專利名稱：在具有兩級渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)中的排氣控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，其具有燃料在其中燃燒的燃燒室和燃燒產(chǎn)物在進(jìn)入大氣之前所通過的排氣系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)、系統(tǒng)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)廢氣流動(dòng)的方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)包含兩級渦流增壓器的高壓和低壓渦輪以及一用來繞過其中一個(gè)渦輪有選擇地分流流動(dòng)的排氣閥。
背景技術(shù)：
一已知的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)包括一基于處理器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，控制器具有來自于各種源的數(shù)據(jù)以形成用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)某些功能的控制數(shù)據(jù)。某些發(fā)動(dòng)機(jī)中受控制的一功能是排氣背壓?？刂葡到y(tǒng)具有用于設(shè)定要求排氣背壓的有用的某種數(shù)據(jù)，然后，利用該結(jié)果進(jìn)行處理而設(shè)定到一排氣背壓控制閥可打開的程度。
對機(jī)動(dòng)車輛提供動(dòng)力的某些柴油機(jī)具有渦輪增壓機(jī)，渦輪增壓機(jī)的有效性在于提高發(fā)動(dòng)機(jī)某些方面的運(yùn)行和特性。一個(gè)這樣的渦輪增壓機(jī)是兩級的渦輪增壓機(jī)，其包括高壓和低壓的渦輪，它們在排氣系統(tǒng)中保持串聯(lián)的流動(dòng)關(guān)系，以及一排氣旁路閥，該閥與高壓渦輪保持平行的流動(dòng)關(guān)系并處于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制之下。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)具有各種數(shù)據(jù)，以控制排氣旁路閥繞過高壓渦輪分路流動(dòng)的程度，以便調(diào)節(jié)排氣背壓和發(fā)動(dòng)機(jī)增壓而達(dá)到要求的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的輸入?yún)?shù)的某些變化，能夠合適地改變排氣旁路閥繞過高壓渦輪分路廢氣流動(dòng)到低壓渦輪的程度。

發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，本發(fā)明涉及對上述類型渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)廢氣流動(dòng)控制的改進(jìn)。
本發(fā)明總的原理是考慮利用諸如發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)速度之類的各種參數(shù)來控制旁路閥。更為具體的原理涉及用于旁路閥閉路控制的燃料和速度預(yù)定增益策略的具體的實(shí)施例。
因此，本發(fā)明一般的方面涉及一內(nèi)燃機(jī)，其包括燃料在其中燃燒的燃燒室和含有燃燒產(chǎn)物的廢氣流從發(fā)動(dòng)機(jī)排出所傳輸通過的排氣系統(tǒng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)包含多級渦流增壓器的第一和第二渦輪以及一用來繞過其中一個(gè)渦輪有選擇地分流廢氣流的閥。一包括用來處理數(shù)據(jù)的一處理器的控制系統(tǒng)，以形成用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)，控制到使閥達(dá)到有選擇地繞過一個(gè)渦輪旁路廢氣流的程度。
該處理器包括一控制策略，a)用來處理各種參數(shù)的數(shù)據(jù)值，以對應(yīng)于繞過一個(gè)渦輪的要求的廢氣旁路流，形成一代表要求的用于閥的運(yùn)行的設(shè)定點(diǎn)的數(shù)據(jù)值，b)用來處理所要求的設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)值以及一與閥運(yùn)行的實(shí)際設(shè)定點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)值，以便對于實(shí)際設(shè)定點(diǎn)的閉路控制形成一設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值，c)用來從一基于表征發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一方面的一參數(shù)的數(shù)據(jù)值的列表中選擇閉路增益的數(shù)據(jù)值，d)用來處理選定的閉路增益數(shù)據(jù)值和設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值，以形成一用于閉路輸出的數(shù)據(jù)值，以及e)用來使用閉路輸出的數(shù)據(jù)值，以形成一用于最終輸出的數(shù)據(jù)值，以便強(qiáng)制實(shí)際設(shè)定點(diǎn)變到要求的設(shè)定點(diǎn)。
另一個(gè)一般的方面涉及剛才所描述的系統(tǒng)。
還有另一個(gè)一般的方面涉及剛才描述系統(tǒng)所執(zhí)行的方法。
從以下對本發(fā)明目前優(yōu)選實(shí)施例的揭示中，將會(huì)看到本發(fā)明的上述的和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例顯示了實(shí)施本發(fā)明時(shí)所構(gòu)思的最佳的實(shí)施方式。本說明書還包括諸附圖，現(xiàn)簡要地描述如下。


