CN107587948A

CN107587948A - 用于生成辅助扭矩的系统和方法

Info

Publication number: CN107587948A
Application number: CN201710545597.1A
Authority: CN
Inventors: 肖柏韬; A·N·班克; H-R·奥斯莎拉; J·E·凯恩
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2018-01-16
Anticipated expiration: 2037-07-06
Also published as: DE102017115004A1; RU2712536C2; US20180010529A1; RU2017123579A; US10161303B2; CN107587948B; RU2017123579A3

Abstract

本申请提供用于生成辅助扭矩的系统和方法。在一个示例中，用于控制机械增压器的方法包括，响应于超过发动机的火花权限的要求的扭矩，改变施加到机械增压器的马达的电流以向发动机的曲轴提供扭矩量。以这种方式，可以控制机械增压器以补偿发动机扭矩不足。

Description

用于生成辅助扭矩的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于机械增压器的系统和方法，并且更具体地涉及控制机械增压器以生成辅助扭矩。

背景技术

响应于由发动机输出的扭矩的要求的变化，可调整火花正时以影响所期望的扭矩变化。例如，对于要求的扭矩的减少，发动机能够通过延迟火花正时来提供降低的扭矩。类似地，对于要求的扭矩的增加，发动机可以通过提前火花正时来提供渐增的扭矩。

然而，由火花正时调整提供的扭矩的权限，或火花权限可能受到燃烧不稳定性极限、排气温度极限、用于最佳扭矩的最小正时(MBT)等的限制。这些限制取决于操作条件，诸如负载、发动机速度、排气温度、节气门位置等，并且从发动机台架试验(engine mapping)中获得。进一步，火花延迟增加排气温度，这进而抑制火花权限。作为示例，在低速、高负载操作条件期间，由于高燃烧不稳定性和爆震倾向，可用的火花权限低。结果，用于火花正时调整的要求的火花权限量可能不足以实现要求的扭矩输出。

发明内容

发明人在本文中已经意识到上述缺点并且已经开发了至少部分地解决这些问题的系统和方法。具体地，提供用于控制机械增压器以生成辅助扭矩的方法和系统。在一个示例中，用于控制机械增压器的方法包括，响应于超过发动机的火花权限的要求的扭矩，改变施加到机械增压器的马达的电流以向发动机的曲轴提供一定量的扭矩。以这种方式，可以控制机械增压器以补偿发动机扭矩不足。

在另一示例中，系统包括：发动机；机械增压器，其包括压缩机、耦接到压缩机的行星齿轮系、耦接到发动机且进一步耦接到行星齿轮系的第一马达，以及耦接到行星齿轮系的第二马达；以及控制器，其被配置有非暂时性存储器中的指令，所述指令在被执行时引起控制器改变施加到机械增压器的马达的电流以生成经由机械带(mechanical belt)施加到该系统的至少一个部件的扭矩。以这种方式，可以控制机械增压器以当火花权限受限时为发动机提供辅助扭矩。

进一步，由内燃发动机中的点火事件引起的周期性变化引起行进通过动力传动系统的振动，从而造成车辆中的齿轮卡嗒声和激振频率。在另一示例中，用于控制增压器的方法包括将周期性电流施加到机械增压器的马达，马达经由机械带耦接到辅助装置。以这种方式，可以控制机械增压器以减轻扭矩瞬变，从而减少噪声、振动和不平顺性(NVH)。

上述优势和其他优势，以及本发明的特征在下面单独参考具体实施方式或者结合附图后将变得显而易见。

应当理解，提供上述发明内容以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围由随附的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述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

当单独或参考附图考虑时，通过阅读在本文被称为具体实施方式的实施例的示例，将更充分地理解本文所述的优点，其中：

图1示出说明包括并入车辆的动力传动系统中的机械增压器的车辆的框图；

图2示出说明车辆系统的框图；

图3示出说明用于控制机械增压器以提供辅助扭矩的示例方法的高级流程图；

图4示出根据图3的方法的示例操作序列；

图5示出说明用于控制机械增压器以提供周期性辅助扭矩的示例方法的高级流程图；以及

图6是根据图5的方法的示例操作序列。

具体实施方式

本描述涉及机械增压器。具体地，提供了用于控制机械增压器以生成辅助扭矩并且减轻扭矩瞬变的方法和系统。机械增压器可以包括行星齿轮系和两个马达以提供完整的可变传动装置(不同于使发动机耦接到车轮的传动装置)，并且可以并入如图1至图2所示的车辆系统中。机械增压器可以被控制以通过向发动机曲轴提供辅助扭矩来增加火花权限，如图3所述。图4示出用于提供辅助扭矩的示例时间线。如图5所示，机械增压器也可以被控制以向FEAD装置提供周期性扭矩，并且由此吸收来自发动机的扭矩瞬变。图6中示出用于提供周期性扭矩的示例时间线。

