用于控制离心压缩机的TRIM调节机构的方法与流程

本公开涉及例如用于涡轮增压器中的离心压缩机，并且更特定来说涉及其中可以针对不同操作点调节有效入口面积或直径的离心压缩机。

背景技术：

排气驱动式涡轮增压器是如下装置：其结合内燃发动机使用，用于通过压缩输送到发动机的空气进气部以便与燃料混合并在发送机中燃烧的空气来增加发动机的功率输出。涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中的轴的一端上的压缩机轮和安装在涡轮机壳体中的轴的另一端上的涡轮机轮。通常，涡轮机壳体与压缩机壳体分开形成，并且还存在连接在涡轮机壳体与压缩机壳体之间用于容纳所述轴的轴承的另一个中心壳体。涡轮机壳体限定环绕涡轮机轮并且从发动机接收排气的大致环形腔室。涡轮机组件包括从所述腔室通向涡轮机轮的喷嘴。排气从所述腔室通过所述喷嘴流到涡轮机轮，并且涡轮机轮由所述排气驱动。因此，涡轮机从排气提取功率并且驱动压缩机。压缩机通过压缩机壳体的入口接收环境空气，并且空气被压缩机轮压缩，并且然后从壳体排放到发动机空气进气部。

涡轮增压器通常采用离心（也称为“径向”）式压缩机轮，因为离心压缩机可以在紧凑布置中实现相对高的压力比。压缩机的进入空气在大致轴向方向上接收在离心压缩机轮的进口段（inducer）部分处，并且在大致径向方向上在所述轮的出口段（exducer）部分处排放。来自轮的压缩空气被输送到蜗壳，并且所述空气从所述蜗壳供应到内燃发动机的进气部。

压缩机的操作范围是涡轮增压器的整体性能的重要方面。操作范围通常由压缩机的操作图上的喘振线和阻塞线界定。压缩机图通常表示为竖直轴线上的压力比（排放压力pout除以入口压力pin）与水平轴线上的经校正的质量流动速率的关系。压缩机图上的阻塞线位于高流动速率处并且表示一定范围的压力比上的最大质量流动速率点的轨迹；即，对于阻塞线上的给定点，不可能在维持相同压力比的同时增加流动速率，因为在压缩机中发生阻塞流状态。

喘振线位于低流动速率处并且表示一定范围的压力比上的无喘振的最小质量流动速率点的轨迹；即，对于喘振线上的给定点，在不改变压力比的情况下减小流动速率或者在不改变流动速率的情况下增加压力比将导致发生喘振。喘振是流动不稳定性，其通常在压缩机叶片入射角变得如此大以至在压缩机叶片上出现显著流动分离时发生。在喘振期间可能发生压力波动和流动反转。

在用于内燃发动机的涡轮增压器中，压缩机喘振可能在发动机在高负载或扭矩以及低发动机速度下操作时或者在发动机在低速下操作并且存在高水平的排气再循环(egr)时发生。喘振还可能在发动机突然从高速状态减速时出现。将压缩机的无喘振操作范围扩展至较低流动速率是压缩机设计中通常寻求的目标。

一种用于使离心压缩机的喘振线左移（即，在给定压力比下，喘振被延迟到较低流动速率）并且使阻塞流线右移（即，在给定压力比下，阻塞流增加到较高流动速率）的方案是在压缩机入口中采用trim调节机构。申请人是公开各种此类trim调节机构的共同未决申请的所有人，参见例如，申请号14/537,339、14/532,278、14/642,825、14/573,603和14/551,218；所述申请的全部公开在此以引用方式并入本文中。

本公开涉及用于控制此trim调节机构的方法。

技术实现要素：

本公开描述一种用于控制压缩机的空气入口中的入口调节机构的方法，以便在关闭位置与打开位置之间以二元方式切换所述机构。在关闭位置中，入口的流动面积相对于在机构的打开位置中的流动面积减小。所述方法包括识别压缩机的压力比pr与经校正的流动速率wc的关系的压缩机图上的阈值线。阈值线是如下的线：在该处，当压缩机在压缩机图上的操作点在所述操作点的准静态移动的条件下从阈值线的高流量侧开始到达所述阈值线时，入口调节机构将从打开位置移动到关闭位置。根据一个实施例，所述方法包括以下步骤：

通过以周期性时间间隔进行检测来追踪压缩机在压缩机图上的操作点的移动；

以每一所述时间间隔确定所述操作点是在阈值线的高流量侧上还是在阈值线的低流量侧上；

以每一所述时间间隔确定所述操作点是否正朝向阈值线移动；以及

当所述操作点被确定成在阈值线的高流量侧上并且正朝向所述阈值线移动时，启动入口调节机构的致动，以便从打开位置切换到关闭位置，其中所述启动在所述操作点到达阈值线之前开始。

