CN109268130B 用于主动壳体处理控制的方法和系统 （福特全球技术公司）

本申请涉及用于主动壳体处理控制的方法致动到基于压缩机压力比和通过压缩机的质量流量中的每个以及驾驶员行为和预测的道路状况选择的位置；以及基于选择的位置调整EGR致2将可变几何压缩机壳体的套筒致动到基于压缩机压力比和通过所述压缩机的质量流基于所述选择的位置调整EGR致动器和增压致动器中的每个，以在所述致动期间维持基于所述压缩机压力比和质量流量，预测压缩机喘振裕度相对于喘5.根据权利要求2所述的方法，其中所述预测压缩机喘振裕度或压缩机扼流裕度的所7.根据权利要求5所述的方法，其中所述位置还基于相对于阈值的套筒致动的之前频述估计的能量密度增加而降低，其中即使在所述压缩机喘振裕度或压缩机扼流裕度减小9.根据权利要求3所述的方法，其中通过排气涡轮到所述压缩机上游，并且其中所述增压致动器包括可变几何涡轮机和废气门阀中的一个，所述废气门阀联接在绕过所述排气涡轮机的废3响应于所述套筒被致动到所述第二位置，减小所述可变几何涡轮机的所述喷嘴开度，所述减小基于由于所述套筒到所述第二位置的所述致动而造成的增压压力的所述预测的EGR阀，所述EGR阀联接在EGR通道中用于将排气从所述涡轮机下游再循环到所述压缩估计所述致动器在第一位置和第二位置处的压缩机效率，经由所述致动器将所述套筒致动到具有较大压缩机效率的所述第一位置和所述第二4[0001]本描述整体涉及用于控制具有主动壳体处理装置(activecasingtreatment，[0002]发动机可使用涡轮增压器提高发动机扭矩/功率输出密度。涡轮增压器可包括由[0005]已经开发了各种方法以通过在喘振发生以前减小空气流率且在扼流发生以前增壳体处理装置的狭槽和/或口可提供用于使通过压缩机的气流短路的路径，使得压缩机可[0006]另一个示例方法包括对压缩机使用主动壳体处理装置(ACT)，诸如由Sun等在US5前发动机工况调整主动壳体处理装置(ACT)是反作用控制方法，该反作用控制方法可通过将可变几何压缩机壳体的套筒致动到基于压缩机压力比和通过压缩机的质量流中的每个EGR流量，以便不管喘振口的开度如何，维持跨越压缩机的空气流量和压缩机两端的压力6[0017]图5示出用于具有主动壳体处理装置的涡轮增压器的预测控制的方法的高级流程[0018]图6示出响应于预测的扼流状况和/或喘振状况的主动套筒壳体致动的高级流程[0023]以下描述涉及用于控制涡轮增压器压缩机的主动壳体处理装置的操作以便减少喘振和扼流发生的系统和方法。图1中示出包括涡轮增压发动机的混合动力车辆系统的一如图6图7的示例程序，以基于相对于压缩机扼流极限和喘振极限的发动机操作使主动壳7其连接的部件连接或断开连接，和/或使电机72与变速器74和与其连接的部件连接或断开联或串并联混合动力车辆的各种方式配置动文中也称为CAC)和进气节气门20的上游。涡轮机116可通过使来自发动机10的排气膨胀被的)的指示，套筒可由发动机控制器致动到喘振狭槽以增加从压缩机轮流出到压缩机入口[0029]发动机10经由包括空气净化器112的气箱44沿着进气通道42接收空气。空气被涡[0031]压缩机110可包括跨越压缩机的再循环通道80。所描绘的示例示出联接在再循环8再循环阀的开度可包括致动阀的螺线管(或使螺线[0032]一个或多个传感器可联接到压缩机110的入口，用于确定进入压缩机的空气充气基于发动机工况来推断。传感器可估计在压缩机入口处从进气通道接收的进气以及从CAC的上游再循环的空气充气的状况。节气门入口压力(TIP)传感器58或其他合适的传感器可[0033]吸气歧管22通过一系列进气门(参考图2进一步描述)联接到一系列燃烧室30。燃有多个排气歧管区段的配置可使得来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统10[0034]燃烧室30可由燃料系统(参考图2进一步描述)供应有一种或多种燃料诸如汽油、绕过涡轮机116。联接到废气门90的废气门阀92可被致动打开以将至少一些排气压力从涡由施加真空来致动。