对可变几何结构压缩机的瞬态补偿的制作方法

本说明书大体涉及用于控制与内燃发动机耦接的可变几何结构压缩机(variablegeometrycompressor)的操作的方法和系统。

背景技术：

发动机可使用涡轮增压器来提供升压进气以用于改善发动机扭矩/功率输出密度。涡轮增压器可包括耦接到排气驱动涡轮的压缩机。取决于工况，压缩机可经历喘振和/或阻塞。当通过压缩机的空气流失速或反向时，在低空气质量流量期间可发生喘振。例如，压缩机喘振可响应于急剧松油门发生或可在高排气再循环(egr)率下发生。压缩机喘振可导致噪音、振动和不舒适性(nvh)问题，诸如来自发动机进气系统的不期望的噪音。对于压缩机的给定速度，当通过压缩机的空气流不能增加时可发生阻塞。例如，压缩机阻塞可响应于来自怠速发动机转速状况的侵入式踩油门发生。在阻塞期间，涡轮增压器不能向发动机提供附加的空气，因此发动机功率输出密度暂时受到限制。

已开发各种方法以扩大压缩机操作范围。一种示例方法包括用可变几何结构压缩机(vgc)升压空气，其中可通过改变vgc的几何结构或位置来调整通过压缩机的空气流量。作为示例，可通过调整叶片的角度调整进入压缩机的空气流量的模式。作为另一个示例，可用包括固定槽和/或端口的被动机匣处理(casingtreatment)修改通过压缩机的空气流量。在低空气质量流量状况期间，被动机匣处理的槽可提供将加压空气部分地再循环回到压缩机入口的路径。通过压缩机的再循环空气可使压缩机能够在喘振发生之前以较低的空气质量流率操作。在高空气质量流量状况期间，被动机匣处理的槽和/或端口可提供通过压缩机的短路/缩短回路(short-circuit)空气流量的路径，使得压缩机可在阻塞发生之前以更高的空气质量流率操作。被动机匣处理系统的一个弊端为用于防止喘振的被动再循环槽的有效位置不同于防止阻塞的被动再循环槽的有效位置。

另一种示例方法包括对压缩机使用主动机匣处理(activecasingtreatment,act)，诸如美国8,517,664(sun等人)中所示。其中，涡轮增压器包括主动机匣处理、叶轮、机匣(casing)和扩散器。控制器响应于相对于阈值的质量流量状况或基于发动机系统中的压力差调整机匣套筒，使得机匣套筒中的槽与喘振槽或阻塞槽对齐。响应于槽对齐，空气被选择性地允许在叶轮与压缩机入口之间流动。

除了上述的问题之外，本发明人也已认识到，压缩机的几何结构或位置的变化可暂时干扰发动机操作参数，使其远离它们的期望的设定点。瞬态干扰可造成nvh并且使发动机性能恶化。作为示例，可通过经由反馈控制回路操作致动器来控制发动机操作参数。仅当已发生且已感测到发动机操作参数的误差时，到致动器的反馈控制信号可反映压缩机调整。换句话说，反馈控制回路的响应时间可缓慢。在另一方面，调整压缩机几何结构或位置的过程可相对于反馈控制回路的响应时间是快速的。例如，移动act压缩机的机匣套筒以与喘振槽或阻塞槽对齐的过程可为突然的和/或不连续的。因此，反馈控制器可具有限制的带宽以补偿和减少由压缩机几何结构调整造成的干扰，特别是当控制器被调谐成响应于多种其它干扰以及可被调谐成响应于驱动器激活的干扰而提供某一驾驶感受。作为结果，响应于每个压缩机几何结构调整可发生振动和噪音，并且也可发生扭矩干扰。发动机燃料经济性和排放可同样受到影响。

技术实现要素：

在一个示例中，上述问题可通过一种方法解决，该方法包括在调整压缩机的几何结构的同时经由第一致动器调整egr流量和经由第二致动器调整涡轮流量，其中基于压缩机几何结构的调整来调整egr流量和涡轮流量。以这种方式，响应于压缩机调整的发动机操作参数中的干扰可减少和/或及时补偿。

作为另一个示例，可通过在发动机操作期间经由反馈控制回路调整egr流量和涡轮流量来控制发动机气体流量和压力。特别地，可分别通过用基于测量的发动机气体流量和压力确定的控制信号致动第一致动器和第二致动器来调整egr流量和涡轮流量。响应于压缩机喘振或阻塞，可经由压缩机致动器调整压缩机的几何结构或位置以扩大压缩机操作范围。在将压缩机致动器致动到期望的位置时，egr流量和涡轮流量可同时被调整以抵消由压缩机几何结构调整造成的干扰。例如，在致动压缩机致动器的同时，可从反馈控制信号减去到第一致动器和第二致动器的前馈控制信号。可基于发动机气体流量和压力的预期干扰确定前馈控制信号。这样，发动机气体流量和压力可响应于压缩机几何结构变化而被瞬态调整。在压缩机调整期间，气体流量和压力可维持基本恒定(例如，在平均值的5％以内)，从而减少发动机操作参数从期望的设定点的偏离。在调整压缩机之后，可通过反馈回路将发动机气体流量和压力控制到期望的水平。通过在致动压缩机的同时将前馈控制信号发送到第一致动器和第二致动器，可减少发动机气体流量和压力中的干扰并且能够抢先干扰发作。

应当理解，提供上面的概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由随附的权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中提出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出包括涡轮增压发动机的车辆系统的示例实施例。

图2示出图1的涡轮增压发动机的一个汽缸的示例实施例的图示。

图3示出图1和图2的涡轮增压器的示例实施例的剖视图。

图4a示出主动机匣处理的套筒致动到喘振位置。

图4b示出主动机匣处理的套筒致动到阻塞位置。

图5示出涡轮增压发动机的控制框。

图6示出用于控制涡轮增压发动机的示例方法。

图7示出在实施图6的方法的同时随时间推移的发动机操作参数和致动器的状态的变化。

图8示出示例压缩机性能图/映射图(map)。

具体实施方式

以下描述涉及用于控制涡轮增压发动机的系统和方法。示例车辆系统和车辆系统内的示例汽缸分别在图1和图2中示出。在一个示例中，如图3中所示，车辆系统可包括与涡轮耦接的压缩机。响应于压缩机喘振或阻塞的指示，可调整压缩机的几何结构或位置以扩大压缩机操作范围。图4a至图4b中的一种示例压缩机是已知的，其中可通过移动主动机匣处理来调整压缩机几何结构。图5示出用于控制发动机操作参数的示例控制框。可经由反馈控制回路控制发动机操作参数诸如发动机气体流量和压力。通过引入前馈控制信号可补偿由压缩机调整造成的干扰。图6中示出用可变几何结构压缩机控制涡轮增压发动机的示例方法。特别地，响应于预期的压缩机喘振或阻塞，在致动压缩机致动器的同时调整egr流量和涡轮流量以避免发动机操作参数的干扰。在实施图6的方法的同时，发动机操作参数的变化和致动器的状态在图7中示出。图8示出包括喘振和阻塞极限的示例压缩机性能图。

现在转到图1，示意性地示出车辆系统100的示例实施例。在一个示例中，车辆系统100可被配置为道路机动车辆。然而，应当理解，在其它示例中，车辆系统100可被配置为越野车辆。在一些示例中，车辆系统100可为具有可用于一个或多个车轮76的多个扭矩源的混合动力车辆。在其它示例中，车辆系统100为仅具有发动机的常规车辆，或仅具有(一个或多个)电动机械的电动车辆。在所示的示例中，车辆系统100包括发动机10和电动机械72。电动机械72可为马达或马达/发电机。当一个或多个离合器73接合时，发动机10的曲轴40和电动机械72经由变速器74连接到车轮76。在所描绘的示例中，第一离合器73设置在曲轴40与电动机械72之间，并且第二离合器73设置在电动机械72与变速器74之间。本文讨论的控制器12可向每个离合器73的致动器发送信号以接合或松开离合器，以便将曲轴40与电动机械72和连接到电动机械72的部件连接或断开，并且/或者将电动机械72与变速器74和连接到变速器74的部件连接或断开。变速器74可为变速箱、行星齿轮系统或其它类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式进行配置，包括作为并联、串联或串并联混合动力车辆进行配置。

