加速器踏板条件后在预定的持续时间内控制EM压力(P3)的变化速率，因为气体控制回路之间的相互作用在踩加速器踏板条件期间为最高。如本文中所使用，“踩加速器踏板”条件可理解为扭矩需要快速变化的条件，举例来说，当驾驶员需求扭矩的变化速率大于阈值速率时。驾驶员需求扭矩可指由驾驶员请求以实现特定速度或加速度的扭矩。驾驶员需求扭矩可对应于各种发动机参数，例如节气门角度。另外，驾驶员需求扭矩可基于从传感器诸如踏板位置传感器、节气门传感器或速度传感器接收到的输入来确定。
如参考图2详述，基于从传感器接收到的输入，控制单元110可确定驾驶员需求扭矩。在稳定状态或非常缓慢的变化条件下，可以遵循标称设定点或默认逻辑。控制单元110可检测到由驾驶员需求扭矩的速率变化触发的踩加速器踏板，并且然后激活用以在踩加速器踏板之后的预定时间段内限制EM压力(P3)的变化速率的方法。替代地，所述控制方法可一直有效，但将仅在快速变化条件期间起作用。
响应于检测到踩加速器踏板事件，控制单元110可设定在预定时间段内有效的踩加速器踏板标记。应当理解，预定时间段可基于发动机要求诸如相对于驾驶员需求扭矩的实际发动机扭矩来校准。例如，当实际发动机扭矩与驾驶员需求扭矩之间的差值增加时，预定时间段可增加。预定时间段可另外基于发动机速度、升压压力、车辆速度中的一个或多个。例如，预定时间段在较高发动机速度或车辆速度下可比在较低发动机速度或车辆速度下更高。另外，预定时间段可划分成多个时间步，例如，每个时间步可为一秒，以用于以可控方式管理EM压力(P3)。
控制单元110可在检测到踩加速器踏板后确定初始EM压力。在一个示例中，初始EM压力可为建模值而非测量值。因此，在没有EM压力测量的情况下的系统可容易地实施本文中描述的机构。初始EM压力可基于包括EM压力的模型根据涡轮机质量流量(dm_turbine)、涡轮机叶片角度以及涡轮机下游的排气压力(P4)来确定。然而，在其它实施方式中，初始EM压力也可测得。
控制单元110还可确定EGR阀162的即时位置以计算EM压力的可准许增加速率。因为EGR阀162的定位通常通过控制单元110控制，所以涉及EGR阀162的定位的信息可用于控制单元110。在一个示例中，控制单元110可具有EM压力速率数据，诸如查找表，所述数据可包括根据EGR阀位置的EM压力(P3)的最大上升速率。EM压力(P3)的增加速率可通常被校准使得在EGR阀闭合时排气压力(P3)的准许增加速率较高，而在不断增大的EGR阀开度的情况下降低。因此，当EGR阀162打开时，EM压力的增加速率可较慢，但当EGR阀162响应于EM压力的增加而闭合时，EM压力的上升速率的准许值自身将增加。
在一个示例中，最大准许EM压力增加速率和HP EGR阀位置的校准可根据可能的最大阀速度和容许的EGR质量流量误差来调整。例如，可确定HP EGR阀可移动的速度(例如，所述阀可以每毫秒1度阀旋转的速度移动)。另外，可计算容许的EGR质量流量误差(例如，容许的EGR质量流量误差可为3％的EGR分数的误差，所述误差然后被转换成EGR质量流量误差(以千克/时为单位))。使用孔口流动方程并假设HP EGR阀在闭合方向上尽可能快地移动(如果EM压力在增加)，控制器可确定在下一时间步中，可准许的最大EM压力可在不超过容许的EGR质量流量误差的情况下提供。换句话说，控制器可基于最大阀速度和孔口流动方程来计算通过在一个时间步中尽可能快地移动阀可补偿多少压力变化。照此，孔口流动方程是非线性的。例如，对于给定的HP EGR导管两端的压差，在阀大开时将阀闭合1度对EGR流具有较小的影响，而在阀正接近闭合位置时将阀闭合1度对EGR流具有较大的影响。因此，容许压力变化在阀位置的范围内非线性地变化。基于EM压力(P3)的初始值和EM压力的增加速率，在每个时间步处，可计算最大允许EM压力。最大允许压力指示用以将再循环的排气的质量流量维持在可准许限制内的EM压力(P3)。举例来说，针对后一时间步可计算最大允许EM压力。因此，最大允许EM压力在每个时间步处根据最大准许速率增加。
另外，在每个时间步处，涡轮机150的(一个或多个)叶片的位置可使用在所述时间步处的最大允许EM压力的值来确定。如先前所提及，EM压力是质量流量、下游涡轮机压力以及叶片位置的函数。此处，此模型可为反向涡轮机模型，且上文计算的最大允许EM压力值、质量流量以及下游涡轮机压力可用于确定叶片位置。因此，在当前情况下，叶片位置通过最大允许压力来驱动而不能反过来，其中叶片位置确定EM压力。