当所述操作点被确定成在阈值线的低流量侧上并且正朝向所述阈值线移动时，所述方法包括在所述操作点到达阈值线之前启动入口调节机构的致动以从关闭位置切换到打开位置。

根据本发明，存在通过其可以在操作点实际到达阈值线之前“预期”从打开到关闭或者从关闭到打开的切换的各种技术。在所有情况下，目标是将切换定时成使得，考虑与使所述机构从一个位置移动到另一个位置相关联的时间滞后，所述机构基本上在操作点到达阈值线时到达新位置。一个这样的技术需要识别压缩机图上的高切换线，所述高切换线在阈值线的高流量侧上与阈值线间隔开，并且识别压缩机图上的低切换线，所述低切换线在阈值线的低流量侧上与阈值线间隔开。然后，启动入口调节机构的致动以从打开位置切换到关闭位置以及从关闭位置切换到打开位置的步骤部分基于操作点分别相对于高切换线以及相对于低切换线所在的位置。

例如，假设操作点正以相对高的流量从压缩机图的区域移动（其中入口调节机构处于打开位置中），并且正朝向阈值线移动并且预测到达阈值线。在此情况下，所述机构的致动的启动在操作点与高切换线交叉时开始，所述高切换线部分基于操作点在图上的最大预期移动速率以及致动器和入口调节机构的响应时间定位。因此，即使当操作点正以所述最大速率朝向阈值线移动时，到达关闭位置的切换也将不会太晚发生。

然后，本领域的技术人员将容易了解，在电气驱动式涡轮增压器（所谓的“电子涡轮”）的情况下，低切换线与高切换线之间的距离（本文中表示为“切换带”）必须比由排气驱动式涡轮机驱动的常规涡轮增压器的情况中的距离相对更大。这是因为电子涡轮能够以比常规涡轮增压器更快的速率加速和减速。

在本发明的一个实施例中，确定操作点是否正朝向阈值线移动的步骤包括计算涡轮增压器的速度的时间变化率δnt/δt，并且与确定操作点是在阈值线的高流量侧上还是在阈值线的低流量侧上的步骤的结果一起使用所述时间变化率。例如，如果时间变化率为负（即，涡轮增压器正减速，并且操作点在阈值线的高流量侧上，则操作点正朝向阈值线移动。另一方面，如果涡轮速度的时间变化率为正（加速），并且操作点在高流量侧上，则操作点正远离阈值线移动。

替代使用涡轮增压器速度的时间变化率，所述方法可以与确定操作点是在阈值线的高流量侧上还是在阈值线的低流量侧上的步骤的结果一起使用内燃发动机的速度的时间变化率δne/δt。

如所述，高切换线可以与阈值线间隔开一定量，所述量部分基于使入口调节机构从打开位置移动到关闭位置所需的响应时间tr。类似地，低切换线可以与阈值线间隔开一定量，所述量部分基于响应时间tr。

在本发明的一个实施例中，所述方法进一步包括以下步骤：

以每一所述时间间隔，计算发动机的速度的时间变化率δne/δt（或可替代地，涡轮增压器的速度的时间变化率δnt/δt；仍另一替代方案是使用压缩机经校正的流动速率的时间变化率δwc/δt）；

以每一所述时间间隔，计算压缩机图上操作点与阈值线之间的距离d；

以每一所述时间间隔，基于所述距离d和所述时间变化率计算操作点到达阈值线将花费的时间周期ttl；以及

以每一所述时间间隔，在所述时间周期tth与入口调节机构在打开位置与关闭位置之间过渡的已知响应时间tr之间进行比较；

其中启动入口调节机构的致动的步骤基于所述比较来实施。

作为示例，在一个实施例中，启动入口调节机构的致动的步骤在所述时间周期ttl近似等于响应时间tr时实施。所述目的类似于使用低切换线和高切换线的实施例的目的，即，将切换定时成使得，考虑与使所述机构从一个位置移动到另一个位置相关联的响应时间，所述机构基本上在操作点到达阈值线时到达新位置。

示出如下示例：

1.一种用于控制压缩机入口调节机构的方法，所述压缩机入口调节机构安置在涡轮增压器的离心压缩机的空气入口中，以便提高内燃发动机的进气压力，所述入口调节机构可致动成在减小所述空气入口的流动面积的关闭位置与增加所述空气入口的流动面积的打开位置之间切换，所述方法包括：

识别所述压缩机的压力比pr与经校正的流动速率wc的关系的压缩机图上的阈值线，所述阈值线是如下的线：在阈值线处，当所述压缩机在所述压缩机图上的操作点在所述操作点的准静态移动的条件下从所述阈值线的高流量侧开始到达所述阈值线时，所述入口调节机构将从所述打开位置移动到所述关闭位置；

通过以周期性时间间隔进行检测来追踪所述压缩机在所述压缩机图上的操作点的移动；

以每一所述时间间隔确定所述操作点是在所述阈值线的所述高流量侧上还是在所述阈值线的低流量侧上；

以每一所述时间间隔确定所述操作点是否正朝向所述阈值线移动；以及

当所述操作点被确定成在所述阈值线的所述高流量侧上并且正朝向所述阈值线移动时，启动所述入口调节机构的致动，以便从所述打开位置切换到所述关闭位置，其中，所述启动在所述操作点到达所述阈值线之前开始。