圖1是一具有兩級渦輪增壓器系統(tǒng)的示范的內(nèi)燃機(jī)的總的示意圖，該渦輪增壓器系統(tǒng)具有根據(jù)本發(fā)明原理的排氣控制裝置。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的控制策略的一示范實(shí)施例的示意的軟件策略圖的第一部分。
圖3是軟件策略圖的第二部分。
圖4是軟件策略圖的第三部分。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一示范的內(nèi)燃機(jī)10，它具有一吸入系統(tǒng)12，用于燃燒的空氣通過該系統(tǒng)12進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，以及一排氣系統(tǒng)14，燃燒生成的廢氣通過該排氣系統(tǒng)14退出發(fā)動(dòng)機(jī)。舉例來說，發(fā)動(dòng)機(jī)10是一渦輪增壓的柴油機(jī)，它包括兩級渦輪增壓器16，渦輪增壓器16具有一低壓級18和一高壓級20。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)10是一多氣缸V型發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有吸氣集管22和排氣集管24，如果用于諸如一卡車那樣的機(jī)動(dòng)車中，則發(fā)動(dòng)機(jī)10通過一傳動(dòng)系統(tǒng)(未示出)進(jìn)行偶聯(lián)以推進(jìn)車輛。
吸入到吸氣系統(tǒng)12的空氣循著箭頭26所示的進(jìn)入路徑，引導(dǎo)到低壓級18的壓縮機(jī)18C。高壓級20的一壓縮機(jī)20C通過箭頭28所示的路徑相對于壓縮機(jī)18C位于下游系列流動(dòng)中。由箭頭30表示的一路徑繼續(xù)從壓縮機(jī)20C通過一充氣冷卻器32和一吸氣節(jié)流閥34到達(dá)吸氣集管22。
充氣空氣從吸氣集管22進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸36，燃料注射到氣缸內(nèi)以形成一混合物，其燃燒后使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力。燃燒生成的氣體通過排氣系統(tǒng)14排出，但某些部分可通過一廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)進(jìn)行再循環(huán)。從廢氣集管24流出的再循環(huán)廢氣循著箭頭40所示的路徑通過一EGR冷卻器42和一EGR閥44返回到吸氣集管22。
一旦離開廢氣集管24，未再循環(huán)的廢氣被強(qiáng)制采取由對應(yīng)箭頭46、48所示的兩個(gè)平行路徑中的一個(gè)或兩個(gè)路徑。路徑46包括高壓級20的一渦輪20T，而路徑48包括一排氣旁路閥50。在渦輪20T和閥50之后，路徑46、48匯合到一通向低壓級18的渦輪18T的公共路徑52內(nèi)。越過渦輪18T之后，廢氣可通過一個(gè)或多個(gè)廢氣處理裝置，例如，催化器54，然后，排入到大氣中。
諸如一止回閥之類的旁路閥56平行于高壓壓縮機(jī)20C設(shè)置，以便能從低壓壓縮機(jī)18C充氣而在某種條件下旁路前一個(gè)壓縮機(jī)。不管由高壓壓縮機(jī)20C形成的充氣氣壓等于還是大于由低壓壓縮機(jī)18C形成的充氣氣壓，閥56將被強(qiáng)制關(guān)閉，但任何時(shí)候由低壓壓縮機(jī)18C形成的充氣氣壓超過由高壓壓縮機(jī)20C形成的充氣氣壓時(shí)，閥56將打開。
排氣旁路閥50處于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)58的控制之下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)58具有各種數(shù)據(jù)，以控制到使閥50達(dá)到繞過高壓渦輪20T分路流動(dòng)的程度。影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的輸入?yún)?shù)的某些變化，能夠合適地改變排氣旁路閥50繞過高壓渦輪20T分路廢氣流動(dòng)到低壓渦輪18T的程度。閥50的控制可有效地調(diào)節(jié)排氣背壓和發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓，以達(dá)到所要求的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，同時(shí)，在兩級18和20的設(shè)計(jì)中提供更有效尺寸化的可能。
閥56的壓力事實(shí)上解耦壓縮機(jī)20C，只要其對高端發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行變得過分限制。只要由低壓壓縮機(jī)18C形成的出口氣壓超過由高壓壓縮機(jī)20C形成的出口氣壓，閥56就自動(dòng)地打開，且任何時(shí)候由高壓壓縮機(jī)20C形成的出口壓力等于或小于由低壓壓縮機(jī)18C形成的出口壓力，閥56關(guān)閉，以防止在此過程中反向流動(dòng)。
發(fā)動(dòng)機(jī)在低端運(yùn)行過程中，通過關(guān)閉排氣旁路閥50以使全部廢氣流通過兩個(gè)渦輪20T、18T，壓縮機(jī)20C將形成較高的出口壓力，該壓力強(qiáng)制閥56關(guān)閉，這樣，由兩個(gè)壓縮機(jī)形成充氣空氣。這可提供所要求的增加的低端增壓。發(fā)動(dòng)機(jī)在高端運(yùn)行過程中，通過最大地打開排氣旁路閥50以使基本上全部廢氣流流過旁路渦輪20T，壓縮機(jī)20C將不形成較之壓縮機(jī)18C的較高的出口壓力，該狀態(tài)將造成閥56打開，這樣，從后者壓縮機(jī)形成的基本上所有充氣空氣將旁路壓縮機(jī)20C，并避免否則由必須通過壓縮機(jī)20C的充氣空氣流會(huì)賦予的某種限制，應(yīng)該記住，這可具有較小的尺寸，因此防止對流動(dòng)造成較大的限制。
