CN111197528A - 电辅助的发动机制动 - Google Patents

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CN111197528A
CN111197528A CN201911101562.4A CN201911101562A CN111197528A CN 111197528 A CN111197528 A CN 111197528A CN 201911101562 A CN201911101562 A CN 201911101562A CN 111197528 A CN111197528 A CN 111197528A
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exhaust
turbocharger
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胡良军
德维什·乌帕德亚
宋康
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

本公开提供了“电辅助的发动机制动”。提供了用于电辅助的发动机制动的方法和***。在一个示例中，一种方法可以包括在发动机制动期间由电动马达操作涡轮增压器以增加流向发动机进气口的气流。进入所述发动机进气口中的所述增强的气流增加排气歧管压力，因此增加通过发动机制动提供的制动力。

Description

电辅助的发动机制动
技术领域
本说明书总体上涉及用于车辆中的发动机制动的方法和***。
背景技术
在柴油动力和稀薄燃烧增压的汽油动力车辆中，归因于去往发动机的无节流气流，通过释放加速踏板可能无法实现发动机的期望减速速率。相反，对气流的限制可以取决于直接在流动路径中的部件的流动能力，包括空气净化器、诸如涡轮增压器压缩机的增压装置、中间冷却器、进气歧管以及气缸盖中的端口和进气门开口。在没有额外辅助的情况下，发动机的减慢可以仅依赖于机械制动器，从而使机械制动器容易过热并且经受频繁使用，因此加速机械制动器的退化。
可以通过向车辆适配排气制动器来辅助柴油发动机的减速。排气制动器包括用于增加车辆的排气歧管和气缸中的排气压力的机构，从而引起抵抗气缸活塞的压缩冲程的背压，同时还减少通过发动机的新鲜气流。可以通过限制从排气歧管流出的排气流来减小发动机扭矩，限制排气流可以通过在排气涡流上游向发动机适配排气门或通过关闭可变几何涡轮增压器(VGT)的叶片来实现。当叶片被关闭时，VGT叶片之间的开口变窄，从而限制指向涡轮以驱动VGT的旋转的排气量并且允许压力在排气歧管中累积。
排气制动可以与混合动力电动车辆(HEV)中的再生制动结合使用，以进一步有助于在请求制动时减慢车辆速度。在再生制动期间，HEV的电动马达可以充当发电机，从而恢复用于制动的动能并且件能量储存在联接到马达的能量储存装置(诸如车辆电池)中。将再生制动与排气制动相结合进一步减轻与施加机械制动器来减小车辆速度相关联的磨损和消耗，并且还通过在制动事件期间对车辆电池充电来增加HEV的燃料经济性。
由排气制动器提供的制动扭矩的量可以基于在排气歧管与发动机的进气歧管之间产生的压力梯度。排气歧管中的压力可以由在使用VGT时关闭的VGT叶片的最小宽度或流动面积和/或在使用VGT或排气门时发动机的最大进气流速决定。在一些示例中，VGT的最小流动面积和发动机的最大进气流速可能无法允许对排气流进行充分限制以产生足够减小车辆速度的排气压力。
解决无效排气制动的尝试包括向发动机适配机械增压器以增加排气歧管中的压力。一种示例方法由Hirai等人在日本申请号JPH0988619中展示。其中，机械增压器在排气制动期间操作，从而通过致动改变从进气歧管到排气管的机械增压空气的流动的开关来将增压空气直接供应到排气门上游的排气管。当排气制动器激活后命令排气门关闭从而阻止排气流向涡轮增压器发动机时，排气歧管压力增加。排气制动可以与再生制动结合使用以对电池再充电，从而向机械增压器的电动马达供应电力。因此增强由排气制动供应的制动力。
然而，本文的发明人已经认识到此类***的潜在问题。作为一个示例，机械增压器增加排气歧管压力的操作不会增加发动机进气歧管的进气流速，并且可能引起发动机制动响应的明显迟滞。同样，可能无法通过调整排气门的开度来调节由机械增压器提供的压力的增加。此外，当电池的荷电状态(SOC)达到100％，继续对电池充电可能导致电池退化。因此，当电池SOC处于100％时，可以不再使用再生制动并且可以增加对机械制动器的依赖。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来解决，所述方法包括响应于电池SOC大于阈值SOC而在发动机制动期间消耗来自电池的电能以增加制动扭矩的量。以此方式，可以通过发动机制动和再生制动两者始终地增强制动力。
作为一个示例，响应于制动请求而操作所述涡轮增压器可以允许排气歧管压力和进气流速增加，由此有损它们在增加发动机制动方面的影响。涡轮增压器速度和VGT叶片的开口可以根据平衡期望的发动机制动量而同时考虑到涡轮增压器涡轮的最大速度和压力容限的控制方案进行调整。控制策略还可以通过监测车辆电池的SOC并且平衡在发动机制动期间由电动马达的操作消耗的能量与通过再生制动促进的电池充电来实现再生制动的连续制动辅助。因此，可以减少对机械制动器的使用，从而延长机械制动器的可用寿命并且降低与维修和更换相关联的成本。另外地，可以增加车辆的燃料经济性。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍将在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由在具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了用于被适配有可变几何涡轮增压器(VGT)的混合动力电动车辆的发动机的示意图。
图2示出了包括涡轮喷嘴的VGT的涡轮的示例实施例的截面。
图3示出了电辅助的涡轮增压器到发动机***的联接以及在车辆的制动期间发生的操作。
图4示出了用于响应于在车辆中检测到的制动请求而致动发动机制动的方法的示例。
图5是图4的方法的继续。
图6示出了响应于针对车辆减速的请求的发动机***的示例操作，车辆被配置为将电辅助的发动机制动与再生制动结合使用。
具体实施方式
以下描述涉及用于在维持再生制动的使用的同时增加发动机制动动力的***和方法。排气制动可以用于柴油发动机中，利用增加的排气歧管压力来对抗发动机的压缩冲程并减慢发动机速度。再生制动可以与排气制动结合使用以提供另外的制动力，同时恢复制动能量以便对车辆的电储存装置再充电。因此，排气制动和再生制动的协作使用可能对于混合动力电动车辆(HEV)来说特别有吸引力，HEV包括牵引电池来推进HEV，由此减少机械摩擦制动器的使用并且增加HEV的燃料经济性。然而，由排气制动提供的制动扭矩的上边界可以归因于进气流向发动机。这个问题可以通过在限制流向排气涡轮的排气流的同时增强气流的发动机制动方法来解决。可以使用该发动机制动方法的混合动力电动柴油发动机的示例在图1中以示意图示出。发动机可以包括适配有排气驱动的涡轮的可变几何涡轮增压器。涡轮可以具有调节通过涡轮的喷嘴的排气流的多个叶片。涡轮的示例在图2中以截面示出，描绘了移动叶片在涡轮喷嘴内的定位。VGT可以联接到电动马达，该电动马达在被激活时可以为VGT的操作提供动力。对VGT涡轮叶片的调整可以与由电动马达驱动的VGT的旋转协调，以增强经由发动机制动提供的制动动力。电动马达、VGT和发动机的操作可以由图3所示的示意图示出，描绘了联接到电动马达的VGT和发动机的目标区域中的压力的驱动变化。用于通过发动机制动来减慢车辆速度的方法的示例在图4中示出并在图5中继续，描述了基于车辆电池的荷电状态(SOC)、基于涡轮的压力和速度容限并且还基于期望的制动动力而调整制动操作。在实施电辅助的发动机制动期间执行的示例发动机操作在图6中示出，包括在电动马达处产生的扭矩量以响应于VGT叶片的定位而操作VGT，以及请求以改变车辆速度。
