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技术领域

本发明涉及涡轮增压器，并且更具体地涉及再循环阀控制系统和方法。

背景技术

在此提供的背景描述用于总体上呈现本发明的环境。在该背景技术部分描述的范围内，当前署名的发明人的成果以及该描述的在提交时可能不构成现有技术的方面，既非明示也非暗示地被认为是相对于本发明的现有技术。

内燃机燃烧气缸内的空气和燃料混合物以产生驱动扭矩。发动机向排气系统输出排气。一些发动机包括一个或多个涡轮增压器。涡轮增压器包括涡轮机和压缩机。排气驱动涡轮机，并且涡轮机驱动压缩机。压缩机将空气泵入到发动机中用于燃烧。因此，包括一个或多个涡轮增压器的发动机能够比相同的自然吸气式发动机产生更多的动力。

涡轮机旁通阀可以使得排气能够旁通涡轮机。再循环阀可以使空气从压缩机出口再循环到压缩机入口。可以机械或电子地控制涡轮机旁通阀和再循环阀。

发明内容

一种用于涡轮增压器的再循环阀的控制系统包括目标增压模块、闭合请求模块以及闭合延迟模块。目标增压模块基于扭矩请求确定用于涡轮增压器的目标增压。闭合请求模块基于目标增压选择性地生成闭合再循环阀的闭合请求。闭合延迟模块响应于闭合请求的生成而延迟再循环阀的闭合。

在进一步的特征中，当目标增压大于预定增压时，闭合请求模块生成闭合请求以闭合再循环阀。

在更进一步的特征中，当目标增压大于环境压力时，闭合请求模块生成闭合请求。

在又进一步的特征中，闭合延迟模块在生成闭合请求之后的预定延迟时段闭合再循环阀。

在进一步的特征中，在生成闭合请求之后，闭合延迟模块基于跨过涡轮增压器的压缩机的潜在压力比与跨过涡轮增压器的压缩机的预定压力比的比较，闭合再循环阀。

在更进一步的特征中，当潜在压力比大于预定压力比时，闭合延迟模块闭合再循环阀。

在又进一步的特征中，当潜在压力比小于预定压力比时，闭合延迟模块维持再循环阀打开。

在进一步的特征中，闭合延迟模块基于涡轮增压器的涡轮机的速度和空气质量流量确定潜在压力比。

在更进一步的特征中，闭合延迟模块基于跨过涡轮机的压力比、排气质量流量以及排气温度确定涡轮机的速度。

在又进一步的特征中，闭合延迟模块确定用于是否闭合再循环阀的潜在压力比。

一种方法，包括：基于扭矩请求确定用于涡轮增压器的目标增压；基于目标增压选择性地生成闭合涡轮增压器的再循环阀的闭合请求；以及响应于闭合请求的生成而延迟涡轮增压器的再循环阀的闭合。

在进一步的特征中，该方法还包括当目标增压大于预定增压时生成闭合请求以闭合再循环阀。

在更进一步的特征中，该方法还包括当目标增压大于环境压力时生成闭合请求。

在又进一步的特征中，该方法还包括在生成闭合请求之后的预定延迟时段闭合再循环阀。

在进一步的特征中，该方法还包括，在生成闭合请求之后，基于跨过涡轮增压器的压缩机的潜在压力比与跨过涡轮增压器的压缩机的预定压力比的比较闭合再循环阀。

在更进一步的特征中，该方法还包括当潜在压力比大于预定压力比时闭合再循环阀。

在又进一步的特征中，该方法还包括当潜在压力比小于预定压力比时维持再循环阀打开。

在进一步的特征中，该方法还包括基于涡轮增压器的涡轮机的速度和空气质量流量确定潜在压力比。

在更进一步的特征中，该方法还包括基于跨过涡轮机的压力比、排气质量流量以及排气温度确定涡轮机的速度。

在又进一步的特征中，该方法还包括确定用于是否闭合再循环阀的潜在压力比。

1．一种用于涡轮增压器的再循环阀的控制系统，包括：

目标增压模块，基于扭矩请求确定用于所述涡轮增压器的目标增压；

闭合请求模块，基于所述目标增压选择性地生成闭合所述再循环阀的闭合请求；以及

闭合延迟模块，响应于所述闭合请求的生成而延迟所述再循环阀的闭合。

2．如方案1所述的控制系统，其中当所述目标增压大于预定增压时，所述闭合请求模块生成所述闭合请求以闭合所述再循环阀。

3．如方案2所述的控制系统，其中当所述目标增压大于环境压力时，所述闭合请求模块生成所述闭合请求。

4．如方案1所述的控制系统，其中所述闭合延迟模块在生成所述闭合请求之后的预定延迟时段闭合所述再循环阀。

5．如方案1所述的控制系统，其中在生成所述闭合请求之后，所述闭合延迟模块基于跨过所述涡轮增压器的压缩机的潜在压力比与跨过所述涡轮增压器的压缩机的预定压力比的比较，来闭合所述再循环阀。