电动机械72从牵引电池75接收电力以向车轮76提供扭矩。电动机械72也可作为发电机操作，以例如在制动操作期间提供电力从而为电池75充电。在其它示例中，在车辆系统100为仅具有发动机的常规车辆的情况下，牵引电池75可为向车辆系统100供应电能的起动-照明-点火(例如，sli)电池。

在所描绘的实施例中，发动机10为包括涡轮增压器13的涡轮增压发动机。涡轮增压器13包括定位在排气通道35中的涡轮116，该涡轮116耦接到定位在进气通道42中的压缩机110。可经由轴19将涡轮116和压缩机110耦接。压缩机110可定位在增压空气冷却器18(在本文中也称为cac)和进气节气门20的上游。可通过使来自发动机10的排气膨胀来驱动(例如，旋冲)涡轮116，并且可经由轴19传递涡轮116的旋转能量以使压缩机110旋转。

可通过操作压缩机致动器118调整压缩机110的几何结构。在一个示例中，压缩机110为可变几何结构压缩机(vgc)，其具有根据期望的叶片角度移动的叶片，以将进气流以不同的模式引导到压缩机中。此外，如参考图3和图4a至图4b所阐述的，压缩机110可包括具有套筒的主动机匣处理(act)，该套筒可在不同位置之间致动以减少或增加流入压缩机轮(或叶轮)中的流量。例如，响应于(实际的或预测的)喘振的指示，可通过发动机控制器将套筒致动到喘振槽以增加从压缩机轮流出至压缩机入口的流量。在另一个示例中，响应于(实际的或预测的)阻塞的指示，可通过发动机控制器将套筒致动到阻塞槽以增加从压缩机入口流入到压缩机轮中的流量。

在一些示例中，涡轮116可为具有叶片的可变几何结构涡轮(vgt)，叶片的角度为可调整的以引导排气流以不同的模式通过涡轮叶片，从而改变由涡轮增压器13提供的涡轮速度和升压压力。可经由致动器117调整通过涡轮116的空气流量。

发动机10经由包括空气净化器112的空气箱44沿进气通道42接收空气。通过涡轮增压器13的压缩机110压缩空气，并且压缩的空气被递送至导入通道43。压缩空气穿过导入通道43，穿过cac18进行冷却并且在进入进气歧管22之前穿过节气门20，在进气歧管22处，压缩的空气进入发动机10。换句话说，压缩机110通过增压空气冷却器18耦接到进气节气门20，并且进气节气门20耦接在进气歧管22的上游。例如，增压空气冷却器可为空气对空气热交换器或水对空气热交换器。在图1中所示的实施例中，通过歧管空气压力(map)传感器124感测进气歧管内的空气充气的压力。

应当理解，升压装置的其它组合和配置也是可能的。在一个实施例中，发动机系统100可包括机械增压器，其中压缩机110可至少部分地由电动机械和/或发动机10驱动，并且发动机系统可不包括涡轮116。在另外的示例中，多个升压装置可串联分级，诸如其中机械增压器和涡轮增压器两者均耦接到进气通道。

压缩机110可包括横跨压缩机的再循环通道80。所描绘的示例示出横跨再循环通道80耦接的压缩机再循环阀(crv)82，其中crv82的致动调整通过再循环通道80的流量。来自压缩机出口的温热的压缩空气可经由再循环通道80再循环回到压缩机入口。在一些实施例中，压缩机再循环系统可替代地或附加地包括再循环通道，该再循环通道用于将来自增压空气冷却器下游的压缩机出口的(冷却的)压缩空气再循环到压缩机入口或用于将压缩空气消散到大气(未示出)的压缩机旁路。crv82可为连续可变阀，其中阀的位置从全闭位置到全开位置为连续可变的。在一些实施例中，可在升压发动机操作期间保持部分打开压缩机再循环阀82以提供一些喘振裕度。本文中，部分打开的位置可为默认阀位置。增加压缩机再循环阀的开度可包括致动(或激励)阀的螺线管。本文将探讨示例性crv操作的进一步讨论。

一个或多个传感器可耦接到压缩机110的入口用于确定进入压缩机的空气充气的组分和状况。例如，进气温度(iat)传感器55可耦接到靠近压缩机110的入口的进气通道42，用于估计压缩机入口温度。作为另一个示例，压力传感器56可耦接到压缩机的入口，用于估计进入压缩机的空气充气的压力。在另外的示例中，质量空气流量(maf)传感器57也可耦接到压缩机的入口，用于估计进入发动机的空气的量。其它传感器可包括例如空燃比传感器、湿度传感器等。在其它示例中，可基于发动机工况推断压缩机入口状况(诸如湿度、温度等)中的一个或多个。传感器可估计从进气通道在压缩机入口处接收的进气的状况以及从cac的上游再循环的空气充气的状况。节气门入口压力(tip)传感器58或其它合适的传感器可耦接在压缩机110的下游和节气门20的上游，用于测量压缩机110的下游和节气门20的上游的位置处的升压压力。以这种方式，可确定压缩机出口压力。可通过压缩机出口压力除以压缩机入口压力(诸如由传感器56测量的压力)计算压缩机压力比。

通过一系列进气门(参考图2另外描述)将进气歧管22耦接到一系列燃烧室30。经由一系列排气门(参照图2另外描述)将燃烧室另外耦接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出单个排气歧管36。然而，在其它实施例中，排气歧管36可包括多个排气歧管区段。具有多个排气歧管区段的配置可使来自不同燃烧室的流出物能够被引导至发动机系统10中的不同位置。传感器125可耦接到排气歧管用于测量排气流量。

燃烧室30可由燃料系统(参考图2另外描述)供应一种或多种燃料，诸如汽油、醇燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。可经由直接喷射、进气道喷射、节气门阀体喷射或它们的任何组合将燃料供应到燃烧室。直接喷射包括将燃料直接喷射到燃烧室中，并且进气道喷射将燃料喷雾递送到进气道中，在该进气道处该燃料喷雾在进入燃烧室之前与进气混合。本示例可包括多个直接燃料喷射器66和进气道燃料喷射器67。在燃烧室中，可经由火花点火和/或压缩点火启动燃烧。

如图1中所示，来自排气歧管36的一个或多个区段的排气被引导至涡轮116以驱动涡轮。当期望降低的涡轮扭矩时，一些排气可被代替地引导通过废气门90，从而绕过涡轮116。耦接到废气门90的废气门阀92可被致动打开，以将来自涡轮116的上游的至少一些排气压力经由废气门90释放到涡轮下游的位置。通过减少涡轮116的上游的排气压力，可降低涡轮速度。在一个实施例中，废气门阀92可为真空致动的，即可经由施加真空致动该废气门阀92。来自涡轮116和废气门90的组合流然后在经处理的排气的全部或部分可经由排气通道35释放到大气中之前流过排放控制装置(参考图2另外描述)。

发动机10还可包括一个或多个排气再循环(egr)通道，用于将排气的一部分从排气歧管再循环到进气歧管。通过再循环一些排气，可影响发动机稀释，这可通过减少发动机爆震、峰值汽缸燃烧温度和压力、节流损失和nox排放来改善发动机性能。在所描绘的示例中，排气可从涡轮116的上游的排气歧管36经由高压egr通道84再循环到压缩机110和节气门20的下游的进气歧管22。这种配置可称为高压(hp)egr系统。egr通道84可包括用于控制hpegr流量的hp-egr阀86以及用于在排气递送到进气歧管中之前冷却排气的egr冷却器。在另外的示例中，可从涡轮116的下游的排气通道35经由低压(lp)egr通道190将排气再循环到压缩机110的上游的进气通道42以提供lp-egr。经由lp-egr阀52控制lp-egr通道中的排气流量。可经由lp-egr阀52和hp-egr阀86通过控制器12改变提供到进气通道的egr的量。控制器可使一定量的期望的egr流量归属于hp-egr通道和lp-egr通道。作为一个示例，如果期望的egr流量的量高于hp-egr容量，则控制器完全打开hp-egr阀86且调整lp-egr阀52的开度以提供期望的egr流量。

