运行配备气动增压系统的车辆的方法

运行配备气动增压系统的车辆的方法
【专利摘要】一种用于改进车辆性能的设备和方法，其通过以在最大可行程度上使超过不同运行限值的可能性最小化的同时增大发动机扭矩输出的方式施加气动增压至车辆发动机（包括具有供应空气至发动机的至少一个涡轮增压器的柴油发动机）而进行。所述车辆的气动增压系统控制器通过以下项而实施用于在增压事件期间使空气喷射的速率成形、定制空气喷射以在遵守运行限值的同时获得最大发动机扭矩输出的策略：在增压事件期间控制定时、持续时间、数量和/或喷射型式以在增压事件过程中实现压缩空气喷射的精细化分布以提供所要发动机扭矩输出和燃料效率，同时使超过多种运行限值、法定、工程和乘客舒适度限值的可能性最小化。
【专利说明】运行配备气动增压系统的车辆的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于改进许多领域的车辆性能(包括加速、燃料经济性和减排）的设备和方法。尤其，本发明涉及以增大发动机扭矩输出（以满足设计、法定和其它要求的方式)的方式施加气动增压至车辆发动机(包括具有供应空气至发动机的进气歧管的至少一个涡轮增压器的商用车辆柴油发动机）的设备和方法。
[0002]发明背景
[0003]内燃发动机(诸如，例如柴油发动机)通常配有废气涡轮增压器。例如，图I示出具有耦接至废气涡轮增压器2的排气管路10的内燃发动机I的示意图。废气涡轮增压器具有由来自排气管路10的废气驱动的涡轮4。涡轮4耦接至压缩机3 (这些组件一起形成涡轮增压器叶轮单元)，其压缩来自进气进口 11的进气。从压缩机3排出的压缩空气被馈送至发动机I的进气管路9’以增大发动机I中的气压，并且由此在汽缸的各自进气阀打开时将比发动机吸气情况下可能馈送至汽缸中的空气更多的空气馈送至发动机的汽缸中。因涡轮增压器将额外空气供应至发动机气缸中，连同来自发动机的燃料喷射系统的相关额外燃料，发动机的扭矩输出增大且发动机以更高效率运行。具体地，当汽缸的进气阀闭合时，由涡轮增压器输送至进气歧管的额外压力在发动机汽缸中形成更大压力。当组合额外燃料且被点燃时，存在于汽缸中的更大空气质量形成更高燃料压力，且因此更高活塞力通过发动机的曲轴转化为更高发动机扭矩输出。此外，增大的燃烧质量和压力产生更高压力和体积的废气，其接着在废气中提供额外能量以驱动涡轮增压器的涡轮。增大的废气能量进一步增大涡轮增压器压缩机的转速，并且由此进一步增大被供应至汽缸的空气量以按更快速率增大发动机速度和扭矩输出。本领域一般技术人员应了解虽然上文和下文讨论燃烧空气经由进气歧管到达发动机的汽缸，但是本发明的原理和概念同样适用于具有替代供气体积的发动机，诸如其中进气配置使得每个汽缸具有相关进气“室”而非接收来自共同进气歧管的进气的发动机。
[0004]使用废气涡轮增压器的一个众所周知的问题是其无法在内燃发动机的所有运行状态中输送足够的空气量，最明显的是在响应低发动机速度下的突然加速需求时。例如，在诸如具有废气涡轮增压器的柴油发动机的发动机中，在大的加速需求期间，涡轮增压器通常由于低发动机速度和进气和废气输出的相应低质量流速而无法供应充足的空气流量以在进气歧管中产生所需的气压量以驱动涡轮增压器。因此，内燃发动机反应慢，明显的扭矩输出和转速增大仅在油门踏板被按压后的显著延迟之后发生(被称作“涡轮延时”的效应)。
[0005]已提出不同解决方案来改善“涡轮延时”效应，包括其中将压缩空气供应至发动机的进气歧管的配置。这样一种“气动增压”系统的实例图示在图I中。在本实例中，储存器13储存空气压缩机14产生的压缩空气。在加速需求开始与涡轮增压器已积聚足够压力以与进气歧管压力相等并且开始自行满足扭矩输出需求之时之间的瞬态期期间，响应增大发动机扭矩输出的需求而将压缩空气引入发动机I的进气管路9’中。
[0006]从储存器13供应至进气管路9’中的额外空气具有至少两种主要作用。馈送至发动机I的汽缸的额外燃烧空气提供发动机扭矩输出的即刻增大。额外空气还导致来自发动机的废气流的更快速增大，其接着帮助涡轮增压器涡轮4更快速地增大其转速，因此使涡轮增压器压缩机3能在进气管路9’中更快地积聚压力。此外，涡轮增压器压缩机可越快供应足够压力以支持扭矩输出需求，供应自储存器13的额外空气流量可越快停止，节省压缩空气用于其它用途及减小车辆空气压缩机的占空比。
[0007]图I实例中从储存器13喷射压缩空气经由进气控制装置7发生。进气控制装置7配置在进气管路9’与涡轮增压器的压缩机3或如图I中所示压缩机3下游的增压空气冷却器5之间。图2中示意图示的进气控制装置7与增压空气冷却器5的进口 6连接且与进气管路9’的出口 9连接。
[0008]挡板元件16位于进气控制装置7内，介于进口 6与出口 9之间。可通过调整电机17调整挡板元件16以在压缩空气被喷射至进气管路时关闭从进口 6至出口 9的连接。闭合挡板防止喷射的压缩空气朝向涡轮增压器回流以帮助更快速地增大发动机气缸中的压力，其接着增大排气管路压力和所得的涡轮增压器排气压力增大的速率。此外，闭合挡板还提供涡轮增压器下游的闭合体积以进一步协助积聚涡轮增压器排气压力。
[0009]压缩空气进口 8经由流量调节装置20连接至储存器13的出口 9。控制器15用于控制流量调节装置20和调整电机17。控制装置15从压力传感器18和19接收输入，所述压力传感器18和19分别测量出口 9上的出口压力和增压空气进口 6上的进口压力。
[0010]在运行时，流量调节装置20通过打开从压缩空气进口 8至出口 9的连接而将压缩空气供应至发动机进气歧管。大致同时，挡板元件16闭合以防止喷射的压缩空气从储存器13流回至废气涡轮增压器的压缩机3中。当来自储存器13的压缩空气喷射结束时，挡板元件16再次打开以允许现在充足的来自涡轮增压器压缩机3的排放的压缩空气供应流至进气管路9’中。
[0011]虽然先前已知将压缩空气喷射至发动机的进气歧管中以减小“涡轮延时”，但是本领域中工作的重点主要是使可用于流至发动机进气歧管中的压缩空气量最大化及使从气动增压事件发起至压缩空气实际喷射的响应时间最小化以即刻开始增大发动机扭矩输出及在来自发动机的扭矩传输中避免非所要的驾驶员感知的延迟。
[0012]现有气动增压系统的一个问题是有时在气动增压事件开始时由非常快的压缩空气喷射导致的发动机扭矩输出的非常陡然的增大。还可能在随后压缩空气喷射终止时及在进气挡板切换打开以恢复至发动机的涡轮增压器输出时经历这种急剧的发动机扭矩输出瞬态。这些瞬态可能对车辆驾驶员和乘客造成明显的不舒适。
[0013]先前气动增压系统的另一个问题是在急于快速增强发动机扭矩输出直到涡轮增压器已积聚充足压力过程中，可能超过法定限值，诸如污染排放限值。突然施加过量气动增压还具有对发动机组件造成突加负载的可能。例如，突然施加过量气动增压可能施加大量扭矩至车辆传动系，其可能接近发动机、变速器和/或传动轴应力限值。过量气动增压还可能产生来自发动机的突发高体积、高压废气流，其可能导致涡轮增压器涡轮压缩机总成的速度上升至高水平。类似地，突发的压缩空气喷射和伴随的增大的废气流可能造成对发动机的进气中间冷却器和其相关管道的过度施压的可能。
[0014]先前气动增压系统的另一个问题是过量喷射压缩空气及结果耗用车辆的压缩空气储备至低于确保关键车辆安全系统(诸如空气制动器）以及其它车辆系统的可操作性所需的最小数量的可能。一种使这种问题最小化的方法是获得和安装较大空气压缩机和压缩空气储存容器，其能够满足关键空气消耗系统的需要和气动增压喷射系统的预期额外需求。但是，这种方法具有其自身的问题，包括对于更大和更多数空气处理组件的增加成本和重量的代价、由于增大的车辆重量及消耗更多发动机功率输出以驱动较大压缩机的需要而增大的燃料消耗和阻碍设计者增加额外储存器的能力的空间限制。
发明概要
[0015]鉴于现有技术的这些和其它问题，本发明的目标是提供一种气动增压系统和运行方法，其改进车辆操作性能同时确保在气动增压事件期间满足设计、运行和法定限制。通过一种气动增压系统解决这个目标，所述气动增压系统被控制来实施用于在气动增压事件期间通过在增压事件期间控制喷射以改变空气喷射对时间曲线图上的压缩空气喷射的“形状”而使压缩空气喷射的速率成形的不同策略。气动增压事件期间的这种压缩空气喷射“速率成形”法以与现有技术的尽可能快地喷射尽可能多的空气的典型方法正好相反的方式管控气动增压系统运行。而是，本发明的方法是定制压缩空气喷射的发起时间、持续时间、流速等以在气动增压事件过程中实现压缩空气喷射的高度精细化分布以改进与多种运行、法定、工程和乘客舒适度限值的相符性。
[0016]应了解，本发明中的“速率成形”不仅仅减慢气动增压事件期间压缩空气喷射的速率，而且包括多种压缩空气喷射型式，其中压缩空气输送速率“成形”以提供尽可能多的发动机扭矩输出同时在最大可行程度内避免超过适用限值。(或者，速率成形空气喷射可用于控制扭矩输出变化的速率)。因此，速率成形涉及提供随时间分布的可变量的压缩空气，例如，在压缩空气喷射事件中使压缩空气喷射速率曲线的“峰值”移至更早或更迟，提供分布期限内输送的压缩空气喷射的多个“峰值”及/或使压缩空气喷射速率符合由车辆参数的实时监测定义的限值。
[0017]还可为本发明的速率成形压缩空气喷射提供多个开始/停止事件。提供对压缩空气喷射曲线的形状的所要可变控制的优选方法是使用在多级气动增压系统中使用超过一个高速螺线管控制的空气阀。特别优选的方法是提供具有不同空气流量额定值且在气动增压事件期间通过个别阀门的控制电路的脉冲宽度调制(“PWM”)而在任何时刻控制压缩空气喷射量的多个压缩空气喷射阀。