图2示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。如果被示出为直接地接触彼此或直接地联接，那么至少在一个示例中，此类元件可以分别被称为直接地接触或直接地联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可以分别是彼此邻接或相邻的。作为一个示例，彼此处于共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，被定位成彼此间隔开并使其间仅具有间隔而没有其他部件的元件可以被称作如此。作为又一个示例，被示出为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧或在彼此的左侧/右侧的元件可以相对于彼此被称作如此。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部的元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，而最底部的元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的纵向轴线而言的，并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件竖直地定位在其他元件上方。作为又一个示例，附图中所示的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、成圆的、倒角的、成角度的等等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示出为在另一个元件内或被示出为在另一个元件外的元件可以被称作如此。
与燃烧诸如汽油的其他燃料的火花点火发动机相比，发动机制动因缺少对进气的节流而可以用于柴油发动机中。通过限制离开排气歧管的排气流结合增加进入发动机的气流，由发动机制动提供的制动动力相对于由排气制动供应的制动动力可以增加，其中在不增加进气流的情况下限制排气流。图1示出了车辆5的内燃发动机10的示意图，该内燃发动机可以被配置为燃烧柴油，包括多个气缸，其中一个气缸在图1中示出。发动机10由电子发动机控制器12控制。在其他示例中，发动机10可以被适配为火花点火发动机，其被配置为燃烧其他类型的燃料，诸如汽油。发动机10包括燃烧室30和气缸壁32，其中活塞36位于燃烧室中并连接到曲轴40。燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以通过进气凸轮传感器55来确定。排气凸轮53的位置可以通过排气凸轮传感器57来确定。
燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到燃烧室30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号脉冲宽度FPW成比例地递送燃料。燃料由燃料***递送到燃料喷射器66。来自燃料喷射器66的过量燃料(例如，在引燃燃料喷射之后)可以经由燃料返回管路(未示出)返回到燃料箱。
进气歧管44被示出为与可选的电子节气门62连通，该电子节气门调整节流板64的位置以控制来自进气增压室46的气流。压缩机162从进气口42吸入空气以供应给增压室46。排气使经由轴161联接到压缩机162的涡轮164旋转。涡轮164、轴161和压缩机162可以是可变几何涡轮增压器(VGT)174的部件，VGT 174被适配有调整涡轮164中的排气流的移动叶片。在一些示例中，可以提供增压空气冷却器。压缩机转速可以通过调整可变叶片控制件72或压缩机旁通阀158的位置来调整。在替代示例中，废气门74可以替代可变叶片控制件72，或者除了可变叶片控制件72之外，使用废气门74。可变叶片控制件72调整VGT叶片的位置。当叶片处于打开位置时，排气可以通过涡轮164，以供应很少的能量来使涡轮164旋转。当叶片处于关闭位置时，排气可以通过涡轮164并在涡轮164上施加增大的力。替代地，废气门74允许排气围绕涡轮164流动，以减少供应到涡轮的能量的量。压缩机旁通阀158允许压缩机162的出口处的压缩空气返回到压缩机162的输入端。以此方式，压缩机162的效率可以降低，从而影响压缩机162的流量并降低压缩机喘振的可能性。
在其他示例中，涡轮增压器174可以是固定几何涡轮增压器(FGT)。FGT的涡轮喷嘴在没有叶片的情况下可以具有固定宽度，或者可以具有处于固定位置的叶片，例如，不移动的叶片。流向FGT涡轮164的排气流可基于废气门74的开度进行调整。当废气门74完全关闭时，气流可以完全指向涡轮164。当废气门74的开度增加到比完全关闭更打开时，排气流的至少一部分可以经由由废气门74提供的旁路围绕涡轮164转向，由此降低FGT的旋转速度。
随着活塞36接近上止点压缩冲程并且气缸压力增加，当燃料在没有诸如火花塞的专用火花源的情况下点燃时，在燃烧室30中引发燃烧。在一些示例中，通用排气氧(UEGO)传感器126可以联接到排放装置70上游的排气歧管48。在其他示例中，UEGO传感器可以定位在一个或多个排气后处理装置的下游。此外，在一些示例中，UEGO传感器可以由具有NOx和氧感测元件两者的NOx传感器代替。
在较低的发动机温度下，电热塞68可以将电能转换成热能，从而升高燃烧室30中的温度。通过升高燃烧室30的温度，可以更容易地经由压缩来点燃气缸空气-燃料混合物。
在一个示例中，排放装置70可以包括微粒过滤器和催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，排放装置70可以包括氧化催化剂。在其他示例中，排放装置可以包括稀NOx捕集器或选择性催化还原(SCR)和/或柴油微粒过滤器(DPF)。
排气再循环(EGR)可以经由EGR阀80提供到发动机。EGR阀80是阻止或允许排气从排放装置70的下游流向压缩机162上游的发动机进气***中的位置的三通阀。在替代示例中，EGR可以从涡轮164的上游流向进气歧管44。EGR可以绕过EGR冷却器85，或者替代地，EGR可以经由通过EGR冷却器85而冷却。在其他示例中，可以提供高压和低压EGR***。
控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。控制器12被示出为从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除了先前讨论的那些信号之外，所述信号包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到加速踏板130的用于感测由脚132调整的加速器位置的位置传感器134；来自联接到进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自压力传感器122的增压压力；来自氧传感器126的排气氧浓度；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，热线式空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可以感测大气压力(传感器未示出)以供控制器12处理。在本说明书的一个优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每转中产生预定数量的等距脉冲，由此可以确定发动机转速(RPM)。
