[发明专利]用于改善瞬态扭矩响应的方法和系统

说明书

本发明涉及用于改善瞬态扭矩响应的方法和系统。提供了用于在瞬态状况期间改善发动机扭矩响应的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括，基于操作者扭矩要求调整进气节气门和排气废气门阀，并且同时基于预测的扭矩不足比安排排气再循环(EGR)和可变凸轮正时(VCT)。EGR和VCT的安排独立于进气节气门和排气废气门阀的实际位置。

技术领域

本发明大体涉及用于为增压发动机提供改善的扭矩响应的方法和系统。

背景技术

发动机系统可以被配置有用于提供增压的空气充气以增加扭矩输出的增压装置(诸如涡轮增压器)。具体地，使用来自排气流的能量来旋转涡轮。涡轮驱动向发动机进气装置输送增压的空气充气的压缩机。增压发动机可以提供比类似功率的自然吸气发动机更大的燃料效率和更低的排放，使得更小排量的涡轮增压发动机能够产生与更大排量的自然吸气发动机相当的功率。发动机系统也可以被配置有排气再循环(EGR)系统，其中至少一部分排气被再循环至发动机进气装置。EGR益处包括发动机稀释的增加、排气排放的降低和燃料经济性的增加。各种致动器的运转可以被协调以改善发动机性能。

EGR的增压、尺寸减小和引入的益处趋向于在稳态状况下更显著。然而，在瞬态状况下，相同的措施能够损害燃料经济性。作为一示例，在瞬态状况下，对于改善的车辆响应会失去燃料经济性。燃料经济性的损失的另一原因是发动机响应与车辆操作者的措施之间的相互作用。例如，在踩加速器踏板事件期间，由于增压的更慢的初始积累，车辆响应最初降至期望的加速度之后。因此，操作者可以感觉到明显的“死踏板”区域，而没有操作者可观察的扭矩增加。操作者随后会对此过度补偿。然而，在初始的更慢的积累之后，由于更高的负载和更高的空气流量导致更多增压压力的正反馈循环，增压以更快的速率增加。因此，操作者的过度补偿措施会产生过多空气流量并且因此过多扭矩增加，这进而需要通过操作者的额外的踏板修正(例如，释放加速器踏板)以及扭矩减少措施(诸如火花延迟)。因此，相比于如果初始请求已经被更紧密地跟随，发动机会以更低的效率运转。

Cunningham等人在US9,175,629中示出了一种用于改善增压发动机中的扭矩响应的示例方法。在其中，在扭矩瞬态期间，将EGR从低压排气再循环(LP-EGR)系统吸入压缩机上游的进气通道的进气系统(AIS)节气门可以被打开，以增加压缩机下游的下游节气门的节气门进口压力。通过打开AIS节气门，气流可以被增加以提供正好足够的扭矩，而基本上不过度补偿扭矩要求。

然而，发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，节气门进口压力的增加仅会输送在踩加速器踏板瞬态期间请求的负载的一部分，而其余负载仍然会依赖于更慢的增压积累。作为另一示例，由于LP-EGR的引入而会招致进一步的迟滞和响应时间的增加。具体地，LP-EGR回路具有长输送延迟，因为排气在到达燃烧室之前必须行进通过涡轮增压器压缩机、高压空气吸入管道、增压空气冷却器和进气歧管。因此，由于在不同时刻流入的EGR的变化，实际的发动机空气流量廓线会偏离期望的空气流量廓线。因此，发动机扭矩响应不可跟踪请求的操作者扭矩廓线。

发明内容

在一个示例中，以上问题可以通过一种用于涡轮增压发动机的方法来至少部分地解决，该方法包含：响应于操作者扭矩要求，独立于排气再循环(EGR)和可变凸轮正时(VCT)安排(schedule)的改变，基于所述扭矩要求，打开进气节气门并关闭排气废气门阀；以及独立于所述进气节气门和所述废气门阀的实际位置，基于预测的负载不足比(shortfallratio)，同时地(concurrently)安排所述EGR和VCT。以此方式，瞬态扭矩响应能够通过空气路径致动器与增压系统的协调来改善。