另外，控制单元110还可基于默认逻辑来确定叶片位置，所述默认逻辑即，可独立于最大允许EM压力的逻辑。另外，叶片位置的默认值可与基于最大允许EM压力确定的叶片位置进行比较。基于所述比较，叶片位置的两个值中的最小值可被选定为叶片位置的最终值，且叶片可相应地定位。因此，所得的EM压力(P3)可在符合要求的EGR控制的容许范围内，从而自动地优化两个回路。
因此，当EGR阀160完全打开时，甩负荷(load rejection)能力较差，而当EGR阀闭合时，两个气体控制回路之间可能不存在相互作用，且EM压力(P3)可在对EGR回路没有任何影响的情况下改变。
以此方式，图1的部件实现一种发动机系统，该发动机系统包括：发动机；涡轮增压器，其包括通过排气涡轮机驱动的进气压缩机；高压排气再循环(HP EGR)系统，其包括用于将排气从排气涡轮机的上游再循环到进气压缩机的下游的HP EGR导管和HP EGR阀；歧管空气流量传感器，其耦接到发动机进气口；以及发动机控制器，其包括存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述指令用于：确定涡轮机上游的排气歧管(EM)压力；基于HP EGR阀的位置来估计EM压力的最大准许增加速率；以及调整涡轮机的操作，包括调整涡轮机几何结构，以将EM压力的增加速率维持在EM压力的最大准许增加速率处或之下。控制器可包括另外指令，所述指令用于：基于EM压力的最大准许增加速率和初始EM压力来估计最大EM压力，并且其中调整涡轮机的操作将在涡轮机上游估计的EM压力维持在最大EM压力处或之下。在另一示例中，控制器可包括另外指令，所述指令用于：估计流经涡轮机的排气的质量流速；以及基于通过涡轮机的排气的质量流速，另外调整涡轮机的操作，包括调整涡轮机几何结构。在一个示例中，涡轮机可为具有涡轮机叶片的可变几何涡轮机，其中调整涡轮机几何结构包括调整涡轮机叶片位置，并且其中初始EM压力经由传感器来测量，或通过控制器根据涡轮机下游的排气压力、流经涡轮机的排气的质量流速以及初始涡轮机叶片位置中的每一个来建模。控制器可包括另外指令，所述指令用于：在多个时间步中的每个时间步内迭代地执行确定、估计以及调整中的每一个，所述多个时间步限定从操作者请求的扭矩需求增加起的预定持续时间。在一个示例中，基于EM压力的最大准许增加速率和初始EM压力来估计最大EM压力可包括：将EM压力的最大准许增加速率乘以给定时间步的长度，以计算给定时间步的EM压力的最大准许增加；以及将EM压力的最大准许增加加到初始EM压力。所述系统还可包括排气废气门，其包括耦接在排气涡轮机两端的废气门阀，并且调整涡轮机的操作可包括调整废气门阀的开度，以将EM压力的增加速率维持在EM压力的最大准许增加速率处或之下。控制器可包括另外指令，所述指令用于：基于涡轮机的调整操作来改变HP EGR阀的位置，以从涡轮机的调整操作之前维持通过HP EGR导管的排气流速基本上不变。
现在转到图2，其示出一种用以控制升压内燃发动机中的高压排气再循环(EGR)的方法。描述方法200所用的次序并不意图被理解为限制，且任何数目的所描述方法框可以任何适合的次序组合以执行方法200或替代方法。另外，在不脱离本文中描述的主题的精神和范围的情况下可从方法200删除个别框。用于实施方法200的指令可以通过控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1所描述的传感器)接收到的信号来执行。根据下文描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。例如，调整EGR可包括基于所测量的或建模的排气歧管压力来调整耦接到HP EGR阀的致动器以便改进升压响应。在一个示例中，方法200可通过经编程的计算装置诸如控制单元110来执行。
在202处，方法200包括估计和/或测量发动机工况。例如，可获得涉及扭矩参数的细节。扭矩参数可包括例如踏板位置、发动机速度、节气门位置、大气压力、发动机负荷、升压压力等。例如，发动机控制器(诸如图1的控制单元110)可从各种传感器接收涉及扭矩参数的输入。在204处，所述方法包括使用所获得的扭矩参数来确定驾驶员需求扭矩的变化速率。