在操作期间，发动机10内的每个气缸典型地经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般地，排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部，以便增大燃烧室30内的容积。活塞36靠近气缸的底部并且处于其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大体积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程末端并且最靠近气缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点典型地被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室中。在一些示例中，燃料可以在单个气缸循环期间多次被喷射到气缸。在下文被称为点火的过程中，通过压缩点火点燃喷射的燃料，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转变成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应当注意，以上仅作为示例进行描述，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正气门重叠或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。此外，在一些示例中，可以使用二冲程循环而不是四冲程循环。
在一些示例中，车辆5可以是具有可用于一个或多个车轮94的多个扭矩源的混合动力车辆。在所示示例中，车辆5包括发动机10和电机90。电机90可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器96接合时，发动机10的曲轴40和电机90经由变速器92连接到车轮94。在所描绘的示例中，第一离合器96设置在曲轴40与电机90之间，并且第二离合器96设置在电机90与变速器92之间。控制器12可以向每个离合器96的致动器发送信号以接合或脱离离合器，以便将曲轴40与电机90和与其连接的部件连接或断开，并且/或者将电机90与变速器92和与其连接的部件连接或断开。变速器92可以是齿轮箱、行星齿轮***或另一种类型的变速器。动力传动***可以以各种方式配置，包括并联、串联或串-并联式混合动力车辆。
电机90从牵引电池98接收电力以向车轮94提供扭矩。电机90还可以作为发电机操作，以提供电力来对电池98充电，例如在制动操作期间。
如上所述，VGT可以被包括在发动机中以向发动机进气口提供增压空气。VGT的可变叶片可以布置在VGT涡轮的喷嘴中，从而控制流向涡轮的排气流，排气流驱动VGT的旋转。通过VGT涡轮的排气流可以进一步由图2中以截面200示出的涡轮201的示例实施例说明。在一个示例中，涡轮201可以类似于图1的涡轮164那样使用。涡轮201可以包括蜗壳或壳体202，该蜗壳或壳体包围涡轮喷嘴210和具有涡轮叶片222的涡轮叶轮220。例如，壳体202可以包括与涡轮喷嘴210连通的进气通道204。涡轮喷嘴210可以与进气通道204连通。因此，排气可以从排气歧管(例如，图1的排气歧管48)通过进气通道204、通过涡轮喷嘴210、经过涡轮叶轮220和涡轮叶片222而进入通道206中，并且离开涡轮201(如由箭头224指示)朝向诸如图1的排放装置70的排放装置流动。此外，可以通过改变涡轮喷嘴210的几何形状来控制通过涡轮201的排气流(例如，气体的膨胀)，并且因此可以调整涡轮201的旋转速度。
在一个实施例中，涡轮喷嘴210可以是大致环形的并且与涡轮叶轮220和驱动轴215共享中心轴线230。换句话说，涡轮叶轮220和涡轮喷嘴210可以是同轴的和同心的。涡轮喷嘴210可以包括环形协调环240、环形喷嘴壁板250以及一个或多个喷嘴叶片260。在一个实施例中个，协调环240和喷嘴壁板250可以形成用于喷嘴叶片260的支撑和控制结构。因此，在一个示例中，可以通过旋转协调环240和喷嘴壁板250中的一个或两个来调整喷嘴叶片260的形状。
可以调整喷嘴叶片260的几何形状以控制通过涡轮喷嘴210的气流。例如，在分体式滑动喷嘴叶片涡轮(SSVNT)中，可以调整喷嘴叶片260的长度以控制通过涡轮喷嘴210的气流。在这个示例中，喷嘴叶片260的滑动叶片可以从喷嘴壁板250的外圆周在切线方向上延伸。上述布置在本文中可以被称为常规的滑动叶片实施例。
在与常规的滑动叶片实施例成对比的另一个实施例中，喷嘴叶片260s的滑动叶片在一系列的发动机工况下可以滑动回到和离开凹部或孔。更具体地，喷嘴叶片260的滑动叶片可以轴向地滑动到喷嘴壁板250中，例如，在平行于中心轴线230的方向上滑动，而不是从喷嘴壁板250的外圆周以切线方向滑动。
在又一个实施例中，代替SSVNT可以提供摆动或枢转式喷嘴叶片涡轮。摆动或枢转式喷嘴叶片涡轮的喷嘴叶片260中的一个或多个可以围绕与中心轴线230平行的轴线枢转。摆动或枢转式喷嘴叶片涡轮可以通过控制排气撞击涡轮叶片222的角度来改变通过涡轮201的排气流。
不论上述涡轮喷嘴的类型如何，改变喷嘴叶片260的几何形状和/或喷嘴叶片260的取向都可以改变涡轮喷嘴210的进气通道204的截面面积和通过进气通道204的气体的体积流量。通过调整通过进气通道204的气体流量，可以减轻气体撞击涡轮叶片222的速度。通过关闭喷嘴叶片260，例如，使喷嘴叶片260中的每一个之间的开口变窄，气体的流速在气体接触涡轮叶片222时可以增大，由此增加涡轮201的旋转速度。相反，打开喷嘴叶片260，例如，使喷嘴叶片260中的每一个之间的开口变宽可以降低进入涡轮喷嘴210的气体流速，从而减慢涡轮速度。
在制动事件期间，当需要通过发动机制动来使车辆减慢时，可以将喷嘴叶片260调整到更关闭的位置以减小涡轮喷嘴210的进气通道204的截面面积。通过将喷嘴叶片260调整为更关闭，可以限制从排气歧管流向涡轮喷嘴210的气体流量。涡轮喷嘴210上游的排气歧管中的气体压力可以增加。发动机气缸上的由排气歧管压力产生的背压可以用于发动机制动，从而在排气冲程期间对抗气缸中的活塞移动施加力。抵抗活塞移动的力可以是对发动机的反作用力，从而导致增加的泵气损失。产生有效地减慢发动机转速的最终负扭矩或制动扭矩。
当VGT的叶片处于更关闭位置时，叶片仍可以允许减小量的气流通过叶片之间的开口。换句话说，叶片可以被配置为甚至在处于更关闭位置时也维持最小打开量。通过关闭VGT叶片提供的最大排气制动扭矩可以部分地由通过被调整到更关闭位置时的叶片的最小气体流速约束。叶片的最小开口可以取决于VGT的几何形状而改变。例如，一些VGT可以具有为叶片的最大开口(例如，完全打开位置)的30％的最小开口。其他VGT可以具有最大开口的10％或20％的最小开口。最大排气制动扭矩还可以取决于空气进入发动机的最大流速，该最大流速由于涡轮增压器压缩机在制动时间期间提供的低增压压力而较低。
更关闭位置可以包括与更打开位置相比更少的气体可以流过的叶片位置。在一些示例中，更关闭位置可以在较低发动机负载或者排气产生不足以满足期望的增压需要的工况期间使用。因此，更关闭位置可以减小相邻涡轮叶片之间的开口，由此加速排气流通过开口流向涡轮，从而模拟较高发动机负载下的排气产生效果。
如上所述，发动机可以替代地具有固定几何涡轮增压器(FGT)，而不是VGT。在FGT中，涡轮喷嘴的几何形状是不变的。流向FGT涡轮的排气流可以由排气废气门控制，例如，图1的废气门74。当废气门完全关闭并阻止穿其而过的气流时，通过排气歧管的所有排气流都被递送到FGT涡轮。通过增加流向FGT涡轮的气流并阻止围绕FGT涡轮通过由废气门提供的通路的流动，FGT涡轮上游的排气歧管压力可以增大。然而，类似于VGT的叶片，废气门可以被配置为甚至在处于最关闭位置时也维持最小开度，诸如废气门的最大开度的5％或10％的开度。因此，排气制动的排气歧管压力的最大增加可以受不论发动机操作如何都能够维持的废气门的最小开度影响。在混合动力电动车辆(HEV)中，再生制动可以用作使HEV减速的第一方法，以捕获在HEV的制动期间原本将被浪费的能量。将车辆向前推进的动能可以转换成电能并储存在电能储存装置中，诸如图1的牵引电池98。当指示制动请求(诸如图1的电机90)时，再生制动可以包括在反方向上操作电机，使得电机充当发电机并且通过对牵引电池充电来将动能转换成电能。由此，再生制动可以有助于使车辆减慢并且减少对车辆的机械制动器的使用。然而，当牵引电池的荷电状态(SOC)达到满容量(例如，100％充电)时，可以抑制再生制动。