图1示车辆系统100的示意图，其包括装配到发动机10的机械增压器110。车辆系统100还包括储能装置或电池46、传动装置44、车轮52、燃料系统20、一个或多个辅助装置19，以及控制系统14。

机械增压器110的输入轴131经由带31机械地耦接到发动机10的曲轴21。虽然未示出，但是如在本领域中是已知的，压缩机180的入口被连接以经由空气过滤器抽吸空气。然而，应当注意的是，在一些实施例中，机械增压器110的输入轴131可以通过任何合适的耦接方式耦接到曲轴21。例如，可以使用齿轮驱动布置。

机械增压器110还经由带33机械地耦接到辅助装置19以提供前端附件驱动器(FEAD)。机械驱动的辅助装置可以为水泵、动力转向泵、真空泵、空气泵，或其它机械驱动的装置(例如，FEAD装置)。

机械增压器110包括容置在机械增压器110的外壳中的第一马达-发电机140和第二马达-发电机150。机械增压器110还包括设置在两个马达发电机140和150之间的行星齿轮系160。机械增压器110的输入轴131耦接到第一马达发电机140的转子(未示出)。第一马达发电机140的转子经由轴132进一步耦接到行星齿轮系160的内齿环(annulus)(未示出)。在一些示例中，轴132和输入轴131包括相同的轴。行星齿轮系160的承载架(未示出)经由轴151耦接到第二马达发电机150的转子(未示出)。如所述，耦接到FEAD或辅助装置19的带33经由轴151耦接到机械增压器110。

机械增压器110的输出轴170耦接到行星齿轮系160的太阳轮(未示出)和压缩机180。作为一个示例，输出轴170可以耦接到压缩机180的叶轮(impellor)(未示出)。在一些示例中，轴151可以为中空的以使得轴170可以通过其延伸到压缩机180。在机械增压器110的输出端处，压缩机180的输出连接到发动机10的进气歧管124。

在一些示例中，第一马达发电机140的速度固定链接到发动机速度，而第二马达发电机150相对于第一马达发电机140和发动机10自由旋转。如果第二马达发电机150和其耦接的承载架是固定的，则行星齿轮系160使太阳齿轮旋转，并且因此输出轴170和压缩机180的叶轮比内齿环更快地旋转，并且因此比输入轴131、第一马达发电机140和内齿环耦接至的发动机10更快地旋转。然而，如果操作第二马达发电机150以与第一马达发电机140的方向相反的方向旋转，则行星齿轮系160使叶轮甚至更快地旋转。如果操作第二马达发电机150以在与第一马达发电机140的方向相同的方向上旋转，则行星齿轮系160使叶轮更慢地旋转。因此，第二马达发电机150可以用于相对于输入轴131的速度并且因此相对于发动机10的速度增加或减少叶轮的速度，并且由此改变进气歧管124中的空气的压力(也被称之为增压压力)。

可替代地，在一些示例中，如本文关于图3至图4进一步所述，第一马达发电机140可以被驱动以经由带31向发动机10的曲轴21提供辅助扭矩。在其它示例中，如本文关于图5至图6进一步所述，第二马达发电机150可以被驱动以减轻扭矩瞬变。在此类示例中，机械增压器110可以包括输出轴170上的单向离合器171以选择性地使行星齿轮系160与压缩机180接合或脱离，例如以便当控制第二马达发电机150以减轻扭矩瞬变时避免进气歧管124中的气流的脉动。

进一步，机械增压器110可以耦接到车辆的电池46并且可经配置以在发动机操作期间对电池46充电。例如，机械增压器110可以经配置以将当运行发动机10时生成的机械能转换为电能以用于储存在电池46中。以这种方式，机械增压器110可以用作车辆系统100的发电机和/或交流发电机/起动机。

发动机10耦接到传动装置44。传动装置44可以包括手动传动装置、自动传动装置或其组合。传动装置44可以包括具有多个齿轮的齿轮组。进一步，可以包括各种附加的部件，诸如扭矩转换器、主减速器单元等。传动装置44被示出耦接到驱动轮52，其可接触路面。