在206处，所述方法包括确定驾驶员需求扭矩的增加速率是否大于阈值速率。举例来说，控制器可将所确定的驾驶员需求扭矩的变化速率与预定且可配置的阈值速率进行比较。如果驾驶员需求扭矩的变化速率小于阈值速率，那么方法200可分支到(“否”分支)框208。在208处，所述方法包括基于默认逻辑来控制涡轮增压器的操作，并且由此控制排气歧管(EM)压力(图1的P3)。默认逻辑可包括可独立于最大允许EM压力的逻辑，其中叶片位置并非基于最大允许EM压力。在一个示例中，基于默认逻辑来控制涡轮增压器包括基于默认逻辑来控制EM(图1的P3)压力。
作为一个示例，控制器可确定用以发送到涡轮机叶片位置致动器和/或废气门阀的控制信号，诸如指示期望叶片或废气门阀位置的信号，所述信号基于独立于EGR流对驾驶员需求扭矩的确定来确定。控制器可通过确定直接地考虑驾驶员需求扭矩，例如在驾驶员需求扭矩增加时增加叶片或废气门阀的闭合程度，来确定用以发送到叶片位置致动器或废气门阀的控制信号。控制器可基于使用查找表的计算来确定位置信号，其中输入为驾驶员扭矩需求且输出为期望位置。然后程序结束。
如果在206处确定驾驶员需求扭矩的增加速率超过阈值速率，那么方法200可前进到(“是”分支)210。在210处，可在预定时间段内设定踩加速器踏板标记。在一个示例中，这包括设定定时器。预定时间段可对应于预期HP EGR阀做出响应所处的时段。另外，预定时间段可被划分成多个时间步或间隔，诸如划分成一秒的间隔。
在212处，可基于HP EGR阀的位置来确定EM压力的最大可准许增加速率。EM压力的最大可准许增加速率对应于确保将EM压力维持在容许限制内的压力增加速率。可确定压力的最大准许增加速率，使得HP EGR系统(诸如图1的HP EGR系统160)可经控制以适当地补偿HP EGR导管(诸如HP EGR导管12)两端的压差的变化，例如，通过改变HP EGR阀的位置以将HP EGR导管内的再循环的排气的流速维持在期望水平处。在一个示例中，控制器可接收EGR阀位置的即时值，并可相应地确定EM压力的最大可准许增加速率。另外或替代地，所述方法可包括确定涡轮机上游的排气压力的最大准许值。然后可控制涡轮增压器组件的操作，使得涡轮机上游的排气压力维持在最大准许值处或之下。
在一个示例中，控制器可参考映射图，例如图3的示例映射图，以确定对于给定EGR阀位置的EM压力的最大可准许增加速率。暂时转换到图3，映射图300示出EM压力的最大可准许增加速率与EGR阀位置之间的示例关系302。在本文中，EGR阀位置是指耦接在HP EGR导管中的HP EGR阀的位置，且EM压力的最大可准许增加速率是指在高压排气通道中在排气涡轮机上游的排气压力的最大允许增加速率。如本文中所描绘，EM压力的最大可准许增加速率与HP EGR阀位置之间的关系302是非线性的。具体地说，在较小阀开口处，诸如在映射图300上的点304处，存在通过HP EGR阀的阻流，且所述流对阀两端的压力极其不敏感。相比之下，在较大阀开口处，诸如在映射图300上的点306处，所述流对阀两端的压力敏感，然而，HPEGR阀移动对所述流几乎没有影响。例如，对于给定的HP EGR导管两端的压差，在阀大开时将阀闭合1度可对EGR流具有较小的影响，而在阀正接近闭合位置时将阀闭合1度可对EGR流具有较大的影响。因此，在瞬态期间的容许压力变化也可在阀位置的范围内非线性地改变。
返回到图2，EM压力的最大准许增加速率相对于HP EGR阀位置的校准可根据可能的最大阀速度和容许的EGR质量流量误差来调整。例如，可确定HP EGR阀可移动的速度(例如，所述阀可以每毫秒1度阀旋转的速度移动)。另外，可计算容许的EGR质量流量误差(例如，容许的EGR质量流量误差可为3％的EGR分数的误差，所述误差然后被转换成EGR质量流量误差(以千克/时为单位))。使用孔口流动方程并假设HP EGR阀在闭合方向上尽可能快地移动(如果EM压力在增加)，控制器可确定可准许的最大EM压力可在不超过容许的EGR质量流量误差的情况下提供。换句话说，控制器可基于最大阀速度和孔口流动方程来计算通过在一个时间步中尽可能快地移动阀可补偿多少压力变化。