6．如方案5所述的控制系统，其中当所述潜在压力比大于所述预定压力比时，所述闭合延迟模块闭合所述再循环阀。

7．如方案6所述的控制系统，其中当所述潜在压力比小于所述预定压力比时，所述闭合延迟模块维持所述再循环阀打开。

8．如方案5所述的控制系统，其中所述闭合延迟模块基于所述涡轮增压器的涡轮机的速度和空气质量流量，来确定所述潜在压力比。

9．如方案8所述的控制系统，其中所述闭合延迟模块基于跨过所述涡轮机的压力比、排气质量流量以及排气温度，确定所述涡轮机的速度。

10．如方案5所述的控制系统，其中所述闭合延迟模块确定用于是否闭合所述再循环阀的所述潜在压力比。

11．一种方法，包括：

基于扭矩请求确定用于涡轮增压器的目标增压；

基于所述目标增压选择性地生成闭合所述涡轮增压器的再循环阀的闭合请求；以及

响应于所述闭合请求的生成而延迟所述涡轮增压器的再循环阀的闭合。

12．如方案11所述的方法，还包括当所述目标增压大于预定增压时生成所述闭合请求以闭合所述再循环阀。

13．如方案12所述的方法，还包括当所述目标增压大于环境压力时生成所述闭合请求。

14．如方案11所述的方法，还包括在生成所述闭合请求之后的预定延迟时段闭合所述再循环阀。

15．如方案11所述的方法，还包括在生成所述闭合请求之后，基于跨过所述涡轮增压器的压缩机的潜在压力比与跨过所述涡轮增压器的压缩机的预定压力比的比较，来闭合所述再循环阀。

16．如方案15所述的方法，还包括当所述潜在压力比大于所述预定压力比时闭合所述再循环阀。

17．如方案16所述的方法，还包括当所述潜在压力比小于所述预定压力比时维持所述再循环阀打开。

18．如方案15所述的方法，还包括基于所述涡轮增压器的涡轮机的速度和空气质量流量来确定所述潜在压力比。

19．如方案18所述的方法，还包括基于跨过所述涡轮机的压力比、排气质量流量以及排气温度来确定所述涡轮机的速度。

20．如方案15所述的方法，还包括确定用于是否闭合所述再循环阀的所述潜在压力比。

根据具体实施方式、权利要求书和附图，本发明的另外的应用领域将变得显然。具体实施方式和特定示例只是预期用于例示的目的，并不意图限制本发明的范围。

附图说明

从具体实施方式和附图将更全面地理解本发明，在附图中：

图1为根据本发明的示例发动机和排气系统的功能方框图；

图2为根据本发明的示例发动机控制模块的功能方框图；

图3为根据本发明的示例涡轮增压器控制模块的功能方框图；

图4A和图4B为根据本发明的示例闭合延迟模块的功能方框图；

图5 A和图5B为描绘根据本发明的闭合再循环阀的示例方法的流程图；

图6和图7为增压压力对比时间的示例图表；以及

图8为涡轮增压器速度对比时间的示例图表。

在附图中，参考标记可以重复使用来标识相似和/或相同的元件。

具体实施方式

发动机燃烧气缸内的空气和燃料以产生驱动扭矩。发动机向排气系统输出排气。涡轮增压器的涡轮机连接到排气系统，并且涡轮增压器的压缩机向发动机提供压缩空气。涡轮机旁通阀使得排气能够旁通涡轮机，并且再循环阀使空气从压缩机出口再循环到压缩机入口。

涡轮增压器控制模块控制再循环阀。例如，当用于涡轮增压器的目标增压小于或等于环境压力时，涡轮增压器控制模块可以打开再循环阀。这样可以防止压缩机限制进入发动机中的空气流量。

当目标增压增加或大于预定增压时，涡轮增压器控制模块可以闭合再循环阀。然而，当压缩机速度增加时，在目标增压增加时闭合再循环阀可能限制进入发动机中的空气流量。因此，涡轮增压器控制模块在目标增压增加之后延迟再循环阀的闭合。