车辆系统100还包括控制系统14。控制系统14被示出从多个传感器16(在图2处描述其各个示例)接收信息并且向多个致动器81(在图2处描述其各个示例)发送控制信号。作为一个示例，传感器16可以包括各种压力和温度传感器、燃料水平传感器、各种废气传感器、扭矩传感器等。控制系统14还可以基于从车辆操作者和多个传感器16接收的输入向致动器81发送控制信号。例如，各种致动器可以包括传动装置、传动齿轮、汽缸燃料喷射器、耦接到发动机进气歧管的空气进气节气门、第一马达发电机140、第二马达发电机150、行星齿轮系160等。控制系统14可以包括控制器12。控制器可以从各种传感器或按钮接收输入数据，处理输入数据并且响应于所处理的输入数据基于在其中编程的对应于一个或多个程序的指令或代码触发致动器。示例控制程序在本文关于图3和图5进行描述。

内燃发动机10关于图2进行进一步描述，图2示出方框示意图，其示出包括发动机10的车辆系统200。包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，多个汽缸中的一个汽缸在图2中示出。发动机10包括燃烧室30和带有在其中定位并且连接到曲轴40的活塞36的汽缸壁32。燃烧室30被示出经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以经由进气凸轮51和排气凸轮53相对于其它汽缸的气门独立地操作。进气门调整器85相对于曲轴40的位置提前或延迟进气门52的相位。另外，进气门调整器85可以增加或减少进气门提升量。排气门调整器83相对于曲轴40的位置提前或延迟排气门54的相位。进一步，排气门调整器83可以增加或减少排气门提升量。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。

燃料喷射器66被示出被定位成将燃料直接喷射到汽缸30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。可替代地，燃料可以被喷射到进气道中，这被本领域技术人员称为进气道喷射。进气歧管44被示出与可选的电子节气门62连通，该电子节气门调整节流板64的位置以控制空气从增压室46流到进气歧管44。在一些示例中，节气门62和节流板64可以定位在进气门52和进气歧管44之间以使得节气门62为进气道节气门。压缩机162将空气从空气进气42供应到增压室46。压缩机162由机械地耦接到涡轮机164的轴161驱动。可以选择性地操作压缩机旁通阀158以减少增压压力。可以选择性地打开和关闭废气门72以控制涡轮机164的速度。

响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。宽域排气氧(UEGO)传感器126被示出耦接到涡轮机164和催化转换器70上游的排气歧管48。可替代地，双态废气氧传感器可以替代UEGO传感器126。在一个示例中，转换器76可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置带有多个砖。在一个示例中，转换器70可以为三元催化剂。

控制器12在图2中被示出为常规的微型计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读(非暂时性)存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110，以及常规的数据总线。控制器12被示出从耦接到发动机10的传感器接收除之前论述的那些信号之外的各种信号，包括：来自耦接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自压力传感器122的增压压力的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压力也可以被感测(未示出传感器)以用于通过控制器12处理。

在操作期间，发动机10中的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常，排气门54关闭且进气门52打开。空气经由进气歧管44引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30中的容积。活塞36靠近汽缸的底部并且在其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大容积)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝汽缸盖移动以便压缩燃烧室30中的空气。活塞36在其冲程末端并且最接近汽缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。

在以下被称为喷射的过程中，燃料引入燃烧室中。在以下被称为点火的过程中，所喷射的燃料通过诸如火花塞92等已知的点火装置点燃，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将所燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48并且活塞返回到TDC。需要注意的是，以上仅被示出为示例，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如以提供正或负进气和排气门打开重叠、进气门延迟关闭或各种其它示例。

驾驶员需求扭矩可以从如通过加速器踏板传感器134感测的加速器踏板130的位置中确定。当驾驶员的脚132操作加速器踏板130时，指示驾驶员需求扭矩的电压或电流从加速器踏板传感器134输出。

响应于驾驶员需求扭矩的变化，火花正时可以被提前或延迟以影响所期望的扭矩变化。例如，对于驾驶员需求扭矩的减少，发动机能够通过延迟火花正时来提供减少的扭矩。然而，由火花正时提供的扭矩的权限，或火花权限可能不足以实现所要求的扭矩变化。作为非限制性示例，用于火花延迟/提前的任何要求的火花权限的量可以受到燃烧不稳定性极限、排气温度极限和用于最佳扭矩的最小正时(MBT)的限制。进一步，火花延迟增加排气温度，这进而抑制火花权限。在低速、高负载操作条件期间，由于高燃烧不稳定性和爆震倾向，可用的火花权限低。如本文关于图3进一步描述，用于补偿因火花权限的限制而产生的扭矩的不足的方法包括控制机械增压器以提供辅助扭矩。

