專(zhuān)利名稱(chēng)：用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的egr、新鮮質(zhì)量空氣流量和增壓壓力的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。
背景技術(shù)：
在該部分中的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，并且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制包括基于包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的期望的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的操作和例如包括發(fā)動(dòng)機(jī)排放的所得到的操作中的參數(shù)控制。由發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法控制的參數(shù)包括空氣流量、燃料流量和進(jìn)氣與排氣門(mén)設(shè)定?？上虬l(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣，以相對(duì)于自然吸氣的進(jìn)氣系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增加的空氣流量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。渦輪增壓器利用發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中的壓力，以驅(qū)動(dòng)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣的壓縮機(jī)。示例性的渦輪增壓器可包括可變幾何渦輪增壓器(VGT)，以使得為排氣系統(tǒng)給定的條件提供的增壓空氣的調(diào)節(jié)成為可能。增壓器利用例如由附件帶提供的來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械動(dòng)力，以驅(qū)動(dòng)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣的壓縮機(jī)。廢氣再循環(huán)(EGR)是可控制的另一參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)內(nèi)的廢氣流量被耗盡了氧，并且基本上為惰性氣體。EGR控制影響發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒和所得到的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。用于發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣處理系統(tǒng)管理進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣空氣流量和EGR。必須配備空氣處理系統(tǒng)，以滿(mǎn)足達(dá)到排放目標(biāo)的充氣成分目標(biāo)(例如EGR份額目標(biāo))，并滿(mǎn)足達(dá)到期望的功率和扭矩目標(biāo)的總空氣可用目標(biāo)(例如充氣流量質(zhì)量流量)。最強(qiáng)烈地影響EGR流量的致動(dòng)器通常影響充氣流量，而最強(qiáng)烈地影響充氣流量的致動(dòng)器通常影響EGR流量。因此，具有現(xiàn)代空氣處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)提出了具有耦合的輸入輸出響應(yīng)環(huán)的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)動(dòng)機(jī)包括廢氣再循環(huán)回路、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)?？刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括基于廢氣排氣再循環(huán)系統(tǒng)、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)中第一選擇的一個(gè)系統(tǒng)的逆流模型確定該第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令。這包括基于第一選擇的系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)第一輸入、基于第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)第二輸出、和基于第一輸入和第二輸出確定第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令?；诘谝贿x擇的系統(tǒng)的前饋控制指令控制第一選擇的系統(tǒng)。本發(fā)明還提供如下方案
1.控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)的方法，所述方法包
括
基于所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、所述節(jié)氣閥系統(tǒng)和所述充氣系統(tǒng)中第一選擇的一個(gè)系統(tǒng)的逆流模型確定所述第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令，包括
基于所述第一選擇的系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)第一輸入；基于所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)第二輸入；以及基于所述第一輸入和所述第二輸入確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制
指令；以及
基于所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述第一選擇的系統(tǒng)。2.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述第一選擇的系統(tǒng)為所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，并且其中所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括用于在所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的廢氣再循環(huán)閥的前饋控制指令。3.根據(jù)方案2所述的方法，其中所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的所述壓力值包括基于所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的出口處的壓力與所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比；以及