HP排气导管(例如，图1的HP排气导管9b)内的排气压力相对于HP进气导管(例如，图1的HP进气导管6b)内的入口气体压力的变化对HP EGR导管(诸如图1的HP EGR导管12)内的EGR气体的流速的影响可取决于HP EGR阀(例如，图1的HP EGR阀162)的位置。压力的最大准许增加速率和/或最大准许压力值可至少部分根据HP EGR阀的位置来确定。最大准许增加速率可通过参考数据模型或查找表来确定。例如，最大准许压力增加速率可通过参考数据模型来确定，所述数据模型依据HP EGR阀的位置根据等式(1)来提供最大准许压力增加速率，其中ΔP3max是涡轮机上游的排气压力的最大准许增加速率。
ΔP3max＝F1(EGR阀位置) (1)
在214处，所述方法包括确定EM压力的初始或当前值。在一个示例中，初始EM压力是基于排气压力传感器的输出。替代地，初始EM压力可使用涡轮机模型基于涡轮机下游的排气压力(例如，图1的P4)、涡轮机质量流量以及涡轮机的叶片位置来建模。例如，可基于涡轮机下游的排气压力值(P4)、涡轮机质量流量以及涡轮机的叶片位置来实时地测量初始值。
在216处，所述方法包括确定EM压力的最大可准许值。最大允许EM压力可基于EM压力的最大增加速率和EM压力的初始值来计算。在一个示例中，所述计算在预定时段的每个间隔或时间步处迭代地执行。因此，在每个时间步处，最大允许EM压力的值可增加。
在218处，使用最大允许EM压力，可确定叶片位置。举例来说，叶片位置可使用反向涡轮机模型来确定，其中叶片位置根据最大允许EM压力、涡轮机下游的排气压力以及涡轮机中的排气的质量流速来设置。
替代地，计算基于最大允许EM压力确定的叶片位置和基于默认逻辑确定的叶片位置中的最小值，以确定最终叶片位置。因此，叶片位置可一直为最低(最大打开)可能叶片位置。涡轮机的低设定点可为给出较低EM压力的更加打开的位置。以此方式，所计算的最大EM压力仅在来自默认逻辑的设定点将引起较高EM压力(伴随更加闭合的叶片位置)时起作用。如果驾驶员不请求大的扭矩增加(或扭矩的快速增加)，那么叶片位置限制不起作用。
在220处，涡轮机的(一个或多个)叶片可被致动到所确定的位置以将EM压力维持在允许的限制内。举例来说，控制器可基于所确定的叶片位置来将信号发送到VGT以定位涡轮机的叶片。因此，EGR的质量流量可被维持在可准许限制内以确保EM压力不超出先前确定的最大允许EM压力，因为EGR的质量流量的可准许限制是基于所允许的最大EM压力。
在222处，诸如基于定时器的输出来确定是否已经过预定时间段。如果否，那么所述方法返回到214以迭代地更新初始压力的估计值，且之后更新最大允许EM压力，且之后更新叶片的位置。在一个示例中，在给定迭代上确定的最大EM压力可用作在紧接于其后的迭代上的初始EM压力。具体地说，先前确定的最大允许压力变成当前时间步的初始EM压力。替代地，初始EM压力的新值可在每个迭代上确定。所述新值可对应于建模值，或可实时地测量，如在214处所讨论的。如果已经过预定时间段，那么程序在224处清除踩加速器踏板标记，并返回到在208处基于默认逻辑来控制VGT叶片位置。因此，在预定时间段到期之后的叶片位置可基于默认逻辑来控制。
在一个示例中，基于最大准许EM压力来确定叶片位置可包括确定VGT的期望几何结构设定(例如，VGT的可变叶片的角度)和/或废气门阀的期望位置，并根据所确定的设定来设定VGT的几何结构和/或废气门阀的位置。期望设定可通过参考数据模型和查找表来确定。在一个示例中，应用数据模型，所述数据模型允许依据最大准许压力值、通过涡轮机的排气的质量流速以及涡轮机下游的压力(例如)根据等式(2)来确定VGT几何结构设定，其中P3max是最大准许值或压力，
Figure BDA0001289572090000151
是通过涡轮机的排气的质量流速，且P4是涡轮机下游的排气压力。
Figure BDA0001289572090000161
以此方式，最大准许压力值可通过以下操作来计算：将压力的最大准许增加速率乘以执行所述方法的每个迭代所处的时间步，并将结果加到初始排气压力估计值。