图3示出高级流程图，其示出根据实施例的用于提供辅助扭矩的示例方法300。特别地，方法300涉及控制机械增压器以当火花权限受限时实现需求的扭矩。方法300将在本文中参考图1和图2所述的部件和系统进行描述，但是应当理解，该方法可以应用于其它系统而不偏离本公开的范围。方法300可以由控制器12实施，并且可以作为可执行的指令储存在非暂时性存储器中。

方法300开始于305。在305处，方法300包括评估操作条件。操作条件可以包括但不限于发动机速度、火花正时、排气温度、扭矩需求、加速器踏板位置、发动机负载等。操作条件可以由耦接到控制器12的一个或多个控制器16测量，或者可以基于可用的数据被估计或推断。

在310处继续，方法300包括确定扭矩需求是否有变化。在一个示例中，扭矩需求可以在305处基于感测的加速器踏板位置(例如，由以上关于图2所述的加速器踏板传感器134感测的加速器踏板130的位置)评估，但是应当认识到，扭矩需求可以另外地或可替代地基于其它操作条件，诸如发动机负载。在一个示例中，扭矩需求的变化可以包括扭矩需求相对于之前的扭矩需求的增加或减少。

如果当前需求的扭矩在之前的扭矩需求的阈值范围内，则该方法可以确定不存在扭矩需求的变化(“否”)，而如果当前需求的扭矩在之前的扭矩需求的阈值范围外，则该方法可以确定存在扭矩需求的变化(“是”)。阈值范围可以是小的以使得关于本方法扭矩需求随时间的小的变化可以被忽略。然而，在一些示例中，该方法可以仅仅确定当前需求的扭矩是否与之前需求的扭矩相同(“否”)，或者当前需求的扭矩是否与之前需求的扭矩完全不同(“是”)。

如果不存在扭矩需求的变化(“否”)，则方法300前进到312。在312处，方法300包括保持操作条件，诸如在305处评估的操作条件。方法300然后可以结束或者例如返回到305。以这种方式，方法300可以监测用于扭矩需求的变化的操作条件。

返回到310，如果存在扭矩需求的变化(“是”)，则方法300前进到315。在315处，方法300包括确定扭矩需求是否超过火花权限。作为非限制性示例，用于火花延迟/提前的任何要求的火花权限的量可以受到燃烧不稳定性极限、排气温度极限和用于最佳扭矩的最小正时(MBT)的限制。进一步，火花延迟增加排气温度，这进而抑制火花权限。在低速、高负载操作条件期间，由于高燃烧不稳定性和爆震倾向，可用的火花权限是低的。因此，在一个示例中，确定扭矩需求是否超过火花权限包括确定是否可以调整火花正时以实现扭矩需求。

如果扭矩需求不超过火花权限(“否”)，则方法300前进到317。在317处，方法300包括基于扭矩需求调整火花正时。例如，调整火花正时以实现所需求的扭矩。方法300然后结束。

然而，再次参考315，如果扭矩需求超过火花权限(“是”)，则方法300前进到320。在320处，方法300确定附加的增压是否将满足扭矩需求。例如，如果火花权限非常受限并且即将发生扭矩输出不足，则由于控制压缩机生成附加增压可能太慢，附加的充气增压可能不足以满足扭矩需求。为了满足扭矩需求，控制机械增压器以生成辅助扭矩可以比控制机械增压器以生成附加的增压更可取。然而，如果火花权限不是太受限，则可以控制压缩机以及时生成附加的增压从而满足扭矩需求。

因此，如果附加的增压将满足扭矩需求(“是”)，则方法300前进到322。在322处，基于扭矩需求，方法300调整火花正时和压缩机以向发动机生成附加的增压。方法300然后结束。

然而，再次参考图320，如果附加的增压将不满足扭矩需求(“否”)，则方法300前进到325。在325处，方法300包括基于扭矩需求和火花权限计算期望的辅助扭矩。在一个示例中，所期望的辅助扭矩包括总的期望的扭矩(即，扭矩需求)和来自火花延迟/提前的最大可用的扭矩(即，火花权限的极限)之间的差。

在330处，方法300包括基于扭矩需求调整火花正时。特别地，火花正时被调整到火花权限极限(超过该权限，可以不进一步调整火花正时)，以便提供所需求的扭矩的至少一部分。在一些示例中，火花正时可以已经被调整到火花权限极限，并且所以在330处不出现对火花正时的进一步的调整。

在335处，方法300包括基于所期望的辅助扭矩调整机械增压器的一个或多个操作参数。例如，在335处，机械增压器的第一马达被控制以向发动机的曲轴提供机械扭矩从而帮助发动机满足扭矩需求。在一个示例中，控制器改变施加到第一马达的电流以使得第一马达生成所期望的辅助扭矩。