为了提供或增加制动扭矩，可以施加发动机制动。VGT(或FGT)可以响应于对发动机制动的需要而在电辅助下操作。VGT可以被联接到涡轮增压器并从牵引电池汲取电力的涡轮增压器电动马达/发电机(TEMG)驱动。通过在发动机制动期间消耗电力，只要通过再生制动对电池电力的补充不高于TEMG对能量的消耗，牵引电池SOC就维持低于100％，从而允许再生制动与发动机制动同时进行。在发动机制动期间涡轮增压器的电动辅助操作在下文参考图3进一步详细地描述。
图3中示出了发动机***302的示意图300。发动机***302包括涡轮增压器304，所述涡轮增压器可以被配置为具有可变喷嘴叶片(诸如图2的喷嘴叶片260)的VGT，所述喷嘴叶片可调整以减少进入VGT 304的涡轮306的喷嘴中的排气流。替代地，涡轮增压器304可以是固定几何涡轮增压器(FGT)，其中流向FGT涡轮的排气流由废气门334控制。涡轮增压器304的压缩机308可以通过驱动轴310联接到涡轮306。新鲜空气可以通过进气道303被吸入到压缩机308的入口。涡轮增压器304的旋转可以由从发动机***302的排气歧管312流向涡轮306的排气驱动。排气可以撞击涡轮306的叶片，从而迫使涡轮306旋转，继而经由驱动轴310迫使压缩机308旋转。
涡轮增压器304的旋转还可以由联接到驱动轴310的涡轮增压器电动马达/发电机(TEMG)314驱动。TEMG 314可以从电池316汲取电力，该电池可以是HEV的牵引电池。电池316还可以联接到与图1的电机90类似地使用的传动系电动马达/发电机(DEMG)318，该DEMG在HEV不使用燃烧能量时从电池316汲取电力以推进HEV车轮的旋转运动。发动机320和DEMG318两者都联接到HEV车轮，作为HEV的替代的互相排斥的原动机。
发动机320在图3中被示出为具有一组四个直列气缸322，所述气缸可以适于燃烧柴油，其中气缸322中的至少一者可以与图1的气缸30类似地使用。在其他示例中，发动机320可以具有多种可能的气缸布置，诸如四个、八个或十二个气缸、直列定位、布置成V形发动机或布置成卧式发动机等。将了解，HEV中包括的发动机类型不应脱离本公开的范围。压缩机308通过空气通道324和进气歧管326联接到发动机320，进气歧管326在发动机320的正上游。发动机320还经由定位在发动机320正下游的排气歧管312和排气道328联接到涡轮306。
发动机***302可以包括高压排气再循环(HP-EGR)通道330，其中HP-EGR阀332设置在HP-EGR通道中，从而控制从排放装置336(类似于图1的排放装置70)上游的排气歧管312到进气歧管326的排气流。发动机***302还可以包括与图1的废气门74类似地使用的排气废气门334，以减少经由排气流供应到涡轮306的能量的量。排气可以传递通过涡轮306或通过排气废气门334并且流到排放装置336，以在释放到大气之前除去排气中的物质。
控制器340(在一些示例中，其可以是图1的控制器12)可以被配置为确定可能期望通过诸如再生制动和/或发动机制动的非机械制动来减慢HEV的事件。例如，控制器340可以从车辆陀螺仪传感器接收HEV正在下坡的信息。车辆在下坡行驶期间可能会不合需要地加速。作为另一个示例，针对速度减少的请求可以由操作员控制的输入装置(诸如控制燃料向发动机320的递送的加速踏板)处的松加速器踏板指示。为了降低车辆速度，控制器340可以命令发起再生制动，具体取决于电池316的SOC，再生制动因再捕获对电池316再充电的能量而优先于发动机制动。然而，如果电池316充满电，则再生制动可能无法使用。
当电池SOC处于满容量并且再生制动被禁用时，可以施加发动机制动。替代地，在其他示例中，单独的主动再生制动可能无法提供足够的制动扭矩以在例如下陡坡期间减慢车辆速度。在制动事件期间，几乎不需要增压动力，并且与在操作员踩下加速踏板并请求发动机扭矩增加时相比，排气歧管312中的排气压力可以较低。因此，涡轮306可以使压缩机308以低速旋转，从而将低速气流吸入进气歧管326中，流动方向由箭头338指示。低进气流可以抑制排气歧管312中的排气压力的累积，甚至在涡轮增压器304是VGT的情况下当VGT叶片处于关闭位置而限制通过涡轮喷嘴的气流时或者在涡轮增压器304是FGT的情况下当废气门334处于完全关闭位置时也是如此。由排气歧管312与进气歧管326之间的压差提供的发动机制动扭矩在不使用机械制动器的情况下可能不足以使HEV减速。
制动扭矩可以通过电辅助的发动机制动来增强。TEMG 314可以在检测到制动请求后激活，从而使涡轮增压器304以比在没有电辅助的情况下通过排气歧管312中产生的排气压力实现的速度更高的速度旋转。进入发动机320中的更高流量会增加主要由燃烧过的空气形成的排气的产生。当涡轮增压器304被配置为VGT时，VGT叶片可以调整到关闭位置，从而限制流向涡轮306的流量，其中排气废气门334关闭并阻止穿其而过的流量，从而允许排气歧管312中形成压力。排气歧管312中的比在没有电辅助的情况下原本实现的更高压力可以增加由发动机制动提供的制动扭矩，同时调整所使用的VGT的具体配置，例如根据VGT的叶片之间的最小开口。替代地，当涡轮增压器304是FGT时，排气废气门334的开度减小或完全关闭。
发动机制动的参数(诸如，涡轮增压器速度、对TEMG 314操作涡轮增压器的电力供应，以及VGT叶片和/或排气废气门334的定位)可以基于在控制器340处从多个传感器342接收并由控制器340用来命令发动机***302的多个致动器344的信息进行调谐。多个传感器342可以包括涡轮306处的用于监测VGT叶片的位置或角度的位置传感器346、进气道303中的质量空气流量(MAF)传感器348、进气歧管压力传感器350(类似于图1的MAP传感器121)、排气歧管压力传感器352、确定电池316的SOC的电池监测器354，以及设置在发动机***302中的各种其他传感器。多个致动器344可以包括调整VGT叶片的位置的可变叶片控制件(诸如图1的可变叶片控制件72)、TEMG 314、HP-EGR阀332、排气废气门334(其在TEMG 314在制动事件期间激活时保持关闭)，以及发动机***302的各种其他致动器。控制器340从图3的各种传感器接收信号，并基于接收到的信号和存储在控制器340的存储器上的指令而利用图3的各种致动器来调整发动机操作。图3的发动机***302还可以包括图1所示的传感器和致动器中的任一个，诸如增压压力传感器122、UEGO传感器126等。例如，控制器340可以使用来自电池监测器354的关于当前电池SOC的信息来调整递送到TEMG 314的电力量，以便使涡轮增压器304以平衡期望的发动机制动量与经由再生制动将电池SOC维持略低于100％的速度进行操作。
由电辅助的发动机制动供应的附加制动扭矩可以取决于排气歧管压力P2与进气歧管压力P1之间的差异。增大差异(P2-P1)可以增加最终的发动机制动扭矩。然而，排气歧管压力P2可以不超过涡轮306的最大压力容限。替代地，涡轮306可以具有最大容许速度。涡轮306的最大压力容限和/或最大速度容限可以决定在涡轮306不退化的情况下能够产生的排气歧管压力P2的上边界。
为了维持排气歧管压力P2和/或涡轮速度低于涡轮306的容限，可以通过调节由电池316递送到TEMG 314的电力量来调整TEMG 314的扭矩输出。例如，当涡轮速度接近涡轮306的最大容许速度时，可以减小对TEMG 314的电力以降低速度。另外，当排气歧管压力P2接近涡轮306的最大压力容限时，可以调整可变叶片的定位以允许维持TEMG 314的能量消耗水平，使得实现再生制动的连续使用。代替仅仅依赖于减少TEMG 314的扭矩输出，可以将叶片调整为更打开，或者可以将排气废气门334的开度扩宽，以减小排气歧管压力P2。在一些示例中，对TEMG 314扭矩输出和叶片或排气废气门334的定位的调整可以进行协调以平衡再生制动的优先化与适当的电池能量消耗，并且将涡轮306的压力和速度容限维持在涡轮的最大容限额定值的阈值裕量内。