其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用基于所述有效過(guò)流面積與所述壓力比的混合多項(xiàng)式。4.根據(jù)方案2所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用基于所述第一選擇的系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)以提供所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表。5.根據(jù)方案4所述的方法，其中所述第一輸入包括校正的廢氣再循環(huán)流量；以及其中所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的所述壓力值包括基于所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的出口處的
壓力與所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比。6.根據(jù)方案2所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型，所述指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型包括基于來(lái)自所述第一選擇的系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)。7.根據(jù)方案2所述的方法，還包括
基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的逆流模型確定所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的第一輸入；基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的第二輸入；以及基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述第一輸入和所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述第二輸入確定所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及
基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述節(jié)氣閥系統(tǒng)；以及其中確定所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用如下中之一
基于基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的出口處的壓力與所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比和所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述有效過(guò)流面積的混合多項(xiàng)式，
基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)成提供所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表，以及
包括基于來(lái)自所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)的指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型。8.根據(jù)方案7所述的方法，還包括
基于所述充氣系統(tǒng)的逆流模型確定所述充氣系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述充氣系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第一輸入；基于所述充氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第二輸入；以及基于所述充氣系統(tǒng)的所述第一輸入和所述充氣系統(tǒng)的所述第二輸入確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及
基于所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述充氣系統(tǒng)；以及其中確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用如下中之一
基于基于所述充氣系統(tǒng)的出口處的壓力與所述充氣系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比和所述充氣系統(tǒng)的所述有效過(guò)流面積的混合多項(xiàng)式，
基于所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)成提供所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表，以及
包括基于來(lái)自所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)的指數(shù)多項(xiàng)
式擬合模型。9.根據(jù)方案2所述的方法，還包括
基于所述充氣系統(tǒng)的逆流模型確定所述充氣系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述充氣系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第一輸入；基于所述充氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第二輸入；以及基于所述充氣系統(tǒng)的所述第一輸入和所述充氣系統(tǒng)的所述第二輸入確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及
基于所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述充氣系統(tǒng)；以及其中確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用如下中之一