应当认识到，由第一马达生成并且施加到发动机的曲轴的辅助扭矩可以被认为是正的或负的。例如，如果扭矩需求为来自当前的发动机扭矩的增加，则可以控制第一马达以在与发动机曲轴相同的方向上旋转，使得第一马达提供正扭矩(即，辅助扭矩添加到发动机扭矩)。类似地，如果扭矩需求为来自当前的发动机扭矩的减少，则可以控制第一马达以在发动机曲轴的相反方向上旋转，使得第一马达提供负扭矩(即，辅助扭矩从发动机扭矩中减去)。

在一些示例中，该方法可以调整机械增压器的行星齿轮系的齿轮比，使得当压缩机继续正常运行时第一马达将辅助扭矩施加到曲轴。因此，调整一个或多个操作参数还可以包括选择性地控制机械增压器的行星齿轮系的齿轮比。

在一些可替代的示例中，当机械增压器被控制以提供辅助扭矩时，机械增压器的压缩机可以(例如，经由单向离合器171)与机械增压器的其它部件(例如，行星齿轮系和马达发电机)断开。因此，调整一个或多个操作参数还可以包括选择性地使机械增压器的单向离合器和/或行星齿轮系脱离。

在调整机械增压器的操作之后，方法300然后可以返回到305以继续监测扭矩需求的变化。

因此，公开了用于控制机械增压器以提供辅助扭矩的方法。应当认识到，在一些示例中，可以仅在短的持续时间内提供辅助扭矩以避免从电池中抽吸过多的电流。

虽然未描述，但是应当认识到，在一些示例中，方法300可以包括动作，其中考虑机械增压器的操作条件。例如，方法300还可以包括在计算期望的辅助扭矩之前确定机械增压器的第一马达是否可用于向发动机曲轴提供辅助扭矩。在一些示例中，如果机械增压器不可用，则该方法可以不使用机械增压器提供辅助扭矩。另外地或可替代地，在一些示例中，例如如果机械增压器正在机械增压(例如，控制第一马达和第二马达以向发动机进气提供压缩的/增压的空气)，则机械增压器的当前操作可以被暂时中止(例如，通过使单向离合器171脱离)以便提供辅助扭矩。

图4示出用于使用在本文关于图3描述的方法提供辅助扭矩的示例时间线400。时间线400包括曲线图405，其指示随时间的扭矩需求(例如，车辆操作所需求或要求的扭矩的瞬时量)。时间线400还包括曲线图415，其指示随时间的曲轴扭矩(例如，由发动机提供给传动装置的瞬时扭矩)。时间线400还包括曲线图425，其指示随时间的机械增压器扭矩(例如，由机械增压器提供给发动机曲轴的瞬时扭矩)。曲轴扭矩和机械增压器扭矩结合以向传动装置提供总扭矩。因此，时间线400还包括曲线图417，其指示随时间的总曲轴扭矩(例如，提供给传动装置并且由发动机和机械增压器生成的总扭矩)。

在时间T0处，扭矩需求等于值A，如图表401的曲线图405所示。进一步，提供给传动装置的曲轴扭矩等于A，如曲线图415和417所示。曲线图415和417的重合指示发动机生成充足的扭矩以满足扭矩需求。因此，由机械增压器提供给曲轴的扭矩为0，如曲线图425所示。

从时间T1至T3，扭矩需求从A线性地增加至B，如曲线图405所示。作为非限制性示例，扭矩需求的此类增加可以响应于增加的加速器踏板位置。作为响应，调整发动机的操作(例如，调整火花正时)来增加由发动机提供的扭矩。因此，从T1至T2，由发动机提供的曲轴扭矩从A增加至D，如曲线图415所示。然而，扭矩D小于所需求的扭矩B。因此，在时间T2处，由发动机提供的扭矩不足以满足由曲线图405指示的扭矩需求。为了填补该扭矩缺陷或扭矩洞，在时间T2处，控制机械增压器以向发动机曲轴提供扭矩，如曲线图425所示。如图所示，机械增压器扭矩从零扭矩线性地增至等于扭矩B与扭矩D之间的差(即，B-D)的扭矩。因此，由曲轴提供给传动装置的总扭矩(曲线图415指示的发动机扭矩和曲线图425指示的机械增压器扭矩的组合)等于所需求的扭矩，如曲线图417所示。

从时间T3至T4，扭矩需求是恒定的并且等于B，如曲线图405所示。发动机扭矩对于满足扭矩需求来说仍是不充足的，如曲线图415所示，并且因此机械增压器继续向曲轴提供辅助扭矩，如曲线图425所示。因此，由曲轴提供给传动装置的总扭矩等于所需求的扭矩，如曲线图417所示。