[0018]本发明监测车辆参数及/或在系统组件之间交换这些参数以实现实时进行压缩空气喷射调整的能力提供将压缩空气喷射量与实际需求匹配的先前未知精度水平并且赋予实现多种好处的机会。
[0019]配备速率成形气动增压系统的车辆系统的第一个好处是可获得明显的燃料效率增大。由使用速率成形压缩空气喷射以改进燃烧和废气产生以更快速地使发动机进入发动机以其最高效燃料效率运行的发动机速度范围(通常被称作发动机的“最有效点”)并且由此使车辆在最小时间量内及以可能的最小燃料消耗量进入所要行驶速度同时仍避免运行、排放和/或设备工程限值而得到的燃料节省。
[0020]本发明的速率成形的额外好处是车辆设计者可避免不必要的压缩空气使用并且因此减小车辆的所安装压缩空气产生和储存设备的大小和成本。具体地，通过仅喷射获得所要车辆加速所需的压缩空气的实际量同时仍维持与运行限值的相符性且仅在气动增压事件期间实际需要压缩空气时如此喷射，本发明可以比先前气动增压系统通常消耗的少的压缩空气获得所要水平的发动机扭矩输出。压缩空气喷射的增大精度减小车辆运行期间所需的压缩空气体积，允许车辆设计者减小压缩空气产生和储存组件的大小以匹配较低压缩空气需求。由于减小的车辆重量及由于来自车辆空气压缩机的减小的寄生能量损失，组件大小和容量的这些减小提供其它燃料经济性好处。
[0021]本发明的压缩空气喷射的数量、持续时间和/或时点的“成形”的另一个好处是气动增压事件期间这些参数的直接控制可提供不同车辆系统的响应的间接控制。通过选择性地定制压缩空气喷射速率曲线(例如，通过使空气喷射质量流速对时间曲线化而形成的曲线)的形状，可使不同车辆组件和系统在所要范围内运行和/或避免运行限值同时仍输送增大的发动机扭矩输出以补偿至少一些(若非所有)涡轮延时。例如，现有技术的颗粒排放管理注重低发动机速度(废气压力低时的发动机运行点)和/或在高发动机负载条件下开始的高加速需求期间空气燃料比的精确控制。当不足量的空气可用于防止空气燃料比变得过度富余时，所得燃烧过程在废气流中留下颗粒物质的形式的未燃碳氢化合物(如果是足够高的数量，那么颗粒物质以“烟”的形式可见)。这些未燃碳氢化合物可在废气流中呈现烟和/或固体颗粒的形式。本发明的速率成形允许所要数量的新鲜空气喷射以在所要运行范围下增大过量空气比以实现对于在燃烧过程期间减小颗粒物质形成有利的所要空气燃料比。使用速率成形压缩空气喷射以改进与限值的相符性的另一个实例是使用定制的空气喷射以在高加速需求期间控制NOx形成。传统上，燃烧过程期间的NOx形成的气缸内减小通过废气再循环(“EGR”)(一种使废气流的一部分再循环回进气口以与汽缸中的输入新鲜空气混合的过程)而处理。再循环废气中的惰性成分导致较低温燃烧，使汽缸内温度降至远离与NOx形成相关的高温范围。当废气流中的压力高于进气供应体积中的压力(或，更概括地说，高于EGR流喷射的任意点上的压力)时，促进至进气供应体积的EGR流。在现有技术系统中的气动增压事件期间，喷射的增压空气可能导致进气中的压力高于废气流中的压力，并且由此抑制EGR流。使用本发明的速率成形喷射，进气管气压增加、衰减和/或持续的速率可被定制来允许EGR流比现有技术系统更快地进入进气管以更快速地使颗粒物质产生最小化并且改进排放相符性。此外，计算和测试表明这样一种速率成形喷射导致发动机更快地达到发动机的优选运行速度范围(其为“最有效点”)并且在所述范围内保持更长时间。这导致发动机在对于典型排放测试循环期间的废气流和较低NOx形成有利的条件中运行更长时间。
[0022]排放限值偏移预计在接下来几年将在欧洲和全球其它地区生效的日益严厉的政府法规下变得更成问题。预计为了满足即将出台的减排要求，配备传统现有技术气动增压系统的车辆将需要求借助通常非所要的废气后处理系统，诸如选择性催化还原(“SCR”)催化剂和相关尿素喷射系统。这种额外设备预计给配备现有气动增压系统的车辆带来非所要的重量、成本、复杂性和维护要求(例如，尿素补充)代价。
[0023]本发明对压缩空气喷射的时点、持续时间和数量的精确速率成形控制提供使与即将出台的更严厉排放限值的相符性最大化而无需借助额外后处理设备的机会。例如，可调整压缩空气喷射的数量和时点以减小燃烧过程期间形成的颗粒物质量。在典型的柴油发动机燃烧过程中颗粒物质与NOx排放的产生成反比。由于发动机设计者采用方法减小NOx排放以满足更为严厉的法定限值，所以颗粒物质通常增加。但是，由于颗粒物质产生也必须满足法定限值，所以还需要减少颗粒物质的方法。一种减少颗粒物质的方法是提供过量空气至燃烧室中。过量空气比，λ (lambda)可随经仔细定时和定大小的压缩空气喷射而增大。有关配备本发明的速率成形气动增压系统的发动机的发动机测功机的计算和测试测量显示典型法定排放测试循环期间颗粒物质15%至25%数量级的减小。此外，由于压缩空气喷射导致更长时间处于发动机以其最大效率运行的发动机速度范围中，所以废气压力处于比在没有压缩空气喷射的情况下高的压力。这导致废气歧管与进气歧管之间的有利压力比，其在法定排放测试循环期间促进更常提供令人满意的废气再循环量的能力(其帮助进一步抑制NOx形成)。发动机测功机上的发动机模拟和测试测量显示废气再循环流可在加速瞬态之后更快速地重建至进气歧管，比先前可实现的快3秒至4秒的数量级。
[0024]速率成形气动增压所赋予的对排放的精确得多的控制的相关好处是减小燃烧后排放控制设备的容量的可能。例如，气动增压事件瞬态期间观测到的颗粒材料排放的明显减小可允许组件(诸如柴油机颗粒过滤器)缩小规模。减小的组件体积方便车辆组件包装，并且通过使昂贵的废气处理材料(诸如钼)的数量最小化而减小成本。
[0025]本发明的速率成形法的另一个好处是提供提高的发动机制动能力，其允许使用更小、更高效的发动机同时仍在相当于较大发动机所提供等级的发动机制动。减压制动广泛用于商用车辆柴油发动机以改进制动性能。在减压制动中，发动机用于对传动系统形成明显阻力以在长下坡驾驶设定档期间使车辆组合保持合理速度。为了保持合理速度，发动机通过限制对发动机的燃料供应及对来自发动机气缸的压力释放仔细定时而本质上以空气压缩机形式运行(即，在活塞已通过压缩进气而将从传动系取得的能量转化为功后，通过在活塞接近TDC (上死点)时，通过打开泄压阀而释放压缩空气)。TDC附近汽缸中压力的释放防止压缩空气在活塞下冲程期间将其能量返回至活塞。
[0026]在推动取得发动机的更好燃料经济性时，一个解决方案是用较小、更有力的发动机完成先前发动机的职责。但是，虽然较小发动机可被设计来提供所需高水平的马力和扭矩，但是其无法提供与先前较大排量发动机一样大的减压制动量(减压制动性能与发动机汽缸的活塞排量相关)。因此，在没有进一步措施的情况下，使用较小发动机对主制动系统(即，车轮制动器)形成相关的更高负担，这是因为必须由主制动器执行更多制动来补偿较小发动机减小的减压制动能力。
[0027]来自气动增压系统的压缩空气的速率成形喷射提供对与使用较小发动机相关的不足减压制动问题的潜在解决方案。具体地，气动增压系统可用于至少在减压制动需求事件的特定部分期间用于将额外空气喷射至进气歧管中以在活塞在汽缸中下降时增加载入汽缸中的进气量。在活塞后续压缩这个增大的进气质量期间，当活塞移动至TDC时，必须执行更多功，其从传动系提取类似于由较大排量发动机从传动系取得的能量数量的额外能量。这有效地允许较小发动机增大其“制动输出”达50%的数量级，帮助满足最终用户对(用较小发动机)改进燃料效率同时仍维持主制动器性能和寿命的需求。
[0028]使用气动增压系统运行以增强减压制动的其它好处包括使气动增压系统和相关涡轮增压器配置最佳化，例如以使用速率成形压缩空气喷射的选项，其仅保守地在使“过大”涡轮增压器旋转而足以允许涡轮增压器产生将提供至发动机气缸以增强减压制动的绝大多数额外空气所需的程度内使用。
[0029]提供额外减压制动的替代方法是在制动事件期间接合发动机驱动的空气压缩机的离合器以使用将供应至气动增压系统的空气的产生以改进减压制动性能(优选地，使用比在减压制动期间对发动机正常形成额外阻力大的尺寸的压缩机)。
[0030]本发明可利用结合高速电子控制单元实时感测诸如排气含氧传感器输出、废气压力、燃料喷射速率等的参数以监测和控制排放相关参数并且将这些参数与所储存的不同车辆传动系运行点上的预期和先前测量排放的“图”对比。使用这种实时信息，本发明的气动增压系统控制器随后可进一步“按比例调整”或另外使压缩空气喷射流量、持续时间和/或定时重新成形以提供在相关排放或车辆运行限值(例如，NOx和/或颗粒排放限值和/或最大设备应力水平)内赋予最大发动机扭矩输出的精细化空气喷射型式。使用这种速率成形精细化，初步计算和测试表明配备本发明的速率成形气动增压系统的车辆将提供与配备传统气动增压系统的车辆几乎相同的发动机扭矩输出和车辆加速性能，而且提供车辆排放的充分控制以避免对额外排放控制设备的需要和其相关成本、重量和维护代价。
[0031]本发明的额外目标是提供一种具有速率成形的气动增压系统，其允许在定制车辆传动系性能和排放性能方面的灵活性以适应个别客户的需要和/或需求。例如，与本发明的速率成形被最佳化以在无需借助额外后处理设备的情况下使排放最小化的车辆相比，如果车辆系统采用后处理装置来满足NOx要求，那么可以其它方式使本发明的速率成形压缩空气喷射最佳化，诸如通过使燃料经济性最大化、使颗粒排放最小化和/或输送较大发动机扭矩输出(通过放宽对在无SCR转化器的情况下需维持的颗粒物质和NOx排放限值而变得可能)。