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的中速范圍上，可操作閥50達(dá)到局部打開的狀態(tài)，以合適地實(shí)現(xiàn)所要求的增壓和背壓。應(yīng)該認(rèn)為，低端特性的改進(jìn)可促使達(dá)到輕載循環(huán)中廢氣排放的改進(jìn)和發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)的改進(jìn)，同時(shí)，允許高壓級的尺寸做得更小而不損害高端特性。
圖2-4示出在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)58中實(shí)施的本發(fā)明的渦輪增壓器旁路控制(TCBC)策略，以便設(shè)定到旁路閥50打開的程度?？刂葡到y(tǒng)58包括一個(gè)或多個(gè)處理器，其包含有處理數(shù)據(jù)的算法。
一要求指令的渦輪增壓器旁路控制值(參數(shù)TCBC-DES)由控制系統(tǒng)58用對于特定發(fā)動(dòng)機(jī)任何合適的方法形成。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)溫度、氣壓、發(fā)動(dòng)機(jī)速度，以及發(fā)動(dòng)機(jī)加油可影響到值，因此，根據(jù)任何合適的算法，對于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度數(shù)據(jù)，以及要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油數(shù)據(jù)的處理，是形成TCBC-DES的一種方法。對于某些瞬態(tài)狀態(tài)的補(bǔ)償和過濾以及各種數(shù)據(jù)的限制可合適地包括在內(nèi)。
對于TCBC-DES的數(shù)據(jù)值代表了一由一求值功能元件134求得的參數(shù)，其與最小和最大限值一致(參數(shù)TCBC-DES-LMN和TCBC-DES-LMX)。如果數(shù)據(jù)值在限值之內(nèi)，則被功能元件134通過。如果它大于最大值，則通過的值是值TCBC-DES-LMX。如果它小于最小值，則通過的值是值TCBC-DES-LMN。
被功能元件134通過的數(shù)據(jù)值TCBC-DES對TCBC閉路控制形成一輸入。圖2中的求和功能元件150是環(huán)路關(guān)閉之處。該功能元件從數(shù)據(jù)值TCBC-DES中減去用任何合適方法(諸如一壓力傳感器)測得的代表實(shí)際廢氣背壓的數(shù)據(jù)值EBP-KPG，以形成一代表它們之間誤差的數(shù)據(jù)值。
如圖2所示，針對最小和最大預(yù)設(shè)限值，該誤差由一求值功能元件154求得。如果對于誤差的數(shù)據(jù)值比對于最大預(yù)設(shè)限值(參數(shù)TCBC-ERR-LMX)的數(shù)據(jù)值更加為正，則對于TCBC-ERR-LMX的數(shù)據(jù)值通過。如果對于誤差的數(shù)據(jù)值比對于最小預(yù)設(shè)限值(參數(shù)TCBC-ERR-LMN)的數(shù)據(jù)值更加為負(fù)，則對于TCBC-ERR-LMN的數(shù)據(jù)值通過。如果誤差的數(shù)據(jù)值介于限值之間，則對于實(shí)際誤差本身的數(shù)據(jù)值通過。不管值為多少，通過的數(shù)據(jù)值用圖2中的參數(shù)TCBC-T21表示。
當(dāng)閥50的閉路控制工作時(shí)，一開關(guān)功能元件156通過對于TCBC-T21的數(shù)據(jù)值，作為用于參數(shù)TCBC-ERR的數(shù)據(jù)值，如圖3所示，該值然后由TCBC P-I&Feed-Forward Control(前輸送控制)進(jìn)行處理。當(dāng)閥50的閉路控制不工作時(shí)，開關(guān)功能元件156關(guān)閉而不繼續(xù)通過TCBC-ERR的數(shù)據(jù)值。開關(guān)功能元件可在各種情形下關(guān)閉，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中、發(fā)動(dòng)機(jī)診斷測試以及校準(zhǔn)過程中。
隨著TCBC閉路控制的工作，由對于TCBC-ERR的數(shù)據(jù)值代表的誤差數(shù)據(jù)，被一比例功能元件160和一積分功能元件162處理，如圖3所示。對應(yīng)的增益與各個(gè)功能元件160、162相關(guān)，增益KP與比例功能元件160相關(guān)，而增益KI與積分功能元件162相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的某些原理，各個(gè)增益本身是發(fā)動(dòng)機(jī)加油和發(fā)動(dòng)機(jī)速度的函數(shù)。
圖3示出TCBC P-I&前輸送控制，其包括一用來設(shè)定對于比例功能元件160的增益的列表164以及一用來設(shè)定對于積分功能元件162的增益的列表166。