从时间T4至T6，扭矩需求从B减少至C，如曲线图405所示。当扭矩需求达到值D(在该值以上，发动机由于火花权限限制不能够单独提供)时，机械增压器继续向曲轴提供辅助扭矩以满足扭矩需求，直到在T5处发动机扭矩足以提供所需求的扭矩。

因此，从时间T4至T5，机械增压器扭矩从(B-D)减少至零，同时发动机扭矩在D处保持恒定，如曲线图425和415分别所示，使得由曲轴提供给传动装置的总扭矩等于所需求的扭矩，如曲线图417和405分别所示。

从时间T5至T6，发动机扭矩从D减少至C，同时机械增压器不提供扭矩，如曲线图415和425分别所示。在时间T6处，扭矩需求与常数值C持平，如曲线图405所示。发动机扭矩提供扭矩需求而无需来自机械增压器的辅助扭矩，如曲线图415、417和425分别所示。

因此，系统和方法被提供用于扭矩洞填补并且增加火花权限。应当认识到，图4中描述的操作序列为示例性的和非限制性的，并且被提供以说明这样一个示例：当火花权限受限时机械增压器如何用于提供辅助扭矩。

图5示出高级流程图，其示出根据实施例的用于控制机械增压器以提供周期性辅助扭矩的示例方法500。特别地，方法500涉及控制机械增压器以减轻辅助装置或FEAD装置中的扭矩瞬变。方法500将在本文参考图1和图2所述的部件和系统进行描述，但是应当理解，该方法可以应用于其它系统而不偏离本公开的范围。方法500可以由控制器12实施，并且可以作为可执行的指令储存在非暂时性存储器中。

方法500开始于505。在505处，方法500包括评估工况。工况可以包括但不限于发动机速度、火花正时、排气温度、扭矩需求、加速器踏板位置、节气门位置、发动机负载等。工况可以由耦接到控制器12的一个或多个传感器16测量或者可以基于可用的数据被估计或推断。

在510处，方法500包括确定是否已发生点火事件。例如当火花塞点燃汽缸中的燃料时，点火事件发生。如果点火事件没有发生(“否”)，则方法500前进到512。在512处，方法500包括保持工况。方法500然后结束。

然而，在510处，如果点火事件已发生(“是”)，则方法500前进到515。在515处，方法500包括控制机械增压器的第二马达以向FEAD附件提供周期性驱动扭矩。在一个示例中，改变提供给第二马达的驱动电流和频率以从机械带提供周期性驱动扭矩。该驱动扭矩与发动机功率同相运行，从而在峰值加速度期间且不在发动机减速期间吸收功率。通过在峰值加速度期间吸收机械扭矩，发动机变化平顺且NVH影响降低。

在520处，方法500可选地包括控制单向离合器以最小化压缩机的速度变化。例如，机械增压器110的单向离合器161可以被脱离为使得由第二马达150提供的周期性扭矩不影响压缩机180。方法500然后结束。

图6示出用于根据图5的方法向FEAD装置提供辅助扭矩的示例时间线600。时间线600包括曲线图605，其指示随时间的曲轴加速度。时间线600还包括曲线图615和曲线图625，曲线图615指示随时间提供给FEAD装置的扭矩，曲线图625指示随时间提供给机械增压器的电流。

在点火事件后，曲轴加速度(例如，发动机加速度)可以为正弦曲线，如曲线图605所示。由发动机中的点火事件引起的周期性变化引起行进通过动力传动系统的振动，从而导致车辆中的齿轮卡嗒声和激振频率。周期性电流提供给机械增压器，例如，由控制器12提供给机械增压器110的第二马达150的电流，如曲线图625所示。周期性机械增压器电流驱动机械增压器的第二马达以提供施加到FEAD装置的周期性扭矩，如曲线图615所示。周期性电流且随后周期性扭矩与曲轴加速度605同相驱动，使得FEAD扭矩在发动机的峰值加速度(例如，曲线图605的峰值)期间而不在发动机的减速期间吸收功率。

因此，提供系统和方法以对用于FEAD装置的变速驱动机构进行控制，使得高负载部件在发动机加速度峰值期间获得最大功率，并且在点火事件后的发动机减速期间获得较低的量。在一个示例中，驱动机构包括如上所述的机械增压器，但是应当认识到，任何高扭矩变速驱动装置可以根据本文所述的系统和方法被使用而不偏离本公开的范围。