基于所述充氣系統(tǒng)的有效過(guò)流面積和基于所述充氣系統(tǒng)的出口處的壓力與所述充氣系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比的混合多項(xiàng)式，
基于所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)成提供所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表，以及
包括基于來(lái)自所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)的指數(shù)多項(xiàng)
式擬合模型。10.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述第一選擇的系統(tǒng)為所述節(jié)氣閥系統(tǒng)，并且其中所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括所述節(jié)氣閥系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)氣門(mén)的前饋控制指令。11.根據(jù)方案10所述的方法，其中所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的所述壓力值包括基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的出口處的壓力與所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比；以及
其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用基于所述有效過(guò)流面積與所述壓力比的混合多項(xiàng)式。12.根據(jù)方案10所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用基于所述第一選擇的系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)成提供所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表。13.根據(jù)方案12所述的方法，其中所述第一輸入包括校正的質(zhì)量空氣流量；以及其中所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的所述壓力值包括基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的出口處的壓力
與所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比。14.根據(jù)方案10所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型，所述指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型包括基于來(lái)自所述第一選擇的系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)。
15.根據(jù)方案10所述的方法，還包括
基于所述充氣系統(tǒng)的逆流模型確定所述充氣系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述充氣系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第一輸入；基于所述充氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第二輸入；以及基于所述充氣系統(tǒng)的所述第一輸入和所述充氣系統(tǒng)的所述第二輸入確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及
基于所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述充氣系統(tǒng)；以及其中確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用如下中之一
基于所述充氣系統(tǒng)的所述有效過(guò)流面積和基于所述充氣系統(tǒng)的出口處的壓力與所述充氣系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比的混合多項(xiàng)式，
基于所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)以提供所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表，以及
包括基于來(lái)自所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)的指數(shù)多項(xiàng)
式擬合模型。16.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述第一選擇的系統(tǒng)為所述充氣系統(tǒng)，并且其中所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括所述充氣系統(tǒng)內(nèi)的可變幾何渦輪增壓器的前饋控制指令。17.根據(jù)方案16所述的方法，其中所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的所述壓力值包括基于所述排氣系統(tǒng)中的所述充氣系統(tǒng)上游的排氣系統(tǒng)壓力與所述排氣系統(tǒng)中的所述充氣系統(tǒng)下游的壓力的壓力比；以及
其中確定所述前饋控制指令包括利用基于所述有效過(guò)流面積和所述壓力比的混合多項(xiàng)式。18.根據(jù)方案16所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述控制指令包括利用基于所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)以提供所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表。19.根據(jù)方案18所述的方法，其中所述第一輸入包括校正的通過(guò)所述充氣系統(tǒng)內(nèi)的所述可變幾何渦輪增壓器的渦輪的排氣流量；以及
