[发明专利]发动机控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及发动机控制技术，更具体地说，涉及用于提供改进的发动机控制方法和系统。

背景技术

汽油或天然气发动机已多年是为多种类型的车辆提供推进的主要模式。因此，旨在提高汽油或天然气发动机的性能在功率和效率等领域是所期望的目标。涡轮增压器是改进了汽油或天然气发动机的性能的一个例子。涡轮增压器可以被认为是作为一种气体压缩机，用于增加进入发动机的空气质量，以产生更多的发动机功率。因此，涡轮增压器是一种利用内燃机运作所产生的废气驱动之空气压缩机，其可增加进入内燃机或锅炉的空气流量，从而令机器效率提升。常见用于汽车引擎中，透过利用排出废气的热量及流量，涡轮增压器能提升内燃机的马力输出。

在汽油或天然气涡轮增压发动机上，潜在的问题在于在节气门关闭的情况下存在压缩机喘振。当节气门关闭从最初基本上打开的位置关闭时，这种情况可能会特别明显。在这方面，当节气门关闭时，压缩的空气将流入节气门，但由于节气门关闭而没有任何出口。压缩空气然后解压缩以回穿过涡轮增压器（造成“喘振”），这可能是当前堵塞的空气可以采取的唯一路径。喘振可以将空气压力提高到一定程度，可能会由于湍流导致发动机损坏或不良噪音。

为了防止或至少减少压缩机喘振的影响，涡轮增压发动机典型地包括例如再循环阀的设备。该设备进行操作以在节气门关闭时为允许涡轮增压器和节气门之间的空气提供流路，这样排放了多余的空气压力，以保持涡轮增压器在安全区域运转。当使用回流阀时，空气通常再循环回到涡轮增压器的进气口，但也可以是当使用排出阀排放到大气中。通过提供逃逸的空气通路，避免发动机的损坏和噪音以及减少涡轮迟滞的现象，迟滞现象是由于涡轮的减速，这可能因喘振而发生。

对于涡轮增压器来说，喘振是不稳定的工作条件，因此是无益的。喘振是一种物理上的约束并且不能够被涡轮增压器本身完全避免。当涡轮增压器被安装在发动机/车辆上时，它可能在特定工作条件下进入喘振区域。虽然再循环阀或排出阀可有效地防止喘振状况，但回流阀通常不提供发动机功率和效率的改善，却仍增加了发动机的成本和复杂性。因此，可能希望提供一个机制，以避免使用再循环阀。

发明内容

本发明的目的是通过发动机控制来改善涡轮增压发动机的工作状况。本发明的方法使用踏板位置作为输入以评估喘振风险。当检测到喘振风险时，该方法提供控制命令，该控制命令是根据查找表基于发动机每分钟转速和增压压力所计算的。发动机控制器根据该控制命令使得涡轮增压器持续工作在安全区域中而不需要附加的硬件。

根据本发明的一个方面，提供了一种发动机控制方法，包括：接收踏板位置的指示；预处理踏板位置的指示以确定所接收的踏板位置的指示是否对应于反喘振模式激活条件；响应于所接收的踏板位置的指示对应于反喘振模式激活条件，使用增压压力和发动机转速查找静态的控制参数查找表以选择指示气流需求的控制参数；发送所选择的控制参数到ECU以便用该控制参数指示的气流需求来控制发动机。根据本发明的另一个方面，提供了一种发动机控制系统，包括：汽油或天然气发动机；与该发动机结合的涡轮增压器；发动机控制单元，其包括反喘振控制模块并被配置为控制与发动机和涡轮增压器相关联的至少一些致动器，其中该反喘振控制模块包括：喘振预检测模块，被配置为接收踏板位置的指示，预处理踏板位置的指示以确定所接收的踏板位置的指示是否对应于反喘振模式激活条件，初始控制参数查找表模块，包括静态的控制参数查找表并被配置为响应于踏板位置的指示对应于反喘振模式激活条件，使用增压压力和发动机转速查找控制参数查找表以选择指示气流需求的控制参数；和控制参数处理模块，被配置为接收所选择的控制参数，并且将该控制参数发送到ECU以便用该控制参数所指示的气流需求来控制发动机。

本发明仅使用踏板位置信号来评估喘振风险，并且本发明使用发动机转速rpm和增压压力来查找初始控制参数。此外，本发明还使用衰减曲线来在特定时间中对控制参数进行控制。

通过将本发明的方法成为发动机控制软件（过程）的一部分，涡轮增压的发动机能够在不进入“喘振”区域的情况下工作。与现在的主流方法相比，本发明的方法消除了用于再循环压缩空气的硬件却具有更好的性能。本发明的方法能够降低系统成本、降低涡轮设计复杂性、能更好的被标准化、在车辆中更好的封装，且降低涡轮故障的风险。由于，利用本发明的方法消除诸如再循环阀或排出阀等硬件，所以对所有的应用只开发一次软件，缩短了对一个应用的校准工作周期，比如两个月。因为消除了机械故障风险，因而有更好的可靠性。此外，本发明的控制算法在校准方面是有利的。