如上文所描述，涡轮机上游的排气压力的增加可由流经和/或绕过涡轮机的排气的流动面积的变化引起。由流动面积的特定变化引起的压力的增加可取决于流经和/或绕过涡轮机的排气的质量流速。因此，所述方法还可包括确定经过和/或绕过涡轮机的排气的质量流速。涡轮机的操作可至少部分根据所确定的质量流速来控制，例如，以便将涡轮机上游的排气压力的增加速率维持在最大准许速率处或之下。
流经涡轮机的排气的质量流速可取决于涡轮机下游的排气压力。如图1中所示，发动机组件还可包括低压(LP)EGR系统，且LP EGR阀的位置可因此影响通过涡轮机的排气的质量流速。具体地说，因为已通过LP EGR路线的EGR已向涡轮机释放更多排气能量(与经由HP EGR路线的EGR相比)，所以LP EGR提供效率益处。因此，除调整叶片的位置外，还可响应于驾驶员需求扭矩的增加来调整LP EGR阀的位置以限制EM压力。
在一个示例中，可改变低压路线与高压路线之间的总EGR的分流比以实现排气NOx目标。另外，当EM压力在叶片移动到更加闭合的位置时而增加时，可(通过减小LP EGR阀的开度)减少LP EGR流以补偿增加的HP EGR流。然而，由于LP EGR的通向发动机的排气流动路径比HP EGR长得多，所以它们的响应时间不同。另外，LP EGR系统两端的压力梯度比HP EGR系统两端的压力梯度低得多。因此，为使用缓慢变化的更远的LP EGR流来补偿快速变化的VGT叶片位置和HP EGR流，LP-EGR可被当作是VGT和HP-EGR控制的缓慢变化的“噪声因素”，所述HP-EGR控制在瞬态期间更“忙”。另外，因为排气后处理装置的操作可影响通过排气系统且因此通过涡轮机的排气的质量流速，所以除调整叶片的位置外，还响应于驾驶员需求扭矩的增加来调整排气后处理装置操作以限制EM压力。例如，在排气后处理装置的一段时间的操作之后，装置的性能可降低。例如，颗粒过滤器和/或稀NOx捕集器可变满，从而降低所述颗粒过滤器和/或稀NOx捕集器能够从排气去除污染物质的速率。当排气后处理装置的性能降低时，通过排气后处理装置的排气的质量流速和/或排气后处理装置两端的压差可改变。排气后处理装置的操作可因此影响通过涡轮机的排气的质量流速，以及涡轮机的下游(紧接的下游)的排气压力。这些因素可继而影响所估计的涡轮机上游的EM压力。例如，响应于由于踩加速器踏板所致的扭矩需求的瞬时增加，可中止排气后处理装置再生或清洗事件。这是因为后处理装置的影响(例如，过滤器堵塞)是缓慢变化的，且作为响应采取的动作(例如，过滤器再生或NOx捕集器清洗)需要几分钟来完成。
以此方式，通过确定涡轮机上游的排气压力和/或通过涡轮机的排气的质量流速，可更准确地控制涡轮增压器组件以减少通过HP EGR导管的排气的流速的不期望增加。因此，通过发动机提供的动力的不期望的减少得到减少。
应当理解，图2的方法的迭代过程可在车辆的操作期间可选地连续执行，例如，以连续的回路执行。换句话说，可执行迭代过程，而不管车辆的驾驶员、发动机控制器或车辆的另一控制器是否已请求待提供的扭矩的增加。例如，所述方法可在检测到针对通过发动机供应的增加量的扭矩的任何请求时被触发。
现在转到图4，其示出协调HP EGR回路和升压回路控制的示例发动机操作。映射图400在曲线402处经由踏板位置(PP)描绘操作者扭矩需求，在曲线404处描绘耦接在HP EGR导管中的HP EGR阀的位置，在曲线406处描绘排气涡轮机上游的最大准许排气歧管(EM)压力，在曲线408处描绘涡轮机叶片位置，且在曲线410处描绘在涡轮增压器压缩机处的升压压力。排气涡轮机上游的最大准许EM压力根据EM压力的最大准许增加速率来确定，所述EM压力的最大准许增加速率继而根据HP EGR阀位置来确定。
在t1之前，发动机根据较低操作者扭矩需求(曲线402)以某一升压压力(曲线410)操作。较低水平的升压压力通过维持涡轮增压器的涡轮机叶片更加打开(曲线408)来提供。发动机还以减少量的HP EGR操作，如通过HP EGR阀(曲线404)的较小开口指示。
在t1处，由于踩加速器踏板事件而存在操作者扭矩需求的快速增加。响应于增加的操作者扭矩需求，确定最大准许EM压力。具体地说，由于在踩加速器踏板时HP EGR阀的更加闭合的位置，准许EM压力的较高增加速率，从而允许较高的最大准许EM压力。具体地说，由于HP EGR阀的更加闭合的位置，升压回路不太可能被HP EGR回路不利地影响，且因此允许EM压力增加至较高水平。EM压力的增加通过将叶片移动至更加闭合的位置来实现，从而允许升压压力快速地增加。在t2处，一旦扭矩需求减少，叶片位置就以对应的升压压力的下降返回到更加打开的位置。