列表164包含比例增益KP的多個(gè)數(shù)據(jù)值，各個(gè)數(shù)據(jù)值與對應(yīng)的一對數(shù)據(jù)值相關(guān)，一個(gè)對于要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油MFDES，另一個(gè)對于發(fā)動(dòng)機(jī)速度N。對于要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油MFDES的各數(shù)據(jù)值代表著發(fā)動(dòng)機(jī)加油范圍的一對應(yīng)的分部部分，而對于發(fā)動(dòng)機(jī)速度的各數(shù)據(jù)值代表著發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍的一對應(yīng)的分部部分。對于要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油和發(fā)動(dòng)機(jī)速度的任何給定的組合，要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油將落入列表164內(nèi)的諸分部部分之一內(nèi)，而發(fā)動(dòng)機(jī)速度將落入其諸分部部分之一內(nèi)，導(dǎo)致對于比例增益KP的特定數(shù)據(jù)值對應(yīng)于兩個(gè)待供應(yīng)到乘法功能元件168的對應(yīng)的分部部分。
列表166包含積分增益KI的多個(gè)數(shù)據(jù)值，各個(gè)數(shù)據(jù)值與對應(yīng)的一對數(shù)據(jù)值相關(guān)，一個(gè)對于要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油MFDES，另一個(gè)對于發(fā)動(dòng)機(jī)速度N。對于要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油MFDES的各數(shù)據(jù)值代表著發(fā)動(dòng)機(jī)加油范圍的一對應(yīng)的分部部分，而對于發(fā)動(dòng)機(jī)速度的各數(shù)據(jù)值代表著發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍的一對應(yīng)的分部部分。對于要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油的任何給定的組合，要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油將落入列表166內(nèi)的諸分部部分之一內(nèi)，而發(fā)動(dòng)機(jī)速度將落入其諸分部部分之一內(nèi)，導(dǎo)致對于積分增益的特定數(shù)據(jù)值對應(yīng)于兩個(gè)待供應(yīng)到積分功能元件162的一積分器170的對應(yīng)的分部部分。積分器170包括箝位邏輯器，其限制對于最大和最小限值的積分率。
使用一包含多個(gè)代表設(shè)定點(diǎn)目標(biāo)值的數(shù)據(jù)值的列表172，一對于TCBC設(shè)定點(diǎn)的近似目標(biāo)值由一前輸送部件提供。各個(gè)設(shè)定點(diǎn)目標(biāo)數(shù)據(jù)值與對應(yīng)的一對數(shù)據(jù)值相關(guān)，一個(gè)對于發(fā)動(dòng)機(jī)速度N，另一個(gè)對于要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油MFDES。對于發(fā)動(dòng)機(jī)速度的各數(shù)據(jù)值代表著整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍的一對應(yīng)的分部部分，而對于要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油的各數(shù)據(jù)值代表著發(fā)動(dòng)機(jī)加油整個(gè)范圍的一對應(yīng)的分部部分，對于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油的任何給定的組合，發(fā)動(dòng)機(jī)速度將落入每一列表內(nèi)其諸分部部分之一內(nèi)，而要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油將落入諸加油分部部分之一內(nèi)，導(dǎo)致特定設(shè)定點(diǎn)目標(biāo)值對應(yīng)于兩個(gè)待選擇的對應(yīng)的分部部分，以作進(jìn)一步處理。
應(yīng)該指出的是，使用速度和要求加油來選擇前輸送目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)，是一開路功能，而由功能元件160、162提供的比例和積分控制是閉路功能。因此，本策略依賴于一開路、前輸送功能來近似要求的TCBC設(shè)定點(diǎn)，以及一與開路功能協(xié)調(diào)作用的閉路功能來實(shí)際地達(dá)到要求的設(shè)定點(diǎn)。
不依賴于速度和要求的加油，唯獨(dú)用開路來近似TCBC設(shè)定點(diǎn)，所揭示的策略還包括氣壓BARO-KPA和一偏移作為附加的因素。一功能發(fā)生器174和一偏離(參數(shù)TCBC-DTY-OFSET)提供兩個(gè)附加的數(shù)據(jù)值，它們通過一求和功能元件176，與從列表172中獲得的數(shù)據(jù)值相加，以形成對于參數(shù)TCBC-DTY-FF的數(shù)據(jù)值，其代表至少近似于要求TCBC的目標(biāo)數(shù)據(jù)值。
對于TCBC-DTY-FF的數(shù)據(jù)值、由比例功能元件160提供的對于TCBC-DTY-P的數(shù)據(jù)值，以及由積分功能元件162提供的對于TCBC-DTY-I的數(shù)據(jù)值，通過一求和功能元件178代數(shù)地相加。求和得到的數(shù)據(jù)值是對于參數(shù)TCBC-DTY-PIF的數(shù)據(jù)值(見圖4)，其供應(yīng)到作為缺省管理的部分的一開關(guān)功能元件182。