[0032]本发明的其它目标包括提供气动增压系统组件和运行策略，其允许气动增压系统与其它车辆组件一起协调其运行。这种协调实现多种潜在好处，包括通过协调空气喷射和燃料喷射而使额外发动机扭矩输出更快获得及通过结合使用变速器控制器(其控制对可通过速率成形压缩空气喷射获得的发动机扭矩进行最佳使用的换档策略)协调气动增压而实现较小、燃料效率更高发动机的使用。对于前者，先前排放控制主要依赖基于输入空气量的反应测量对喷射至发动机中的燃料量和/或提供至燃烧室的废气再循环量的控制。因此，在配备先前气动增压系统的车辆中，获得增大的发动机扭矩输出的延迟可能在气动增压事件开始时发生，这是因为无论增大的空气喷射量，燃料喷射系统无法足够快地将额外燃料添加至发动机以匹配增大的空气喷射。在没有需匹配额外空气的燃料的情况下，发动机扭矩输出无明显增大且变得难以维持适当的空气燃料比和循环废气量以避免排放偏移。
[0033]相比之下，当配备本发明的车辆的驾驶员要求气动增压事件时，气动增压控制器可被编程来例如通过发送信号至燃料喷射控制器以提供输入压缩空气喷射量的实时指示而与发动机的燃料喷射控制器协调其运行。在这种“预先加燃料”方法中，燃料喷射控制器可立即开始定制燃料喷射以精准匹配到达发动机燃烧室的空气量，而无需等待其它车辆传感器的响应以告知燃料喷射控制器需要额外燃料。
[0034]来自本发明的气动增压系统控制器与其它车辆组件的类似通信可提供其它好处。例如，当速率成形气动增压系统控制器告知燃料喷射控制器将执行速率成形压缩空气喷射策略时，气动增压系统控制器可为变速器的电子换档控制器提供有关空气喷射事件的信息及/或提供信号给变速器控制器，告知控制器变速器可以不同方式换档。通信可包括有关计划和/或实际压缩空气喷射速率设定档本身的信息，变速器控制器可从所述信息确定是否应及应如何改变变速器的换档。或者，气动增压系统的控制器可为变速器控制器提供特定方向，例如以比正常更快地换档至更高档位或使用不同换档设定档，诸如以“跳过”一或多个中间档位的方式换档(例如，从第二档换档至第五档)。这些更快升档通过由速率成形压缩空气喷射和更快、更精确的燃料喷射而获得的增大的发动机扭矩输出而变得可能。通过比无增压事件中另外完成的情况更快地换档至更高档位，允许发动机在其最高效运行范围内运行更长时间，其减小燃料消耗。初步计算和测试表明快速换档和跳档提供显著的燃料经济性增大，同时得到仅稍微比用先前气动增压系统可获得的慢的车辆时间速度比性倉泛。
[0035]本发明的另一个目标是在气动增压事件瞬态期间提供改进的驾驶员和/或乘客舒适度。通过监测车辆的运行参数(诸如，从轮速传感器获得的轮速(可从其中计算加速度))，气动增压系统的控制器可确定所要最大加速速率已被超过或将被超过并且调整压缩空气喷射以使车辆加速度处于或低于预定加速度阈值。
[0036]这些事件还可用于供气动增压系统控制器自适应学习。例如，通过在气动增压事件期间观测车辆对压缩空气喷射的反应，控制器可在相同和/或后续气动增压事件中按比例调整压缩空气喷射或使其另外成形以使超过运行限值的可能性最小化。例如，观测车辆对压缩空气喷射的反应可用于推断车辆处于负载或空载状态及/或检测拖车。作为响应，气动增压控制器可自动采用更适于当前车辆运行条件的不同压缩空气喷射设定档或或者可提供指示给驾驶人，其随后可例如操作手动选择开关以启动不同喷射设定档。
[0037]本发明使压缩空气喷射参数成形的能力为驾驶员提供“定制”车辆对驾驶员的加速需求的响应的能力。在本发明的一个实施方案中，可为驾驶员提供控制装置，诸如开关或系统编程装置，其可允许驾驶员设定个人偏好，诸如强化加速或强化燃料经济性以适应驾驶员的需求和/或要求。本速率成形法因此在本质上允许一套车辆设备调适变成“针对不同用户的不同东西”。本发明还可为驾驶员提供有关气动增压系统运行的指示和/或有关如何改进车辆性能的指导，例如提供指示气动增压系统何时使快速升档变得可能的信号(视觉、声音和/或其它信号，诸如触觉信号)。
[0038]本发明的另一个目标是提供一种估计车辆负载和车辆质量用于例如供电子稳定和防倾翻系统自动实时适应车辆构造的变化，诸如货物或乘客负载的变化的方法。气动增压系统控制器可例如通过监测车辆的CAN (控制器局域网)总线而接收来自不同车辆传感器的信息和/或车辆参数信号。基于当前气动增压事件期间观测到的监测到的信号(例如，监测到的发动机扭矩输出和/或车辆加速信号)，气动增压系统控制器可将车辆的当前响应与针对先前气动增压事件中的车辆响应的当前压缩空气喷射对比。这种对比可提供从先前负载状态得出车辆当前质量的估计值或至少车辆质量的相对变化的估计值的依据，其随后可被传送至其它车辆控制器。得出的质量信息不仅可用于其它车辆系统(诸如稳定或ABS系统)，其还可供气动增压系统控制器本身用于自适应学习车辆的当前质量使得在后续气动增压事件中，压缩空气喷射可被进一步精细化来维持所要的车辆性能水平同时尽可能靠近但不超过适用的运行限值。
[0039]或者，如果添加质量或从车辆移除质量的效应在达到法定或其它运行限值之前提供额外安全边际，那么自适应学习的气动增压控制器可按比例调整或另外调整下一气动增压事件中的压缩空气喷射以补偿车辆质量的变化，即消耗最新可用的安全边际以使车辆性能的另一个方面最佳化。例如，如果在一个车辆重量上，压缩空气喷射受限于给定压缩空气喷射曲线形状以使超过排放限值(NOx、颗粒物质、一氧化碳、二氧化碳和/或其它物质)的可能性最小化且在排放限值被超过前，车辆重量的变化增大可用边际，那么气动增压系统控制器可允许增大的压缩空气喷射以增大发动机扭矩输出以使车辆加速性能最佳化，至少高至可再次接近排放限值的点。
[0040]在本发明的另一个实施方案中，自适应学习可用于识别车辆上不同组件的存在或不存在。气动增压系统控制器随后可改变其压缩空气喷射速率成形以适当所识别组件的存在(或不存在)。例如，通过经由车辆的CAN总线监测不同车辆参数的响应(诸如如通过测量进气中的气压的压力传感器而测量的涡轮增压器压缩机下游的气压增加速率)，气动增压系统控制器可从车辆对一个或更多个气动增压事件的响应中确定涡轮增压器叶轮是轻金属叶轮(诸如由钛制成的叶轮)或具有较高惯性动量的较重叶轮，诸如钢叶轮。类似地，先前气动增压事件与当前气动增压事件中车辆和其组件响应的对比可用于评估发动机和其它车辆传动系组件的当前磨损状态。此外，气动增压系统可被编程来解释从气动增压系统本身和/或其它车辆系统接收的故障指示且相应地调适其气动增压喷射设定档以适应故障同时仍在故障限制内提供尽可能多的额外发动机扭矩输出(例如，当传感器未提供所需信息时，增大或延迟增压喷射设定档至“故障安全”水平。)
[0041]本发明的另一个目标是通过协调变速器换档提供速率成形压缩空气喷射而提供改进的燃料经济性和车辆加速响应。当变速器升档时，发动机速度可降至较低每分钟转数(rpm)水平，其通常大大低于发动机最高效运行并且产生最大扭矩的rpm。响应于升档或响应于紧随升档之前气动增压系统控制器与变速器控制器之间的通信，本发明的气动增压控制器可发起简要的气动增压事件以使发动机速度更快速地返回至发动机的最大效率运行范围。
[0042]本发明的另一个目标是为气动增压系统提供速率成形，其具有足够精确的压缩空气喷射控制以允许气动增压系统协助排放处理组件再生同时继续在再生瞬态期间维持车辆和排放性能。在这样一种实施方案中，当诸如颗粒过滤器或NOx捕集器的组件需要再生时，可执行速率成形压缩空气喷射以在再生过程期间在排放处理组件内提供所需环境条件。通过本发明的速率成形方法实现的压缩空气喷射的精度结合气动增压控制器与其它车辆控制器(诸如燃料喷射控制器)的密切协调允许处理组件再生在无车辆性能的明显下降且不超过排放限值的情况下进行。
[0043]在本发明的另一个实施方案中，气动增压系统的速率成形可基于预期驾驶需要而改变。例如，使用来自全球定位系统(GPS)传感器的输入，气动增压系统控制器可基于即将出现的路线和海拔变化确定可能的传动系性能需求并且，在预期更大或更小发动机扭矩输出需求的情况下，改变压缩空气喷射速率设定档以及换档策略。
[0044]本发明的另一个目标是提供一种气动增压系统，其中速率成形用于主动保护车辆组件。例如，除针对使中间冷却器过度受压的上述保护外，压缩空气喷射速率的速率成形结合气动增压系统的节流阀可用于产生涡轮增压器压缩机下游使涡轮增压器喘振最小化的压力条件。进一步通过仅喷射给定发动机运行点所需的速率成形量的压缩空气，涡轮增压器较不易受超速的影响。因此，移至喘振状态的可能性大大减小。在另一个实例中，相对较冷压缩空气的速率成形喷射可用于降低发动机和/或排气组件运行温度。此外，可监测运行参数以保护设备和使非所要的排放最小化。例如，通过监测发动机运行温度，气动增压控制器可选择速率成形气动增压设定档，其被定制来适应对尚未达到正常运行温度的发动机的运行限制(限制包括冷设备应力限值及在低于正常燃烧室温度期间产生的过量排放)。
[0045]本发明可以分立组件形式提供，诸如单独的气动增压系统、发动机和变速器控制器或可提供为一体化电子装置套装。此外，气动增压系统的实体组件可能是单独的、独立组件或可一体化为气动增压系统模块并且可优选地一体化为含有所有进气流量控制元件的模块，其包括例如，压缩空气喷射控制螺线管、进气通道流量控制挡板、节流阀、压力传感器、EGR喷射口和一体化电子装置和相关CAN总线连接。