现在参考图1，呈现了示例发动机和排气系统的功能方框图。该系统包括发动机102和发动机控制模块（ECM）104。发动机102燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。ECM 104基于从驾驶员输入模块108接收的驾驶员输入来控制发动机102。

空气通过进气系统112被吸入到发动机102中。进气系统112可以包括进气歧管116和节流阀120。仅举例来说，节流阀120可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。ECM 104可以控制节流阀120的开度，以控制吸入到进气歧管116中的空气量。

来自进气歧管116的空气被吸入到发动机102的一个或多个气缸例如气缸124中。仅举例来说，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。在某些情况下，ECM 104可以选择性地停用一个或多个气缸，这在某些发动机运转条件下可以提高燃料经济性。气缸向排气歧管128输出排气。排气歧管128向排气管132输出排气。

发动机102可以使用四冲程循环工作。四冲程即为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程。在曲轴（未示出）的每转一周期间，在气缸124内发生四个冲程中的两个。因此，需要曲轴旋转两周以使气缸124经历所有四个冲程。

所喷射的燃料与空气混合并且在气缸124中产生空气/燃料混合物。气缸124内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压燃式发动机，在这种情况下，气缸中的压缩将空气/燃料混合物点燃。替代地，发动机102可以是火花点火发动机，在这种情况下，来自ECM 104的信号对气缸124中的火花塞通电，这将空气/燃料混合物点燃。可以相对于活塞位于其称为上止点（TDC）的最上部位置的时刻指定火花的定时。

火花的定时可以由指定在TDC之前或之后多久以产生火花的定时信号来控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花定时可以与曲轴角度同步。在各个实施方式中，可以对停用气缸暂停火花。

涡轮增压器向进气歧管116提供加压空气。涡轮增压器包括涡轮机136和压缩机140。排气流驱动涡轮机136。涡轮机136如在138处所示机械地联接到压缩机140，并且涡轮机136驱动压缩机140的旋转。压缩机140向节流阀120提供压缩空气。

涡轮机旁通阀144（或者废气门）可以使得排气能够旁通涡轮机136。虽然涡轮机旁通阀144示出为在涡轮机136的外部，但是涡轮机旁通阀144可以实施在涡轮机136的壳体内。涡轮机旁通阀144可以被机械地或电子地控制。例如，排气压力可以机械地打开和闭合涡轮机旁通阀144。在另一个示例中，ECM 104可以控制涡轮机旁通阀144。

再循环阀148可以使得空气能够从压缩机140的出口再循环到压缩机140的入口。阀致动器模块150基于来自ECM 104的信号控制再循环阀148。在请求增压时闭合再循环阀148会由于压缩机140的慢速而导致空气流量的减少。如下面更详细地描述的那样，在请求增压时延迟再循环阀140的闭合可以使得压缩机140能够加速并且增压更平滑且更快速地上升。

排气再循环（EGR）阀152选择性地将来自排气系统的排气再引导回到进气歧管116。EGR致动器模块156可以基于来自ECM 104的信号控制EGR阀152。

进气歧管116内的压力可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器160测量。在各个实施方式中，可以测量发动机真空，发动机真空可以指环境空气压力与进气歧管116内的压力之间的差值。空气质量流量（MAF）传感器164测量流入进气歧管116中的空气质量流量。流入发动机102中的空气的环境温度可以利用进气空气温度（IAT）传感器168测量。ECM 104可以使用来自传感器的信号作出用于发动机系统的控制决定。

ECM 104可以与变速器控制模块172通信，以协调变速器（未示出）中的换档。例如，ECM 104可以在换档期间减小发动机扭矩。ECM 104可以与混合动力控制模块通信以协调发动机102和电动马达的运转。

现在参考图2，呈现了ECM 104的示例实施方式的功能方框图。扭矩请求模块204可以基于一个或多个驾驶员输入212例如加速踏板位置、制动踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其他适当的驾驶员输入确定扭矩请求208。扭矩请求模块204可以附加地或替代地基于一个或多个其他请求例如由ECM 104生成的扭矩请求和/或从车辆的其他模块例如变速器控制模块172、混合动力控制模块、底盘控制模块等接收的扭矩请求确定扭矩请求208。一个或多个发动机致动器可以基于扭矩请求208和/或一个或多个其他车辆运转参数来控制。