2.根据示例1所述的方法，进一步包括：

当所述操作点被确定成在所述阈值线的所述低流量侧上并且正朝向所述阈值线移动时，在所述操作点到达所述阈值线之前启动所述入口调节机构的致动以便从所述关闭位置切换到所述打开位置。

3.根据示例2所述的方法，进一步包括：

识别所述压缩机图上的高切换线，所述高切换线在所述阈值线的所述高流量侧上与所述阈值线间隔开；

识别所述压缩机图上的低切换线，所述低切换线在所述阈值线的所述低流量侧上与所述阈值线间隔开；并且

其中，启动所述入口调节机构的致动以便从所述打开位置切换到所述关闭位置以及从所述关闭位置切换到所述打开位置的步骤部分基于所述操作点分别相对于所述高切换线以及相对于所述低切换线所在的位置。

4.根据示例3所述的方法，其中，确定所述操作点是否正朝向所述阈值线移动的步骤包括计算所述涡轮增压器的速度的时间变化率δnt/δt，并且与确定所述操作点是在所述阈值线的所述高流量侧上还是在所述阈值线的所述低流量侧上的步骤的结果一起使用所述时间变化率。

5.根据示例3所述的方法，其中，确定所述操作点是否正朝向所述阈值线移动的步骤包括计算所述内燃发动机的速度的时间变化率δne/δt，并且与确定所述操作点是在所述阈值线的所述高流量侧上还是在所述阈值线的所述低流量侧上的步骤的结果一起使用所述时间变化率。

6.根据示例3所述的方法，其中，所述高切换线与所述阈值线间隔开一定量，所述量基于使所述入口调节机构从所述打开位置移动到所述关闭位置所需的响应时间tr。

7.根据示例6所述的方法，其中，所述低切换线与所述阈值线间隔开一定量，所述量基于使所述入口调节机构从所述关闭位置移动到所述打开位置所需的响应时间tr。

8.根据示例2所述的方法，进一步包括：

以每一所述时间间隔，计算所述发动机的速度的时间变化率δne/δt；

以每一所述时间间隔，计算所述压缩机图上所述操作点与所述阈值线之间的距离d；

以每一所述时间间隔，基于所述距离d和所述时间变化率δne/δt计算所述操作点到达所述阈值线将花费的时间周期ttl；以及

以每一所述时间间隔，在所述时间周期ttl与所述入口调节机构在所述打开位置与关闭位置之间过渡的已知响应时间tr之间进行比较；

其中，启动所述入口调节机构的致动的步骤基于所述比较来实施。

9.根据示例8所述的方法，其中，启动所述入口调节机构的致动的步骤在所述时间周期ttl近似等于所述响应时间tr时实施。

10.根据示例2所述的方法，进一步包括：

以每一所述时间间隔，计算所述涡轮增压器的速度的时间变化率δnt/δt；

以每一所述时间间隔，计算所述压缩机图上所述操作点与所述阈值线之间的距离d；

以每一所述时间间隔，基于所述距离d和所述时间变化率δnt/δt计算所述操作点到达所述阈值线将花费的时间周期ttl；以及

以每一所述时间间隔，在所述时间周期ttl与所述入口调节机构在所述打开位置与关闭位置之间过渡的已知响应时间tr之间进行比较；

其中，启动所述入口调节机构的致动的步骤基于所述比较来实施。

11.根据示例10所述的方法，其中，启动所述入口调节机构的致动的步骤在所述时间周期ttl近似等于所述响应时间tr时实施。

12.根据示例2所述的方法，进一步包括：

以每一所述时间间隔，计算所述压缩机的流动速率的时间变化率δwc/δt；

以每一所述时间间隔，计算所述压缩机图上所述操作点与所述阈值线之间的距离d；

以每一所述时间间隔，基于所述距离d和所述时间变化率δwc/δt计算所述操作点到达所述阈值线将花费的时间周期ttl；以及

以每一所述时间间隔，在所述时间周期ttl与所述入口调节机构在所述打开位置与关闭位置之间过渡的已知响应时间tr之间进行比较；

其中，启动所述入口调节机构的致动的步骤基于所述比较来实施。

13.根据示例12所述的方法，其中，启动所述入口调节机构的致动的步骤在所述时间周期ttl近似等于所述响应时间tr时实施。

14.一种计算机程序产品，包括至少一个计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行程序代码指令，用于控制安置在涡轮增压器的离心压缩机的空气入口中的压缩机入口调节机构，以便提高内燃发动机的进气压力，所述入口调节机构可致动成在减小所述空气入口的流动面积的关闭位置与增加所述空气入口的流动面积的打开位置之间切换，所述压缩机具有所述压缩机的压力比pr与经校正的流动速率wc的关系的压缩机图，所述压缩机图包括阈值线，在阈值线处，当所述压缩机在所述压缩机图上的操作点在所述操作点的准静态移动的条件下从所述阈值线的高流量侧开始到达所述阈值线时，所述入口调节机构将从所述打开位置移动到所述关闭位置，所述计算机可执行程序代码指令包括：