当与再生制动结合使用时，由发动机制动和再生制动两者提供的制动扭矩可以减少机械制动器的使用，从而延长机械制动器的可用寿命，并且通过在再生制动期间对电池316再充电来增加HEV的燃料经济性。再生制动可以驱动DEMG 318的反向旋转，从而引起DEMG 318作为发电机的操作，该操作将旋转能量转换成储存在电池316中的电能。然而，如上所述，当电池SOC达到满容量时，再生制动可以被禁用。
可以通过将TEMG 314联接到电池316使得TEMG 314的操作消耗储存在电池316中的能量(例如，电池SOC降低)来避免再生制动的禁用。因此，当执行发动机制动时，TEMG 314在制动时间的持续时间内从电池316汲取电力，从而将电池SOC降低至低于100％的SOC。由TEMG 314消耗的电力可以至少部分地通过同时的再生制动来补充。在一些示例中，再生制动与发动机制动的耦合可以是净零过程，其中由发动机制动消耗的能量等于通过再生制动补充的能量的量。控制器340可以被配置为确定除了再生制动之外何时施加发动机制动可以提供更好的燃料经济性，而不管在TEMG 314的操作期间电池电力的消耗如何。因此，电池316的SOC可以维持在略低于满容量，从而最大化由发动机制动和再生制动两者提供的制动扭矩，并且通过在TEMG 314从电池316汲取电力时同时地对电池316再充电来增加HEV的燃料经济性。
在一些示例中，再生制动可以响应于电池SOC在满电池SOC(例如100％)的阈值之外而发起。如果确定再生制动可以独立地满足当前制动需求，那么可以终止发动机制动。另外地或替代地，如果再生制动可以独立地满足制动需求但制动需求的持续时间使得电池SOC可以补充至满电池SOC，那么可以维持发动机制动，使得再生制动和发动机制动一前一后地执行。一旦确定电池SOC在制动需求结束时可以小于或等于满电池SOC，就可以禁用发动机制动。
制动需求的持续时间可以基于来自导航***GPS或其他位置跟踪装置的反馈进行估计。另外地或替代地，交通数据、地形学、天气和其他当前信息可以用来确定制动需求的持续时间。例如，如果车辆在下坡行驶，那么可以确定坡的坡度和长度以估计期望的制动量和制动的持续时间。如果电池SOC是满的以开始制动，那么最初可以利用发动机制动来降低电池SOC，由此一旦发起再生制动便产生缓冲。在电池处于满SOC时对电池SOC充电可以降低电池的寿命并且导致退化(例如，树枝石形成、减少电荷容量等等)。一旦电池SOC通过发动机制动充分地降低，就可以建立再生制动。因此，机械制动、发动机制动和再生制动中的一个或多个可以用来减慢车辆速度。一旦确定再生制动可能无法向电池提供比当前电池SOC与满电池SOC之间的差异更多的电力，那么就可以停用发动机制动。
由电辅助的发动机制动和再生制动供应的制动扭矩量可以随排气歧管与进气歧管之间的压力差(P2-P1)和电池SOC而变。如先前详述，压力差受制于涡轮的速度和/或压力容限、基于VGT叶片的位置和/或排气废气门开度的流量限制，并且再生制动施加取决于电池状态。对于特定发动机***，制动扭矩可以通过将由TEMG产生的扭矩调谐至使涡轮增压器旋转而最大化，使得涡轮速度低于涡轮特定的最大可容许速度。TEMG扭矩还可以用来估计最终增压的进气歧管压力P1和排气歧管压力P2以调整TEMG扭矩，使得P2维持低于涡轮特定的最大容许压力，同时压力差(P2-P1)足够高以提供需求的制动扭矩量。另外地，TEMG扭矩可以基于在叶片处于关闭位置时通过VGT叶片的最小排气流速进行调整。得自于TEMG扭矩的增压压力可以适于适应排气歧管中因流过VGT叶片和/或排气废气门的最小流量而引起的压力损失。
此外，TEMG扭矩可以基于电池的SOC进行调节以提供由再生制动提供的制动扭矩量与由TEMG消耗的电能的量之间的平衡，以便维持HEV的期望燃料经济性水平。可以通过调整VGT叶片的位置和/或排气废气门开度来调整TEMG扭矩供应以消耗来自电池的能量的最小可能量，由此结合再生制动来提供足够量的发动机制动扭矩，同时还维持高百分比的电池SOC。
用于使车辆减速的方法400在图4中示出。车辆可以是适配有柴油发动机的混合动力电动车辆(HEV)，诸如图1的车辆5。HEV可以包括涡轮增压器，该涡轮增压器在车辆加速以及需要向发动机进气歧管递送增压空气的车辆操作期间可以由排气提供动力。涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中可变叶片设置在VGT的涡轮中。可以调整叶片的定位，使得叶片之间的开口可以扩宽或变窄，例如，调整为更打开或更关闭，以控制进入涡轮中的排气流。替代地，涡轮增压器可以是没有可调整的叶片的固定几何涡轮增压器(FGT)。流向FGT涡轮的排气流可以由具有可调整开度的排气废气门(诸如图1的废气门74或图3的334)控制。当请求车辆的减速并且HEV发动机的排气歧管中的排气压力较低，例如，排气歧管与进气歧管之间的压差不够大以允许排气制动，从而仅依赖于限制流向涡轮的排气流来满足制动扭矩不足时，可以由涡轮增压器电动马达/发电机(TEMG)驱动VGT或FGT，该TEMG从车辆电池汲取电力以通过增加流向发动机的气流来提供发动机制动。电池电力的消耗可以通过如由再生制动提供的对电池的再充电来平衡。在一些示例中，再生制动可以优先于发动机制动。用于执行方法400和本文所包括的其余方法的指令可由控制器(诸如图1的控制器12或图3的控制器340)基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机***的传感器(诸如上面参考图1和图3描述的传感器)接收的信号来执行。根据以下描述的方法，控制器可以采用发动机***的发动机致动器来调整发动机操作。
在402处，所述方法包括估计和/或测量发动机的工况。这些可以包括例如发动机转速和扭矩、进入发动机进气口的质量空气流量、VGT叶片的位置、进气歧管中的增压压力、排气废气门的开度，以及排气歧管压力。例如，控制器可以基于来自VGT涡轮喷嘴中的位置传感器(诸如图3的位置传感器346)的信息而确定VGT叶片的位置。控制器然后可以使用感测到的位置来调整叶片，以扩宽或缩窄叶片之间的开口来调节进入涡轮中的排气流，由此控制由VGT提供的增压压力。
在404处，控制器确定是否请求HEV的减速。作为示例，所述请求可以由HEV的角度变化发起，如因HEV沿着下坡路下降而由HEV中的陀螺仪传感器检测到。归因于在穿过下坡路时的万有引力，HEV可能会以不受控制的方式加速。在另一个示例中，车辆速度的减慢可以由操作员释放(例如，松开)加速踏板来指示。在不利用机械制动的情况下针对车辆减速的请求的其他示例是可能的并且可以在不脱离本公开的范围的情况下实施。
如果没有检测到针对速度减少的请求，则方法进行到406，以在当前发动机参数下继续车辆操作。可以根据增压需求来维持或调整VGT叶片的定位，并且增压需求可以保持不变或增加。发动机操作可以在由燃料燃烧得到能量或由从电池汲取电力的传动系电动马达/发电机(DEMG)(诸如图3的DEMG 318)得到能量之间交替。然后方法返回到开始。
如果检测到针对减速的请求，则方法继续到408以确定电池SOC是否小于100％。如果电池充满电，例如不小于100％，则方法400继续到图5的方法500。然而，如果电池SOC不处于100％，那么电池没有充满电并且方法继续到410以激活再生制动。激活再生制动可以包括在反方向上将原本可能在施加机械制动器时作为热量耗散的HEV的向前动量的动能朝向操作DEMG引导。DEMG充当发电机，将动能转换成储存在电池中的电能，同时减慢HEV车轮的旋转。
在另一个示例中，如果电池SOC在100％的阈值内而不是处于100％，则方法400可以从408进行到方法500。所述阈值可以在例如满容量的10％内，并且可以提供低于100％的裕量，使得在实现HEV的有效减慢之前，再生制动在发起之后不会因电池再充电到100％而迅速变得禁用。通过设置电池SOC的阈值，提供允许在发起再生制动之后经过一段时间的缓冲区，使得产生足够的制动扭矩以改变车辆速度。