在t3处，存在引起HP EGR的需求增加的发动机工况的变化。这通过将HP EGR阀移动到更加打开的位置来满足。在t4处，由于另一踩加速器踏板事件而存在操作者扭矩需求的另一快速增加。响应于增加的操作者扭矩需求，确定最大准许EM压力。具体地说，由于在踩加速器踏板时HP EGR阀的更加打开的位置，准许EM压力的相对较低增加速率(与在t1处准许的速率相比)，从而允许较低的最大准许EM压力(与在t1处准许的EM压力相比)。具体地说，由于HP EGR阀的更加打开的位置，升压回路更可能被HP EGR回路不利地影响，且因此允许EM压力增加至较低水平。EM压力的较小增加通过以下操作实现：将叶片移动到较少闭合的位置，并在从t4到t5的持续时间内保持叶片较少闭合。此持续时间对应于HP EGR阀逐渐地移动到更加闭合的位置以减少HP EGR回路可对升压回路的影响的持续时间。具体地说，在t4与t5之间，基于对叶片位置的调整来调整HP EGR阀的位置，且最大准许EM压力增加以便从涡轮机的调整操作之前维持通过HP EGR导管的排气流速基本上不变。也就是说，可通过与对叶片位置的调整协调来调整HP EGR阀而从t4之前起、经过t5以及在之后维持HP EGR流。这是因为当叶片位置移动到更加闭合的位置且EM压力增加时，EGR导管两端的压差增加。如果维持HP EGR阀的位置，那么压差的此增加将引起进入到进气歧管中的HP EGR流的上升，从而使发动机性能退化。相反，通过与叶片位置调整协调来调整HP EGR阀位置，即使在HP EGR导管的入口上游的压力增加时也维持EGR流。
作为叶片和EGR阀位置调整的结果，在t4与t5之间，升压压力开始逐渐地增加。在t5处，一旦HP EGR阀已移动到更加闭合的位置，其中EGR回路对升压回路的影响减小，叶片就移动到更加闭合的位置。因此，在t5之后，升压压力开始更加快速地增加至满足操作者扭矩需求的升压水平。应当理解，如果叶片响应于增加的操作者扭矩需求而在t4处直接地移动到更加闭合的位置(如通过虚线段409指示)，同时HP EGR阀保持在其更加打开的位置处，那么EGR被接收在进气通道中，从而减少发动机扭矩输出并减少压缩机升压压力(如通过虚线段411指示)。
在t6处，一旦扭矩需求减少，叶片位置就以对应的升压压力的下降返回到更加打开的位置。在t7处，存在引起HP EGR的需求增加的发动机工况的变化。这通过将HP EGR阀移动到更加打开的位置来满足。
以此方式，涡轮机的叶片位置在快速变化的条件期间可以受控方式改变，使得对排气控制回路和升压控制回路两者的干扰最小化，并还优化两个回路的性能。基于最大允许EM压力来控制涡轮机叶片位置的技术效果是仅允许有限部分的排气进入到进气歧管中。因此，EM压力可维持在可准许限制内以避免对升压回路且因此对发动机的性能的任何不利影响。通过在叶片位置和涡轮机上游的排气压力变化时同时调整HP EGR阀位置，可在升压压力增加时维持EGR流，从而改进升压发动机性能。
注意，本文中包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文中公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器以及其它发动机硬件来实施。本文中描述的具体程序可以表示诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等任何数目的处理策略中的一个或多个。照此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以所说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理的次序并非是实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点所必须的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的特定策略，可以重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外，所描述的动作、操作和/或功能可用图形表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种发动机硬件组件的系统中结合电子控制器执行指令来实施。