发动机系统100还可包括控制系统14，该控制系统14包括控制器12。所示的控制器12接收来自多个传感器16(本文描述其各种示例)的信息，并且将控制信号发送到多个致动器81(本文描述其各种示例)。作为一个示例，传感器16可包括map传感器124、排气流量传感器125、排气温度传感器128、排气压力传感器129、进气温度传感器55、压缩机入口压力传感器56、歧管空气流量传感器57以及节气门入口压力传感器58。其它传感器(诸如附加压力传感器、温度传感器、空燃比传感器以及组分传感器)可耦接到发动机系统10中的各个位置。在一个示例中，压缩机速度传感器54可耦接到压缩机110以确定压缩机的旋转速度。根据一个非限制性实施例，压缩机速度传感器54可为无源涡流传感器。在一个示例中，压缩机速度传感器54可为无源涡流传感器。致动器81可包括例如节气门20、压缩机再循环阀82、废气门阀92、直接燃料喷射器66以及进气道燃料喷射器67。

控制系统14可耦接到导航系统154和无线通信装置152。导航系统154在接通时和在任何其它时刻确定车辆系统100的位置。如由导航系统154估计的车辆系统100的位置(例如，车辆的gps坐标)可存储在控制系统14处以供在驾驶循环期间使用。可经由无线通信150将导航系统连接到外部服务器和/或网络云160。导航系统154可确定车辆系统100的当前位置并且从网络云160获取交通和道路状况数据，用于在控制发动机操作时使用。此外，基于操作者选择的目的地，导航系统154可提供各种路径选择，并且然后提供用于将车辆系统从当前位置(例如，起始地点)导航到所选目的地的逐个转向指令。

控制器12也可使用无线通信150经由无线通信装置152从网络云160、车辆到车辆技术(v2v)170以及车辆到基础设施技术(v2i)180中的一个或多个接收输入数据。v2v180可允许控制系统14与包括无线通信装置172的其它类似配备的车辆通信，以从包括无线通信装置182的基础设施收集有关交通和道路状况的信息。在一个示例中，v2v可指示沿预期路线的车辆速度，诸如其它车辆是否可在前方停止，或相对于替代路线沿当前路线是否存在走走停停的交通状况。在另一个示例中，v2i可指示即将出现的红色交通灯或沿预测路线的交通事故。以这种方式，车辆系统100可使用一种或多种技术(例如，无线通信、导航系统、gps、v2v、v2i)与远程源(例如，外部网络云、其它车辆、基础设施)通信。

可在车辆与网络云之间交换包括但不限于梯度性能图数据和即将到来的交通状况的各种数据，并且该数据可用于控制车辆操作。在一个示例中，基于导航系统154输入，控制器12可识别行驶模式。具体而言，控制器12可“获悉”车辆操作者每个工作日早上在上班途中行驶相同的路线。控制器可存储关于路线的数据，包括道路坡度信息和/或预期的交通状况，并且连同获悉的驾驶员模型一起可主动地控制压缩机机匣处理，以便避免预测的阻塞或预测的喘振状况。可通过存储与车辆操作者的习惯有关的数据开发获悉的驾驶员模型。例如，在几个工作日上下班的过程中，控制器可获悉在早上上下班期间，驾驶员表现出相对温和的驾驶习惯(例如，如由加速器踏板和制动踏板的逐渐且不频繁致动所指示，导致逐渐加速和不定时刹车)。这种类型的驾驶行为(本文称为“温和的驾驶员模式”)可导致加速器踏板的低能量密度致动。

以这种方式，车载控制器12可经由其他相应的导航系统154、经由无线通信装置152和/或经由其它形式的车辆到车辆技术(v2v)与其它车辆的车载控制器通信。

基于存储在控制器的存储器中的指令或对应于一个或多个例程(诸如图6的示例方法600)的其中编程的代码，控制器12可响应于从各种传感器接收的经处理的输入数据采用致动器81。作为一个示例，控制器12可确定压缩机110的工况是否在喘振的阈值内。在一个示例中，为了确定相对于喘振阈值的压缩机工况，可确定压缩机两端的压力比和压缩机速度。响应于压缩机压力在压缩机的限定喘振极限的阈值裕度内，控制器12可向致动器117发送控制信号以致动压缩机110的主动机匣处理的套筒，以便使机匣与喘振槽对齐以提供将加压空气部分地再循环回到压缩机入口的路径。

现在转到图2，示出内燃发动机(诸如图1的发动机10)的燃烧室(例如，汽缸)的示例实施例200。先前在图1中介绍的部件可被类似地编号。发动机10可从包括控制器12的控制系统接收控制参数以及经由输入装置232来自车辆操作者230的输入。在该示例中，输入装置232包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号pp的踏板位置传感器234。发动机10的汽缸(本文也称为“燃烧室”)30可包括其中定位有活塞238的燃烧室壁236。活塞238可耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。可经由变速器系统将曲轴40耦接到车辆系统的至少一个驱动轮。

汽缸30能够经由进气通道42、导入通道43和进气歧管22接收进气。除了汽缸30之外，进气歧管22可与发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可包括升压装置(诸如涡轮增压器或机械增压器)。例如，图2示出配置有涡轮增压器13的发动机10，涡轮增压器13包括布置在进气通道42与导入通道43之间的压缩机110以及布置在排气歧管36与排气通道35之间的排气涡轮116。压缩机110可至少部分地经由轴19由排气涡轮116提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。如前所述，在发动机10设置有机械增压器的示例中，可任选地省略排气涡轮116，其中可通过来自马达或发动机10的机械输入向压缩机110提供动力。节气门20可包括节流板264，并且可沿发动机的进气通道设置，用于改变提供到发动机汽缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门20可设置在压缩机110的下游，或可替代地设置在压缩机110的上游。

除了汽缸30之外，排气歧管36可接收来自发动机10的其它汽缸的排气。排气传感器228被示出为耦接到排放控制装置278上游的排气歧管36，但是应当理解，该排气传感器228可位于排气系统中的其它位置处。排气传感器228可选自用于提供排气空燃比指示的各种合适的传感器，诸如例如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或ego(如所描绘的)、hego(加热型ego)、nox、hc或co传感器。排放控制装置278可为三元催化剂(twc)、nox捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。

发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示的汽缸30包括位于汽缸30的上部区域处的至少一个提升式进气门250和至少一个提升式排气门256。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸30)可包括位于汽缸的上部区域处的至少两个提升式进气门和至少两个提升式排气门。

可由控制器12通过经由凸轮致动系统251的凸轮致动控制进气门250。类似地，可由控制器12经由凸轮致动系统253控制排气门256。凸轮致动系统251和凸轮致动系统253可各自包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(cps)系统、可变凸轮正时(vct)系统、可变气门正时(vvt)系统和/或可变气门升程(vvl)系统中的一个或多个。无论是电子致动还是凸轮致动，可根据期望的燃烧和排放控制性能的规定调整排气门和进气门打开和关闭的正时。可分别由气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器255和257确定进气门250和排气门256的操作。在替代实施例中，可由电动气门驱动控制进气门和/或排气门。例如，汽缸30可替代地包括经由电动气门驱动控制的进气门和经由包括cps和/或vct系统的凸轮致动控制的排气门。此外，vct系统可包括一个或多个vct装置(未示出)，该一个或多个vct装置可被致动以将进气门和排气门的正时调整到提供减少的正进气门到排气门重叠的正时。也就是说，进气门和排气门将打开达较短的持续时间，并且对于一部分进气冲程将远离同时打开移动。在其它实施例中，可由共同的气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统控制进气门和排气门。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于启动燃烧的火花塞292。在选择的操作模式下，点火系统290可响应于来自控制器12的点火提前信号sa经由火花塞292向汽缸30提供点火火花。在其它实施例中，压燃式发动机可使用电热塞代替火花塞292。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个喷射器以将燃料递送到汽缸30。作为非限制性示例，汽缸30被示出为包括两个燃料喷射器66和67。燃料喷射器66和67可被配置为经由高压燃料泵和燃料导轨递送从燃料系统288接收的燃料。可替代地，可通过单级燃料泵以较低的压力递送燃料，这种情况与在使用高压燃料系统的情况相比，在压缩冲程期间直接燃料喷射的正时可更受限制。另外，燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。