来自涡轮机116和废气门90的组合流然后在经处理的排气的全部或部分可经由排气通道35释放到大气中以前流过排放9[0038]在当发动机10怠速且车辆系统100停止的状况期间，进气节气门可打开到刚好足[0039]发动机10还可包括一个或多个排气再循环(EGR)通道，用于将排气的一部分从排后，EGR阀和附加的增压致动器(诸如废气门阀92)中的一个或多个可被致动以减少由压缩[0041]控制系统14可联接到导航系统154和无线通信设备152。导航系统154在接通时和线通信150连接到外部服务器和/或网络云160。导航系统154可确定车辆系统100的当前位[0042]控制器12也可使用无线通信150经由无线通信设备152从网络云160、车辆到车辆技术(V2V)170和车辆到基础设施技术(V2I)180中的一个或多个接收输入数据。V2V180可允许控制系统14与包括无线通信设备172的其他类似装备的车辆通信，以从包括无线通信[0043]可在车辆和网络云之间交换包括但不限于坡度映射图数据和即将来临的交通状员表现出相对适度的驾驶习惯(例如，如由加速别，控制器可将喘振裕度增加到喘振极限(即，[0045]以这种方式，车载控制器12可经由它们相应的导航系统154、经由无线通信设备[0046]控制器12可基于存储在控制器的存储器中的指令或对应于一个或多个程序(诸如机110的压力比在压缩机的限定的喘振极限的阈值裕度内，控制器12可发送信号以致动压缩机110的主动壳体处理装置的套筒，以便增加喘振狭槽的开度以提供用于将部分加压空歧管36和排气通道35之间的排气涡轮机116。压缩机110可至少部分地由排气涡轮机116经例如，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(30被示出包括位于气缸30上部区域的至少一个提升式进气门250和至少一个提升式排气门[0051]进气门250可由控制器12通过经由凸轮致动系统251的凸轮致动来控制。类似地，排气门256可由控制器12经由凸轮致动系统253来控制。凸轮致动系统251和凸轮致动系统253每个均可包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、期望的燃烧和排放控制性能指定的那样进行调括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气气门和排气门将在较短的持续时间内打开，并且在进气冲程的一部分内将从同时打开移燃料喷射器66和燃料喷射器67可被配置为经由高压燃料泵和燃料轨递送从燃料系统288接[0054]燃料喷射器66被示为直接联接到气缸30，用于与经由电子驱动器268从控制器12由电子驱动器271从控制器12接收的信号FPW_2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统288接些气缸中的每个能够包括参考气缸30由图2所描述和描绘的各种部件[0058]发动机还可包括用于将来自发动机排气的排气的一部分再循环到发动机进气装非限制性示例EGR配置可包括所谓的高压(HP)EGR系统(图1中所示)，其中来自排气通道36来自联接到冷却套筒218的温度传感器216的发动机冷却剂温度(ECT)的测量值；来自联接号RPM可由控制器12从信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供[0060]存储介质只读存储器芯片210能够用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示由微处理器单元206可执行的指令，用于执行下面描述的方法以及预见的但未具体列出图1和图2中介绍的部件将类似地编号。涡轮机116将排气的能量转换为用于转动连接到叶轮340的驱动轴19的转动能。来自排气歧管36的排气通过涡轮机入口360进入涡轮机外壳322b)、主动壳体处理装置310和壳体320。主动壳体处理装置(ACT)310包括ACT套筒311和[0064]可相对于通过涡轮增压器13的气体流动路径的方向来描述涡轮增压器13中的元包括与用于驱动轴19和涡轮机轮毂390的转动轴对准的转动轴。转动轴基本上与压缩机入再循环口316被配置为使得气体能够在进气通道304和再循环通道318筒致动臂313的信号控制的主动壳体处理装置310可通过喘振狭槽312和扼流狭槽314中的许空气流过喘振狭槽312的情况下的更大。