[0046]在结合附图考虑时，可从下文对本发明的详细描述中了解本发明的其它目标、优点和新颖特征。
[0047]附图简述
[0048]图1是具有气动增压系统的现有技术涡轮增压发动机的示意图。
[0049]图2是图1现有技术气动增压系统的进气控制装置的示意图。
[0050]图3是根据本发明的实施方案的发动机和相关车辆组件的示意图。
[0051]图4是图3中所示的实施方案的空气控制装置的示意图。
[0052]图5是识别根据本发明的实施方案的气动增压事件的发起和取消的控制相关性的图。
[0053]图6是图示用于发起和取消根据本发明的实施方案的气动增压事件的控制决策和相关性的第一部分的流程图。
[0054]图7是图示用于发起和取消根据本发明的实施方案的气动增压事件的控制决策和相关性的第二部分的流程图。
[0055]图8是图示用于发起和取消根据本发明的实施方案的气动增压事件的控制决策和相关性的第三部分的流程图。
[0056]图9是根据本发明的实施方案的速率成形压缩空气喷射事件的曲线图。
[0057]图10是图示与现有技术的车辆响应相比，车辆对根据本发明的气动增压事件的响应的曲线图。
[0058]图11是图示现有技术PBS系统对气动增压事件的NOx排放响应的曲线图。
[0059]图12是图示对根据本发明的实施方案的气动增压事件的NOx排放响应的曲线图。
[0060]图13是图示根据本发明的实施方案的驾驶员可选择车辆性能设定档的曲线图。
[0061]图14是升档事件期间现有技术发动机的发动机扭矩输出的曲线图。
[0062]图15是对比配备具有及不具有气动增压系统的现有技术发动机的车辆的性能的时间对速度比性能的曲线图。
[0063]图16a和图16b是识别与根据本发明的实施方案的变速器控制器与速率成形气动增压系统控制器之间的通信相关的控制输入和输出的图。
[0064]图17是图示配备无气动增压系统的现有技术发动机和配备根据本发明的实施方案的速率成形气动增压系统的发动机的车辆的性能的时间对速度比性能的曲线图。
[0065]图18至图20是车辆加速事件期间不同运行参数和响应的曲线图。
【具体实施方式】
[0066]图3示出本发明的实施方案的组件，其包括从进气歧管302接收燃烧空气并且释放废气至排气歧管303的发动机301。废气从排气歧管303流动至废气涡轮增压机的涡轮304。废气导致涡轮增压器涡轮304驱动相应的进气压缩机叶轮305 (统称涡轮增压器叶轮)以压缩经由进气外壳306 (在本实施方案中，空气净化器外壳)进入进气口的空气。从涡轮增压器排放的压缩空气穿过中间冷却器307以降低压缩空气的温度且随后穿过空气控制装置308至发动机的进气歧管302。废气还经由EGR控制阀310和EGR冷却器311从排气歧管303流动穿过废气再循环管路309至进气歧管302。EGR控制阀310根据需要运行以提供废气流至进气口以使燃烧期间NOx的形成最小化。
[0067]本实施方案还包括空气压缩机312，其由发动机经由来自发动机301曲轴的皮带和滑轮配置驱动。但是，本发明不限于发动机驱动的压缩空气源，且可被提供来自任意适当源的压缩空气。在本实施方案中，由空气压缩机312产生的压缩空气被发送至空气控制阀和干燥器313。经干燥空气随后被引导至下游压缩空气消耗装置，包括压缩空储存器314。虽然在本实施方案中使用经干燥空气，但是本发明中无需经干燥空气。
[0068]通过发动机控制器315管理对发动机301运行的控制，所述发动机控制器315监测来自不同传感器(包括油门踏板316)的信号并且发出燃料喷射命令至燃料喷射器317以提供适当数量的燃料至发动机。除发动机控制器315所接收的传感器输入外，发动机控制器315可与其它车辆控制模块交换数据，包括通过车辆的CAN总线网络连接的模块，诸如变速器控制器319和气动增压喷射控制器318 (在此示作一体化至空气控制装置308中)。
[0069]图4是空气控制装置308的主要部件的示意图。这些部件包括装置进口 401、出口 402和其间的空气通道403。将进气阻断元件(空气通道阻断挡板404)配置在空气通道403中以透过空气控制装置308阻断来自涡轮增压器压缩机305的空气流量。通过致动器405驱动挡板404，所述致动器405能够产生非常高的挡板闭合和打开速率以及能够将挡板404定位在其完全打开和完全闭合位置之间的任意位置上。通过气动增压喷射控制器318控制致动器405的运行，所述气动增压喷射控制器318在本实施方案中一体化至空气控制装置308的外壳406中。除挡板404外，空气控制装置308还含有两个螺线管操作的压缩空气控制阀407、408，其控制从空气储存器314至空气通道403和进气歧管302的压缩空气流量。(在本实施方案中使用两个控制阀，但是本发明不限于两个阀门。)优选地，出于下文进一步讨论的原因，空气控制阀407、408被定大小为具有不同压缩空气流速。任选地，空气控制装置308可被构造来接收EGR管路309的进气端。压缩空气阀407、408和EGR管路309的出口位于挡板404下游，使得来自这些空气和废气通道的气体可被引入进气歧管302而不被挡板404阻挡。
[0070]气动增压事件发起和取消。
[0071]下文参考图5至图8描述发起本发明的实施方案中的气动增压事件的标准和逻辑流程。如图5中所示，由气动增压系统控制器从CAN总线连接或单独通信链路接收许多输入。这些输入包括例如:(i)从例如发动机控制器和/或直接从发动机相关传感器接收的发动机状态和参数信息；(i i )来自例如进气管中的发动机控制器和/或压力传感器的发动机增压状态的信息；(iii)例如，直接从废气传感器和/或其它控制模块获得的车辆排放性能信息；(iv)来自例如传感器(诸如压缩空气储存器压力传感器、制动踏板位置传感器和/或轮速传感器)；车辆制动控制器和/或车辆稳定控制系统控制器的空气制动系统状态信息；和(V)其它车辆设备状态信息(诸如空气压缩机接合/分离状态和/或其它动力输出设备运行状态)。[0072]优选地，将在气动增压事件启动和取消的评估中考虑的输入参数包括发动机速度、中间冷却器压力(空气增压状态的量度)、气动增压系统的压缩空气供应中存在的压力、油门踏板位置和位置变化速率(和/或或者超过预定位置的加速位置的频率)和变速器档位、离合器状态和当前换档状态(即，升档或降档)。至少需要了解进气歧管压力和油门踏板位置，但是替代和/或补充输入包括:对于发动机相关信息，涡轮增压器rpm发动机扭矩输出、发动机负载、冷却剂温度和废气质量流速；对于发动机空气增压相关信息，进气歧管压力、进气歧管上游的进气管中测量的进气压力和进气质量流速；对于排放相关信息，EGR质量流速、DPF (柴油机颗粒过滤器)再生状态和NOx后处理系统可用性(例如，排气管路SCR和/或NOx吸收剂组件的状态);对于空气制动系统信息，防抱死制动系统启动的状态(在带挂车的牵引车的情况中，优选地牵引车和挂车制动器的ABS状态)、制动踏板位置、停车制动器状态和挂车稳定性状态；对于其它车辆系统，车辆点火状态和行驶控制状态。本领域一般技术人员易于了解上述内容是可被视作用于确定启动或停用气动增压系统的气动增压系统控制器的输入的参数和系统状态指示的说明性的而非详尽列表且在本发明的实施方案的实施过程中，系统设计者将从每个车辆的不同可获得参数和系统状态源中确定哪些输入将被提供给气动增压系统控制器。
[0073]应用图6至图8中所示的实施方案中的控制逻辑，气动增压系统控制器输出控制信号以经由空气控制装置308中的电磁阀407、408的控制启动或取消气动增压事件。在图6中所示的控制逻辑的第一部分中，控制逻辑从步骤601中开始，驾驶员打开车辆点火而启动气动增压控制器318。气动增压控制器318接下来在步骤602中确定油门踏板的位置和当前档位选择状态。在步骤603中，控制器从在步骤602中获得的信息中确定油门踏板位置的变化速率是否超过预定变化速率限值或档位是否已变化为更高档位。如果这些条件的任一个已被满足，那么控制逻辑返回步骤602。另一方面，如果已检测到这些条件之一，那么控制逻辑移至步骤604。
[0074]在步骤604中，控制器从其接收的输入，例如从经由车辆的CAN总线系统传输的数据中确定下列项目的状态:传动系统、油门踏板位置、气动增压系统压缩空气供应储存器、车辆中间冷却器中的压力、离合器的状态和发动机的转速。
[0075]在步骤605中，控制逻辑从在步骤604中收集的信息中确定条件是否适于发起实际压缩空气喷射。具体地，控制器确定所有下列标准是否被满足:传动系统接合；油门踏板位置大于预定位置；气动增压系统压缩空气供应储存器压力大于预定最小压力限值；离合器闭合；和发动机运行。在本实施方案中，这些是在通过气动增压控制器318发起气动增压事件之前必须满足的所有“阈值”标准。如果这些条件之一未满足(即，条件是“假(FALSE)”，那么控制逻辑返回步骤602。另一方面，如果所有这些条件已满足(即，所有标准被评估为“真(TRUE)”)，那么控制逻辑移至图7中所示的控制逻辑的部分B。
[0076]在图7中的步骤701中，气动增压控制器318开启观测定时器并且例如通过从发动机控制器和变速器控制器监测CAN总线网络上的信号而观测传动系统的状态(例如，接合/分离)、离合器(例如，打开/闭合)和发动机速度(例如，rpm)。在步骤702中，气动增压控制器318检查定时器是否已达到预定时间限值。如果尚未达到时间限值，那么气动增压控制器318接下来在步骤703中针对下列项目的至少一个确定“真”状态是否存在:发动机速度大于预定限值；离合器打开；和传动系统分离。如果这些条件均未发生，那么控制逻辑返回步骤701以继续进行定时和状态监测。