開關(guān)功能元件182選擇TCBC-DTY-PIF的數(shù)據(jù)值或TCBC-T31的數(shù)據(jù)值以便作進(jìn)一步處理，視可影響TCBC的缺省發(fā)生或不發(fā)生而定。通過一乘法功能元件183對于TCBC-DTY-FF的數(shù)據(jù)值進(jìn)行處理，可獲得TCBC-T31的數(shù)據(jù)值，其中，應(yīng)用一乘子TCBC-FM-KP。盡管控制系統(tǒng)具有各種缺省探測能力，但具體的細(xì)節(jié)不包括在這里。能夠影響TCBC的缺省探測通過一個(gè)或多個(gè)控制輸入(通常為標(biāo)號184)來操作開關(guān)功能元件182，以使TCBC僅通過TCBC-T31的數(shù)據(jù)值被開路控制，如此就足夠了。沒有一缺省可代之以導(dǎo)致開關(guān)功能元件182通過TCBC-DTY-PIF的數(shù)據(jù)值，由此，提供TCBC的閉路控制。
被開關(guān)功能元件182通過的不管什么數(shù)據(jù)值，可相對于TCBC Actuator Limits(致動(dòng)器限值)通過以便進(jìn)行計(jì)算，所述TCBC致動(dòng)器限值形成運(yùn)行閥50的致動(dòng)器的有效值的范圍的限值。一計(jì)算功能元件190對最小和最大限值設(shè)定數(shù)據(jù)值(參數(shù)TCBC-DTY-LMX和TCBC-DTY-LMN)。只要被開關(guān)功能元件182通過的數(shù)據(jù)值介于這些限值之間，該值就可用來設(shè)定到旁路閥50打開的程度。
總而言之，所揭示的策略已顯示了形成作為對控制系統(tǒng)的輸入的要求的TCBC，以強(qiáng)制實(shí)際TCBC盡可能緊密地響應(yīng)于該輸入。各種形式的補(bǔ)償可在反饋回路關(guān)閉點(diǎn)前施加到要求的TCBC。盡管本發(fā)明一般的原理足以廣泛包括任何、所有的各種形式的補(bǔ)償，或它們中都不是的形式，這些各種形式的補(bǔ)償構(gòu)成一般原理內(nèi)的本發(fā)明的更為具體的原理。本策略可以任何合適的執(zhí)行速率執(zhí)行，例如，125hz。
可認(rèn)為比例控制和積分控制的組合(即，P-I控制)是一優(yōu)選形式的反饋控制，其最適合于TCBC的控制。前輸送、開路控制和優(yōu)選形式的閉路的結(jié)合也是優(yōu)選的。然而，本發(fā)明一般原理可在所揭示優(yōu)選形式之外的其它形式中實(shí)施。
盡管已經(jīng)圖示和描述了本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例，但應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明的原理可適用于所有落入附后權(quán)利要求書范圍內(nèi)的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一內(nèi)燃機(jī)(10)，其包括燃料在其中燃燒的燃燒缸(36)；從發(fā)動(dòng)機(jī)(10)排出含有燃燒產(chǎn)物的廢氣流所傳輸通過的排氣系統(tǒng)(14)，該發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)包括多級渦流增壓器(16)的第一和第二渦輪(18T、20T)，以及一用來繞過渦輪(18T、20T)中的一個(gè)渦輪(20T)有選擇地旁路廢氣流的閥(50)；以及一包括用來處理數(shù)據(jù)的一處理器的控制系統(tǒng)(58)，以形成用來控制程度的數(shù)據(jù)，閥(50)有選擇地繞過一個(gè)渦輪(20T)旁路廢氣流到該程度，其中，處理器包括一控制策略，a)用來處理各種參數(shù)(N、MFDES)的數(shù)據(jù)值，以對應(yīng)于要求的繞過一個(gè)渦輪(20T)的廢氣旁路流，形成一代表一要求的用于閥(50)的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的數(shù)據(jù)值；b)用來處理所要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)數(shù)據(jù)值以及一與閥(50)運(yùn)行的實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)相關(guān)的數(shù)據(jù)值，以便對于實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)的閉路控制形成一設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)；c)用來從一基于表征發(fā)動(dòng)機(jī)(10)運(yùn)行一方面的一參數(shù)(N、MFDES)的數(shù)據(jù)值的列表(164、166)中選擇閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值；d)用來處理選定的閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值和設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)，以形成一用于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值；以及e)用來使用閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值，以形成一用于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值，以便強(qiáng)制實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)到要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)。