用于通过以周期性时间间隔进行检测来追踪所述压缩机在所述压缩机图上的操作点的移动的程序代码指令；

用于以每一所述时间间隔确定所述操作点是在所述阈值线的所述高流量侧上还是在所述阈值线的低流量侧上的程序代码指令；

用于以每一所述时间间隔确定所述操作点是否正朝向所述阈值线移动的程序代码指令；以及

用于响应于所述操作点在所述阈值线的所述高流量侧上并且正朝向所述阈值线移动的确定来启动所述入口调节机构的致动以便从所述打开位置切换到所述关闭位置的程序代码指令，其中，所述启动在所述操作点到达所述阈值线之前开始。

15.根据示例14所述的计算机程序产品，进一步包括用于响应于所述操作点在所述阈值线的所述低流量侧上并且正朝向所述阈值线移动的确定而在所述操作点到达所述阈值线之前启动所述入口调节机构的致动以从所述关闭位置切换到所述打开位置的程序代码指令。

16.根据示例15所述的计算机程序产品，其中，所述压缩机图包括在所述阈值线的所述高流量侧上与所述阈值线间隔开的高切换线以及在所述阈值线的所述低流量侧上与所述阈值线间隔开的低切换线，所述计算机程序产品进一步包括用于部分基于所述操作点分别相对于所述高切换线以及相对于所述低切换线所在的位置从所述打开位置切换到所述关闭位置以及从所述关闭位置切换到所述打开位置的程序代码指令。

17.根据示例16所述的计算机程序产品，其中，确定所述操作点是否正朝向所述阈值线移动包括计算所述涡轮增压器的速度的时间变化率δnt/δt，并且与确定所述操作点是在所述阈值线的所述高流量侧上还是在所述阈值线的所述低流量侧上的步骤的结果一起使用所述时间变化率。

18.根据示例16所述的计算机程序产品，其中，确定所述操作点是否正朝向所述阈值线移动包括计算所述内燃发动机的速度的时间变化率δne/δt，并且与确定所述操作点是在所述阈值线的所述高流量侧上还是在所述阈值线的所述低流量侧上的步骤的结果一起使用所述时间变化率。

19.根据示例15所述的计算机程序产品，进一步包括：

用于以每一所述时间间隔计算所述发动机的速度的时间变化率δne/δt的程序代码指令；

用于以每一所述时间间隔计算所述压缩机图上所述操作点与所述阈值线之间的距离d的程序代码指令；

用于以每一所述时间间隔基于所述距离d和所述时间变化率δne/δt来计算所述操作点到达所述阈值线将花费的时间周期ttl的程序代码指令；以及

用于以每一所述时间间隔在所述时间周期ttl与所述入口调节机构在所述打开位置与关闭位置之间过渡的已知响应时间tr之间进行比较并且基于所述比较启动所述入口调节机构的致动的程序代码指令。

20.根据示例15所述的计算机程序产品，进一步包括：

用于以每一所述时间间隔计算所述涡轮增压器的速度的时间变化率δnt/δt的程序代码指令；

用于以每一所述时间间隔计算所述压缩机图上所述操作点与所述阈值线之间的距离d的程序代码指令；

用于以每一所述时间间隔基于所述距离d和所述时间变化率δnt/δt来计算所述操作点到达所述阈值线将花费的时间周期ttl的程序代码指令；以及

用于以每一所述时间间隔在所述时间周期ttl与所述入口调节机构在所述打开位置与关闭位置之间过渡的已知响应时间tr之间进行比较并且基于所述比较启动所述入口调节机构的致动的程序代码指令。

21.根据示例15所述的计算机程序产品，进一步包括：

用于以每一所述时间间隔计算所述压缩机的流动速率的时间变化率δwc/δt的程序代码指令；

用于以每一所述时间间隔计算所述压缩机图上所述操作点与所述阈值线之间的距离d的程序代码指令；

用于以每一所述时间间隔基于所述距离d和所述时间变化率δwc/δt来计算所述操作点到达所述阈值线将花费的时间周期ttl的程序代码指令；以及

用于以每一所述时间间隔在所述时间周期ttl与所述入口调节机构在所述打开位置与关闭位置之间过渡的已知响应时间tr之间进行比较并且基于所述比较启动所述入口调节机构的致动的程序代码指令。

附图说明

因此，已经概括地描述了本发明，现在将对附图进行参考，所述附图未必按比例绘制，并且其中：

图1是具有入口调节机构的压缩机的图示性描绘，其中所述入口调节机构处于关闭位置中；

图2类似于图1，但是示出处于打开位置中的入口调节机构；

图3示意性地描绘压缩机图，其中入口调节机构对应于图1处于关闭位置中；

图4示意性地描绘压缩机图，其中入口调节机构对应于图2处于打开位置中；

图5描绘根据本发明的一个实施例的压缩机图，在其上识别阈值线，在所述阈值线上，入口调节机构在其打开位置与关闭位置之间切换，并且示出阈值线的低流量侧上的低切换线偏移以及阈值线的高流量侧上的高切换线偏移；