示出的燃料喷射器66直接耦接到汽缸30，用于与经由电子驱动器268从控制器12接收的信号fpw-1的脉冲宽度成比例地在汽缸30中直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器66向燃烧汽缸30提供所谓的燃料的直接喷射(以下称为“di”)。虽然图2示出定位于汽缸30的一侧的喷射器66，但是其也可替代地位于活塞顶部，诸如靠近火花塞292的位置。由于一些醇基燃料的较低挥发性，所以当用醇基燃料操作发动机时，此类位置可改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于顶部且靠近进气门以改善混合。

示出的燃料喷射器67布置在进气歧管22中而不是汽缸30中，该喷射器处于向汽缸30的上游的进气道中提供所谓的燃料的进气道喷射(以下称为“pfi”)。燃料喷射器67可与经由电子驱动器271从控制器12接收的信号fpw-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统288接收的燃料。注意，如所描绘的，单个电子驱动器268或271可用于两种燃料喷射系统，或者可使用多个驱动器，例如用于燃料喷射器66的电子驱动器268和用于燃料喷射器67的电子驱动器271。

在汽缸的单循环期间，可通过两个喷射器将燃料递送到汽缸。例如，每个喷射器可递送在汽缸30中燃烧的总燃料喷射的一部分。因此，即使对于单个燃烧事件，喷射的燃料也可在不同的正时从进气道喷射器和直接喷射器喷射。此外，对于单个燃烧事件，可在每个循环中执行递送的燃料的多次喷射。可在压缩冲程、进气冲程或它们的任何适当的组合期间执行多次喷射。

如上所述，图2仅示出了多汽缸发动机的一个汽缸。因此，每个汽缸可类似地包括其本身的一组进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。应当理解，发动机10可包括任何合适数量的汽缸，包括2、3、4、5、6、8、10、12或更多个汽缸。另外，这些汽缸中的每个能够包括参考汽缸30通过图2描述和描绘的各种部件的一些或全部。

发动机还可包括一个或多个排气再循环通道，用于将来自发动机排气装置的一部分排气再循环到发动机进气装置。因此，通过再循环一些排气，可影响发动机稀释，这可通过减少发动机爆震、峰值汽缸燃烧温度和压力、节流损失和nox排放来改善发动机性能。在所描绘的实施例中，排气可经由lp-egr通道190从排气通道35(例如，涡轮116的下游)再循环到进气通道42(例如，压缩机110的上游)。另外，egr传感器245可布置在egr通道190内并且可提供排气压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。其它非限制性示例egr配置可包括hp-egr(诸如图1的hp-egr通道84)。

控制器12被示出为微型计算机，其包括微处理器单元(cpu)206、输入/输出端口(i/o)208、在该特定示例中被示出为只读存储器芯片(rom)210的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(ram)212、保活存储器(kam)214和数据总线。控制器12可接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除了先前讨论的那些信号之外，还包括来自耦接到冷却套筒218的温度传感器216的发动机冷却剂温度(ect)的测量值；来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器220(或其它类型)的表面点火感测信号(pip)；来自节气门位置传感器的节气门位置(tps)；以及来自传感器224的歧管绝对压力信号(map)。可由控制器12从信号pip产生发动机转速信号rpm。来自歧管压力传感器的歧管压力信号map可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。其它传感器可包括耦接到燃料系统的(一个或多个)燃料箱的燃料水平传感器和燃料组分传感器。

存储介质只读存储器芯片210能够用计算机可读数据编程，计算机可读数据表示可由微处理器单元206执行的指令，用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其它变体。

控制器12从图1至图2的各种传感器接收信号，并且采用图1至图2的各种致动器，以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调整发动机操作。例如，响应于在阈值内的压缩机操作点的喘振裕度，控制器可将信号发送到压缩机致动器，该压缩机致动器耦接到压缩机的主动机匣处理的套筒以将套筒致动到喘振位置，在该喘振位置处，机匣的喘振端口打开并且机匣的阻塞端口关闭。作为另一个示例，响应于在阈值内的压缩机操作点的阻塞裕度，控制器可将信号发送到致动器，该致动器耦接到压缩机的主动机匣处理的套筒以将套筒致动到阻塞位置，在该阻塞位置处，机匣的阻塞端口打开并且机匣的喘振端口关闭。

现在转到图3，实施例300示出具有主动机匣处理(act)310的涡轮增压器13的横截面图，如图1和图2中所示。图1和图2中介绍的部件将被类似地编号。涡轮116将排气的能量转换为用于使连接到叶轮340的驱动轴19旋转的旋转能量。来自排气歧管36的排气通过涡轮入口360进入涡轮外壳380。排气流过蜗壳通道382(例如，382a、382b)从而膨胀通过涡轮出口365并且流出排气通道35。通过涡轮116的排气流在耦接到轮毂390的一个或多个叶片370上产生力，从而致使一个或多个叶片370、轮毂390和驱动轴19旋转。在图3中示出两个叶片370a和370b，但是本领域技术人员将认识到，在涡轮116中可存在更多的叶片。涡轮叶片370(例如，370a、370b)包括入口边缘370c、出口边缘370d、轮毂边缘370e和机匣边缘370f。在另一个实施例中，涡轮116可为可变几何结构涡轮，其中可通过致动涡轮致动器117调整通过涡轮的排气流量。

压缩机110包括叶轮340、扩散器330(例如，330a、330b)、压缩机室322(例如，322a、322b)、act310和机匣320。act310包括act套筒311和act套筒致动臂313。能够通过用控制器12致动act套筒致动臂313调整act套筒311的位置。叶轮340的旋转通过机匣320的压缩机入口302将增压空气或气体吸入压缩机110中。作为非限制性示例，增压空气或气体可包括排气(诸如当egr有效时)、气体燃料(例如当使用进气道喷射燃料时)、来自进气通道42的空气以及它们的组合。进入气体的这种混合物可统称为“气体流”或“空气流”。气体从压缩机入口302流出并且被叶轮340通过扩散器330加速进入压缩机室322。扩散器330和压缩机室322使气体减速，从而致使压缩机室322a、322b中的压力增加。压力下的气体可从压缩机室322a、322b流到进气歧管22。

可相对于通过涡轮增压器13的气体流动路径的方向描述涡轮增压器13中的元件。相对于参考点基本上在气体流动的方向上的元件在参考点的下游。相对于参考点基本上与气体流动的方向相反的元件在参考点的上游。例如，压缩机入口302在扩散器330上游的叶轮340的上游。扩散器330在压缩机入口302下游的叶轮340的下游。

叶轮340包括轮毂354、全叶片350和分流器352。全叶片350和分流器352附接到轮毂354。压缩机110中最上游的全叶片350的边缘为全叶片350的前边缘。类似地，分流器352包括在分流器352的最上游部分处的前边缘。全叶片350的前边缘在分流器352的上游。叶轮340包括与用于驱动轴19和涡轮轮毂390的旋转轴线对齐的旋转轴线。旋转轴线基本平行于压缩机入口处的气体的流动并且基本上垂直于扩散器处的气体的流动。