[0077]但是，如果在步骤702中，气动增压控制器318确定已达到预定时间限值，那么在发起压缩空气喷射之前在本实施方案的最终测试中，控制器318验证车辆中间冷却器中的压力并不太高(以确保中间冷却器不被气动增压事件中的压缩空气喷射破坏)。这通过在步骤704中确定车辆中间冷却器内的压力及随后在步骤705中评估中间冷却器压力是否大于其初始值的预定百分比(在步骤705中，“X”％)而完成。如果中间冷却器压力太高，那么控制逻辑通过使控制返回至部分A上的控制逻辑的开始(B卩，至步骤602)而重启气动增压事件评估过程。如果取而代之，图7中的所有事件前条件都已满足，那么气动增压控制器318将控制转移至图8中所示的控制逻辑的压缩空气喷射部分C的第一步骤。
[0078]在已确定用于发起气动增压事件的所有前置条件都已满足的情况下，在步骤801中，气动增压控制器318开启气动增压事件定时器并且命令空气控制装置308中的压缩空气流量控制电磁阀中的一个或两个打开以发起空气喷射。如下文中更详细描述，控制器318以使空气喷射有效成形以符合在气动增压事件期间维持与排放和/或其它设计标准的相符性的空气喷射曲线的方式命令空气喷射电磁阀的打开和闭合。
[0079]在步骤802中，控制器确定增压事件定时器是否已达到预定经过时间。一旦已达到时间限值，气动增压控制器318就确定下列项目的状态:中间冷却器压力、进气歧管压力、离合器、传动系统、气动增压系统压缩空气供应压力和油门踏板位置。控制器318随后评估所获得的状态信息以确定任意下列气动增压事件终止标准是否是真:中间冷却器压力大于预定限值；进气歧管压力大于预定限值；中间冷却器压力等于进气歧管压力；离合器打开；传动系统分离、气动增压系统压缩空气供应压力低于预定限值；和油门踏板位置低于预定限值。如果这些事件终止标准均未被超过，那么控制转移至步骤805，此时控制器318确定增压事件定时器是否已达到预定时间限值。如果尚未达到时间限值，那么当前压缩空气喷射设定档继续(步骤806)，控制转移回到步骤803。如果已达到时间限值或步骤804中的终止标准之一已满足，那么气动增压控制器318移至步骤807并且命令压缩空气喷射电磁阀停用，其终止气动增压事件。随后，控制转移回图6中部分A上控制逻辑的开始处。
[0080]本领域一般技术人员应了解上述终止标准列表并非详尽的并且也可利用其它标准，诸如检测到排放成分处于或接近法定限值或组件(诸如废气处理装置(例如，催化转化器))达到温度限值。此外，如下文进一步讨论，控制逻辑的部分C中的压缩空气喷射可包括恒定压缩空气喷射或可使用电磁阀407、408的连续或脉冲状态运行而遵循速率成形压缩空气喷射曲线。
[0081 ] 气动增压事件速率成形。
[0082]在本实施方案中，如图4中所示，使用两个螺线管控制空气喷射阀(阀门407、408)执行气动增压事件期间的压缩空气喷射。这些阀门被有意定大小以使压缩空气按不同流速流动且极快地行动。这些阀门因此通过改变总空气流速(通过单独或一起操作空气喷射阀407和408和/或通过在压缩空气喷射脉冲持续时间和/或脉冲发起定时变化的情况下以脉冲方式操作阀门407和408)而为气动增压系统控制器318提供控制压缩空气喷射速率的能力。
[0083]图9图示根据本发明的实施方案的气动增压事件中的示例性速率成形压缩空气喷射设定档。在这个增压事件中，空气喷射速率随时间而“成形”以通过改变空气喷射源(阀门407和/或阀门408)和空气喷射的持续时间和定时而实现所要所得空气喷射设定档。
[0084]基于气动增压控制器318已直接或经由车辆CAN总线接收的传感器和其它控制器输入和进一步基于所储存的来自先前气动增压事件(如果可获得)的“学习到的”车辆响应设定档，气动增压控制器318根据预定压缩空气喷射计划发起气动增压事件，所述计划以被设计来满足一个或更多个所要目标(诸如排放相符性和乘客舒适度的维护)的方式使空气和空气喷射定时成形。在本示例性实施方案中，在时间tl处，第一压缩空气喷射901由具有较大空气流速的压缩空气喷射阀(在本实施方案中，阀门407)制作。来自阀门407的喷射在时间t2处由气动增压控制器318终止，已提供足够的压缩空气初始喷射以增大发动机扭矩输出并且增大废气流，但空气体积并未多至使得例如超过排放限值的可能增大。
[0085]遵循压缩空气喷射的初始脉冲，在大致对应于由初始压缩空气喷射产生的废气到达排气歧管并且作用于涡轮增压器和/或使足够的EGR流到达进气口所需的时间的短延迟后，气动增压控制器318在时间t3处命令两个阀门407和408 —起打开以在更高流速下提供进一步的压缩空气喷射(组合的来自较大流速阀门407的喷射902和来自较小流速阀门408的喷射408)。通过气动增压控制器318基于例如预定速率成形喷射设定档、精细化速率成形喷射设定档(例如，基于对初始压缩空气喷射脉冲的车辆参数响应的经修改喷射设定档)和/或图8中标注的终止标准确定时间t4处的这种联合压缩空气喷射的终止定时。根据需要，使用较小流速阀门408在时间t5、t6、t7、t8处提供其它压缩空气喷射905、906、907以维持所要发动机扭矩输出而在最大可能程度内不超过适用的设计和法定限值。除短的、小体积空气喷射905和906外，一旦车辆运行参数已在初始压缩空气喷射后稳定，那么可能跟进较长的低流速喷射907，其响应于压缩空气添加和切断事件而产生较少非所要的急剧的“开/关”车辆反应瞬态。
[0086]如图9中所示，取代现有技术的即刻、完全压缩空气喷射，在本实例中的压缩空气喷射速率遵循一个曲线(近似为可变宽度喷射脉冲)，其以中间速率(喷射901)开始，随后不久升至较高速率(喷射902、903)且朝向气动增压事件结束而降至较低速率、较低体积水平(喷射904至907)。这种速率形成法对压缩空气喷射的实用效果图示在图10中。
[0087]图10在无气动增压事件、使用现有技术气动增压系统的“尽可能多、尽可能快的”压缩空气喷射的气动增压事件和用根据本发明的气动增压系统执行的气动增压事件的情况之间对比加速需求情况下的车辆速度时间比反应。曲线A图示未配备气动增压系统的车辆预期可随时间加速的速率。如图中显而易见，非PBS辅助车辆的加速速率(曲线A的速度对时间斜率)远低于用于维持车辆内的乘客舒适度的最大加速速率(最大乘客舒适度曲线B的斜率)。
[0088]与非配备气动增压器的车辆相比，配备先前气动增压系统的车辆(其在气动增压事件期间以其“尽可能多、尽可能快的”方法喷射压缩空气)按图10中由曲线C所示的高速率加速。虽然这样一种配备现有技术的车辆在非常短的时间内加速，但是其按远超乘客舒适度的可接受水平的加速速率加速。
[0089]曲线D图示本发明的方法对气动增压的影响。通过提供被成形来确保车辆不超过超过最大乘客舒适度水平的加速度的压缩空气喷射的可变速率和体积，连续调整的空气喷射使发动机扭矩输出维持在允许车辆相对较快地加速同时仍维持乘客舒适度的水平。初始压缩空气喷射设定档(即，打开和闭合空气喷射阀407、408的型式，包括选择哪个阀门打开、阀门打开的持续时间和阀门打开的定时)可从例如存储在车辆存储器中(诸如气动增压控制器的存储器中)的喷射设定档获得或可紧接在发起气动增压事件之前基于车辆的一个或更多个参数(诸如剩余可用压缩空气供应、车辆负载、进气歧管压力等)设定。可在多脉冲气动增压事件中的第一空气喷射脉冲后、在气动增压控制器命令第二空气喷射脉冲之前尽快调整这种初始压缩空气喷射设定档。
[0090]图11和图12图示可在本发明的实施方案中获得的好处，其如与先前气动增压系统对比使用速率成形以使NOx排放水平超过法定限值的可能最小化。图11示出以气动增压事件期间压缩空气喷射的数量和定时为函数的瞬态NOx排放响应的曲线图。图11左侧的轴表示压缩空气喷射的状态。这个图右侧的轴表示EGR速率(可用于喷射至发动机进气口中以抑制发动机燃烧室中的NOx形成的废气量的量度)。在这个现有技术系统中，用两个喷射流径执行压缩空气喷射，最大可用压缩空气流量从气动增压事件开始时开始且几乎维持达事件的整个持续时间(曲线A，从时间t0至tl)。接近这种“最大努力”压缩空气喷射结束时，较低流量空气喷射路径在时间tl处闭合且随后不久在时间t2处，其余空气喷射路径闭合。
[0091]作为大的、即刻压缩空气喷射的结果，存在被引入发动机的大量氧气，其未匹配用于NOx形成抑制的再循环废气的相应增大，即，增大的空气喷射与额外废气形成之间存在延时以形成额外压力来推动额外废气穿过EGR系统以到达发动机的进气口。因此，燃烧温度降低的再循环废气未即刻充足量用于充分抑制燃烧温度和相关NOx形成。在缺少足够再循环废气的情况下，如曲线B所示，在较高温度燃烧室环境中产生的NOx量迅速升高。NOx产生的快速升高可导致NOx水平易于超过法定限值(曲线C)，尤其是实质上较低的NOx限值，其变得适用于欧洲和其它地区的新车。
[0092]最后，随着废气压力积聚，可用于再循环的废气量增大且在燃烧室中EGR比率升高(曲线D所示)且NOx形成再次被抑制。但是，由于现有技术的完全即刻压缩空气喷射固有的废气再循环延迟，这样一种现有技术系统无法排除NOx限值偏移。