图6是与致动器通信的发动机控制单元(ecu)的图示性图解，所述致动器致动入口调节机构以使其在打开位置与关闭位置之间移动；

图7是示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图，其利用如图5中描绘的低切换线和高切换线；

图8是类似于图5的压缩机图的视图，但是示出本发明的另一实施例，其中瞬时计算在操作点到达阈值线之前经过的时间ttl，并且将其与入口调节机构从一个位置切换到另一个位置的响应时间进行比较；并且

图9是示出根据本发明的实施例的利用瞬时计算的时间ttl的方法的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，其中示出本发明的一些但非全部实施例。实际上，这些发明可以以许多不同形式实施并且不应该被解释为限于本文中阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将满足适用的法律要求。贯穿全文，相似附图标记指代相似元件。

根据本发明的一个实施例的压缩机10以横截面视图示出在图1和图2中。压缩机10包括压缩机壳体12，其限定沿着压缩机的轴向方向延伸的空气入口14。包括多个叶片20从其大致径向向外延伸的轮毂16的压缩机轮15安置在压缩机壳体中，并且附连到轴18的一端，轴18以合适方式（例如，通过排气驱动式涡轮机，未示出）可旋转地驱动，用于可旋转地驱动压缩机轮15。压缩机壳体限定扩散器22，用于接收和扩散当通过压缩机轮时被压缩的空气。所述扩散器将经扩散的压缩空气输送到由压缩机壳体限定的蜗壳24中。

根据本发明，涡轮增压器的压缩机包括入口调节机构30，其安置在压缩机壳体的空气入口14中，并且可在关闭或“低trim”位置（图1）与打开或“高trim”位置（图2）之间移动。机构30的移动可能需要所述机构的轴向滑动、枢转移动或螺旋状（螺旋式）移动，仅列举几个非限制性示例。入口调节机构30的结构和操作的细节与本公开无关，并且可以在本发明的实践中采用操作成有效改变通向压缩机轮15的空气入口14的流动面积的任何机构。

入口调节机构30实现进入到压缩机轮15中的入口的有效尺寸或直径的调节。如图2中示出，当入口调节机构处于高trim或打开位置中时，与图1的低trim或关闭位置中的有效直径相比，进入到压缩机轮中的入口的有效直径相对增加。为了实现此效果，从机构30到压缩机轮的轴向间隔距离必须尽可能小。

在中间和高流动速率下，入口调节机构30可以如图2中放置在高trim位置中。这可以具有增加有效入口直径、并且因此减小进入到压缩机轮中的流动速度的效果。图4示出图2的高trim位置的示例性压缩机图。所述图呈压缩机压力比（排放压力除以入口压力）与经校正的流动速率（例如，校正到标准温度和压力入口条件的质量流动速率）的关系的形式。所述图包括一系列恒速线n1open、n2open、n3open、n4open和n5open，在其中的每一者处，压缩机旋转速度保持恒定，而经校正的流量和压力比变化。所述图包括高trim喘振线，其是压缩机的喘振即将发生的点的轨迹；即，如果流量在相同压力比下减小或者压力比在相同流量下增加，则压缩机将经历喘振。

在低流动速率下，入口调节机构30可以放置在图1的低trim位置中。这可以具有减小有效入口直径、并且因此增加进入到压缩机轮中的流动速度的效果。结果将是压缩机叶片入射角的减小，从而有效稳定流动（即，使叶片失速和压缩机喘振的可能性降低）。换句话说，压缩机的喘振线将移动到较低流动速率（在压缩机压力比与流动速率的关系的图上向左）。这示出在图3中，图3示出低trim位置的压缩机图。低trim图具有相同速度线值。即，n1closed的值等于n1open的值，并且对于其它速度也是如此。

根据本发明，图3和图4的压缩机图可以基于在入口调节机构分别处于关闭位置中和打开位置中的情况下操作的压缩机的测试数据。可替代地，压缩机图可以基于在入口调节机构分别处于关闭位置中和打开位置中的情况下压缩机的模型预测数据。

图5是叠加图1的低trim或关闭位置的速度线和图2的高trim或打开位置的速度线的图。将看出，对于给定的压缩机速度，相应低和高trim速度线在图5中由实心黑色圆圈表示的点处彼此交叉。这意味着，在速度线交叉的压力比和经校正的流量条件下，入口调节机构可以从其两个位置中的一个位置切换到另一个位置，而不对压缩机的流动速率和压力比产生任何显著影响。因此，例如，在图5中标记为“a”的点处，入口调节机构可以从关闭位置移动到打开位置，或者从打开位置移动到关闭位置，而对压缩机行为无显著影响。