2.一控制系統(tǒng)(58)，用來控制程度，閥(50)有選擇地繞過在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)(14)中的兩個(gè)渦輪(18T、20T)之一旁路廢氣流到該程度，控制系統(tǒng)(58)包括一處理器，a)用來處理各種參數(shù)(N、MFDES)的數(shù)據(jù)值，以對應(yīng)于要求的繞過一個(gè)渦輪(20T)的廢氣旁路流，形成一代表要求的用于閥(50)的運(yùn)行的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的數(shù)據(jù)值；b)用來處理所要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)數(shù)據(jù)值以及一與閥(50)運(yùn)行的實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)相關(guān)的數(shù)據(jù)值，以便對于實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)的閉路控制形成一設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)；c)用來從一基于表征發(fā)動(dòng)機(jī)(10)運(yùn)行一方面的一參數(shù)(N、MFDES)的數(shù)據(jù)值的列表(164、166)中選擇閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值；d)用來處理選定的閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值和設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)，以形成一用于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值；以及e)用來使用閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值，以形成一用于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值，以便強(qiáng)制實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)到要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的本發(fā)明，其特征在于，處理器包括一策略，以便通過一比例功能元件(160)和一積分功能元件(162)，使用從對于各個(gè)比例功能元件和積分功能元件(160、162)的列表(164、166)中的閉路增益(KP、KI)的對應(yīng)數(shù)據(jù)值，并使用由對應(yīng)的比例功能元件和積分功能元件(160、162)處理的設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)產(chǎn)生的對應(yīng)的數(shù)據(jù)值，來處理設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)，以形成用于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值。
4.如權(quán)利要求3所述的本發(fā)明，其特征在于，處理器包括一策略，用來形成用于近似于要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的前輸送、開路輸出(TCBC-DTY-FF)的一數(shù)據(jù)值，以及結(jié)合對于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值使用前輸送、開路輸出(TCBC-DTY-FF)的數(shù)據(jù)值，以形成對于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值。
5.如權(quán)利要求4所述的本發(fā)明，其特征在于，控制系統(tǒng)(58)包括一列表(172)，該列表(172)包含前輸送設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)，各個(gè)數(shù)據(jù)值與對于發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)的特定數(shù)據(jù)值和發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)范圍內(nèi)的特定要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)相關(guān)，處理器包括一策略，用來根據(jù)指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)的一數(shù)據(jù)值和指示由處理器形成的要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)的數(shù)據(jù)值、從列表(172)中選擇前輸送設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)之一，然后，用來結(jié)合對于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值使用一選定的前輸送設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)，以形成對于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值。
6.如權(quán)利要求1或2所述的本發(fā)明，其特征在于，處理器包括一策略，用來形成一近似于要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的前輸送數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)，以及用來結(jié)合對于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值、使用近似于要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的前輸送數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)，以形成對于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值。