例如，节流阀控制模块216可以基于扭矩请求208确定目标节流阀开度220。节流阀致动器模块224可以基于目标节流阀开度220调节节流阀120的开度。火花控制模块228可以基于扭矩请求208确定目标火花定时232。火花致动器模块236可以基于目标火花定时232产生火花。

燃料控制模块240可以基于扭矩请求208确定一个或多个目标燃料添加参数244。例如，目标燃料添加参数244可以包括燃料喷射脉冲（每个燃烧事件）的数量、每个脉冲的定时以及每个脉冲的量。燃料致动器模块248可以基于目标燃料添加参数244喷射燃料。

气缸控制模块252可以基于扭矩请求208确定待激活和/或停用的气缸的目标数量256。气缸致动器模块260可以基于目标数量256激活和停用发动机102的气缸。EGR控制模块264可以基于扭矩请求208确定用于EGR阀152的目标EGR开度268。EGR致动器模块156可以基于目标EGR开度268控制EGR阀152。

相位器控制模块276可以基于扭矩请求208确定用于进气和排气凸轮轴的目标相位器位置280。相位器致动器模块284基于目标相位器位置280经由进气和排气凸轮相位器，控制进气和排气凸轮轴的调相。在各个实施方式中，可以使用无凸轮的阀致动器。

涡轮增压器控制模块304（也参见图3）可以基于扭矩请求208选择性地生成闭合命令308。在生成闭合命令308时，阀致动器模块150闭合再循环阀148。

现在参考图3，呈现了涡轮增压器控制模块304的示例实施方式的功能方框图。涡轮增压器控制模块304包括目标增压模块310、闭合请求模块312以及闭合延时模块316。

目标增压模块310基于扭矩请求208确定用于涡轮增压器的目标增压314。例如，目标增压模块310可以使用扭矩请求208到目标增压314的一个或多个函数和/或映射来确定目标增压314。目标增压314可以对应于待由涡轮增压器提供的空气压缩量。

闭合请求模块312基于目标增压314生成闭合请求320。例如，当目标增压314大于预定值例如环境压力时，闭合请求模块312可以生成闭合请求320。闭合请求320是闭合再循环阀148的请求。

当生成闭合请求320时，闭合延时模块316延迟闭合命令308的生成。例如，闭合延迟模块316可以在生成闭合请求320之后的预定延迟时段生成闭合命令308。附加地或替代地，闭合延迟模块316可以基于潜在压力比与预定压力比之间的比较延迟闭合命令308的生成。

现在参考图4A，呈现了闭合延迟模块316的示例实施方式的功能方框图。闭合延迟模块316包括延迟确定模块322和命令生成模块328。延迟确定模块322确定预定延迟时段326。预定延迟时段326可以存储在存储器中。例如，预定延迟时段326可以为大约100毫秒（ms）、200ms、300ms或其他适当的时段。

当生成闭合请求320时，命令生成模块328重置定时器并且启动定时器。命令生成模块328基于定时器值与预定延迟时段326的比较生成闭合命令308。例如，当定时器值小于预定延迟时段326时，命令生成模块328不可以生成闭合命令308。当定时器值大于或等于预定延迟时段326时，命令生成模块328生成闭合命令308。当生成闭合命令308时，阀致动器模块150闭合再循环阀148。以这样的方式，闭合延迟模块316在生成闭合请求320之后的预定延迟时段326延迟再循环阀148的闭合。

现在参考图4B，呈现了闭合延迟模块316的另一个示例实施方式的功能方框图。闭合延迟模块316包括速度确定模块332、压力确定模块336以及命令生成模块340。速度确定模块332基于一个或多个运转参数306确定涡轮机速度344。例如，速度确定模块332可以基于涡轮机压力比、排气质量流量以及排气温度中的至少一个确定涡轮机速度344。速度确定模块332可以使用将运转参数306与涡轮机速度344关联的一个或多个函数和/或映射确定涡轮机速度344。

压力确定模块336基于涡轮机速度344和一个或多个运转参数306确定潜在压缩机压力比348。例如，压力确定模块336可以基于空气质量流量和涡轮机速度344确定潜在压缩机压力比348。压力确定模块336可以使用将涡轮机速度344和运转参数306与潜在压缩机压力比348关联的一个或多个函数和/或映射确定潜在压缩机压力比348。潜在压缩机压力比348可以对应于如果闭合再循环阀148时跨过压缩机140的压力比。