在412处，所述方法包括确定由再生制动供应的制动扭矩是否满足制动扭矩需求以将车辆速度减慢至期望速度。由致动扭矩实现的速度减少量可以是当前车辆速度与用于下坡的目标速度之间的差值。作为示例，目标速度可以基于HEV在下坡行驶之前的速度，并且在下坡行驶之前的速度可以存储在控制器的存储器中。控制器可以发起操作，诸如再生制动和发动机制动，以将HEV速度维持在无意识车辆加速之前的速度。作为另一个示例，车辆速度的减少可以与如由踏板位置传感器确定的操作员释放加速踏板的量成比例。例如，如果操作员将加速踏板松开踏板的完整运动范围的50％，那么目标速度减少可以是当前速度的30％，或者加速踏板松开完整踏板运动范围的20％可以对应于速度减少10％。
如果再生制动未满足制动扭矩需求，则方法进行到图5的方法500。如果再生制动提供足够的制动扭矩来满足制动扭矩需求，则方法继续到414以确定是否请求车辆速度的变化。例如，对车辆速度的调整可以通过操作员踩下加速踏板以请求更多发动机扭矩来使HEV加速而指示。替代地，操作员可以选择通过释放加速踏板并踩下制动踏板以激活HEV的机械制动器来减小车辆速度。
如果没有指示对车辆速度的调整，则在416处，只要电池SOC低于100％或低于阈值SOC就维持再生制动，并且方法返回到开始。然而，如果请求改变车辆速度，则在418处，终止再生制动。DEMG不再作为发电机运行，并且停止对电池的充电。为了适应车辆速度的调整，在420处，调整发动机致动器。例如，如果请求增加的发动机扭矩，则可以将VGT叶片调整为更打开以增大VGT速度，可以调整EGR值(诸如图1的EGR值80)以调节排气到进气歧管的再循环，并且可以减轻排气废气门(诸如图1的废气门74和图3的334)以控制流向VGT涡轮的排气流。然后方法400返回到开始。
图5的方法500可以从方法400继续并且包括在502处激活HEV中的发动机制动。实施发动机制动包括在504处将VGT叶片调整为更关闭。当VGT叶片更关闭时，叶片之间的开口变窄但不完全关闭，使得阻止通过叶片的流量。相反，叶片的更关闭位置可以是开口的最小直径，从而限制但不停止气流。由更关闭的VGT叶片施加的流量限制允许压力在叶片的上游累积，诸如在排气歧管中累积。
在另一个示例中，涡轮增压器可以是没有移动叶片的固定几何涡轮增压器(FGT)。可以将控制流向涡轮增压器涡轮的流量的排气废气门调整为更关闭以限制流向涡轮的流量，由此允许在排气废气门的上游在排气歧管中形成背压。
发动机制动还可以包括在506处激活TEMG以驱动VGT(或FGT)的旋转。TEMG可以被致动以使由储存在电池中的电能提供动力的VGT或FGT的驱动轴旋转。在TEMG消耗电池电力时，电池SOC可以下降至低于100％或低于阈值SOC以允许激活再生制动。再生制动在发动机制动期间的同时操作可以通过在反方向上驱动DEMG时同时地对电池充电来抵消电池消耗。此外，排气废气门和EGR阀在发动机制动期间可以关闭。
在510处，方法包括确定发动机制动结合再生制动是否满足针对制动扭矩的需求。针对制动扭矩的需求可以是基于车辆速度的减少以将HEV减慢至期望速度。如上文针对放过400所述，由致动扭矩实现的速度减少量可以是例如当前车辆速度与用于下坡的目标速度之间的差值。目标速度可以基于HEV在下坡行驶之前的速度，或者车辆速度的减少可以与如由踏板位置传感器确定的操作员释放加速踏板的量成比例。
如果所供应的制动扭矩达不到需求，则方法继续到512以接合HEV的机械制动器来增加制动扭矩。如果例如HEV被适配有自动制动，则可以激活机械制动器。替代地，当确定制动扭矩小于需求时，可以向操作员提供警告，诸如需要机械制动的警报或灯指示器。方法然后返回到图4的方法400的开始。如果制动扭矩满足需求，则方法进行到511以确定由排气制动和再生制动提供的制动扭矩是否超过制动扭矩需求。
如果产生比足以按照期望使HEV减速的量更多的制动扭矩，则在513处可以终止再生制动。如果单独的发动机制动仍产生过量的制动扭矩，则可以调整对发动机制动操作的调整，诸如扩宽VGT叶片之间的开口以降低排气歧管压力、降低TEMG扭矩输出，或者打开排气废气门以排出排气压力。在一些示例中，可以停用TEMG，并且可以停止发动机制动且还可以终止再生制动。方法然后返回到510以确定由排气制动和再生制动供应的制动扭矩是否满足制动需求。
如果制动扭矩不超过制动扭矩需求，则方法继续到514以确定是否请求车辆速度的变化。如上文针对方法400所述，对车辆速度的调整可以例如铜操作员踩下加速踏板以请求更多发动机扭矩来使HEV加速而指示，或者操作员可以选择通过释放加速踏板并踩下制动踏板以激活HEV的机械制动器来减少车辆速度。
如果没有指示对车辆速度的调整，则在516处维持排气制动和再生制动，并且方法返回到图4的方法400的开始。然而，如果请求改变车辆速度，则在518处，终止排气制动和再生制动。停用TEMG，DEMG不再作为发电机运行，并且终止电池充电。为了适应车辆速度的调整，在518处，调整发动机致动器。例如，如果请求增加的发动机扭矩，则可以将VGT叶片调整为更打开以增大VGT速度，可以调整EGR值(诸如图1的EGR值80)以调节排气到进气歧管的再循环，并且可以减轻排气废气门(诸如图1的废气门74和图3的334)以控制流向VGT涡轮的排气流。方法500然后返回到图4的方法400的开始。
在不包括使用机械车辆制动器的发动机制动事件期间的示例操作在图6中的时间线图600中示出。发动机可以是具有联接到TEMG的VGT的HEV的发动机。时间沿着图600中的x轴绘制，并且各种发动机致动器和状况沿着y轴绘制。致动器和状况包括曲线图602处的电池SOC、曲线图604处的TEMG的扭矩输出、曲线图606处的VGT的叶片位置、曲线图608处的如由压力传感器测量到的排气歧管压力、曲线图610处的由排气制动和再生制动提供的累积制动扭矩量，以及曲线图612处的DEMG的操作方向。曲线图602包括第一阈值614，该第一阈值是低于100％但大于50％(诸如70％或80％)的电池SOC。第一阈值614可以能够激活再生制动所处或更低的电池SOC。在曲线图608处包括第二阈值616。第二阈值可以是排气歧管中达到VGT涡轮的最大压力容限的压力。在其他示例中，第二阈值可以是基于VGT涡轮的最大容许速度。涡轮的退化可以在高于第二阈值616的排气歧管压力或速度下发生。
在t1之前，HEV可以以充满电或几乎充满电的电池进行操作，其中SOC高于第一阈值614。TEMG是不活动的，并且扭矩输出处于零。HEV可以向前行驶，其中VGT叶片处于叶片之间的开口比VGT叶片处于关闭位置时更宽的位置。VGT叶片之前的更宽开口允许更多的排气流入VGT涡轮喷嘴中，从而与叶片关闭时相比，驱动VGT的更快旋转和发动机进气口中的更高增压压力。排气歧管压力处于高与低之间的水平，该压力由发动机气缸处的燃料和空气的燃烧产生并且由VGT叶片的位置和排气废气门的开度减轻。在HEV的主动向前推进期间不产生制动扭矩。DEMG通过将来自电池的能量传递到HEV的车轮来主动地驱动HEV的向前移动，或者待命以准备在停止燃料燃烧的推进时控制HEV的运动。DEMG可以作为马达操作，在第一向前方向上旋转。
在t1处，指示针对HEV的减速的请求。如上文针对图4的方法400所述，该请求可以由HEV的角度变化发起，如因HEV沿着下坡路下降而由HEV中的陀螺仪传感器检测到，或者车辆速度的减慢可以由操作员释放(例如，松开)加速踏板指示。在没有再生制动的情况下发起发动机制动，再生制动因电池的几乎满容量高于第一阈值614而被抑制。电池SOC在t1与t2之间保持不变。TEMG响应于针对车辆减速的请求而被激活，从而从电池汲取电力以产生扭矩来使VGT旋转。TEMG的扭矩输出在t1与t2之间增加。在t1处VGT叶片调整到关闭位置，从而产生对涡轮中的流量限制。VGT叶片的关闭位置可以处于例如在开口完全打开时的开口的宽度的30％。在t1与t2之间，排气歧管压力因由VGT叶片施加的流量限制而升高。由发动机制动供应的制动扭矩在t1与t2之间也增加，而DEMG静止。