[0093]图12图示使用根据本发明的实施方案的速率成形压缩空气喷射的NOx水平响应。在本实施方案中，取代现有技术的“最大努力”压缩空气喷射，在两个步骤中进行压缩空气喷射，其有效延伸及降低空气喷射曲线的形状以控制NOx形成。在本实施方案中，使用空气控制装置308中的两个压缩空气喷射阀407、408 (或者，如果将实现所要流量，则可仅使单个阀门打开)而在时间t0与tl之间制作第一、短压缩空气喷射脉冲Al。因为初始压缩空气喷射脉冲是短的，所以在发动机的燃烧室中维持过剩氧状态达长至足以导致燃烧温度升高至足以产生过量NOx排放的周期。因此，如曲线B所示，虽然NOx量响应于额外氧气喷射而增大，但是增量小至足以使NOx水平维持低于NOx排放限值(曲线C)直至额外EGR流变得可用。
[0094]在初始压缩空气喷射脉冲Al被输送至发动机后不久所要额外EGR流传播穿过排气歧管和EGR系统。如图10中EGR比率曲线D所示，在大致相同时间D处，额外EGR流还到达进气口且额外压缩空气喷射A2在时间t2处发起以提供发动机扭矩输出的所要增大。在本实例中，速率成形压缩空气喷射设定档因此使NOx水平维持低于曲线C NOx法定限值。
[0095]在本实施方案中，通过仅打开两个压缩空气喷射阀407、408的一个而产生减小的压缩空气流速。仅来自一个压缩空气回路的减小的压缩空气流量帮助气动增压控制器318更准确地将压缩空气喷射速率与可用于抑制NOx形成的EGR流量匹配，并且通过避免过量喷射而使压缩空气使用最小化。因为本发明使压缩空气喷射速率成形的方法允许EGR流在进行进一步压缩空气喷射之前增至可接受水平，所以如曲线B所示，NOx水平从大致时间t2贯穿气动增压事件的剩余时间维持在相对恒定的水平。
[0096]本发明的压缩空气喷射管理方法还用改进的变速器换档策略提供车辆性能和效率好处。
[0097]在本领域中众所周知的是在车辆变速器升档期间及紧随其后，发动机速度(由于传动比的变化)降至较低rpm。在较低发动机速度下，产生减少废气且因此较少废气流可用于驱动涡轮增压器涡轮及维持涡轮增压器压缩机速度。因此，涡轮增压器无法维持进气压力的换档前水平且发动机扭矩输出降低。这图示在例如图14中。
[0098]图14是在档位升档期间以时间为函数的发动机扭矩输出(单位:牛顿-米)的曲线图。曲线图左侧上的两个扭矩输出列是未配备气动增压系统的现有技术车辆中的升档，而曲线图右侧上的两列是配备现有技术气动增压系统的车辆中的升档。在未增压车辆中，当在前一升档之后离合器使引擎重新接合传动系时，点I处的发动机扭矩输出是发动机输出。因为发动机现在因升档引起的较低发动机速度下不产生同样多的废气流，所以涡轮增压器产生的进气压力降低，导致点I与点2之间发动机扭矩输出下降。点2表示发动机速度和废气流已充分增大以导致涡轮增压器压缩机速度恢复至足以停止发动机扭矩输出下降并且开始增大扭矩输出的点。发动机速度随后继续增大，使涡轮增压器速度及进气压力进一步增大至需要升档以避免发动机超速的点。
[0099]在下一次换档操作期间，针对短周期，离合器分离且发动机燃料受限使得发动机扭矩输出有效降至零(点4)。一旦选择下一较高档位，当离合器再次重新接合时，发动机扭矩输出就升至点5。当扭矩输出降至点6时，由于较低发动机速度和伴随的较低进气压力的下降发动机扭矩输出的效应重复，随后当涡轮增压器速度恢复时增大扭矩输出。
[0100]在配备现有技术气动增压系统的车辆中，由于升档的发动机扭矩输出下降可通过压缩空气喷射结合升档而稍微改善。再次参考图14，点7标注在升档完成时即刻在配备气动增压系统的车辆中产生的发动机扭矩输出。通过即刻应用气动增压，发动机的扭矩输出即刻高于未配备PBS车辆的情况(在本实例中，与点I上相比几乎使扭矩输出翻倍)。现有技术的即刻、全强度压缩空气喷射确保在升档期间，在进气歧管中保留足够的气压以维持扭矩输出和废气流。因此，在现有技术气动增压系统的增压事件期间，涡轮增压器涡轮速度几乎不减小且当涡轮增压器输出取代发动机增压至点8上的下一升档操作点时仅存在发动机扭矩输出的有限减小。
[0101]意外地，即使具有由现有技术气动增压系统产生的、与未配备这样一种系统的车辆相比实质较高的发动机扭矩输出，贯穿数个升档以达到所要行驶速度所需的总时间仍未明显缩短。图15图示未配备PBS和配备先前PBS的车辆的时间对速度比性能。在本图中，两个曲线图示来自(i)未提供气动增压系统的发动机(曲线A，两个曲线的较低曲线)和(ii)来自配备现有技术气动增压系统的发动机(曲线B，两个曲线的较高曲线)的随时间的典型发动机扭矩输出。在换档至最高档的过程中(在本实例中，第十档)，虽然可用配备PBS的发动机获得额外发动机扭矩输出，但是，实际情况是在配备先前PBS的车辆中的各档中施加这个发动机扭矩的相对较短期限导致车辆仅在未配备PBS的车辆达到行驶速度(点D)之前五秒达到其最高档的行驶速度(由点C上的相应行驶扭矩输出标注)。
[0102]与现有技术相比，本发明提供一种气动增压喷射策略，其实现比由现有技术气动增压系统所提供的明显更大的时间速度比性能。在这种方法中，气动增压控制器和变速器控制器可彼此通信以确定条件是否足以在响应驾驶员加速需求期间提供压缩空气喷射。如果条件满足，那么压缩空气喷射速率曲线被速率成形以维持与设计和法定限制的相符性的气动增压事件可结合替代换档设定档的实施而发起。
[0103]如图16a至图16b中所示，变速器控制器可为气动增压事件请求源(图16a)或变速器可响应车辆其它位置发起的气动增压事件，诸如通过气动增压控制器(图16b)。图16a图示变速器控制器接收驾驶员的加速需求或或者例如基于GPS位置信号和当前路线安排，车辆电子装置产生预期扭矩输出需求以针对即将出现的路况维持车速(诸如正在接近的陡峭道路坡度)的情况。响应于增大的扭矩需求，变速器控制器可将发起气动增压事件的请求传达至气动增压控制器。至气动增压控制器的请求还可包括当前档位选择和其它车辆参数以促进增压控制器发出速率成形压缩空气喷射以在适用的设计和/或法定限值内提供尽可能多的气动增压。
[0104]图16b图示取而代之为变速器控制器提供有关由气动增压控制器发起的气动增压事件的信息，且还为其提供有关气动增压系统的当前能力的信息(例如，有关可能限制在气动增压事件期间变速器控制器可预期由发动机输送的扭矩输出量的系统故障的信息)以及其它车辆状态信息(诸如车辆是静止或移动、车速等)的情况。基于变速器控制器接收的信息，控制器随后可从多种替代换档设定档中选择将产生所要性能(诸如短的时间速度比、最高燃料经济性或最低变速器应力水平)的换档设定档。
[0105]优选的变速器换档策略的实例图示在图17中。在本实施方案中，取代在变速器贯穿每个前进档升档的同时施加气动增压(如现有技术中通常所见)，可通过气动增压控制器以速率成形方式命令压缩空气喷射以允许在加速至所要行驶速度期间允许特定传动比“被跳过”。在图17中所示的实例中，气动增压控制器定制压缩空气喷射的速率和定时以允许比正常情况更快地使用比正常情况更高的传动比，使得在本实例中在加速期间仅接合档位
3、4、7、8 和 10。
[0106]在传动比被省略的换档情况中，当传动比变化时存在比正常情况更大的发动机速度减小且伴随比正常情况更大的发动机扭矩输出。在现有技术气动增压系统中，“尽可能多、尽可能快”的已知空气喷射法至少将在压缩空气喷射期间由于从换档型式中省略一个或多个档位而经历的比正常情况低得多的rpm下的极低EGR流而形成严重的排放偏移。现有技术在非常低的发动机速度下施加非常大的压缩空气喷射还可能因过量的低速扭矩输出而破坏车辆传动系，或形成来自涡轮增压器超速事件发生的发动机的大的、突发废气流。由于车辆破坏的这种重大风险和/或未满足排放要求，现有技术的气动增压方法在本技术中被视为不适于在车辆加速期间支持跳档。
[0107]相比之下，本发明的速率成形能力允许针对与跳档相关的异常大的rpm下降定制压缩空气喷射速率、持续时间和定时，同时仍在设计和法定限值内提供尽可能多的发动机扭矩输出。具体地，当换档发生时，气动增压控制器可将压缩空气喷射量控制为远低于现有技术的“所有现有”喷射法的水平同时监测车辆参数以确定压缩空气喷射是否、何时可随发动机速度增大而增大及增大多少。[0108]应用本发明的速率成形以获得明显改进的车辆加速性能的结果的实例示于图17中。与图15中所示的实例中的现有技术的时间速度比性能相比(非PBS车辆的大约39秒速度比，也在图17中示作点B)，在本实例中，使用速率成形压缩空气喷射和仅使用档位3、
4、7、8和10的变速器换档设定档导致在大约21秒内(点A)或未配备PBS车辆时间的大约1/2达到行驶速度。此外，这种极大提高的时间速度比意外地改进受限于依序换档设定档的现有技术PBS系统的性能，速率成形、跳档车辆的时间速度比仅花费配备先前气动增压系统的车辆所需时间的大约60% (与现有技术系统的36秒相比完全快15秒的21秒)。换句话说，本发明在气动增压事件中使用速率成形的压缩空气喷射允许变速器使用替代的换档设定档，其实现与现有技术气动增压系统相比近40%的车辆时间速度比性能改进，同时仍维持与适用设计和法定限值的相符性。
[0109]除使用替代变速器换档设定档以获得改进的车辆加速性能外，使用速率成形压缩空气喷射还使得跳档换档设定档的使用能改进燃料经济性。本领域一般技术人员应了解当内燃发动机(尤其是柴油发动机)在远离其最佳燃料效率范围(即，远离发动机的“最有效点”)的发动机速度范围内运行时，发动机固有地使用更多燃料。在本发明使用速率成形以允许更快换档至较高档位的情况下，车辆被允许比无法支持非依序换档的现有技术气动增压系统可行的情况更快地达到较高档位(及因此使发动机处于其最佳燃料效率范围内)。