应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，且这些具体实施例不被认为具有限制性意义，因为众多的变体是可能的。例如，以上技术可以被应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本发明的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合以及子组合。
所附权利要求书特别指出被认为新颖且非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的合并，既不需要也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合以及子组合可以通过当前权利要求书的修正或通过在本申请或相关申请中的新权利要求书的呈现来加以要求。此类权利要求书，无论其范围是比原始权利要求书的范围更广、更窄、相同或不同，也都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于涡轮增压发动机的方法，其包括：
基于高压排气再循环阀即HP EGR阀的位置估计排气歧管压力即EM压力的最大允许增加速率；
基于EM压力的所述最大允许增加速率估计最大允许EM压力；以及
基于所述最大允许EM压力调整排气涡轮机的叶片位置，
其中所述HP EGR阀耦接在高压EGR通道中，所述高压EGR通道将排气从所述排气涡轮机的上游再循环到进气压缩机的下游。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述排气涡轮机下游的排气压力、涡轮机质量流量以及初始叶片位置中的每一个估计所述EM压力的初始值，并且其中所述最大允许EM压力还基于所述EM压力的所述初始值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中响应于估计的驾驶员需求扭矩的变化速率大于阈值速率，在预定时间段内执行所述估计EM压力的所述最大允许增加速率、所述估计所述最大允许EM压力以及所述调整所述叶片位置。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括，当所述估计的驾驶员需求扭矩的变化速率大于所述阈值速率时，基于所述最大允许EM压力和所述叶片位置调整所述HP EGR阀的所述位置以维持EGR流速，同时调整所述叶片位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整所述叶片位置包括经由反向涡轮机模型，根据所述最大允许EM压力、所述涡轮机下游的排气压力以及通过所述涡轮机的所述排气的质量流速确定最终叶片位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中调整所述叶片位置还包括：
独立于所述最大允许EM压力计算默认叶片位置；
基于所述最大允许EM压力和所述默认叶片位置选择所述最终叶片位置的最小值；以及
根据所述选择定位所述叶片。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整所述叶片位置将在所述排气涡轮机上游和在所述高压EGR通道的入口处估计的所述EM压力维持在所述最大允许EM压力处或之下。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括基于所述调整的叶片位置调整耦接在低压EGR通道中的低压EGR阀的位置，所述低压EGR通道将排气从所述排气涡轮机的下游再循环到进气压缩机的上游。
9.一种发动机系统，其包括：
发动机；
涡轮增压器，其包括通过排气涡轮机驱动的进气压缩机；
高压排气再循环系统即HP EGR系统，其包括用于将排气从所述排气涡轮机的上游再循环到所述进气压缩机的下游的HP EGR导管和HP EGR阀；