机匣320包括压缩机入口302、进气通道304、再循环通道318、再循环端口316、排出通道317、喘振槽312和阻塞槽314。叶轮340容纳在进气通道304中。喘振槽312位于机匣320上，在全叶片350的前边缘的下游且在分流器352的前边缘的上游。阻塞槽314在分流器352的前边缘的下游且在机匣320上的喘振槽312的下游。再循环端口316在压缩机入口302的下游且在叶轮340的上游。再循环端口316被配置成使气体能够在进气通道304与再循环通道318之间流动。

act310包括切入套筒311的多个端口315。act310被配置为控制通过压缩机110的气体流。具体而言，由控制器12经由发送到act套筒致动臂313的信号控制的主动机匣处理310可选择性地控制通过喘振槽312和阻塞槽314中的一个的进气通道304与再循环通道318之间的气体流。如下所述，在可发生压缩机喘振的状况期间，诸如在低质量流量状况下，主动机匣处理310可使气体能够从进气通道304通过喘振槽312流入再循环通道318中。气体进一步从再循环通道318继续通过再循环端口316进入进气通道304中。因此，撞击全叶片350的前边缘的气体流量可大于不允许空气流过喘振槽312的情况。再循环气体的附加流可使涡轮增压器压缩机能够在喘振发生之前利用通过压缩机入口302的较低的空气流量操作。

在可发生压缩机阻塞的状况期间，诸如在高质量流量状况下，主动机匣处理310可使气体能够经由阻塞槽314和再循环通道318从叶轮流动到进气通道304。在高质量流量状况期间，低压区可存在于邻近阻塞槽314的分流器352的前边缘的下游的进气通道304中。低压区可引起气体从进气通道304通过再循环端口316和排出通道317流入再循环通道318，并且然后通过阻塞槽314流入叶轮。与不具有阻塞槽314的压缩机相比，通过再循环通道318的短路路径可使通过压缩机的气体流能够在高质量流量状况下增加。以这种方式，在涡轮增压器处于阻塞工况之前，气体的短路流动可使更多的气体能够流动。

进气通道304可基本上为圆柱形的。因为再循环通道318在进气通道304的外部，所以再循环通道318可基本上为环形的。连接进气通道304和再循环通道318的端口(诸如再循环端口316、排出通道317、阻塞槽314以及喘振槽312)可各自用各种手段实现。例如，该端口可被构造为形成在机匣中的一个或多个孔。作为另一个示例，该端口可被构造为围绕进气通道的圆周延伸的一个或多个槽。沿端口从进气通道304到再循环通道318的长度，该端口可具有均匀或不均匀的宽度。每个端口可具有沿端口从进气通道304到再循环通道318的长度延伸的中心线。中心线可与叶轮340的旋转轴线正交，或当与垂直于叶轮340的旋转轴线相比时，中心线可具有非零斜率。

主动机匣处理310可以许多方式实施。例如，可滑动的机匣套筒311可装配在再循环通道中以选择性地阻塞气体流通过阻塞槽314和/或喘振槽312。机匣套筒可包括根据机匣套筒的位置选择性地与阻塞槽314和/或喘振槽312对齐的一个或多个孔、端口或槽315。基于从控制器12接收的控制信号，可通过致动act套筒臂313调整机匣套筒311的位置。例如，响应于低质量流量状况或当压缩机压力比在喘振裕度至喘振极限内时的状况，可经由控制器12命令的信号将机匣套筒臂313致动到第一位置，在所述第一位置处机匣套筒的槽315与喘振槽312对齐而不与阻塞槽314对齐。作为结果，可调整机匣套筒，使得在低质量流量状况期间喘振槽312打开并且阻塞槽314阻塞。这允许气体经由再循环通道从叶轮再循环到进气通道，从而使压缩机操作进一步远离喘振极限。

作为另一个示例，响应于高质量流量状况或当压缩机压力在阻塞裕度至阻塞极限内时的状况，可经由控制器12命令的信号将机匣套筒臂313致动到第二位置(不同于第一位置)，其中机匣套筒的端口或槽315与阻塞槽314对齐而不与喘振槽312对齐。作为结果，可调整机匣套筒，使得在高质量流量状况期间阻塞槽314打开并且喘振槽312阻塞。这允许气体经由阻塞槽通道从进气通道再循环到叶轮，从而使压缩机操作进一步远离阻塞极限。

在其它示例中，响应于控制器12的命令调整主动机匣处理的位置，机匣套筒310可滑动或旋转，使得其不以任何方式重叠或阻碍目标端口(例如，阻塞槽314或喘振槽312)，从而选择性地打开阻塞槽314或喘振槽312。这些位置将参考图4a至图4b进一步描述。在替代实施例中，可基于压缩机入口304和进气歧管44两端的压力差调整主动机匣处理310。在又一替代实施例中，可基于进气歧管44和涡轮入口360上的压力差调整主动机匣处理310。应当理解，这些具体实施例以示例呈现，并且不旨在以任何方式进行限制。

现在转到图4a至图4b，示出压缩机主动机匣处理的套筒(诸如图3的act套筒311)的示例致动以及通过压缩机产生的流动模式。图4a的实施例400示出图3的横截面的视图，其中主动机匣处理的套筒处于能够进行喘振控制的喘振位置中。图4b的实施例450示出图3的横截面的视图，其中主动机匣处理的套筒处于能够进行阻塞控制的阻塞位置中。应当理解，图4a至图4b中示出的所有部件已在前面介绍过，并且因此这里不再重新介绍。

图4a示出响应于可致使压缩机在喘振极限的阈值内操作的低质量流量状况的主动机匣处理311的第一示例定位400。例如，响应于压缩机压力比在喘振裕度至喘振极限内，控制器可向act套筒臂313发送控制信号，以将act套筒311移动到其中槽315与喘振端口312重叠的第一位置。在该位置，喘振端口打开并且阻塞端口关闭。作为将套筒致动到第一位置的结果，主动机匣处理310可使空气能够在低质量流量状况期间从进气通道304通过喘振槽312和槽315流入再循环通道318。如虚线箭头452所示，空气流然后继续通过再循环端口316从再循环通道318进入进气通道304。因此，撞击全叶片350的前边缘的空气充气的流量可大于当喘振槽312被套筒关闭/阻塞时(如图4b所示)的情况。充气的再循环可使涡轮增压器压缩机能够以通过压缩机的较少流量操作，从而减少喘振发生。

图4b示出响应于可致使压缩机在阻塞极限的阈值内操作的高质量流量状况的主动机匣处理310的第二示例定位450。例如，响应于压缩机压力比在阻塞裕度至阻塞极限内，控制器可向act套筒臂313发送控制信号，以将act套筒311移动到槽315与阻塞端口重叠的第二位置。在该位置，喘振端口关闭并且阻塞端口打开。特别地，在高质量流量状况期间，在邻近阻塞槽314的分流器352的前边缘的下游的进气通道304中可存在低压区。如452所示，低压区可引起气体从进气通道304通过再循环端口316流入再循环通道318，再通过阻塞槽314返回进气通道304。当与不具有阻塞槽314的压缩机相比时，通过再循环通道318的短路路径可使在高质量流量状况下通过压缩机的气体流量能够增加。以这种方式，在涡轮增压器处于阻塞工况之前，气体的短路流动可使更多的气体流动。

应当理解，图3和图4a至图4b的act机构描绘了三位置系统中的可移动套筒，该可移动套筒调节压缩机中的两个不同的流动槽道的开口，也就是阻塞槽和喘振槽。本文中，三个位置包括标称位置(其中，阻塞槽和喘振槽两者均关闭)、喘振位置(其中仅阻塞槽关闭)和阻塞位置(其中仅喘振槽关闭)。然而，在替代实施例中，act机构可耦接在仅具有一个受控槽(也就是阻塞槽)的双位置系统中。其中，两个位置为标称位置(其中阻塞槽关闭)和阻塞位置(其中阻塞槽打开)，其中喘振槽为不受控制的并且经由被动操作来操作，并且默认标称提供增加的喘振裕度。