在t2处，由TEMG对来自电池的电力的消耗将电池的SOC汲取至阈值。激活再生制动，从而驱动DEMG的反向旋转，使得DEMG充当发电机并对电池充电。由TEMG使用的能量可以通过经由再生制动对电池再充电来平衡，使得SOC在t2与t3之间略有波动。TEMG扭矩在t2与t3之间保持相对一致，同时VGT叶片保持关闭。排气歧管压力继续缓慢升高，同时制动扭矩因由再生制动提供的附加制动扭矩而更迅速地增加。
在t3处，排气歧管压力达到第二阈值616。为了将排气歧管压力降低至低于涡轮的压力容限，减少被引导至TEMG的电力以降低TEMG的扭矩输出。降低TEMG的扭矩输出会减慢VGT，从而减少流向发动机进气口的气流并降低排气歧管压力。VGT叶片之间的开口通过将叶片调整到更打开的位置而扩宽。扩宽开口允许来自排气歧管的更多排气流过叶片，从而降低排气歧管压力并使得TEMG能够继续消耗足够的电池电力以允许再生制动继续。电池SOC稍微增加，从而保持低于第二阈值616并且在t3与t4之间相对一致。DEMG操作在反方向上一致以对电池充电。在t4处，请求改变车辆速度。该请求可以是在加速踏板处的操作员引起的踩加速器踏板以增大车辆速度。作为响应，终止发动机制动和再生制动并且制动扭矩下降至零。停用TEMG并且TEMG扭矩输出下降至零。将VGT叶片调整为更打开，从而允许更多的排气流入涡轮中并且增大VGT速度。因此，排气歧管压力降低。DEMG是静止的。替代地，DEMG可以在马达模式下操作以推进HEV的运动。电池SOC保持一致。
以此方式，可以使用电辅助的发动机制动以便通过增加空气进入发动机进气口的流速以增加排气歧管与发动机的进气歧管之间的压力梯度来减小车辆速度。进入进气歧管中的气流可以通过在利用涡轮增压器电动马达/发电机的发动机制动事件期间操作可变几何涡轮增压器(VGT)来增强，该VGT被适配有在VGT的涡轮喷嘴中的可变叶片。替代地，发动机可以具有固定几何涡轮增压器(FGT)，其中FGT涡轮联接到排气废气门，从而围绕FGT涡轮提供旁路并且控制流向FGT涡轮的排气流。在可变叶片处于关闭位置时激活VGT或在排气废气门开度变窄时激活FGT会因更高的进气流而驱动产生更多的排气，并且由关闭的叶片产生的流量限制导致更高的排气歧管压力，从而与在不操作VGT或FGT的情况下执行发动机制动相比，产生更高的制动扭矩。当在混合动力电动车辆(HEV)中使用时，发动机制动可以与再生制动结合，使得可以连续地施加再生制动。电池的SOC可以不断地维持在略低于满容量的水平，以允许不间断地使用再生制动。在TEMG驱动VGT或FGT的操作时，TEMG从车辆电池汲取电力，从而维持电池SOC小于100％。因此，可以施加再生制动，由再生制动提供的此案吃充电通过TEMG消耗的能量的量进行平衡。可以调谐VGT叶片(或FGT的排气废气门)的开口和涡轮增压器的速度，以提供最大制动扭矩，同时适应叶片和排气废气门的最小流量开口，并且维持涡轮增压器速度和排气歧管压力低于涡轮增压器涡轮的速度和压力容限。因此，可以经由发动机操作而不是机械制动器来使车辆减速，由此延长机械制动器的可用寿命。
在发动机制动期间电动操作涡轮增压器的技术效果在于，进入发动机中的气流速率增加，从而驱使排气压力增加，导致增加的制动扭矩。
在一个实施例中，一种方法包括响应于电池SOC大于阈值SOC而在发动机制动期间消耗来自电池的电能以增加制动扭矩的量。在所述方法的第一示例中，增加所述制动扭矩包括缩窄涡轮增压器涡轮的可变叶片之间的开口，以增加排气歧管压力。所述方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括其中消耗来自所述电池的电能包括在发动机制动期间操作涡轮增压器电动马达/发电机(TEMG)，以增加所述TEMG的扭矩输出。所述方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括其中增加所述TEMG的所述扭矩输出增加进入发动机的进气流和进入排气歧管中的排气流，同时减少离开所述排气歧管的排气流。所述方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且还包括其中在发动机制动期间操作所述TEMG与停止从所述电池到传动系电动马达/发电机(DEMG)的电力消耗是同时的。所述方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，并且还包括其中操作所述TEMG将所述电池的荷电状态(SOC)降低至低于所述阈值SOC，并且其中响应于所述电池SOC下降至低于所述阈值而发起再生制动。所述方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个，并且还包括其中发起再生制动驱动所述DEMG作为发电机，以在所述TEMG消耗电池电力的同时对所述电池再充电。所述方法的第七示例可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个，并且还包括其中在再生制动的同时施加发动机制动维持所述电池SOC低于100％。
在另一个实施例中，一种***包括第一电动马达，所述第一电动马达联接到涡轮增压器，第二电动马达，所述第二电动马达联接到车辆的驱动轮，电池，所述电池为所述第一电动马达和所述第二电动马达两者的操作供电，以及控制器，所述控制器包括在其中存储有指令的存储器，所述指令能够执行以：在接收到对车辆减速的请求后，如果电池SOC大于阈值SOC，则操作所述涡轮增压器以施加发动机制动。在第一实例中，所述第一电动马达的扭矩输出是基于从所述电池向所述第一电动马达供应的电力量，并且所述扭矩输出确定所述涡轮增压器的速度。所述***的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括其中所述第二电动马达被配置为在所述电池的荷电状态(SOC)低于所述阈值SOC时以发电机模式操作。所述***的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括其中通过用所述第一电动马达操作所述涡轮增压器而产生的制动扭矩在所述第二电动马达以所述发电机模式操作时增加。所述***的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且还包括其中相对于在没有所述涡轮增压器的操作的情况下的发动机制动，排气歧管压力在所述涡轮增压器由所述第一电动马达操作时增加。
在另一个实施例中，一种方法包括在电池荷电状态(SOC)大于阈值SOC时，通过电激活涡轮增压器来产生增加的发动机制动，以及响应于电池SOC下降至低于所述阈值SOC而在所述发动机制动的情况下施加再生制动。在所述方法的第一示例中，电激活所述涡轮增压器包括通过电动马达从所述电池汲取电力而驱动所述涡轮增压器的旋转，而也联接到所述电池的传动系电动马达是静止的。所述方法的第二示例可选地包括第一方法，并且还包括其中施加发动机制动包括通过将所述涡轮增压器的可变叶片调整为更关闭并通过增加流向发动机进气口的气流来增加排气歧管压力。所述方法的第三示例可选地包括第一方法和第二方法中的一个或多个，并且还包括其中维持所述排气歧管压力低于涡轮增压器涡轮的最大压力容限包括调整所述可变叶片的位置和所述电动马达的扭矩输出。所述方法的第四示例可选地包括第一方法至第三方法中的一个或多个，并且还包括其中降低所述电动马达的扭矩输出维持所述涡轮增压器的速度低于所述涡轮增压器的最大速度容限。所述方法的第五示例可选地包括第一方法至第四方法中的一个或多个，并且还包括其中与所述发动机制动同时施加再生制动包括平衡由所述电动马达汲取的电力与通过再生制动对所述电池的充电。所述方法的第六示例可选地包括第一方法至第五方法中的一个或多个，并且还包括其中平衡由所述电动马达汲取的电池电力与通过再生制动的电池充电维持所述电池SOC低于所述阈值并实现再生制动的连续使用。