歧管空气流量传感器，其耦接到发动机进气口；以及
发动机控制器，其包括存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述指令用于：
确定所述涡轮机上游的排气歧管压力即EM压力；
基于所述HP EGR阀的位置估计EM压力的最大准许增加速率；以及
调整所述涡轮机的操作，包括调整涡轮机几何结构，以将EM压力的增加速率维持在EM压力的所述最大准许增加速率处或之下。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器包括另外指令，所述指令用于：
基于EM压力的所述最大准许增加速率和初始EM压力估计最大EM压力，并且其中所述调整所述涡轮机的操作将在所述涡轮机上游估计的所述EM压力维持在所述最大EM压力处或之下。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括另外指令，所述指令用于：
估计流经所述涡轮机的排气的质量流速；以及
基于通过所述涡轮机的排气的所述质量流速，进一步调整所述涡轮机的操作，包括调整所述涡轮机几何结构。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述涡轮机是具有涡轮机叶片的可变几何涡轮机，其中调整涡轮机几何结构包括调整涡轮机叶片位置，并且其中所述初始EM压力经由传感器测量，或通过所述控制器根据所述涡轮机下游的排气压力、流经涡轮机的排气的所述质量流速以及初始涡轮机叶片位置中的每一个建模。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器包括另外指令，所述指令用于在多个时间步中的每个时间步内迭代地执行所述确定、估计以及调整中的每一个，所述多个时间步限定从操作者请求的扭矩需求增加起的预定持续时间。
14.根据权利要求13所述的系统，其中基于EM压力的所述最大准许增加速率和所述初始EM压力估计所述最大EM压力包括：
将EM压力的所述最大准许增加速率乘以给定时间步的长度，以计算所述给定时间步的EM压力的最大准许增加；以及
将EM压力的所述最大准许增加加到所述初始EM压力。
15.根据权利要求9所述的系统，还包括排气废气门，其包括耦接在所述排气涡轮机两端的废气门阀，并且其中调整所述涡轮机的操作包括调整所述废气门阀的开度，以将EM压力的增加速率维持在EM压力的所述最大准许增加速率处或之下。
16.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器包括另外指令，所述指令用于：
基于所述涡轮机的所述调整操作改变所述HP EGR阀的位置，以从所述涡轮机的所述调整操作之前维持通过所述HP EGR导管的排气流速实质上恒定。
17.一种用于涡轮增压发动机的方法，其包括：
响应于操作者扭矩需求的增加，
基于高压EGR阀位置估计可变几何排气涡轮机上游的排气压力的最大准许增加速率；以及
基于所述最大准许增加速率调整所述涡轮机的叶片位置，以将所述涡轮机上游的所述排气压力维持在阈值压力处或之下。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括，在调整所述叶片位置时，基于所述调整的叶片位置调整所述高压EGR阀位置以维持通过所述高压阀的EGR流速。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括，经由反向涡轮机模型，根据以下各项中的每一个对在操作者扭矩需求增加时在所述排气涡轮机上游的初始排气压力进行建模：涡轮机质量流量、所述排气涡轮机下游的排气压力、以及在所述操作者扭矩需求增加时的初始叶片位置，并且其中所述阈值压力是基于上游的排气压力的所述最大准许增加速率以及所述建模的初始排气压力中的每一个。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括，基于所述最大准许增加速率和所述调整的叶片位置调整耦接在所述涡轮机两端的排气废气门阀的开度，以将所述涡轮机上游的所述排气压力维持在所述阈值压力处或之下。
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