在一个实施例中，用于控制机械增压器的方法包括，响应于超过发动机的火花权限的要求的扭矩，改变施加到机械增压器的马达的电流以向发动机的曲轴提供一定量的扭矩。

在该方法的第一示例中，该方法还包括基于火花权限计算发动机扭矩，并且基于发动机扭矩和所要求的扭矩计算扭矩量。在可选地包括第一示例的方法的第二示例中，扭矩量包括所要求的扭矩和发动机扭矩之间的差。在可选地包括第一和第二示例中的一个或多个的方法的第三示例中，该方法还包括调整发动机的火花正时以生成所计算的发动机扭矩。在可选地包括第一至第三示例中的一个或多个的方法的第四示例中，马达经由机械带耦接到发动机曲轴。在可选地包括第一至第四示例中的一个或多个的方法的第五示例中，提供给曲轴的扭矩量与由发动机生成的扭矩组合以提供所要求的扭矩。在可选地包括第一至第五示例中的一个或多个的方法的第六示例中，机械增压器的马达耦接到机械增压器的行星齿轮系，行星齿轮系进一步耦接到机械增压器的压缩机，并且该方法还包括选择性地使行星齿轮系与压缩机脱离，同时改变电流。

在另一实施例中，用于控制机械增压器的方法包括将周期性电流施加到机械增压器的马达，马达经由机械带耦接到辅助装置。

在该方法的第一示例中，该方法还包括响应于耦接到机械增压器的发动机中的点火事件，施加周期性电流。在可选地包括第一示例的方法的第二示例中，周期性电流是基于由发动机生成的扭矩。在可选地包括第一和第二示例中的一个或多个的方法的第三示例中，周期性电流与耦接到机械增压器的发动机的峰值加速度同相地同步。在可选地包括第一至第三示例中的一个或多个的方法的第四示例中，发动机耦接到机械增压器的第一马达，并且其中马达经由机械增压器的行星齿轮系耦接到第一马达。在可选地包括第一至第四示例中的一个或多个的方法的第五示例中，该方法还包括选择性地使行星齿轮系与机械增压器的压缩机脱离，同时将周期性电流施加到马达。在可选地包括第一至第五示例中的一个或多个的方法的第六示例中，选择性地使行星齿轮系与压缩机脱离包括选择性地使行星齿轮系与压缩机之间的单向离合器脱离。

在另一实施例中，系统包括：发动机；机械增压器，其包括压缩机、耦接到压缩机的行星齿轮系，耦接到发动机并且进一步耦接到行星齿轮系的第一马达，以及耦接到行星齿轮系的第二马达；以及控制器，其被配置有非暂时性存储器中的指令，所述指令在被执行时引起所述控制器：改变施加到机械增压器的马达的电流以生成经由机械带施加到该系统的至少一个部件的扭矩。

在该系统的第一示例中，该系统的至少一个部件包括发动机的曲轴，机械增压器的马达包括第一马达，并且机械带使第一马达耦接到曲轴。在可选地包括第一示例的系统的第二示例中，控制器还被配置有非暂时性存储器中的指令，所述指令在被执行时引起所述控制器：响应于要求的扭矩，基于所要求的扭矩和发动机的火花权限计算辅助扭矩；以及基于所计算的辅助扭矩改变施加到第一马达的电流。在可选地包括第一和第二示例中的一个或多个的系统的第三示例中，该系统还包括辅助装置，其中该系统的所述至少一个部件包括辅助装置，马达包括第二马达，并且机械带使第二马达耦接到辅助装置。在可选地包括第一至第三示例中的一个或多个的系统的第四示例中，施加到马达的电流包括与发动机的功率输出同相的(in phase)周期性电流。在可选地包括第一至第四示例中的一个或多个的系统的第五示例中，机械增压器还包括单向离合器，其中行星齿轮系经由单向离合器耦接到压缩机，并且其中控制器还包括非暂时性存储器中的指令，所述指令在被执行时引起控制器选择性地使单向离合器脱离，同时改变电流。

诸如图3和图5所述的控制程序可以一起被使用并且还可以包括各种附加的动作。在一些条件期间，诸如机械增压器的震中传动装置(epicentric transmission)的较低温度(其可以由耦接到传动装置的温度传感器测量和/或基于其它温度传感器估计，诸如发动机温度和空气温度)，该方法可以在较大程度上依赖于调整机械增压器的传动比作为调整发动机曲轴扭矩的方法。然而，在更高的机械增压器传动装置温度期间，该方法可以在较大程度上依赖于火花调整(相比传动比调整)。以这种方式，该系统还可以提供期望的曲轴扭矩控制，同时还减少更高温度下机械增压器传动装置的潜在的退化磨损。进一步，更低的传动装置温度可以有可能与更低的发动机温度重合，从而减少爆震的可能性并且能够较大地依赖于火花控制。