图3和图4a至图4b示出具有各种部件的相对定位的示例配置。如果被示出为直接彼此接触或者直接耦接，则至少在一个示例中，此类元件可分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示出彼此邻接或邻近的元件可分别彼此邻接或相邻。作为一个示例，彼此共面接触放置的部件可称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，彼此分开定位并且仅在其间具有空间而没有其它部件的元件可如此称之。作为又一个示例，在彼此上方/下方、在彼此的相对侧在或在彼此的左/右示出的元件可相对于彼此如此称之。另外，如附图中所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶部点可称为部件的“顶部”，以及最底部元件或元件的最底部点可称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。如此，在一个示例中，在其它元件上方示出的元件垂直定位在其它元件上方。作为又一个示例，附图内描绘的元件的形状可称为具有那些形状(例如，诸如圆形、直线、平面、曲线、圆角、倒角、成角度等)。另外，在至少一个示例中，示出的彼此交叉的元件可称为交叉元件或彼此交叉。此外，在一个示例中，在另一个元件内示出的元件或在另一个元件的外部示出的元件可如此称之。

以这种方式，图1至图4b的部件提供了升压发动机系统，其包括：发动机；进气压缩机，该进气压缩机具有叶轮、阻塞槽、喘振槽、容纳叶轮的可致动的环形机匣(该机匣包括套筒槽)以及耦接到机匣的套筒的致动器；排气涡轮；egr阀，该egr阀耦接到egr通道以用于将来自发动机输出的排气再循环至发动机输入；踏板，该踏板用于接收操作者扭矩需求；以及控制器。控制器可被编程以经由反馈控制回路控制气体流量和压力。控制器可进一步被编程以响应于预测的压缩机喘振或阻塞而致动act机匣。在致动act机匣时，控制器也经由前馈控制信号调整egr流量和涡轮流量，以减小由于act致动引起的气体流量和压力中的干扰。

图5示出用于控制发动机515的气体流量和压力的示例控制框500。控制框500包括反馈控制回路510和前馈控制框520。基于来自测量的气体流量517和测量的压力516的反馈，反馈控制回路将发动机气体流量和压力控制到期望的气体流量504和期望的压力503。发动机气体流量可包括egr流量、进入汽缸的质量空气流量或排气流量中的一个或多个。发动机压力可包括发动机进气歧管压力、升压压力和发动机排气歧管压力中的一个或多个。可通过用控制信号512致动第一致动器和用控制信号513致动第二致动器来调整发动机气体流量和压力。在一个示例中，第一致动器可用于控制egr流量，并且第二致动器可用于控制涡轮流量。在另一个示例中，第一致动器可包括egr阀。在另一个示例中，第一致动器可包括egr阀和节气门(诸如图1的节气门20)两者。可基于包括发动机转速501、加燃料参数502、气体流量误差505以及压力误差506的输入由反馈控制器514生成反馈控制信号507和508。气体流量误差505为期望的气体流量504与测量的气体流量517之间的差值。压力误差为期望的压力503与测量的压力516之间的差值。由控制信号512和513致动第一致动器和第二致动器。如果压缩机几何结构未经调整，则由控制信号507和508直接致动第一致动器和第二致动器。换句话说，当压缩机致动器未被致动时，控制信号512等于反馈控制信号507，并且控制信号513等于反馈控制信号508。在压缩机几何结构调整期间，到第一致动器或第二致动器的控制信号基于反馈控制信号和前馈控制信号。例如，到第一致动器的控制信号512等于反馈控制信号507与前馈控制信号511之间的差值；到第二致动器的控制信号513等于反馈控制信号508与前馈控制信号509之间的差值。

基于期望的压缩机几何结构/位置521与测量的压缩机几何结构/位置522之间的压缩机几何结构误差523由前馈控制器524生成前馈控制信号509和511。在一个示例中，压缩机几何结构误差523可为压缩机几何结构中调整的量。在另一个示例中，压缩机几何结构误差523可为从当前压缩机致动器位置到期望的压缩机致动器位置的压缩机致动器位置的变化。压缩机几何结构523可用于致动压缩机致动器。作为示例，前馈控制器524可基于egr流量相对于第一致动器的灵敏度、egr流量相对于第二致动器的灵敏度、压力相对于第二致动器的灵敏度、压力相对于第一致动器的灵敏度、egr流量相对于压缩机致动器的灵敏度以及压力相对于压缩机致动器的灵敏度计算前馈控制信号。前馈控制器524的细节在图6中进一步呈现。

图6示出用于控制包括可变几何结构压缩机的发动机系统的示例方法600。特别地，经由反馈控制回路(诸如图5的反馈控制回路510)控制发动机系统的气体流量和压力。响应于压缩机喘振或阻塞，经由反馈控制回路和前馈控制框(诸如图5的前馈控制框520)两者同时调整egr流量、涡轮流量和压缩机几何结构，以维持基本恒定的(例如，在平均值的5％以内)气体流量和压力。基于压缩机几何结构调整的量确定egr流量和涡轮流量的调整。在调整压缩机几何结构之后，气体流量和歧管压力仅由反馈控制回路控制，而不由前馈控制框控制。

可基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器接收的信号(诸如上面参考图1至图2描述的传感器)由控制器执行用于执实行方法600和本文包括的其余方法的指令。根据下方描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。

在601处，方法600估计和/或测量发动机工况，包括但不限于如可通过参考图1和图2描述的各个传感器的输出来测量和/或估计发动机转速、燃料量、燃料压力、操作者扭矩需求、发动机冷却剂温度(ect)、大气压(bp)、升压压力、进气歧管压力(升压压力)、排气歧管压力、质量空气流率(maf)、排气流率、加速器踏板位置(pp)、egr流量以及egr率。

在602处，方法600测量或估计经由反馈控制回路(诸如图5的反馈控制回路510)控制的气体流量和压力。在一个示例中，气体流量可为排气流量。在另一个示例中，气体流量可为质量空气流量。在又一个示例中，气体流量可为排气流量。歧管压力可为进气歧管压力(升压压力)或排气歧管压力中的任一个。在另一个示例中，经由反馈控制回路控制egr率和升压压力。

在603处，可经由反馈控制回路基于602处的测量调整气体流量和压力。具体而言，可基于期望的气体流量和歧管压力与测量的气体流量和歧管压力之间的差值通过反馈控制器(诸如图5的反馈控制器514)确定到发动机致动器的控制信号。反馈控制器可为例如pid控制器。到发动机致动器的反馈控制信号可进一步基于发动机操作参数(诸如发动机转速和加燃料)确定。发动机致动器可包括用于控制egr流量的第一致动器和用于控制涡轮流量的第二致动器。基于控制信号(诸如图5的控制信号507和508)操作致动器以将气体流量和压力调整到期望的设定点。

在604处，方法600确定是否调整压缩机的几何结构或位置。控制器(诸如图1的控制器12)可基于压缩机性能图(诸如图8的性能图800)内的当前压缩机操作点确定是否调整压缩机。压缩机操作点可包括通过压缩机的空气流率和压缩机两端的压力比。在一个实施例中，可响应于喘振裕度或阻塞裕度小于阈值来调整压缩机几何结构。在另一个实施例中，可响应于在喘振区域或阻塞区域中的压缩机操作调整压缩机几何结构。在另一个实施例中，可基于压缩机效率调整压缩机几何结构。例如，如果压缩机效率可改善，则可调整压缩机。在又一个实施例中，可基于驾驶员行为(诸如加速器踏板或制动踏板的频繁致动)调整压缩机几何结构。