在设计用于控制入口调节机构的操作的控制方案时可以利用此特性速度线交叉特征。通过在图5中的叠加图上建立“阈值”线tl，表示速度线交叉点的“最佳配合”，可以参考压缩机图上压缩机正操作的位置、并且特别是操作点相对于阈值线所在的位置调整入口调节机构的操作。当压缩机正在位于图5中的阈值线tl左侧（称为阈值线的低流量侧）的区域中操作时，入口调节机构可以放置在图1的低trim或关闭位置中。当压缩机正在阈值线的右侧、在表示为阈值线的高流量侧的区域中操作时，入口调节机构可以放置在图2的高trim或打开位置中。通过在操作点移动以便与阈值线交叉时在关闭位置与打开位置之间切换，从一个位置到另一个位置的过渡将不导致压缩机流动速率和压力比的任何突然变化。

可以以各种方式实现上述控制方案的实施方案。图6示出用于控制入口调节机构30的系统的总体架构。合适类型的致动器26联接到入口调节机构。致动器可以以各种原理中的任一者操作；例如，致动器可以采用电动马达、气动装置、液压装置等等以便向入口调节机构施加移动以使其在其关闭位置与打开位置之间移动。致动器26与控制单元40通信。所述控制单元包括处理器50（例如微处理器）、存储器60（例如非易失性rom、prom、eprom或eeprom存储器）以及用于与系统中的其它装置通信的接口70。存储器可以用由处理器执行以实现控制单元的功能的控制指令编程（例如，在硬件和/或固件和/或软件中）。

在实施例中，发动机包括例如存在于例如汽车和卡车等车辆上的发动机控制单元或ecu。ecu是可以包括被配置成控制发动机操作的各个方面的硬件和/或软件部件的电子控制单元。特别地，ecu可以从各种发动机传感器和涡轮增压器传感器接收输入，并且控制各种发动机和涡轮增压器致动器。发动机传感器可以安置在发动机中的各个点处以测量或以其它方式确定对应的发动机参数。发动机传感器的示例可以包括节气门位置传感器、空气温度传感器、发动机每分钟转数(rpm)传感器、发动机负载传感器、加速度器踏板位置传感器和/或其它传感器。发动机致动器可以包括各种继电器、螺线管、点火线圈或可以用于控制对应的发动机参数的其它电气可操作装置。涡轮增压器传感器可以包括用于测量涡轮增压器旋转速度、压缩机入口压力、压缩机排放压力、压缩机经校正的流动速率以及其它参数的传感器。

在如图6中所示的示例性实施例中，ecu40可以包括用于调整入口调节机构30的位置的防喘振控制模块。防喘振控制模块可以是任何器件，例如以被配置成实施如本文中所述的防喘振控制模块的对应功能的硬件、软件或硬件和软件的组合实施的装置或电路系统。在一些实施例中，防喘振控制模块可以被配置成增强ecu20关于通过识别将据此针对防喘振活动采取动作的发动机状况来进行喘振防止以及关于采取或引导关于防喘振活动的动作（例如，经由用于入口调节机构30的致动器26的控制）的能力。如此，在示例性实施例中，防喘振控制模块可以仅向ecu40提供额外功能。然而，在一些实施例中，防喘振控制模块可以是与ecu分开的单元（即，图6中所示的控制单元40可以不包括ecu，但是可以与ecu通信）。

存储器装置60可以包括（例如）易失性和/或非易失性存储器。存储器装置60可以被配置成存储信息、数据、应用、模块、指令等等以便使得所述设备能够实现根据本发明的示例性实施例的各种功能。例如，存储器装置60可以被配置成缓冲输入数据以供由处理器50处理。另外或可替代地，存储器装置60可以被配置成存储对应于应用的指令以供由处理器50执行。

处理器50可以是ecu的处理器或单独的防喘振控制模块的协同处理器或处理器。处理器50可以以多种不同方式实施。例如，处理器50可以实施为处理元件、协同处理器、控制器或包括集成电路的各种其它处理器件或装置，诸如例如，asic（专用集成电路）、fpga（现场可编程门阵列）、硬件加速度器等等。在示例性实施例中，处理器50可以被配置成执行存储在存储器装置60中或者处理器50可以其它方式存取的指令。如此，无论是通过硬件还是软件方法或者通过其组合配置，处理器50都可以表示能够在相应配置时实施根据本发明的实施例的操作的实体。因此，例如，当处理器50实施为asic、fpga等等时，处理器50可以是用于进行本文中描述的操作的专门配置的硬件。可替代地，作为另一示例，当处理器50实施为软件指令的执行器时，所述指令可以将处理器50专门配置成实施本文中描述的算法和/或操作，如果不是针对由所述指令提供的特定配置，处理器50否则可以是通用处理元件。然而，在一些情况下，处理器50可以是特定装置（例如，ecu）的处理器，其适于通过处理器50由用于实施本文中描述的算法和/或操作的指令的进一步配置（例如，通过添加防喘振控制模块）来采用本发明的实施例。

