[发明专利]用于增压控制的方法和系统

说明书

提供用于改进增压响应的方法和系统。连续可变压缩机再循环阀和废气门以互补频率带被调节，从而移动压缩机操作远离喘振极限并且减少增压传递误差。进气节气门同样同时被调节为抵消由所述废气门或再循环阀调节引起的歧管空气流率误差。

技术领域

本申请涉及用于以进气节气门协调废气门动作和压缩机再循环阀动作以改进增压控制的方法和系统。

背景技术

发动机系统可以配置有增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器，用于提供增压空气充气并且改进峰值功率输出。增压压力可以通过（包括例如跨接在排气涡轮机两侧的废气门（WG）和跨接在进气压缩机两侧的压缩机喘振阀（CSV）的）一个或更多个增压致动器的动作被调节到所需的设定点。当压缩机喘振阀通常用于压缩机喘振管理时，废气门通过控制在涡轮机上的排气流量而调节增压压力。每一个致动器可以基于前馈和反馈组件被调节。

作为一个例子，废气门调节通过相对缓慢的涡轮增压器动力学影响增压压力，而CSV调节以及进气门节气门调节通过相对快的动力学影响增压压力。由于不同的动力学，进气节气门的动作会对增压压力产生立即影响，并且可混淆废气门控制回路。因此，发动机会至少暂时在硬或软的喘振区域中或接近硬或软的喘振区域而操作。保持CSV打开（当可能而不降低发动机扭矩传递时）可减轻喘振倾向，但是可导致升高的排气压力和增加的发动机泵送功。此外，由于额外的压缩机功需要通过增加的涡轮机工作来补偿，所以燃料经济性会退化。

发明内容

本发明人在此已经确定一些上述问题可通过用于增压发动机系统的方法解决，该方法包括：同时调节废气门、压缩机再循环阀（CCRV）以及进气节气门中的每一个，以提供所需的增压压力和歧管空气流量。以这种方式，通过与进气节气门和废气门协调地操作CCRV致动器，可实现更快和更准确地调节增压压力和发动机扭矩输出。

例如，增压发动机系统可以包括涡轮增压器，其具有：跨接于涡轮机的废气门致动器；以及跨接于压缩机的连续可变压缩机再循环阀（CCRV）。CCRV可以被配置成如同进气节气门，以便其能够被致动成完全打开、完全关闭或其间的任何位置。响应于增压需求，控制器可以基于所需（或参考）增压压力和工况来前馈地调节废气门位置。例如，为了增加增压压力，废气门可以移动到更关闭的位置以增加涡轮机入口压力和涡轮机速度，而为了减少增压压力，废气门可以移动到更开放的位置以减少涡轮机入口压力和涡轮机速度。此外，对于废气门位置的反馈调节可以基于实际（测量）增压压力和所需增压压力之间的差。

因此，由于与废气门致动关联的缓慢涡轮机动力学，所需增压压力变化可以被缓慢实现，因为废气门首先需要加速（或减速）涡轮机和压缩机。因此，与废气门调节协调地，同时调节压缩机再循环阀（CCRV）。具体地，CCRV基于工况和压缩机压力比被前馈调节，以便将涡轮增压器操作远离硬喘振极限移动到软喘振区域内。CCRV然后被反馈调节以便校正由废气门调节引起的增压误差。因为CCRV调节对增压压力的影响基本上是即时的，所以CCRV和废气门能够被一起使用从而在不确定性和外部扰动存在的情况下提供准确的稳定状态增压压力调节。同样，进气节气门调节也可以被同时用于利用与节气门致动关联的快速涡轮增压器动力学。例如，基于由废气门和CCRV调节引起的歧管流率误差并且相对于所需歧管流率，调节进气节气门。节气门调节从而在增压的操作区域中允许更准确的空气流量，以及因此更准确的扭矩传递。

以这种方式，废气门、压缩机再循环阀和进气节气门调节的组合可用于改进增压传递和扭矩输出。通过使用连续可变压缩机再循环阀从而在与废气门频带互补的频带中提供增压控制，两个增压致动器可彼此补充从而提供增压压力的较高增益调谐、改进的增压响应和更准确的增压压力传递，同时操作压缩机远离喘振极限。通过也调节进气节气门以校正由增压压力控制引起的空气流率误差，改进在增压发动机操作期间的扭矩传递的准确性和速度两者。总体上，提高增压发动机性能，从而提供燃料经济性优势。