需注意，本文所包括的示例控制和估计程序可以和各种发动机和/或车辆系统配置以及本文所包括的各种交流发电机/起动机配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以通过包括控制器的控制系统和各种传感器、致动器和其它车辆系统硬件的组合来实施。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。照此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所说明的序列执行、同时执行或在一些情况下省略。同样地，处理顺序不是实现本文所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而提供。所示动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据正使用的特定策略重复执行。进一步，所述动作、操作和/或功能中的至少一部分可以用图形表示待编程到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。当所述控制动作通过执行包括各种车辆硬件部件和一个或多个控制器的系统中的指令实施时，控制动作还可转换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。

这里总结本描述。本领域技术人员通过阅读其将想到许多改变和修改而不偏离本描述的精神和范围。例如，以天然气、汽油、柴油，或可替换的燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12以及水平对置发动机可通过使用本描述而获益。

Claims

1.一种用于控制机械增压器的方法，其包括：

响应于超过发动机的火花权限的要求的扭矩，改变施加到所述机械增压器的马达的电流以向所述发动机的曲轴提供扭矩量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述火花权限计算发动机扭矩，并且基于所述发动机扭矩和所述要求的扭矩计算所述扭矩量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述扭矩量包括所述要求的扭矩和所述发动机扭矩之间的差。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括调整所述发动机的火花正时以生成所述计算的发动机扭矩。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述马达经由机械带耦接到发动机曲轴。

6.根据权利要求1所述的方法，其中提供给所述曲轴的所述扭矩量与由所述发动机生成的扭矩组合以提供所述要求的扭矩。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述机械增压器的所述马达耦接到所述机械增压器的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步耦接到所述机械增压器的压缩机，并且还包括选择性地调整所述行星齿轮系的齿轮比，同时改变所述电流。

8.一种用于控制机械增压器的方法，其包括：

将周期性电流施加到所述机械增压器的马达，所述马达经由机械带耦接到辅助装置。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括响应于耦接到所述机械增压器的发动机中的点火事件，施加所述周期性电流。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述周期性电流基于由发动机生成的扭矩。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述周期性电流与耦接到所述机械增压器的发动机的峰值加速度同相地同步，并且其中响应于使所述机械增压器耦接到所述发动机的曲轴的机械增压器传动装置的温度进一步调整所述电流。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述发动机耦接到所述机械增压器的第一马达，并且其中所述马达经由所述机械增压器的行星齿轮系耦接到所述第一马达。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括选择性地使所述行星齿轮系与所述机械增压器的压缩机脱离，同时将所述周期性电流施加到所述马达。

14.根据权利要求13所述的方法，其中选择性地使所述行星齿轮系与所述压缩机脱离包括选择性地使所述行星齿轮系与所述压缩机之间的单向离合器脱离。

15.一种系统，其包括：

发动机；

机械增压器，其包括压缩机、耦接到所述压缩机的行星齿轮系，耦接到所述发动机并且进一步耦接到所述行星齿轮系的第一马达，以及耦接到所述行星齿轮系的第二马达；以及

控制器，其被配置有非暂时性存储器中的指令，所述指令在被执行时引起所述控制器：

改变施加到所述机械增压器的马达的电流以生成经由机械带施加到所述系统的至少一个部件的扭矩。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述系统的所述至少一个部件包括所述发动机的曲轴，所述机械增压器的所述马达包括所述第一马达，并且所述机械带使所述第一马达耦接到所述曲轴。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述控制器进一步被配置有所述非暂时性存储器中的指令，所述指令在被执行时引起所述控制器：

响应于要求的扭矩，基于所述要求的扭矩和所述发动机的火花权限计算辅助扭矩；以及

基于所述计算的辅助扭矩改变施加到所述第一马达的所述电流。

18.根据权利要求15所述的系统，还包括辅助装置，其中所述系统的所述至少一个部件包括所述辅助装置，所述马达包括所述第二马达，并且所述机械带使所述第二马达耦接到所述辅助装置。

19.根据权利要求18所述的系统，其中施加到所述马达的所述电流包括与所述发动机的功率输出同相的周期性电流。

20.根据权利要求18所述的系统，其中所述机械增压器还包括单向离合器，其中所述行星齿轮系经由所述单向离合器耦接到所述压缩机，并且其中所述控制器还包括所述非暂时性存储器中的指令，所述指令在被执行时引起所述控制器选择性地使所述单向离合器脱离，同时改变所述电流。