其中所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的所述壓力值包括基于所述排氣系統(tǒng)中的所述充氣系統(tǒng)上游的排氣系統(tǒng)壓力與所述排氣系統(tǒng)中的所述充氣系統(tǒng)下游的壓力的壓力比。20.根據(jù)方案16所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型，所述指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型包括基于來(lái)自所述第一選擇的系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)。21.根據(jù)方案1所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用多輸入多輸出控制器確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令。22.根據(jù)方案21所述的方法，其中所述逆流模型使所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令與另一前饋控制指令解耦。23.控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)的設(shè)備，包括
所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)包括廢氣再循環(huán)閥；所述節(jié)氣閥系統(tǒng)包括節(jié)氣門(mén)；
所述充氣系統(tǒng)包括可變幾何渦輪增壓器；以及
控制模塊
基于所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、所述節(jié)氣閥系統(tǒng)和所述充氣系統(tǒng)中第一選擇的一個(gè)系統(tǒng)的逆流模型確定所述第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令，包括
基于所述第一選擇的系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)第一輸入；基于所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)第二輸入；以及基于所述第一輸入和所述第二輸入確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述
前饋控制指令；以及
基于所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述第一選擇的系統(tǒng)。


現(xiàn)在將參考附圖作為例子的方式描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中
圖1示意性地描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性?xún)?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、控制模塊和排氣后處理系統(tǒng)；圖2示意性地描繪根據(jù)本發(fā)明的包括渦輪增壓器的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造；圖3示意性地描繪根據(jù)本發(fā)明的包括增壓器的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造；圖4示意性地描繪根據(jù)本發(fā)明的向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣和EGR流量的包括MIMO模塊的示例性多變量空氣處理控制系統(tǒng)；
圖5圖形地描繪根據(jù)本發(fā)明的與EGR的操作對(duì)應(yīng)的示例性數(shù)據(jù)；圖6圖形地描繪根據(jù)本發(fā)明的與EGR操作對(duì)應(yīng)的示例性數(shù)據(jù)和擬合示例性數(shù)據(jù)的曲線(xiàn).
一入 ，
圖7圖形地描繪根據(jù)本發(fā)明的期望EGR閥位置與基于多項(xiàng)式擬合模型的計(jì)算EGR閥位置的比較；
圖8描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性節(jié)氣閥系統(tǒng)；
圖9圖形地描繪根據(jù)本發(fā)明的可用于確定VGT的控制指令的示例性數(shù)據(jù)；圖10圖形地描繪根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)查閱表確定期望的VGT位置的示例性方法；以及圖11描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性過(guò)程。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考其中顯示僅為了圖示某些示例性實(shí)施例而不是為了限制所述示例性實(shí)施例的附圖，圖1示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性?xún)?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10、控制模塊5和排氣后處理系統(tǒng)65。示例性發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有附接至曲軸M并在氣缸20中可動(dòng)的往復(fù)活塞22的多缸直噴式壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述氣缸20限定可變?nèi)莘e的燃燒室34。曲軸M以可操作的方式附接至車(chē)輛變速器和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，以響應(yīng)于操作者扭矩請(qǐng)求T0_REQ向車(chē)輛變速器和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞牽引扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地采用四沖程操作，其中每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒循環(huán)包括曲軸M的分成四個(gè)180度的階段(進(jìn)氣-壓縮-膨脹-排氣)的720度的角旋轉(zhuǎn)，所述四個(gè)180度的階段說(shuō)明活塞22在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸20中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。多齒目標(biāo)輪沈附接至曲軸并與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)包括監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作的傳感器和控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作的致動(dòng)器。傳感器和致動(dòng)器信號(hào)地或操作地連接至控制模塊5。