控制单元的存储器60存储基本压缩机图，例如对应于如图3中所示入口调节机构的打开位置的图。所述图可以以各种形式中的任一者存储，例如包括沿着一系列恒速线n1、n2、n3等的经校正的流量wc的变量与压力比pr的关系的查找表。速度可以是涡轮增压器速度nt，或可替代地可以是发动机速度ne。以下描述假定使用发动机速度，但是将理解，可以使用涡轮增压器速度替代发动机速度。存储器还存储表示以先前所述方式导出的速度线交叉点的曲线拟合的阈值线tl。阈值线可以以各种形式中的任一者存储，例如pr与wc的关系的表或将pr表示为wc的函数的多项式公式。可替代地，阈值线可以由经校正的流量wc与发动机速度ne的关系表示。处理器50接收压缩机的经校正的流动速率wc、发动机速度ne和发动机速度的时间变化率δne/δt的输入。由合适传感器连续感测流动速率、发动机速度和发动机速度的时间变化率（也称为加速度或减速度），并且将所感测的值发送到处理器（例如，以规则时间步长间隔，例如每0.1秒或其它适当选择的间隔）。处理器使用这些所感测的参数来决定入口调节机构应放置在什么位置，并且决定何时从一个位置切换到另一个位置，如下文进一步描述的。

现在参考图5和图7解释根据本发明的第一实施例的方法。本发明解决如何确保入口调节机构在压缩机图上的适当位置处从一个位置切换到另一个位置的挑战。理想地，切换将恰好发生在阈值线tl上。然而，实际上，这可能是具有挑战性的，因为操作点在内燃发动机的某些操作状况期间可以在压缩机图上快速移动。例如，考虑当车辆驾驶员完全踩下加速度器踏板以通过另一车辆、并且发动机正在高速、高流量状态下操作的情况，将操作点置于图5中阈值线的高流量侧内（入口调节机构处于打开位置中）。然后，假设驾驶员突然完全释放加速度器踏板。发动机速度和流动速率将快速下降，从而导致操作点在图5中的图上朝向阈值线快速移动。在此情况下，如果控制器在启动入口调节机构的致动之前一直等到其感测到操作点在阈值线上，则由于致动器使所述机构从打开位置移动到关闭位置所需的有限响应时间，所述机构实际上将太晚关闭。本发明提供用于“预期”阈值线的交叉的方法，使得致动器可以在操作点到达阈值线之前启动所述切换。

因此，本发明的第一方法示出在图5和图7中。所述方法需要使用如图5中所示限定在低切换线lsl与高切换线hsl之间的“切换带”。低切换线在阈值线的低流量侧上从阈值线偏移，并且高切换线在阈值线的高流量侧上从阈值线偏移。所述两个切换线固定在适当位置，并且其位置可以以与存储阈值线相同的方式（即，表查找、曲线拟合等）存储在控制器存储器中。主要基于两个因素选择切换带的宽度：(1)致动器/机构从一个位置切换到另一个位置所需的响应时间tr，以及(2)操作点可以在压缩机图上移动的最大预期速率。可以通过考虑一些假设情况来理解这一点。在一个情况下，操作点仅“准静态地”（即，非常慢地）移动，并且响应时间tr非常短。在此情况下，控制器不需要开始使机构从打开切换到关闭（或者从关闭切换到打开），直到操作点非常接近于或基本上在阈值线上—或者换句话说，切换带可能非常窄。在另一个极端，考虑操作点可以沿着压缩机图非常快速地移动，并且响应时间tr很长的情况。在此情况下，控制器必须预期操作点到达阈值线tl，并且必须在操作点实际到达阈值线之前很好地开始切换所述机构。

本领域的技术人员将认识到，在电动马达驱动式涡轮增压器（所谓的“电子涡轮（e-turbo）”）的情况下，切换带因此必须相对宽，因为电子涡轮能够快速加速和减速。另一方面，常规排气驱动式涡轮增压器更慢地加速和减速，并且因此切换带可以更窄。因此，根据特定发动机/涡轮增压器系统特性调整切换带。

图7是示出根据本发明的一个实施例的第一方法的流程图。在步骤102中，使用本领域中众所周知的合适传感器，针对压缩机的当前操作点检测压缩机的经校正的流动速率wc、发动机速度ne和发动机速度的时间变化率δne/δt。在决策步骤104中，基于这些参数确定操作点(op)是位于阈值线tl上还是所述阈值线的高流量侧（图5中右侧）上。如果对所述询问的答案为“是”(y)，则过程进行到决策步骤106，其询问δne/δt是否大于零（即，发动机正加速）。如果对所述询问的答案为“是”，则入口调节机构如107处所指示保持在打开位置中，因为操作点并未正朝向阈值线移动。另一方面，如果对决策步骤106的答案为“否”（意味着发动机并未正加速），则操作点可能正朝向阈值线移动，因此执行另外的决策步骤108，询问操作点(op)是否在高切换线hsl上。如果答案为“是”，则入口调节机构如109处所指示切换到关闭位置；否则如果op不在hsl上，则所述机构如110处所指示保持在打开位置中。

