用于喘振控制的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于喘振控制的方法和系统。提供用于改善喘振检测与减轻的方法和系统。在一个示例中，喘振检测方法可在指示喘振的频率范围中选择性地对总的温度调节后的歧管压力和升压压力进行滤波，从而降低节气门入口压力的非最小化阶段行为对喘振检测的影响。此外，可以针对特定的发动机致动器在选定的频率范围中对节气门入口压力的噪声成分进行说明，从而减少错误喘振指示的发生。

【技术实现步骤摘要】

本描述大体涉及用于控制车辆发动机以改善压缩机喘振的检测和减轻的方法和系统。
技术介绍
涡轮增压器可用于增加内燃发动机的功率输出。涡轮增压器通过对进气空气增压，从而在进气冲程期间增加被提供至发动机燃烧室中的每个的空气的质量来实现。增加的空气质量支持输送至每个燃烧室的相应更大量的燃料的燃烧，从而相对于相似排量的自然吸气式发动机提供增加的功率。在机动车辆中，涡轮增压发动机可通过维持比类似输出的自然吸气式发动机更高的功率重量比并且从排气回收内部能量来驱动涡轮增压器压缩机来提供增加的燃料经济性。此外，涡轮增压器的使用允许给定的功率输出利用更小的或缩小的发动机来实现。因而，发动机小型化、涡轮增压和经由直接喷射的燃料输送的结合在维持或超出常规自然吸气式发动机的功率输出的同时已经在用于以汽油为燃料的发动机的部分负荷燃料经济性方面产生可观的改善。然而，涡轮增压器压缩机易受喘振的影响。当涡轮增压器压缩机中的压力比(即，出口压力与入口压力的比)相对于通过涡轮增压器压缩机的空气流太大时发生喘振。涡轮增压器压缩机喘振(TCS)是动态不稳定性模式，该模式能够生成空气流和在空气质量流中的大振幅的自激压力震荡。喘振能够引起不希望的噪音以及噪音、振动和不舒适性(NVH)问题。此外，喘振能够抑制发动机的扭矩能力并且甚至可影响压缩机硬件的耐久性。例如，喘振能够诱导在涡轮增压器和进气装置中的不希望的应力，包括在涡轮增压器轴上的过度的扭转负载。因此，持续的或过度的TCS可减少涡轮增压器和/或所述涡轮增压器所联接至的发动机的寿命。已经做出各种尝试以实现尽早地检测到喘振，以便能够以及时的方式解决喘振。加快喘振检测的一个示例方法由Shu等在US8516815中示出。在其中，通过在一定频率范围内处理(例如，低通滤波)由压力传感器估计的歧管压力和/或由歧管空气流传感器估计的质量空气流检测由瞬时扭矩状况(诸如松开加速器踏板等)触发的瞬时喘振。处理的输出与阈值相比较以能够实现喘振的更快且更准确的检测，从而改善喘振减轻。然而，本文的专利技术人已经认识到此方法的潜在问题。作为一个示例，信号处理没有考虑压力波的热力学。因而，发动机的热力学和化学状况可影响传感器的压力和气流输出，从而使喘振检测结果失真。具体地，诸如绝对压力、温度、湿度的参数和充气(包括回收的排气或EGR的量)的组分的参数可影响导致不正确喘振检测(例如，未被检测到的喘振或错误的(false)主动喘振检测)的处理输出。在另一方面，校正每个发动机以补偿变化的热力学状况可以是困难的和计算密集的。结果，在压缩机映射图上的喘振线可以被更加适当地校正以满足一个车队车辆中的安全和稳健的操作。进一步地，基于工况，可以存在与喘振频率相互关联的发动机致动器。例如，诸如进气节气门或EGR阀的致动器可以与喘振的频率带相同的频率带激励压力响应，使得区分它们对发动机压力的影响与喘振对发动机压力的影响变得困难。又进一步地，由于非最小化相位(NMP)行为，响应压力估计的喘振检测可随驾驶员要求变化而变化。压力的NMP行为能够在选定的瞬时期间(诸如，在踩加速器踏板期间)被错误地标记(tag)为喘振。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题中的一些可以至少部分地通过一种用于检测升压发动机中的喘振的方法来解决，该方法包括：将歧管压力和歧管流中的一个或多个与节气门入口压力结合为总(aggregate)进气压力；并且响应压缩机喘振调节发动机操作参数，所述喘振基于总进气压力且进一步基于进气温度来确定。以该方式，压缩机喘振被更早地且更可靠地识别，从而改善喘振减轻。作为一个示例，为了喘振检测的目的，可通过结合在进气节气门之前和在进气节气门之后的至少两个压力和/或流量测量来计算总进气压力。特别地，然后利用与喘振频率范围对应的带通频率过滤总压力。替代地，进气歧管压力(MAP)或进气歧管气流(MAF)的滤波(例如，带通滤波的或低通滤波的)值可以与节气门入口压力(TIP)结合为总进气压力。滤波器的截止频率(cut-off)(或通频带)基于发动机工况(诸如温度)来调节，以应对(accountfor)在可以预期喘振振荡的喘振频率带的变化。然后将进气歧管温度(在MAP测量的时间处)和/或升压温度(在TIP测量的时间处)考虑进来，根据总进气压力，使用经典波理论计算喘振强度。例如，确定峰值压力振荡的振幅。如果喘振强度高于喘振阈值，那么进一步确定是否存在可能在与喘振的频率带相同的频率带中已经影响TIP响应的任何致动器事件。如果有，那么致动器对TIP响应的影响与喘振对TIP响应的影响分离，并且强度相对于阈值被再次估计。然后，基于修正的致动器喘振强度高度喘振阈值，喘振减轻动作(诸如，压缩机再循环阀的暂时打开)被触发。将进气歧管压力波的强度与一个或多个其他可获得的发动机参数相互关联的技术效果是能够实现喘振的更准确检测，并且更快的喘振减轻是可能的。特别地，通过将节气门入口压力传感器的滤波输出与基于发动机的热力学和化学状况来调节的基线进行比较，对节气门入口压力信号的NMP影响被降低，从而允许开始喘振被更加准确地检测。来自生成喘振频率带中的TIP响应的致动器的噪音成分(noisecontribution)也能够被减少。进一步地，更积极的喘振线能够在压缩机映射图上被校正。应当理解，上面的
技术实现思路
被提供用于以简化的形式介绍在具体实施方式中被进一步描述的概念的选择。这并不意味着标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，所要求保护的主题的保护范围随附的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面所提到的或在本公开的任何部分中的提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出示例升压发动机系统配置。图2示出示例程序的高级流程图，该示例程序用于在减少来自致动器的噪音成分和对压力的NMP影响的同时检测喘振。图3示出用于喘振检测的喘振强度算法的示例方框图。图4示出在喘振事件期间的波强度的示例处理。图5示出在TIP中的NMP行为的示例。图6示出在踩加速器踏板和松加速器踏板期间，考虑在TIP中的NMP行为之后的调节的喘振强度的示例。具体实施方式以下的描述涉及用于解决在升压发动机系统(诸如图1的系统)中的喘振的系统和方法。控制器可以被构造成执行控制程序(诸如，图2的示例程序)以结合进气节气门上游和下游的多个压力以确定总压力，并且在针对NMP压力行为和发动机致动器的噪音成分进行修正后，基于总压力确定喘振强度。在图3处示出喘振强度确定和估计的方框图。参照图4至图6描述针对喘振检测的TIP和MAP的示例处理。以此方式，改善喘振检测，从而允许较早的减轻。图1示意性地示出包括发动机10的示例发动机系统100的各方面。在所描绘的实施例中，发动机10是联接至涡轮增压器13的升压发动机，该涡轮增压器13包括由涡轮116驱动的压缩机114。具体地，新鲜空气经由空气滤清器112沿着进气通道42被引入到发动机10中并且流向压缩机114。压缩机可以是任意合适的进气空气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统100中，压缩机是经由轴19机械地联接至涡轮116的涡轮增压器压缩机，涡轮116通过使发动机排气膨胀而被驱动。在一个实施例中，涡轮增压器可以是双涡流设备。在另一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于升压发动机的方法，其包括：将歧管气流和歧管压力中的一个或多个与节气门入口压力结合为总进气压力；并且响应压缩机喘振调节操作参数，所述喘振基于所述总进气压力并且进一步基于进气温度被确定。