[0110]使用速率成形还具有在车辆在现有技术气动增压系统无法在不超过适用限值的情况下执行其“尽可能多、尽可能快的”喷射的运行条件下处于较高档位(及因此处于低发动机速度)时允许施加速率成形气动增压的可能。例如，在现有技术PBS系统可能需要变速器在气动增压事件发起之前降档的情况下，本发明的速率成形压缩空气喷射允许车辆保持在燃料效率更大的较高档位并且免除可能导致乘客不舒适的非所要档位。
[0111]压缩空气喷射的速率成形还提供改进紧随升档之后的乘客舒适度和燃料经济性。例如，当变速器控制器了解升档得到保证时，其可传输气动增压事件请求至气动增压控制器，所述气动增压控制器专用于使用气动增压以补偿与伴随升档至较高传动比的发动机rpm下降一起观测到的扭矩下降。气动增压控制器随后可发起速率成形压缩空气喷射设定档，其提供足够量的空气(且通过将匹配额外空气喷射的相应燃料量告知发动机的燃料喷射控制器)以补偿紧随升档之后的扭矩降，其仅限于避免超过法定和/或设计限值的需要。当这种升档补偿气动增压事件继续且发动机速度攀升回先前水平时，可调整压缩空气喷射以随发动机速度升高至足以使发动机再次自行产生足够的扭矩而逐渐下降。这种速率成形升档扭矩补偿换档允许本发明通过提供来自发动机的实质无缝的发动机扭矩输出供应而提供更平稳的动力输送，其实质上限制乘客所能感知的当扭矩输出在升档后下降时由加速度的突然损失而导致的“颠簸”。与未配备气动增压系统的车辆相比，这种升档后速率成形扭矩补偿法还提供更快的时间速度比(即使气动增压量在一定程度上受限于设计或法定限值)，且进一步实现由于发动机速度更快地返回其最佳动力产生rpm范围的更佳燃料经济性。
[0112]还可用本发明的速率成形通过使压缩空气使用最小化而实现额外燃料节省和其它好处。如上文所讨论，在现有技术气动增压系统中，最大量的压缩空气被尽可能快地喷射至发动机的进气歧管中以使发动机扭矩输出量最大化。这种方法高度浪费压缩空气，需要产生大体积的压缩空气并且将其储存在车辆上。通过按运行限值或接近运行限值运行的同时使压缩空气喷射重点仅利用获得可实现的最大扭矩输出所需的精确量的压缩空气，本发明的速率成形空气喷射将压缩空气使用限制为最小可能水平。这种压缩空气节省具有许多好处，包括:使压缩空气储存器耗用最小化(在达到确保关键系统(诸如制动器)具有充足压缩空气储备所需的最小储存器压力水平之前，使从压缩空气储存器提取的压缩空气最小化而形成额外容量边际；减小发动机驱动空气压缩机的占空比)；通过减小驱动空气压缩机所需的寄生功率损失而减小磨损和增大燃料经济性，其先前需较大以服务先前气动增压系统压缩空气需求；及允许车辆设计者缩小压缩空气产生和储存设备的规模，减小车辆重量和组件成本并且缓解车辆设备包装问题。此外，减小压缩空气喷射量还通过免除对发动机控制器的需要以在压缩空气喷射期间提供增大的燃料喷射量，以确保维持适当的燃料混合物而直接节省燃料。
[0113]本发明的另一个特征是使用速率成形以为驾驶员提供可选择的替代车辆性能设定档选择的能力。例如，可为驾驶员提供选择可交换特征的车辆性能选项的选项。实例示于图13中。在本实例中，驾驶员可(使用，例如安装在仪表板上的开关或电子触屏控制器)选择性能设定档，其以车辆加速性能为代价使燃料经济性最大化(曲线A)，以燃料经济性为代价使车辆对加速需求的动态响应最大化(曲线C)或提供折中的车辆性能，其在本实例中注重乘客舒适度(曲线B)。取决于驾驶员所选择的性能设定档，气动增压控制器318应用与所选曲线A、B或C相关的适当目标气动增压水平限值。
[0114]下文提供配备速率成形PBS的车辆对涉及配备自动或自动化手动变速器的车辆从停车位置开始的加速的增压事件的响应的定量实例。如图18至图20中所示，PBS控制器执行PBS控制算法，其监测不同车辆运行参数信号。例如，监测到油门踏板位置AP，从油门踏板位置值(图18中的线AP)中确定驾驶人的加速需求。在本实例中，油门踏板位置从时间0.54秒处的0%值改变为时间0.81秒处的78%。因为踏板位置和踏板位置变化速率的新值超过针对各自设定的阈值，所以PBS控制器接下来确定用于执行气动增压事件的车辆空气供应系统是否具有足够气压(图18中的线P)以支持发起喷射事件，即是否存在足够的可用容量以提供所要喷射空气质量。如果可用气压的当前值低于预定阈值，那么PBS控制器将不发起喷射事件。在图18实例中，可用压力是129psig，其大于本实例的预定阈值。
[0115]本实例中的PBS控制器接下来将不同的其它信号的状态(包括发动机速度、进气歧管压力和传动系统和离合器状态)对比并且使用这种车辆运行信息以确定气动增压喷射事件是否应发生。在时间0.80秒处，PBS控制器监测的条件已被确定为被满足且PBS控制器发出控制信号以发起增压喷射事件。控制器发出信号以闭合挡板元件(图18中的挡板位置线F)并且监测其位置作为硬件完整性的检查。
[0116]当节流挡板开始闭合时，PBS控制器发送另一个信号至一个或更多个高速电磁空气阀以发起压缩空气喷射，其允许空气从空气供应储存器流动至发动机进气口。PBS控制器可命令空气阀的任意组合启动，由此使喷射的空气质量流成形以匹配PBS控制器算法设定的目标压缩空气添加设定档。这种活动在本实例中表示为‘吹入请求’(图18中的线BIR)，其通过压缩空气阀的适当致动予以满足，例如，发出‘0’命令(无螺线管)、‘1’(螺线管#1)、‘2’(螺线管#2)或‘3’(螺线管#1和螺线管#2)。在喷射期间，挡板元件与发动机进气系统(图19中的线IM)之间的进气歧管压力快速增大，而由车辆涡轮增压器输送的压力随涡轮增压器压缩机出口与挡板之间的压力增大而更渐进增大(图19中的线1C)。[0117]在本实例中，PBS控制器通过监测涡轮增压器压缩机出口与节流挡板之间的气压以及节流挡板与发动机进气系统之间的压力而暂停气动增压喷射事件。当压力差达到PBS控制器中的目标值时，控制器确定涡轮增压器的输出可取代发动机所需要的空气输送并且因此发出信号以暂停增压空气喷射。在本实例中，在时间1.53秒处，PBS控制器发送信号以使启动的空气喷射阀螺线管断电。PBS控制器还发送信号以在时间1.57秒处打开挡板元件且这种快速活动挡板在时间1.59秒处到达其完全打开位置。
[0118]在气动增压喷射事件过程期间，PBS供气储存器中的压力(图18中的线P)开始在喷射期间随空气被消耗而减小。如从图18中可见,供应系统压力(在时间0.81秒处从129psi开始)降至时间1.54秒处的114psig,此时空气喷射停止。
[0119]在本示例性气动增压喷射事件中，发动机比不存在气动增压喷射时更快地达到所要扭矩和/或发动机速度。本领域中用于对比车辆时间对速度比性能的通用度量是“T-90时间”，发动机从经由油门踏板位置变化而发起扭矩需求时开始至达到其最大扭矩输出的90%所需的时间。如图20中所示，使用气动增压喷射的T-90时间是1.10秒，如扭矩输出曲线(图20中的线T)所示。气动增压喷射空气还允许车辆变速器比气动增压喷射不存在时更快速地到达其下一换档点。在本实例中，车辆在第二档开始气动增压喷射事件且变速器控制器(图20中的线TRANS)在时间1.59秒处接近喷射结束时要求下一换档(图20中的线TRANS)。
[0120]上述公开仅被陈述来说明本发明且不旨在限制。例如，虽然上述公开涉及车辆发动机配备至少一个涡轮增压器的实施方案，但是本发明不限于配备涡轮增压器的发动机，而是可适用于需要受控压缩空气喷射以至少提供临时增大的发动机扭矩输出的任意其它内燃发动机构造。这些发动机构造包括自然吸气发动机、配备增压器的发动机和以除柴油机燃料外的燃料运行的发动机，包括汽油、氢气和丙烷燃料发动机。此外，以可通过使用压缩空气喷射的速率成形而避免NOx排放偏移的相同方式，本发明气动增压系统中的气动增压控制器还可用有关发动机和车辆特性的信息编程以允许压缩空气喷射的速率成形以使得其它污染物(诸如CO2和/或颗粒排放物)维持低于所要限值。其它实施方案可包括以开路方式运行气动增压系统，例如根据预定固定速率成形压缩空气喷射设定档，根据从“查找表”中选择的压缩空气喷射设定档(即，存储在例如气动增压控制器的存储器中的压缩空气喷射设定档的预定编辑)和/或根据响应于监测到的车辆运行参数选择的预定速率成形压缩空气喷射设定档。因为本领域技术人员可能想到并入本发明的精神和实质的所公开实施方案的这些修改例，所以本发明应被解释为包括随附权利要求和其等效物的范围内的所有事项。
【权利要求】