在一个实施例中，压缩机包括act，并且可通过致动机匣套筒以将套筒从标称位置对齐喘振槽或阻塞槽来调整压缩机几何结构。例如，响应于急剧松油门、响应于小于阈值的压缩机喘振裕度，控制器可确定通过致动act调整压缩机几何结构并且将压缩机从标称位置移动到喘振位置，其中机匣套筒与喘振槽对齐。作为另一个示例，在将压缩机移动到喘振位置之后，响应于增加的压缩机空气流量和减小的压缩机压力比，控制器可确定通过将压缩机从喘振位置致动到标称位置来调整压缩机几何结构以提高压缩机效率。

如果控制器确定不调整压缩机，则方法600移动到605，其中继续监测发动机工况。否则，控制器确定调整压缩机。

在606处，控制器确定期望的压缩机几何结构。在一个实施例中，期望的压缩机几何结构可为act压缩机的位置，诸如喘振位置、标称位置和阻塞位置。在另一个实施例中，期望的压缩机几何结构可为压缩机叶片的期望的打开角度。可基于压缩机操作点和压缩机性能图确定期望的压缩机几何结构。例如，压缩机叶片的期望的打开角度可随喘振裕度减小而减小。作为另一个示例，响应于减小的喘振裕度，可移动act致动器以打开喘振槽。

控制器可在调整压缩机几何结构之后进一步确定期望的压缩机操作点。基于在发动机映射期间确定的期望的升压压力和新鲜空气流量可确定期望的压缩机操作点。

在607处，方法600确定压缩机几何结构调整的第一量、egr流量的调整的第二量以及涡轮流量的调整的第三量。通过比较期望的压缩机几何结构与测量的压缩机几何结构可获取压缩机几何结构调整的量。在一个示例中，压缩机几何结构调整的量对应于压缩机致动器位置的变化的量。

在一个实施例中，压缩机包括act，并且压缩机调整的量可为从当前压缩机位置到期望的压缩机位置的气体流量的变化。例如，压缩机调整的量可为从标称压缩机位置到喘振位置的气体流量的变化，或从压缩机喘振位置到标称位置的气体流量的变化。

在另一个实施例中，压缩机可为具有可调叶片的可变几何结构压缩机，其中可经由压缩机致动器继续调整压缩机几何结构。作为示例，压缩机调整的量可被量化并且转换成压缩机致动器位置的变化的量。作为另一个示例，压缩机调整的量可为叶片位置的变化(以度为单位)。

可基于压缩机几何结构调整的量确定对egr流量的调整的第二量和对涡轮流量的调整的第三量。作为一个示例，经由第一致动器调整egr流量，并且经由第二致动器调整涡轮流量。egr流量和涡轮流量的变化或调整的量可基于压缩机致动器的位置的变化、egr流量相对于第一致动器的灵敏度、egr流量相对于第二致动器的灵敏度、压力相对于第二致动器的灵敏度、压力相对于第一致动器的灵敏度、egr流量相对于第三致动器的灵敏度以及压力相对于第三致动器的灵敏度计算。流量相对于致动器的灵敏度被定义为由致动器的变化致使的流量的流率的变化。

在一个实施例中，经由反馈控制回路控制气体流量和压力。可计算由于压缩机几何结构调整引起的气体流量δf和压力δp的预测变化，描述为

其中δvgc为压缩机几何结构调整的量；df/dvgc和dp/dvgc分别为气体流量和压力相对于压缩机致动器的灵敏度。将由于压缩机几何结构调整引起的气体流量δf和压力δp的预期变化可替代地描绘为

其中δegr和δvgt为egr流量和涡轮流量的变化的量；df/degr、df/dvg、dp/dvgt以及dp/dvgt分别为气体流量相对于第一致动器的灵敏度、气体流量相对于第二致动器的灵敏度、压力相对于第一致动器的灵敏度以及压力相对于第二致动器的灵敏度。

从等式1和等式2，可经由前馈控制器(诸如图5的前馈控制器524)经由以下等式从压缩机几何结构调整的量计算egr流量和涡轮流量的变化或调整的量：

可从反馈控制信号减去egr流量和涡轮流量的调整量，以致动第一致动器和第二致动器来减少由于压缩机几何结构调整引起的气体流量和压力的干扰。

在608处，在压缩机致动器被致动以将压缩机移动到期望的压缩机几何结构的同时，基于在507处确定的egr流量和涡轮流量的调整的量来调整egr流量和涡轮流量。

在609处，方法600检查压缩机是否已调整为在606处确定的期望的几何结构。如果答案为是，则方法600移动到611。如果答案为否，则方法600移动到610，在610处压缩机几何结构被继续调整并且在压缩机致动器被致动时，egr流量和涡轮流量也被继续调整。

在611处，在调整压缩机几何结构之后，经由反馈控制回路而不是前馈控制框控制气体流量和压力。换句话说，由前馈控制回路产生的控制信号(诸如图5的509和511)为零。另外，可调整egr流量和涡轮流量以将压缩机操作点移动到在606处的期望的压缩机操作点。

通过基于由压缩机几何结构调整致使的预期变化调整egr流量和涡轮流量，方法600可在压缩机致动器操作期间维持基本恒定的发动机气体流量和压力。因此，可防止或减少由于压缩机调整引起的瞬态干扰。

图7示出在实施图6的方法时的发动机操作参数(加速器踏板压力710、升压压力720、压缩机压力比730以及egr率750)和发动机致动器(act740、egr阀760和以及vgt叶片770)的状态的示例时间线。发动机的压缩机包括act并且耦接到vgt。

在t1处，响应于加速踏板压力的增加，升压压力和压缩机压力比增加。act在标称位置处。响应于增加的升压压力，egr阀开度可开始减小，并且egr率可相应地减小。vgt叶片的开度高。

从t1到t2，经由反馈控制回路(诸如图5的反馈控制回路510)将升压压力和egr率控制到期望的值，而压缩机几何结构未调整(act维持在标称位置处)。通过经由反馈控制信号(诸如图5的控制信号507和控制信号508)致动egr阀和vgt叶片来调整升压压力和egr率。随着加速器踏板压力的增加，egr阀的开度减小并且vgt叶片的开度减小。

从t2到t3，加速器踏板压力维持高。基于反馈控制，升压压力维持在高水平，并且egr率维持在低水平。

在t3处，响应于加速器踏板压力从高水平的急剧下降，控制器(诸如图1的控制器12)确定可发生喘振并且开始将act从标称位置致动到喘振槽。同时致动egr阀和vgt叶片以抵消升压压力的潜在瞬态增加721和egr率的瞬态增加751。例如，可从反馈控制信号中减去前馈控制信号(诸如图5的509和511)以致动egr阀和vgt叶片。如此，仅基于反馈控制信号，egr阀的开度可低于egr阀开度761；仅基于反馈控制信号，vgt叶片开度可大于vgt叶片开度771。以这种方式，在致动act期间和紧接在致动act之后，升压压力和egr率维持基本恒定(例如，在平均值的5％以内)。

在t4处，在致动act之后，egr率和升压压力由反馈控制回路而不是前馈控制框控制。egr阀和vgt叶片可被致动以将压缩机操作点移动到最佳位置。

在t5处，基于发动机工况，控制器可确定将act从喘振位置调整到标称位置。作为一个示例，控制器可调整act以改善压缩机效率。egr阀和vgt叶片由反馈控制信号和前馈控制信号致动，以减少升压压力的干扰722和egr率的干扰752。例如，egr阀的开度可大于在没有前馈控制信号调整的情况下的阀开度762。与在没有前馈控制信号的情况下调整的vgt叶片相比，vgt叶片可能更闭合。因此，在从t5到t6的act致动期间和紧接act致动之后升压压力和egr率维持基本恒定。通过将act调整到喘振槽，压缩机压力比不会如731中所示进一步增加，并且通过改善喘振裕度防止压缩机喘振。