發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地為直噴式四沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括由在氣缸內(nèi)于上止點(diǎn)與下止點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞限定的可變?nèi)莘e的燃燒室和包括進(jìn)氣門(mén)與排氣門(mén)的氣缸蓋?；钊诿總€(gè)循環(huán)均包括進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣沖程的重復(fù)循環(huán)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地具有主要是貧的化學(xué)計(jì)量比的空氣/燃料操作規(guī)程。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，本發(fā)明的方面可適用于主要以貧的化學(xué)計(jì)量比操作的其他發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，例如稀燃火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作期間，燃燒事件出現(xiàn)在當(dāng)燃料充氣被注入燃燒室以與進(jìn)氣形成氣缸充氣時(shí)的每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間。充氣隨后在壓縮沖程期間通過(guò)充氣的壓縮作用燃燒。發(fā)動(dòng)機(jī)適合于在寬范圍的溫度、氣缸充氣(空氣、燃料和EGR)和噴射事件上操作。在此公開(kāi)的方法尤其適于以貧的化學(xué)計(jì)量比操作的直噴壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的操作，以確定在正在進(jìn)行的操作期間與燃燒室中的每個(gè)燃燒室中的放熱相關(guān)連的參數(shù)。該方法還可適用于包括火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的其他發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，包括適合于使用均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火(HCCI)策略的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造。該方法可適用于利用每發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)每氣缸多脈沖燃料噴射事件的系統(tǒng)，例如分別影響氣缸壓力的將引燃噴射用于燃料重整、將主噴射事件用于發(fā)動(dòng)機(jī)功率、以及在可應(yīng)用的情況下將后燃燒燃料噴射事件用于后處理管理的系統(tǒng)。傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上或附近，以監(jiān)測(cè)物理特性并產(chǎn)生可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和環(huán)境參數(shù)校正的信號(hào)。傳感器包括曲軸旋轉(zhuǎn)傳感器，包括用于通過(guò)感測(cè)多齒目標(biāo)輪26的齒上的邊緣來(lái)監(jiān)測(cè)曲軸(即發(fā)動(dòng)機(jī))速度(RPM)的曲柄傳感器44。曲柄傳感器是已知的，并且例如可包括霍耳效應(yīng)傳感器、感應(yīng)傳感器或磁阻傳感器。來(lái)自曲柄傳感器44的信號(hào)輸出被輸入至控制模塊5。燃燒壓力傳感器30適合于監(jiān)測(cè)缸內(nèi)壓力(C0MB_PR)。燃燒壓力傳感器30優(yōu)選地為非侵入式的，并包括具有環(huán)形橫截面的力傳感器，所述力傳感器適合于在用于電熱塞觀(guān)的開(kāi)口處安裝到氣缸蓋中。燃燒壓力傳感器30與電熱塞觀(guān)一起安裝，其中燃燒壓力通過(guò)電熱塞機(jī)械地發(fā)送至壓力傳感器30。壓力傳感器30的輸出信號(hào)C0MB_PR與氣缸壓力成正比。壓力傳感器30包括壓電陶瓷或其他同樣可適用的裝置。其他傳感器優(yōu)選地包括用于監(jiān)測(cè)歧管壓力(MAP)和環(huán)境氣壓(BARO)的歧管壓力傳感器、用于監(jiān)測(cè)進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)和進(jìn)氣空氣溫度(Tin)的質(zhì)量空氣流量傳感器以及用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(COOLANT)的冷卻劑傳感器35。系統(tǒng)可包括用于監(jiān)測(cè)例如溫度、空氣/燃料比和成分的一個(gè)或多個(gè)廢氣參數(shù)的狀態(tài)的廢氣傳感器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，對(duì)控制和診斷來(lái)說(shuō)可存在其他的傳感器和方法。通常尤其通過(guò)節(jié)氣門(mén)踏板和制動(dòng)器踏板獲得以操作者扭矩請(qǐng)求形式T0_REQ的操作者輸入。發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地配備有用于監(jiān)測(cè)操作并為了系統(tǒng)控制的其他傳感器。傳感器中的每個(gè)傳感器信號(hào)地連接至控制模塊5，以提供由控制模塊轉(zhuǎn)換成表示相應(yīng)所監(jiān)測(cè)參數(shù)的信息的信號(hào)信息。應(yīng)理解的是，該構(gòu)造是說(shuō)明性的而非限制性的，包括可用功能等效的裝置和算法代替的各種傳感器。致動(dòng)器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上并響應(yīng)于操作者輸入由控制模塊5控制，以達(dá)到各種性能目標(biāo)。致動(dòng)器包括響應(yīng)于控制信號(hào)(ETC)控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的電控節(jié)流閥、以及響應(yīng)于控制信號(hào)(INJ_PW)用于將燃料直接注入燃燒室中的每個(gè)燃燒室的多個(gè)燃料噴射器12，所有的致動(dòng)器均響應(yīng)于操作者扭矩請(qǐng)求T0_REQ被控制。廢氣再循環(huán)閥32和冷卻器響應(yīng)于來(lái)自控制模塊的控制信號(hào)(EGR)控制到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的外部再循環(huán)廢氣的流量。