[发明专利]用于具有扫气的涡轮增压发动机的升压控制技术

说明书

用于设定用于涡轮增压发动机的升压目标的技术包括：(i)使发动机以扫气模式运行，使得发动机的气缸的进气门和排气门的打开重叠，以及(ii)在将发动机转入/转出扫气模式的同时：确定发动机转矩请求，通过设定节气门入口压力(TIP)和进气歧管绝对压力(MAP)的独立的目标来创建转矩储备，基于目标总充入空气量、发动机速度和预先确定的目标发动机容积效率(VE)确定目标TIP，基于目标TIP控制废气门阀，基于发动机转矩请求确定目标MAP以及基于目标MAP控制节气门。在稳态扫气运行期间，控制器基于发动机转矩请求计算常规的目标TIP，并基于常规计算的目标TIP控制废气门阀。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月7日提交的美国申请第15/805,335号的权益。上述申请的公开内容以其整体通过引用并入本文。

技术领域

本申请大体上涉及涡轮增压发动机，并且更具体地涉及用于具有扫气的涡轮增压发动机的升压控制技术。

背景技术

内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料的混合物以在曲轴处产生驱动转矩。扫气是指一种发动机的运行模式，其中命令气缸进气门和排气门的打开特定重叠，使得进气门和排气门之间的气缸压力变化量迫使充入空气量吹过气缸并经由排气门排出。当可用于涡轮增压器的排气能量较低时，扫气运行在某些运行条件下可能提高发动机性能，诸如低发动机速度。例如，扫气会影响排气动力学，这转而改善涡轮增压器处的增压响应。发动机流量控制阀(节气门、废气门阀等)典型地基于相关的空气/排气流量设定点进行控制。扫气运行导致发动机的容积效率(VE)发生变化，这有可能导致这些发动机流量设定点波动。结果，流量控制阀彼此对抗，这减弱了发动机的瞬态响应。因此，尽管这样的发动机控制系统对于它们的预期目的很好地起作用，但是仍然需要对相关技术进行改进。

发明内容

根据本发明的一个示例性的方面，提出了一种用于包括发动机和至少一个涡轮增压器的交通工具动力总成的控制系统。在一个示例性的实施方式中，该系统包括：节气门，其被配置成控制通过进气系统并进入发动机的进气歧管的空气的流量；废气门阀，其被配置成控制通过涡轮增压器的涡轮的排气流量，其中涡轮增压器还包括涡轮驱动的压缩机，涡轮驱动的压缩机迫使空气通过进气系统；以及控制器，其被配置成使发动机以扫气模式运行，使得发动机的气缸的进气门和排气门的打开重叠，并且在使发动机以扫气模式运行的同时：确定发动机的转矩请求；基于目标总充入空气量、发动机的速度以及发动机的预先确定的目标容积效率(VE)确定目标节气门入口压力(TIP)；基于目标TIP控制废气门阀；基于发动机转矩请求确定目标进气歧管绝对压力(MAP)；以及基于目标MAP控制节气门。

在一些实施方式中，控制器还被配置成使用目标总充入空气量、发动机速度和发动机的预先确定的目标VE来基于逆速度密度计算确定目标TIP。在一些实施方式中，控制器被配置成通过以下确定发动机的目标VE，以用于后续确定目标TIP：通过将目标TIP除以大气压力确定目标压力比；以及使用已校准的全开节气门(WOT)表面确定目标VE，表面将目标压力比和发动机速度与发动机的目标VE相关联。在一些实施方式中，目标TIP和目标MAP是独立的设定点。

在一些实施方式中，控制器被配置成基于发动机转矩请求确定目标MAP，使得目标MAP是从转矩请求得出的，使得通过转矩储备避免了由于增大的VE引起的转矩过冲，在转矩储备中当以扫气模式运行的同时TIP高于MAP。在一些实施方式中，控制器还被配置成：响应于检测到扫气模式的启用条件将发动机转换为扫气模式；并且当以下时，检测到扫气模式的启用条件：目标TIP大于目标TIP阈值；TIP变化量大于TIP变化量阈值，TIP变化量是目标TIP和实际TIP之间的差；发动机速度在发动机速度范围内；一组发动机温度中的每个在相应的发动机温度范围内；以及排气氧传感器正在合适地起作用。在一些实施方式中，控制器还被配置成：确定何时使发动机转换出扫气模式；以及响应于确定使发动机转换出扫气模式，在控制废气门阀时从目标TIP逐渐转换到常规计算的目标TIP，其中常规计算的目标TIP基于发动机转矩请求。