7.如權(quán)利要求1或2所述的本發(fā)明，其特征在于，處理器包括一策略，用來處理一指示要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)的數(shù)據(jù)值、一指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)的數(shù)據(jù)值、以及一指示氣壓(BARO-KPA)的數(shù)據(jù)值，以對應(yīng)于繞過一個(gè)渦輪(20T)要求的廢氣旁路流、形成代表閥(50)運(yùn)行的要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的數(shù)據(jù)值。
8.如權(quán)利要求7所述的本發(fā)明，其特征在于，處理器包括策略(134)，用來對應(yīng)于繞過一個(gè)渦輪(20T)要求的廢氣旁路流、計(jì)算代表閥(50)運(yùn)行的要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的數(shù)據(jù)值，以與一許用范圍相一致，該范圍由對于一最小限值(TCBC-DES-LMN)的數(shù)據(jù)值和對于一最大限值(TCBC-DES-LMX)的數(shù)據(jù)值所定義。
9.如權(quán)利要求1或2所述的本發(fā)明，其特征在于，處理器包括一策略，用來根據(jù)指示要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)的數(shù)據(jù)值和指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)的數(shù)據(jù)值、從列表(164、166)中選擇閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值。
10.一用來控制程度的方法，閥50有選擇地繞過在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)(14)內(nèi)的兩個(gè)渦輪(18T、20T)中一個(gè)渦輪(20T)旁路廢氣流到該程度，該方法包括a)處理各種參數(shù)(N、MFDES)的數(shù)據(jù)值，以對應(yīng)于繞過一個(gè)渦輪(20T)的要求的廢氣旁路流，形成一代表閥(50)的運(yùn)行的要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的數(shù)據(jù)值；b)處理所要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)數(shù)據(jù)值以及一與閥50運(yùn)行的實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)相關(guān)的數(shù)據(jù)值，以便對于實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)的閉路控制形成一設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)；c)從一基于表征發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一方面的一參數(shù)(N、MFDES)的數(shù)據(jù)值的列表(164、166)中選擇閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值；d)處理選定的閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值和設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)，以形成一用于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值；以及e)使用閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值，以形成一用于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值，以便強(qiáng)制實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP-KPG)到要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括通過一比例功能元件(160)和一積分功能元件(162)，使用從對于各個(gè)比例功能元件和積分功能元件(160、162)的列表(164、166)中的閉路增益(KP、KI)的對應(yīng)數(shù)據(jù)值，并使用由對應(yīng)的比例功能元件和積分功能元件(160、162)處理的設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)產(chǎn)生的對應(yīng)的數(shù)據(jù)值，來處理設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC-ERR)，以形成用于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，包括形成用于近似于要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的前輸送、開路輸出(TCBC-DTY-FF)的一數(shù)據(jù)值，以及結(jié)合對于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值使用前輸送、開路輸出(TCBC-DTY-FF)的數(shù)據(jù)值，以形成對于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，包括根據(jù)指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)的一數(shù)據(jù)值和指示要