命令生成模块340将潜在压缩机压力比348与跨过压缩机140的预定压力比进行比较。当潜在压缩机压力比348大于预定压力比时，命令生成模块340生成闭合命令308。当生成闭合命令308时，阀致动器模块150闭合再循环阀148。当潜在压缩机压力比348小于预定压力比时，命令生成模块340不生成闭合命令308，并且再循环阀148保持打开。预定压力比可以是校准值，并且可以基于打开涡轮机旁通阀144所必需的排气压力和/或一个或多个其他适当的参数来设定。

现在参考图5A，呈现了描绘闭合再循环阀148的示例方法的流程图。控制可以以404开始，在404目标增压模块310基于扭矩请求208确定目标增压314。在408，闭合请求模块312确定是否生成用于再循环阀148的闭合请求320。如果408是假，则控制返回到404。如果408是真，则在412闭合请求模块312生成闭合请求320。例如，当目标增压314大于预定增压例如环境压力时，闭合请求模块312可以生成闭合请求320。

在416，延迟确定模块322确定预定延迟时段326。在420，（在生成了闭合请求320之后，）命令生成模块328确定是否已经经过了预定延迟时段326。如果420是真，则在424命令生成模块328生成闭合命令308。如果420是假，则控制可以返回到404。当生成闭合命令308时，阀致动器模块150闭合再循环阀148。

现在参考图5B，呈现了描绘闭合再循环阀148的另一个示例方法的流程图。如上所述，控制可以以404－412开始。控制以514继续。

在514，速度确定模块332例如基于涡轮机压力比、排气质量流量和/或排气温度确定涡轮机速度344。在516，压力确定模块336例如基于涡轮机速度344和空气质量流量确定潜在压缩机压力比348。

在520，命令生成模块340确定潜在压缩机压力比348是否大于预定压力比。如果520是假，则控制返回到404。如果520是真，则在524命令生成模块340生成闭合命令308。当生成闭合命令308时，阀致动器模块150闭合再循环阀148。虽然控制示出为在424和524之后结束，但是图5A和图5B是一个控制循环的例示，控制循环可以以预定速率执行。

现在参考图6和图7，呈现了增压压力对比时间的示例图表。曲线604追踪在生成闭合请求320之后生成闭合命令308时的增压压力。曲线608追踪在生成闭合请求320之后200 ms生成闭合命令308时的增压压力。曲线612追踪在生成闭合请求320之后250 ms生成闭合命令308时的增压压力。曲线616追踪在生成闭合请求320之后300 ms生成闭合命令308时的增压压力。

如图6所示，通过延迟闭合命令308的生成，能够避免以曲线604所示的增压压力的下降。如图7所示，通过延迟闭合命令308的生成和延迟再循环阀148的闭合，使得与没有延迟闭合的情况相比，增压压力更快地达到目标值。

现在参考图8，呈现了涡轮增压器速度对比时间的示例图表。曲线704追踪在生成闭合请求320之后生成闭合命令308时的涡轮增压器速度。曲线708追踪在生成闭合请求320之后200 ms生成闭合命令308时的涡轮增压器速度。曲线712追踪在生成闭合请求320之后250 ms生成闭合命令308时的涡轮增压器速度。曲线716追踪在生成闭合请求320之后300 ms生成闭合命令308时的涡轮增压器速度。如图8所示，通过延迟闭合命令308的生成和延迟再循环阀148的闭合，使得与没有延迟闭合的情况相比，涡轮增压器更快地达到目标速度。

前面的描述在本质上只是例示性的，而绝不意图以任何方式限制本发明、其应用或使用。本发明的广泛的教导可以以各种形式来实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但是本发明的真正范围不应受此限制，因为其它修改将通过研究附图、说明书和所附权利要求变得显然。当在本文中使用时，短语A、B和C中的至少一个应该解释为表示使用非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应理解在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的次序（或同时地）执行方法内的一个或多个步骤。

在包括以下定义的本申请中，术语模块可以用术语电路代替。术语模块可以指下列内容，或者为下列内容的一部分，或者包括下列内容：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享的、专用的或成组的)；存储由处理器执行的代码的存储器(共享的、专用的或成组的)；提供所描述的功能性的其它适当的硬件部件；或者以上内容中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。

如上文所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类别和/或对象。术语共享处理器包含执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器。术语成组处理器包含与附加处理器结合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器。术语共享存储器包含存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器。术语成组存储器包含与附加存储器结合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质不包含通过介质传播的瞬时电信号和电磁信号，并且因此可以被认为是有形的且非瞬时的。非瞬时性有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁性存储装置和光学存储装置。

在本申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来实施。计算机程序包括存储在至少一个非暂时有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括和/或依赖所存储的数据。