从t6到t7，升压压力和egr率仅经由反馈控制回路控制。

在t7处，加速器踏板压力从低压急剧增加到高压。控制器确定可发生压缩机阻塞，并且将act从标称位置致动到阻塞位置。egr阀和vgt叶片也被致动以抵消由于act调整引起的干扰。例如，与仅由反馈控制信号致动的egr阀开度763相比，egr阀开度可增加。在另一个示例中，egr流量可被分配到hp-egr流量和lp-egr流量两者。如果hp-egr阀处于其最大开度，则可增加lp-egr阀的开度以增加egr流量。与仅由反馈控制信号致动的vgt叶片开度773相比，vgt叶片开度可减小。通过在致动act时调整egr流量和涡轮流量，在act致动期间和紧接在act致动之后，发动机升压压力和egt率维持基本恒定。通过致动act，压缩机压力比不会如732所示下降，并且压缩机阻塞可通过延伸阻塞流量容量防止。

在t8处，在增加通过压缩机的空气流量之后，act可从阻塞位置被激活到标称位置。egr阀和vgt叶片同时被act激活以减小升压压力的瞬态增加724和egr率的瞬态增加754。例如，与仅由反馈控制信号致动的egr阀开度764相比，egr阀开度可减小。与仅由反馈控制信号致动的vgt叶片774相比，vgt叶片开度可增加。

在另一个实施例中，可通过致动废气门取代致动vgt叶片或通过一起致动废气门与vgt叶片调整涡轮流量。

图8示出在不同压缩机流率(沿x轴线)处的压缩机压力比(沿y轴线)的示例压缩机性能图800。线809表示等熵效率。线802(实线)表示喘振极限(例如，硬喘振极限)，而线804(虚线)表示阻塞极限。实线806描绘基本恒定的压缩机速度线。在喘振极限的左侧的压缩机操作导致在喘振区域中的涡轮增压器压缩机操作。同样地，在阻塞极限804的右侧的压缩机操作导致在阻塞区域中的涡轮增压器压缩机操作。在喘振区域和阻塞区域两者中的压缩机操作导致令人反感的nvh和升压发动机性能的潜在退化。

作为示例，喘振裕度可确定为：

喘振裕度＝(质量流率_nom－质量流率_喘振线)/(质量流率_nom)，其中质量流率_nom为标称质量流率，质量流率_喘振线为喘振线处的质量流率。所有质量流量均可从压缩机性能图以相同的校正压缩机速度计算。阻塞裕度可被类似地确定。例如，操作点820的喘振裕度为807；操作点830的阻塞裕度为808。

调整压缩机的几何结构或位置可扩大压缩机的操作范围并且改善压缩机效率。例如，调整压缩机几何结构可将等熵效率从812变化至810。作为结果，喘振裕度也可增加。

以这种方式，通过引入前馈控制信号以控制egr流量和涡轮流量，可避免由于压缩机几何结构调整引起的发动机操作参数的干扰。前馈控制信号可与压缩机致动器的激活同时引入。调整压缩机几何结构的技术效果是压缩机喘振裕度或阻塞裕度可改善，并且压缩机可以可靠地提供升压压力。另外，可改善压缩机效率。在调整压缩机几何结构时调整涡轮流量和egr流量的技术效果是避免反馈控制的发动机操作参数的干扰。

作为一个实施例，用于发动机的方法包括在调整压缩机的几何结构的同时经由第一致动器调整排气再循环(egr)流量和经由第二致动器调整涡轮流量，其中基于压缩机几何结构的调整来调整egr流量和涡轮流量。在该方法的第一示例中，其中调整egr流量和涡轮流量以在压缩机几何结构调整期间维持基本恒定的气体流量和基本恒定的压力。该方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括其中气体流量包括质量空气流量，并且第一致动器包括节气门。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括其中气体流量包括egr流量，并且第一致动器包括egr阀。该方法的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且还包括其中第一致动器还包括节气门。该方法的第五示例任选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，并且还包括其中压力为排气压力或升压压力。该方法的第六示例任选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个，并且还包括第二致动器为废气门或可变几何结构涡轮。该方法的第七示例任选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个，并且还包括测量气体流量和压力，并且基于测量的气体流量和测量的压力来调整气体流量和压力，而不调整压缩机的几何结构。该方法的第八示例任选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个，并且还包括其中经由第三致动器调整压缩机的几何结构，并且基于压缩机几何结构调整的量确定第三致动器的位置的变化。该方法的第九示例任选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个，并且还包括基于第三致动器的位置的变化、egr流量相对于第一致动器的灵敏度、egr流量相对于第二致动器的灵敏度、压力相对于第二致动器的灵敏度、压力相对于第一致动器的灵敏度、egr流量相对于第三致动器的灵敏度以及压力相对于第三致动器的灵敏度来调整egr流量和涡轮流量。

作为另一个实施例，用于涡轮增压发动机的方法包括响应于egr率和升压压力调整egr流量和涡轮流量；确定压缩机几何结构调整的第一量；基于压缩机几何结构调整的第一量确定egr流量调整的第二量和涡轮流量调整的第三量；以及同时用第一量调整压缩机几何结构，用第二量调整egr流量，用第三量调整涡轮流量。在该方法的第一示例中，其中在调整压缩机几何结构的同时egr率和升压压力维持基本恒定。该方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括其中通过致动egr阀和节气门调整egr流量。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括在调整压缩机几何结构之后，响应于egr率和升压压力调整egr流量和涡轮流量。该方法的第四示例任选地包括第一示例和第三示例中的一个或多个，并且还包括在调整压缩机几何结构的同时基于egr率和升压压力调整egr流量和涡轮流量。

作为另一个实施例，发动机系统包括压缩机，该压缩机用于将升压空气供应到发动机，其中可通过致动压缩机致动器来调整压缩机的几何结构；涡轮，该涡轮耦接到压缩机；egr通道，该egr通道用于将来自发动机输出的排气循环到发动机进气装置；egr阀，该egr阀耦接到egr通道用于控制egr流量；第一传感器，该第一传感器耦接到发动机用于测量气体流量；第二传感器，该第二传感器耦接到发动机用于测量歧管压力；以及控制器，该控制器具有存储在非临时存储器上的计算机可读指令，该控制器被配置用于：基于第一传感器和第二传感器的输出调整气体流量和歧管压力；确定压缩机致动器的调整量；基于压缩机致动器的调整量确定气体流量的预期变化和歧管压力的预期变化；通过所确定的调整量致动压缩机致动器；以及在致动压缩机致动器时，调整egr流量和涡轮流量，以补偿气体流量的预期变化和歧管压力的预期变化。在该系统的第一示例中，控制器还被配置用于在致动压缩机致动器之后基于第一传感器和第二传感器的输出来调整气体流量和歧管压力。该系统的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括其中在致动压缩机致动器时压缩机两端的压力比维持基本恒定。该方法的第三示例任选地包括第一系统和第二系统中的一个或多个，并且还包括其中压缩机为主动机匣压缩机，当压缩机从标称位置调整到喘振位置时，致动器的变化量为第一量，以及当压缩机从标称位置调整到阻塞位置时，致动器的变化量为第二量。该方法的第四示例任选地包括第一系统和第三系统中的一个或多个，并且还包括其中egr通道包括低压egr通道和高压egr通道，并且调整egr流量还包括在低压egr通道与高压egr通道之间分配egr流量。

注意，本文包括的示例控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非临时存储器中并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其它发动机硬件实行。本文描述的具体例程可代表任何数量的处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。如此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序、并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必须要求的，而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，可重复执行所示动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外，所描述的动作、操作和/或功能可图形化地表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时存储器中的代码，其中通过在系统中执行指令来实行所描述的动作，该系统包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件。

应当理解，本文公开的配置和例程本质上为示例性的，并且因为许多变型是可能的，所以不认为这些具体实施例具有限制意义。例如，上述技术可应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置以及本文公开的其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出被认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元素或“第一”元素或其等同物。此类权利要求应当理解为包括一个或多个此类元素的组合，既不需要也不排除两个或更多个这样的元素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等还是不同，也被认为包括在本公开的主题内。