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)的數(shù)據(jù)值，從包含前輸送設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)的列表(172)中選擇一前輸送設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)，所述各個(gè)前輸送設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-與在發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)的特定數(shù)據(jù)值以及發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)范圍內(nèi)的一特定要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)相關(guān)，然后，結(jié)合對于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值，使用一選定的前輸送設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)，以形成對于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括形成一近似于要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的前輸送數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)，以及用來結(jié)合對于閉路輸出(TCBC-DTY-P、TCBC-DTY-I)的數(shù)據(jù)值、使用近似于要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的前輸送數(shù)據(jù)值(TCBC-DTY-FF)，以形成對于最終輸出(TCBC-DTY-PIF)的數(shù)據(jù)值。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括處理一指示要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)的數(shù)據(jù)值、一指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)的數(shù)據(jù)值、以及一指示氣壓(BARO-KPA)的數(shù)據(jù)值，以對應(yīng)于繞過一個(gè)渦輪(20T)的要求的廢氣旁路流，形成代表閥(50)運(yùn)行的要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的數(shù)據(jù)值。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括對應(yīng)于繞過一個(gè)渦輪(20T)要求的廢氣旁路流，計(jì)算代表閥(50)運(yùn)行的要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC-DES)的數(shù)據(jù)值，以與一許用范圍相一致，該范圍由對于一最小限值(TCBC-DES-LMN)的數(shù)據(jù)值和對于一最大限值(TCBC-DES-LMX)的數(shù)據(jù)值所定義。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括從一基于指示要求的發(fā)動(dòng)機(jī)加油(MFDES)的數(shù)據(jù)值和指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)的數(shù)據(jù)值的列表(164、166)中選擇閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值。
全文摘要
一控制系統(tǒng)(58)，其用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)，控制到使閥(50)達(dá)到有選擇地繞過發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)(14)內(nèi)的兩個(gè)渦輪(18T、20T)之一旁路廢氣流的程度。閥運(yùn)行的一要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC－DES)和實(shí)際的設(shè)定點(diǎn)(EBP－KPG)被用來對實(shí)際的設(shè)定點(diǎn)(EBP－KPG)的閉路控制形成一設(shè)定點(diǎn)誤差(TCBC－ERR)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度(N)和加油(MFDES)，從一列表(164、166)中選擇用于閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值。選定的閉路增益(KP、KI)的數(shù)據(jù)值和設(shè)定點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)值(TCBC－ERR)被用來對閉路輸出(TCBC－DTY－P、TCBC－DTY－I)形成一數(shù)據(jù)值，其連同前輸送參數(shù)(TCBC－DTY－FF)一起用來形成對于最終輸出(TCBC－DTY－PIF)的數(shù)據(jù)值，以強(qiáng)制實(shí)際設(shè)定點(diǎn)(EBP－KPG)變到要求的設(shè)定點(diǎn)(TCBC－DES)。
文檔編號F02D41/00GK1871419SQ200480031312
公開日2006年11月29日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者R·羅德里格斯, E·P·索普斯, P·S·巴勒凱 申請人:萬圖引擎知識產(chǎn)權(quán)有限責(zé)任公司