如果决策步骤104具有“否”答案（意味着操作点在阈值线的低流量侧上），则执行决策步骤112，询问δne/δt是否大于零（即，发动机正加速）。如果答案为“否”，则所述机构如113处所指示关闭（或者保持在关闭位置中），因为这意味着操作点并不是正朝向阈值线移动。如果决策步骤112产生“是”结果（即，发动机正加速），则意味着操作点正朝向阈值线移动。因此，执行另外的决策步骤114，询问操作点是否在低切换线lsl上。如果答案为“是”，则所述机构如115处所指示切换到打开位置；否则所述机构如116处所指示保持关闭。

然后，过程返回到步骤102，并且以常规时间步长重复所述步骤。在每一时间步长，记住并比较前一时间步长以及当前时间步长的检测到的操作参数。通过将时间步长间隔适当选择成相对于通过压缩机的流动速率可以改变的预期最大速率（并且相对于致动器/机构的响应时间）足够短，可以确保入口调节机构在阈值线处或足够接近阈值线从一个位置切换到另一个位置，使得切换对流动速率和压力比无显著影响。因此，当切换发生时，压缩机性能无突然可察觉变化。

因此，第一实施例的方法通常需要以下步骤：通过以周期性时间间隔进行检测来追踪压缩机图上压缩机的操作点的移动；以每一所述时间间隔确定操作点是在阈值线的高流量侧上还是在阈值线的低流量侧上；以每一所述时间间隔确定操作点是否正朝向阈值线移动；以及当操作点被确定成在阈值线的高流量侧上并且正朝向阈值线移动时，启动入口调节机构的致动以从打开位置切换到关闭位置，其中所述启动在操作点到达阈值线之前开始，并且当操作点被确定成在阈值线的低流量侧上并且正朝向阈值线移动时，在操作点到达阈值线之前启动入口调节机构的致动以从关闭位置切换到打开位置。更特定来说，本发明的第一实施例的方法在是否以及何时将所述机构从关闭切换到打开或从打开切换到关闭的决策中分别利用固定低切换线lsl和固定高切换线hsl。

现在参考图8和图9解释本发明的第二实施例。在第二实施例中，没有如先前实施例中的固定切换带。在图8的压缩机图中，虚线示出操作点op正朝向阈值线移动（即，在图8中向左）的情况。然而，在由图8表示的时刻，操作点当前在阈值线tl的高流量侧上。第二实施例的方法通常需要瞬时计算（即，基于到阈值线的距离d和操作点正在图上移动的当前速度来预测）操作点到达阈值线将花费的时间，本文中，所述时间周期表示为ttl。然后将所述所预测时间周期与致动器/机构切换位置的响应时间tr进行比较，并且使用所述比较来决定是否以及何时启动切换。

更特定来说，参考图9，在步骤202中，使用本领域中众所周知的合适传感器，针对压缩机的当前操作点检测压缩机的经校正的流动速率wc、发动机速度ne和发动机速度的时间变化率δne/δt。在步骤203处，基于步骤202的检测到的参数，计算操作点op从其当前位置移动到阈值线tl所需的时间ttl。在决策步骤204中，基于检测到的参数确定操作点(op)是位于阈值线tl上还是阈值线的高流量侧（图8中右侧）上。如果对所述询问的答案为“是”(y)，则过程进行到决策步骤206，其询问δne/δt是否大于零（即，发动机正加速）。如果对所述询问的答案为“是”，则入口调节机构如207处所指示保持在打开位置中，因为操作点并未正朝向阈值线移动。另一方面，如果对决策步骤206的答案为“否”（意味着发动机并未正加速），则操作点可能朝向阈值线移动，因此执行另外的决策步骤208，询问响应时间tr是否大于或等于操作点到达阈值线所需的时间ttl。如果答案为“是”，则入口调节机构如209处所指示切换到关闭位置；否则如果tr并不大于或等于ttl，则机构如210处所指示保持在打开位置中。

如果决策步骤204具有“否”结果（意味着操作点在阈值线的低流量侧上），则执行决策步骤212，询问ne/δt是否大于零（即，发动机正加速）。如果答案为“否”，则所述机构如213处所指示关闭（或保持在关闭位置中），因为这意味着操作点并未正朝向阈值线移动。如果决策步骤212产生“是”结果（即，发动机正加速），则这意味着操作点正朝向阈值线移动。因此，执行另外的决策步骤214，询问响应时间tr是否大于或等于操作点到达阈值线所需的时间ttl。如果答案为“是”，则所述机构如215处所指示切换到打开位置；否则所述机构如216处所指示保持关闭。

在上述实施例中，假定基于发动机速度的时间变化率δne/δt确定加速度或减速度。然而，可替代地，可以替代使用涡轮增压器速度的时间变化率δnt/δt。仍另一替代方案是使用经校正的压缩机流量的时间变化率δwc/δt。类似地，可以基于wc和发动机速度ne或者基于wc和涡轮增压器速度nt确定操作点在图上的位置。

受益于前述描述和相关联附图中呈现的教示，本发明所述领域的技术人员将想到本文中所阐述发明的许多修改和其它实施例。因此，应理解，本发明并不限于所公开的具体实施例，并且修改和其它实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。虽然本文中采用特定术语，但是其仅以一般性和描述性意义、而非出于限制目的来使用。