電熱塞觀(guān)安裝在燃燒室中的每個(gè)燃燒室中，并適宜于與燃燒壓力傳感器30—起使用。另外，充氣系統(tǒng)在有些實(shí)施例中可用于根據(jù)期望的歧管空氣壓力供應(yīng)增壓空氣。燃料噴射器12是適合于響應(yīng)于來(lái)自控制模塊的指令信號(hào)INJ_PW將燃料充氣直接注入燃燒室中的一個(gè)燃燒室的高壓燃料噴射器。燃料噴射器12中的每個(gè)燃料噴射器供應(yīng)有來(lái)自燃料分配系統(tǒng)的加壓燃料，并具有包括最小脈沖寬度和相關(guān)的最小可控燃料流率和最大燃料流率的操作特性。發(fā)動(dòng)機(jī)可配備有操作以調(diào)節(jié)氣缸中的每個(gè)氣缸的進(jìn)氣與排氣門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉的可控配氣機(jī)構(gòu)，包括氣門(mén)正時(shí)、定相(即相對(duì)于曲柄角和活塞位置的正時(shí))以及氣門(mén)開(kāi)度的升程大小。一個(gè)示例性的系統(tǒng)包括可變凸輪定相，其適用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)和均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。控制模塊5執(zhí)行存儲(chǔ)在其中的算法代碼，以控制前述致動(dòng)器，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作，包括節(jié)氣門(mén)位置、燃料噴射質(zhì)量和正時(shí)、控制再循環(huán)廢氣的流量的EGR閥位置、電熱塞操作、以及如此配備的系統(tǒng)上的進(jìn)氣和/或排氣門(mén)正時(shí)、定相和升程的控制。控制模塊構(gòu)造成從操作者接收輸入信號(hào)(例如節(jié)氣門(mén)踏板位置和制動(dòng)器踏板位置)以確定操作者扭矩請(qǐng)求T0_REG，并從指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度(RPM)和進(jìn)氣空氣溫度(Tin)以及冷卻劑溫度和其他環(huán)境條件的傳感器接收輸入信號(hào)?？刂颇K、模塊、控制器、控制單元、處理器和類(lèi)似的術(shù)語(yǔ)表示一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序的中央處理單元(優(yōu)選地微處理器)和相關(guān)的存儲(chǔ)器和儲(chǔ)存器(只讀、可編程只讀、隨機(jī)存取、硬盤(pán)等)、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、合適的信號(hào)調(diào)節(jié)和緩沖線(xiàn)路、以及提供所指示的功能性的其它合適的部件中的任何合適的一個(gè)或不同的組合?？刂颇K具有一組控制算法，包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并執(zhí)行以提供期望的功能的駐留軟件程序指令和校準(zhǔn)。算法優(yōu)選地在預(yù)置的循環(huán)期間執(zhí)行。算法諸如由中央處理器執(zhí)行，并可操作以監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感器及其他網(wǎng)絡(luò)控制模塊的輸入，和執(zhí)行控制與診斷程序以控制致動(dòng)器的操作?？稍谶M(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛操作期間以規(guī)則間隔例如每3. 125,6. 25,12. 5、25和100毫秒執(zhí)行循環(huán)。替代地，算法可響應(yīng)于事件的出現(xiàn)執(zhí)行。圖1描繪了示例性的柴油機(jī)，然而，本發(fā)明可用于其他的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，例如包括汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、乙醇或E85供料發(fā)動(dòng)機(jī)或其他類(lèi)似的已知設(shè)計(jì)。本發(fā)明不應(yīng)局限于在此公開(kāi)的特定的示例性實(shí)施例。圖2示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明的包括渦輪增壓器的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造。示例性的發(fā)動(dòng)機(jī)是多缸的，并包括本領(lǐng)域已知的各種加燃料類(lèi)型和燃燒策略。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部件包括進(jìn)氣空氣壓縮機(jī)40，其包括渦輪46和空氣壓縮機(jī)45 ；充氣空氣冷卻器142 ；EGR閥132和冷卻器152 ；進(jìn)氣歧管50 ；以及排氣歧管60。環(huán)境進(jìn)氣空氣通過(guò)進(jìn)口 171被吸入壓縮機(jī)45。加壓的進(jìn)氣空氣和EGR流量被輸送至進(jìn)氣歧管50，以供在發(fā)動(dòng)機(jī)10中使用。廢氣流量通過(guò)排氣歧管60離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)10，驅(qū)動(dòng)渦輪46，并通過(guò)排氣管170離開(kāi)。描繪的EGR系統(tǒng)是高壓EGR系統(tǒng)，以將加壓的廢氣從排氣歧管60輸送至進(jìn)氣歧管50。低壓EGR系統(tǒng)的替代性構(gòu)造可將低壓廢氣從排氣管170輸送至進(jìn)口 171。傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，以監(jiān)測(cè)物理特性并產(chǎn)生可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和環(huán)境參數(shù)校正的信號(hào)。傳感器優(yōu)選地包括環(huán)境空氣壓力傳感器112、環(huán)境或進(jìn)氣空氣溫度傳感器114和質(zhì)量空氣流量傳感器116(所有的傳感器可單獨(dú)地構(gòu)成或構(gòu)成為單個(gè)集成裝置)、進(jìn)氣歧管空氣溫度傳感器118、MAP傳感器120、廢氣溫度傳感器IM和EGR閥位置傳感器130。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器44監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。