应当注意，本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制***结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实行。本文所述的具体程序可以表示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)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、并行地执行，或在一些情况下被省略。同样地，处理顺序不一定是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以取决于所使用的特定策略而重复地执行。此外，所述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制***中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中通过在包括各种发动机硬件部件的***中结合电子控制器执行指令来实施所述的动作。
应当了解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应当被视为具有限制含义，因为众多变型是可能的。例如，以上技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种***和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的且非明显的组合和子组合。
以下权利要求特别地指出被认为是新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可能提及“一个”要素或“第一”要素或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括结合一个或多个这样的要素，既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。所公开的特征、功能、要素和/或性质的其他组合和子组合可以通过修正本权利要求书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书相比是更宽、更窄、相同还是不同，都被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，一种方法包括响应于电池SOC大于阈值SOC而在发动机制动期间消耗来自电池的电能以增加制动扭矩的量。
根据一个实施例，增加所述制动扭矩包括缩窄涡轮增压器涡轮的可变叶片之间的开口，以增加排气歧管压力。
根据一个实施例，消耗来自所述电池的电能包括在发动机制动期间操作涡轮增压器电动马达/发电机(TEMG)，以增加所述TEMG的扭矩输出。
根据一个实施例，增加所述TEMG的所述扭矩输出增加进入发动机的进气流和进入排气歧管中的排气流，同时减少离开所述排气歧管的排气流。
根据一个实施例，在发动机制动期间操作所述TEMG与停止从所述电池到传动系电动马达/发电机(DEMG)的电力消耗是同时的。
根据一个实施例，操作所述TEMG将所述电池的荷电状态(SOC)降低至低于所述阈值SOC，并且其中响应于所述电池SOC下降至低于所述阈值而发起再生制动。
根据一个实施例，发起再生制动驱动所述DEMG作为发电机，以在所述TEMG消耗电池电力的同时对所述电池再充电。
根据一个实施例，在再生制动的同时施加发动机制动维持所述电池SOC低于100％。
根据本发明，提供了一种用于发动机制动的***，所述***具有第一电动马达，所述第一电动马达联接到涡轮增压器；第二电动马达，所述第二电动马达联接到车辆的驱动轮；电池，所述电池为所述第一电动马达和所述第二电动马达两者的操作供电；以及控制器，所述控制器包括在其中存储有指令的存储器，所述指令能够执行以：在接收到对车辆减速的请求后，如果电池SOC大于阈值SOC，则操作所述涡轮增压器以施加发动机制动。
根据一个实施例，所述第一电动马达的扭矩输出是基于从所述电池向所述第一电动马达供应的电力量，并且所述扭矩输出确定所述涡轮增压器的速度。
根据一个实施例，所述第二电动马达被配置为在所述电池的荷电状态(SOC)低于所述阈值SOC时以发电机模式操作。
根据一个实施例，通过用所述第一电动马达操作所述涡轮增压器而产生的制动扭矩在所述第二电动马达以所述发电机模式操作时增加。
根据一个实施例，相对于在没有所述涡轮增压器的操作的情况下的发动机制动，排气歧管压力在所述涡轮增压器由所述第一电动马达操作时增加。
根据本发明，一种用于使车辆减速的方法包括：在电池荷电状态(SOC)大于阈值SOC时，通过电激活涡轮增压器来产生增加的发动机制动；以及响应于电池SOC下降至低于所述阈值SOC而在所述发动机制动的情况下施加再生制动。
根据一个实施例，电激活所述涡轮增压器包括通过电动马达从所述电池汲取电力而驱动所述涡轮增压器的旋转，而也联接到所述电池的传动系电动马达是静止的。
根据一个实施例，施加发动机制动包括通过将所述涡轮增压器的可变叶片调整为更关闭并通过增加流向发动机进气口的气流来增加排气歧管压力。
根据一个实施例，维持所述排气歧管压力低于涡轮增压器涡轮的最大压力容限包括调整所述可变叶片的位置和所述电动马达的扭矩输出。
根据一个实施例，降低所述电动马达的扭矩输出维持所述涡轮增压器的速度低于所述涡轮增压器的最大速度容限。
根据一个实施例，与所述发动机制动同时施加再生制动包括平衡由所述电动马达汲取的电力与通过再生制动对所述电池的充电。
根据一个实施例，平衡由所述电动马达汲取的电池电力与通过再生制动的电池充电维持所述电池SOC低于所述阈值并实现再生制动的连续使用。

Claims (15)

1.一种方法，所述方法包括：
响应于电池SOC大于阈值SOC而在发动机制动期间消耗来自电池的电能以增加制动扭矩的量。
2.如权利要求1所述的方法，其中增加所述制动扭矩包括缩窄涡轮增压器涡轮的可变叶片之间的开口，以增加排气歧管压力。
3.如权利要求1所述的方法，其中消耗来自所述电池的电能包括在发动机制动期间操作涡轮增压器电动马达/发电机(TEMG)，以增加所述TEMG的扭矩输出。
4.如权利要求3所述的方法，其中增加所述TEMG的所述扭矩输出增加进入发动机的进气流和进入排气歧管中的排气流，同时减少离开所述排气歧管的排气流。
5.如权利要求4所述的方法，其中在发动机制动期间操作所述TEMG与停止从所述电池到传动系电动马达/发电机(DEMG)的电力消耗是同时的。
6.如权利要求5所述的方法，其中操作所述TEMG将所述电池的荷电状态(SOC)降低至低于所述阈值SOC。
7.如权利要求6所述的方法，其中响应于所述电池SOC下降至低于所述阈值而发起再生制动。
8.如权利要求7所述的方法，其中发起再生制动驱动所述DEMG作为发电机，以在所述TEMG消耗电池电力的同时对所述电池再充电。
9.如权利要求8所述的方法，其中在再生制动的同时施加发动机制动维持所述电池SOC低于100％。
10.一种用于发动机制动的***，所述***包括：
第一电动马达，所述第一电动马达联接到涡轮增压器；
第二电动马达，所述第二电动马达联接到车辆的驱动轮；
电池，所述电池为所述第一电动马达和所述第二电动马达两者的操作供电；以及
控制器，所述控制器包括在其中存储有指令的存储器，所述指令能够执行以：
在接收到对车辆减速的请求后，如果电池SOC大于阈值SOC，则操作所述涡轮增压器以施加发动机制动。
11.如权利要求10所述的***，其中所述第一电动马达的扭矩输出是基于从所述电池向所述第一电动马达供应的电力量。
12.如权利要求11所述的***，其中所述扭矩输出确定所述涡轮增压器的速度。
13.如权利要求10所述的***，其中所述第二电动马达被配置为在所述电池的荷电状态(SOC)低于所述阈值SOC时以发电机模式操作。
14.如权利要求13所述的***，其中通过用所述第一电动马达操作所述涡轮增压器而产生的制动扭矩在所述第二电动马达以所述发电机模式操作时增加。
15.如权利要求14所述的***，其中相对于在没有所述涡轮增压器的操作的情况下的发动机制动，排气歧管压力在所述涡轮增压器由所述第一电动马达操作时增加。
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