再循环气体的附加流量可使得涡轮增压器压缩机能够在喘振发生以前以通过压缩机入口302的较低的空再循环通道318的短路路径可使得能够在高质量流量状况下增加通过压缩机的气体流量。再循环通道中以选择性地阻挡通过扼流狭槽314和/或喘振狭槽312的气体的流动。壳体套压力比在到喘振极限的喘振裕度内时的状况，壳体套筒臂313可经由由控制器12命令的信号被致动到壳体套筒的狭槽315与喘振狭槽312对准而不与扼流狭槽314对准的第一位置。裕度内时的状况，壳体套筒臂313可经由由控制器12命令的信号致动到壳体套筒的口或狭缩机入口304和进气歧管44两端的压差来调整主动壳体处理装置310。在又一替代实施例[0074]图4A示出响应于可引起压缩机在喘振极限的阈值内操作的低质量流量状况主动再循环可使得涡轮增压器压缩机能够以通过压缩机的较少的流量操作，从而减少喘振发[0075]图4B示出响应于可引起压缩机在扼流极限的阈值内操作的高质量流量状况主动度内，控制器可将控制信号发送到ACT套筒臂313以将ACT套筒311移动到狭槽315与扼流口个位置是标称位置(在该位置处扼流狭槽闭合)和第一扼流位置(在该位置处扼流狭槽打[0077]图3以及图4A和图4B示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。至少在一个示来调整涡轮增压器压缩机的主动壳体处理装置的示例程序500的流程图。可由控制器(例如，图1的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1和图2描述的传感器)接收的信号，执行用于进行方法500和包括在本文性示例中，控制器12可使用来自前面提及的传感器的输入数据确定压力比以确定压力比图3的再循环通道318)中，然后通过再循环口(例如，图3的再循环口316)且回到进气通道动机冷却剂温度(ECT)、大气压力(BP)、增压压力、歧管绝对压力(MAP)、质量空气流率包括车辆控制器(例如，图3的控制器12)将信号命令到ACT套筒臂致动器(例如，图3的臂略包括调整LP_EGR阀位置(结合背压阀)，以便使足够的LP_EGR流动以满足EGR需求和可用[0085]在包括可变几何涡轮机(VGT)的另一个示例实施例中，确定初始增压致动器设定调整叶片角度的信号以减小VGT轮叶开度。在另一个示例中，响应于操作员扭矩命令的减气装置的MAF传感器确定的质量空气流量估计值或如由联接到发动机进气装置的MAP传感[0088]在512处，该方法包括在ACT套筒的喘振狭槽打开的情况振口闭合的位置，并且预测压缩机效率从当前压缩机效率到第一压缩机效率的得到的转可在增加的空气流量的状况下进行调整以满足必要的EGR需求，其中喘振狭槽相对于当压[0090]在514处，该方法将所预测的第一压缩机效率和第二压缩机效率与当前压缩机效通过相应地使ACT致动，命令信号以切换到对应模式(正常、扼流狭槽打开或喘振狭槽打[0091]如果在514处所预测的第一效率或第二效率高于当前压缩机效率，则可推断出压缩机操作朝向喘振极限或扼流极限移动(基流裕度。然后能够将这些裕度的决策阈值(关于何和海拔高度确定的值。基于映射图的方法允许在引定偏移(裕度))以及在其他状况下的线性变化偏[0096]如果满足对应于第一效率和第二效率中的最高者的ACT调整状况，则程序前进到狭槽的第一预测压缩机效率是0.75，并且用于打开的ACT扼流狭槽的第二预测压缩机效率打开的情况下操作时，可增加废气门阀开度以减少通过涡轮机的排气流，并且可减小HP_EGR阀和增压致动器设定中的一个或多个进行调整，以便维持燃烧稳定性和压缩机效率以处于标称位置的情况下维持操作也可包括维持当前或初始EGR和增压致动器设定(诸如在通过一个或多个传感器(诸如参考图1和图2描述的那些)前海拔高度以及当前海拔高度改变率的确定(如果可测量地显著的话)可允许预测在路线[0104]在一个示例中，响应于由于即将来临的上坡行驶而造成[0105]该操作能够用在相同驾驶循环中的当前状态之前的一段时间内(通过踏板动作)获悉的驾驶员行为以及在当前驾驶循环之前的一个或多个附加驾驶循环内的之前的驾驶当注意，增加喘振裕度将具有类似的效果，类似的效果在于它将引起ACT较早接合喘振狭[0111]在图10的映射图1000处示出示例障碍函数。