1.一种运行配备气动增压系统的车辆的方法，所述气动增压系统被构造来在气动增压事件期间将压缩空气喷射至所述车辆的发动机的进气口中，并且被构造来在所述气动增压事件内调整至少两个空气喷射脉冲的压缩空气喷射速率、持续时间和定时的至少两项，所述方法包括下列行动： 确定即将出现的和实际气动增压事件之一的存在； 为负责控制至所述发动机中的燃料喷射的发动机控制器提供指示与即将出现的或实际气动增压事件相关的即将出现的或实际压缩空气喷射型式的信息； 在所述即将出现的或实际气动增压事件期间发起对应于所述即将出现的或实际压缩空气喷射型式的额外燃料的喷射； 监测所述车辆的至少一个运行参数； 确定所述至少一个运行参数是否在预定范围内；和 基于所述至少一个运行参数是否在所述预定范围内的确定，调整所述压缩空气喷射速率、喷射持续时间、喷射定时和额外燃料喷射的至少一项以使所述至少一个运行参数维持在所述预定范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括下列行动： 在发起所述气动增压事件之前在气动增压喷射控制器上接收来自所述车辆运行信息；和 基于所述所接收的车辆运行信息设定至少两个压缩空气喷射脉冲的第一个的空气喷射速率、喷射持续时间和喷射定时的至少一项和对应于所述第一压缩空气喷射脉冲的额外燃料喷射量以使所述所监测到的至少一个运行参数维持在所述预定范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数是储存在压缩空气储存容器中的压缩空气的压力，和所述预定范围是高于确保车辆安全系统具有可用于执行安全系统功能的充足压缩空气所需的最小压缩空气压力的压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数指示来自所述发动机的废气中的NOx含量,及 所述预定范围是低于NOx排放限值的NOx含量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数指示来自所述发动机的废气中的颗粒含量,及 所述预定范围是低于颗粒排放限值的颗粒量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数指示EGR比率，及 所述预定范围是EGR比率，其低于对应于超过NOx排放限值的EGR比率。
7.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数是为所述发动机供应压缩空气的涡轮增压器的压缩机的转速，及 所述预定范围是低于涡轮增压器压缩机超速限值的涡轮增压器叶轮速度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数是车辆加速度，及所述预定范围是低于用于维持所述车辆中的乘客舒适度的最大加速度限值的加速度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数是车辆加速度，及 所述预定范围是低于驾驶员可选择的加速度设定档的加速速率。
10.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数是废气温度，及 所述预定范围是低于预定废气限值温度的废气温度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数是指示所述进气口中的实际空气流速的所述车辆的运行参数，及 所述预定范围是所述进气口中的所述实际空气流速与所述车辆的至少一个控制器所要求的空气流速之间的预定允许差异。
12.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数是驾驶人加速请求，及 所述预定范围是油门踏板位置、油门踏板致动速率和油门踏板位置超过预定位置的频率的至少一项。
13.根据权利要求1所述的方法，其中： 所述至少一个运行参数是行驶控制车辆加速请求，及 所述预定范围是对应于油门踏板位置和油门踏板致动速率的至少一项的行驶控制致动器范围。
14.根据权利要求13所述的方法，其中： 所述行驶控制是自适应行驶控制。
15.根据权利要求1所述的方法，其中： 通过减慢、暂停和增大所述压缩空气喷射的流速而改变所述压缩空气喷射。
16.根据权利要求1所述的方法，其中： 通过至少一个压缩空气喷射控制装置的脉冲宽度调制执行调整所述压缩空气喷射速率、喷射持续时间和喷射定时的至少一项以使所述至少一个运行参数维持在所述预定范围内的行动。
17.根据权利要求14所述的方法，其中： 所述至少一个压缩空气喷射控制装置包括至少两个压缩空气流量控制阀。
18.根据权利要求17所述的方法，其中： 所述至少两个压缩空气流量控制阀具有不同的最大空气流量额定值，及所述至少两个压缩空气流量控制阀可同时及独立运行以在所述增压事件期间获得可变压缩空气喷射流速。
19.一种运行配备气动增压系统的车辆的方法，所述气动增压系统被构造来在气动增压事件期间将压缩空气喷射至所述车辆的发动机的进气口中，并且被构造来在所述气动增压事件内调整至少两个空气喷射脉冲的压缩空气喷射速率、持续时间和定时的至少两项，且进一步被构造来以对应于将在即将出现的或实际气动增压事件期间使用的压缩空气喷射型式的方式控制额外燃料的喷射，所述方法包括下列行动：发起所述气动增压事件以将压缩空气和所述相应的额外燃料喷射至所述发动机中；及在所述压缩空气喷射事件期间调整所述压缩空气喷射速率、喷射持续时间和喷射定时的至少一项及以对应于所述经调整压缩空气喷射的方式调整所述额外燃料喷射。
20.根据权利要求19所述的方法，其中： 根据预定压缩空气喷射设定档进行所述气动增压事件期间的至少两个空气喷射脉冲的压缩空气喷射速率、持续时间和定时的至少两项的调整。
21.根据权利要求19所述的方法，其还包括下列行动： 监测所述车辆的至少一个运行参数， 其中在所述调整行动中，根据所述至少一个所监测的运行参数设定所述压缩空气喷射速率。
22.根据权利要求21所述的方法，其中： 参考所述至少一个所监测的运行参数和将所述至少一个运行参数与预定压缩空气喷射速率设定档关联的查找表进行所述压缩空气喷射速率的设定。
23.根据权利要求21所述的方法，其中： 根据所述至少一个所监测的运行参数的所述压缩空气喷射速率的所述设定导致实施预定气动增压事件设定档，其与在所述气动增压事件发起行动中调用的初始预定气动增压事件设定档不同。
24.根据权利要求21所述的方法，其中： 所述至少一个所监测的运行参数是车辆组件的故障状态且根据所述所监测的故障状态进行所述压缩空气喷射速率的所述调整。
25.一种用于使用气动增压增大车辆性能的系统，其包括： 发动机，其具有进气口、排气口和用于将来自所述发动机的废气的一部分从所述排气口再循环至所述进气口的废气再循环通道； 空气控制装置，其位于所述进气口中，所述空气控制装置包括： 进气阻断元件，其位于所述空气控制装置的进气通道中，所述进气阻断元件被配置来至少在打开位置与闭合位置之间移动以选择性地阻挡或允许气流朝向所述发动机穿过所述空气控制装置， 至少一个压缩空气喷射通道，其开放至所述进气阻断元件的发动机侧上的所述进气口，所述压缩空气通道具有被配置来调制提供至所述空气控制装置进入所述进气口的至少一个压缩空气流量控制阀，和 通道，其开放至所述进气阻断元件的所述发动机侧上的所述进气口，透过所述通道，穿过所述废气再循环通道的废气被引入所述进气口； 压缩空气源，其被配置来将压缩空气流提供至所述空气控制装置；和 气动增压喷射控制器，其中： 所述气动增压控制器被编程来通过协调所述至少一个压缩空气流量控制阀和所述进气阻断元件的运行以经由所述进气口供应压缩空气至所述发动机而基于所述车辆的至少一个所监测的运行参数而控制气动增压事件， 所述气动增压控制器被编程来通过在所述气动增压事件期间调整至少两个空气喷射脉冲的压缩空气喷射速率、持续时间和定时的至少两项而控制所述至少一个压缩空气流量控制阀以提供所述压缩空气喷射以使所述车辆的至少一个监测运行参数维持在预定范围内；和 发动机控制器，其负责控制至所述发动机中的燃料喷射，其中： 所述发动机控制器被编程来在了解即将出现的和实际气动增压事件和相关的即将出现的或实际压缩空气喷射型式时控制至所述发动机中的额外燃料喷射，使得在所述气动增压事件期间喷射对应于与所述即将出现的或实际压缩空气喷射型式相关的即将出现的或实际压缩空气喷射型式的额外燃料。
26.一种用于使用气动增压增大车辆性能的系统，其包括： 发动机，其具有进气口、排气口和用于将来自所述发动机的废气的一部分从所述排气口再循环至所述进气口的废气再循环通道； 用于控制位于所述进气口中的空气流量的构件，所述空气流量控制构件包括位于进气口中的进气阻断元件、开放至所述进气阻断元件的发动机侧上的所述进气口的至少一个压缩空气喷射通道，和开放至穿过所述废气再循环通道的废气透过其被引入所述进气口的通道； 压缩空气源，其被配置来将压缩空气流量提供至所述空气控制装置； 用于控制气动增压喷射的构件，其中： 所述气动增压控制构件，其通过协调穿过所述压缩空气喷射通道和所述进气阻断元件的压缩空气流量以经由所述进气口供应压缩空气至所述发动机而基于所述车辆的至少一个所监测的运行参数而控制气动增压事件， 所述气动增压控制器构件通过在所述气动增压事件期间调整至少两个空气喷射脉冲的压缩空气喷射速率、持续时间和定时的至少两项而控制穿过所述压缩空气喷射通道的所述压缩空气流量以提供所述压缩空气喷射；和 用于控制发动机的构件，其控制至所述发动机中的燃料喷射，其中： 用于控制所述发动机的构件在了解即将出现的和实际气动增压事件时控制至所述发动机中的额外燃料喷射，使得在所述气动增压事件期间喷射对应于与即将出现的或实际压缩空气喷射型式相关的即将出现的或实际压缩空气喷射型式的额外燃料。
【文档编号】F02B33/44GK103492687SQ201280018646
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年2月17日 优先权日:2011年2月25日
【发明者】威廉·J·沙菲尔德, 尼古拉斯·阿斯密斯, 马克·W·麦克隆格, 理查德·贝尔 申请人:邦迪克斯商用车系统有限责任公司