【技术特征摘要】
2015.09.14 US 14/853,3541.一种用于升压发动机的方法，其包括：将歧管气流和歧管压力中的一个或多个与节气门入口压力结合为总进气压力；并且响应压缩机喘振调节操作参数，所述喘振基于所述总进气压力并且进一步基于进气温度被确定。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：经由滤波器处理所述总进气压力。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述滤波器使指示喘振的选定的频率通过而使喘振之外的频率不能通过。4.根据权利要求3所述的方法，其中通过所述滤波器的所述选定的频率包括随着包括温度的发动机工况变化的频率范围。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述温度包括进气歧管空气充气温度和压缩机入口温度中的一个或多个。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述温度包括进气歧管空气充气温度和压缩机入口温度的加权平均值。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述滤波器包括低通滤波器和带通滤波器中的一个或多个，并且其中所述滤波器的通过范围基于发动机工况被调节。8.根据权利要求3所述的方法，还包括：在踩加速器踏板事件期间，忽略包括在指示喘振的所述频率处的所述滤波器的输出。9.根据权利要求3所述的方法，还包括：响应于在指示喘振的所述选定的频率中发动机致动器的操作，基于由所述发动机致动器的所述操作导致的节气门入口压力的变化进一步处理所述滤波的总进气压力。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述发动机致动器包括进气节气门、排气再循环阀、压缩机再循环阀和驾驶员加速器踏板中的一个或多个。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩机喘振根据驾驶员加速器踏板的踩加速器踏板事件和松加速器踏板事件中的一个或多个被确定。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节操作参数包括经由致动器调节，所述致动器包括排气废气门致动器和压缩机再循环阀中的一个或多个。13.一种用于升压发动机的方法，其包括：将歧管压力和节气门入口压力结合为总压力；基于温度调节所述总压力；通过一个或多个滤波器处理所述调节的总压力；并且基于处理的输出指示压缩机喘振。14.根据权利要求13所述的方法，其中基于温度的所述调节包括基于加权的空气充气温度和加权...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·M·赫尔斯特伦，M·A·桑蒂洛，肖柏韬，HR·奥斯莎拉，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US