函数(f(E))用作用于使ACT操作的频[0112]当操作员频繁地施加加速踏板和制动踏板和/或将踏板施加到更高程度时，可获[0114]确定初始的期望增压致动器设定可包括诸如基于作为发动机转速和负荷的函数可在车辆和网络云之间交换包括但不限于坡度映射图数据和即将来临的交通状况的各种致动的阈值频率。为了避免由频繁的ACT致动事件引起的压缩机流量脉动和得到的效率损将命令信号发送到联接到ACT套筒臂的致动器以使ACT套筒致动到套筒狭槽与壳体的喘振振发生以前以通过压缩机叶轮的较少的气体流量操作。作为使ACT致动以便打开喘振狭槽流量。在一个示例中，响应于将ACT致动到喘振狭槽打开的位置调整EGR流量包括增加LPEGR阀的开度(以增加低压排气到压缩机上游的位置的再循环)，并且减小HPEGR阀的开度固定几何废气门控(waste_gated)涡轮机的废气门阀的开度，以减少通过涡轮机的排气流能够通过将HPEGR阀的开度减小到部分打开位置解决喘振，而不必完全闭合HPEGR阀(如致动的阈值频率。为了避免由频繁的ACT致动事件引起的压缩机流量脉动和得到的效率损[0127]如果尚未满足ACT致动的阈值频率，则程序前进到628以使ACT致动到的扼流狭槽制器将命令信号发送到联接到ACT套筒臂的致动器以使ACT套筒致动到套筒狭槽与壳体的机的全叶片的前缘的气体流量可小于在不具有增加的扼流狭槽的开度的情况下的气体流阀的开度(以减小低压排气到压缩机上游的位置的再增加高压排气到压缩机下游的位置的再循环)。调整通过涡轮增压器的膨胀可包括减小固定几何废气门控涡轮机的废气门阀的开度以增加能够通过将HPEGR阀的开度增加到部分打开位置解决扼流，而不必完全打开HPEGR阀(如流量和压缩机两端的压力比改变，引起压缩机映射图上的压缩机的效率曲线的位置也改的VGC位置的改变可暂时干扰发动机气体流动属性远离它们期望的设定点(诸如在606处确阀和VGT(叶片角度和/或废气门阀位置)的调整望的，则涡轮增压器速度可经由VGT轮叶控制(到或朝着闭合位置)增加以实现期望的增压动器包括高压EGR阀和低压EGR阀中一个或多个，高压EGR阀将排气从排气涡轮机上游再循器包括用于使排气流到排气尾管同时绕过涡轮机的废气门阀以及用于调整涡轮机喷嘴的[0141]图7示出用于减少压缩机喘振和扼流的涡轮增压发动机中的可变几何压缩机控制密度)更新扼流裕度和喘振裕度以及喘振极限和扼流极限(例如，喘振和扼流极限曲线特可在驾驶循环中较早地实现ACT致动到喘振位置或扼流位置，并且响应于激进的驾驶员行[0144]可基于如由联接到第三子回路706的传感器感测的关于当前ACT位置的输入执行扼流极限804右边的压缩机操作导致在扼流区域中的涡轮增压器压缩机操作。在喘振区域和扼流区域两者中的压缩机操作导致令人讨厌的NVH和增压发动机性能的潜在降低。在一个示例中，压缩机映射图上的压缩机操作点的定位可基于几何压缩机的ACT致动以使通过压缩机的流量变化，从而将压缩操作移动到压缩机效率曲在扼流裕度808之内或扼流裕度808内操作时，诸如当压缩机在低于距扼流极限804的阈值地将制动踏板和加速踏板压下到更高的程度)，控制器可推断出压缩机更易于出现喘振状涡轮增压器的可变几何压缩机(VGC)的几何形状的调整，以减少喘振受限和扼流受限压缩[0153]在t1处，存在如由加速踏板位置的逐渐和适度增加所指示的操作员扭矩需求增响应于操作员扭矩需求的增加，通过将废气门阀移动到更加闭合的位置且进一步增加HP_EGR阀开度来进一步增加增压压力。压缩机操作点保持在扼流极限和喘振极限之外，所以ACT致动引起的流动扰动所需的废气门阀和HP_EGR阀调整小于如果没有执行ACT致动将会流狭槽都打开的标称位置。此外，由EGR阀和废气门阀调整补偿由致动引起的空气路径扰需求下降且补偿由ACT致动引起的流动扰动所需的废气门阀和HP_EGR阀调整小于如果没有流狭槽都打开的标称位置。此外，由EGR阀和废气门阀调整补偿由致动引起的空气路径扰通过压缩机的质量流量中的每个所选择的位置；以及基于所选择的位置调整EGR致动器和套筒致动的之前频率选择套筒位置，阈值根