傳感器中的每個(gè)傳感器信號(hào)地連接至控制模塊5，以提供由控制模塊5轉(zhuǎn)換成表示相應(yīng)所監(jiān)測(cè)參數(shù)的信息的信號(hào)信息。應(yīng)理解的是，該構(gòu)造是說(shuō)明性的而非限制性的，包括可用功能等效的裝置和算法代替并仍屬于本發(fā)明的范圍的各種傳感器。此外，進(jìn)氣空氣壓縮機(jī)40可包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)的替代性的渦輪增壓器構(gòu)造。進(jìn)氣空氣壓縮器40包括渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)口中的空氣壓縮機(jī)45，該空氣壓縮機(jī)45由位于廢氣流中的渦輪46驅(qū)動(dòng)。渦輪46可包括許多實(shí)施例，包括具有固定葉片取向或可變?nèi)~片取向的裝置。此外，可使用作為單一裝置的渦輪增壓器，或者可將多個(gè)渦輪增壓器用于向相同的發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)增壓空氣。圖3示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明的包括增壓器的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造。示例性的發(fā)動(dòng)機(jī)是多缸的，并包括本領(lǐng)域已知的各種加燃料類(lèi)型和燃燒策略。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部件包括增壓器160，其包括空氣壓縮機(jī)45和帶驅(qū)動(dòng)輪164 ；充氣空氣冷卻器142 ；EGR閥132和冷卻器152 ；進(jìn)氣歧管50 ；以及排氣歧管60。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括從動(dòng)輪162，以向驅(qū)動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)輪164的帶166提供動(dòng)力。示例性的帶166可包括本領(lǐng)域已知的如蛇形帶的構(gòu)造。示例性的構(gòu)造包括同時(shí)驅(qū)動(dòng)增壓器160及其他附件諸如交流發(fā)電機(jī)或空調(diào)壓縮機(jī)的帶166。傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，以監(jiān)測(cè)物理特性并產(chǎn)生可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和環(huán)境參數(shù)校正的信號(hào)。傳感器優(yōu)選地包括環(huán)境空氣壓力傳感器112、環(huán)境或進(jìn)氣空氣溫度傳感器114和質(zhì)量空氣流量傳感器116(所有的傳感器可單獨(dú)地構(gòu)成或構(gòu)成為單個(gè)集成裝置)、進(jìn)氣歧管空氣溫度傳感器118、MAP傳感器120、廢氣溫度傳感器IM和EGR閥位置傳感器130。示例性的EGR閥130和EGR冷卻器152為EGR流量進(jìn)入增壓器160上游的進(jìn)氣系統(tǒng)提供路徑。在其他構(gòu)造下，EGR流量可進(jìn)入增壓器160下游的進(jìn)氣系統(tǒng)，但應(yīng)意識(shí)到的是，增壓器下游的高壓可限制其中EGR流量在該構(gòu)造下有效地進(jìn)入進(jìn)口的條件。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器44監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。傳感器中的每個(gè)傳感器信號(hào)地連接至控制模塊5，以提供由控制模塊5轉(zhuǎn)換成表示相應(yīng)所監(jiān)測(cè)參數(shù)的信息的信號(hào)信息。應(yīng)理解的是，該構(gòu)造是說(shuō)明性的而非限制性的，包括可用功能等效的裝置和算法代替并仍屬于本發(fā)明的范圍的各種傳感器。增壓器160可用于向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣，或者增壓器160可與渦輪增壓器結(jié)合使用，以向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣?？勺儙缀螠u輪增壓器(VGT)使對(duì)進(jìn)氣空氣進(jìn)行多少壓縮的控制成為可能。控制信號(hào)可例如通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)和/或渦輪中的葉片的角度來(lái)調(diào)整VGT的操作。這樣的示例性調(diào)整可減小這樣的葉片的角度，以減輕進(jìn)氣空氣的壓縮，或增大這樣的葉片的角度，以增強(qiáng)進(jìn)氣空氣的壓縮。VGT系統(tǒng)允許控制模塊選擇向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送的增壓壓力的水平?？刂瓶勺?cè)鰤浩鬏敵隼绨◤U氣門(mén)或旁通閥的其他方法可類(lèi)似于VGT系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，并且本發(fā)明不旨在局限于在此公開(kāi)的用于控制向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送的增壓壓力的特定示例性實(shí)施例。示例性的柴油機(jī)配備有共軌燃料噴射系統(tǒng)、EGR系統(tǒng)和VGT系統(tǒng)。廢氣再循環(huán)用于可控制地降低燃燒火焰溫度并減少NOx排放。VGT系統(tǒng)用于調(diào)整增壓壓力，以控制歧管空氣壓力并提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。為了實(shí)現(xiàn)包括EGR和VGT系統(tǒng)的控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制，可利用多輸入多輸出充氣控制模塊(ΜΙΜΟ模塊)。MIMO模塊基于描述期望的發(fā)動(dòng)機(jī)操作的單組輸入使EGR和VGT的計(jì)算有效的并且協(xié)調(diào)的控制成為可能。這樣的輸入例如可包括描述發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)。應(yīng)意識(shí)到的是，可將例如包括指示發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的壓力測(cè)量的其他參數(shù)用作輸入。
EGR和VGT耦合的MIMO控制、或者基于任何給定的輸入的EGR和VGT的控制固定響應(yīng)是計(jì)算有效的，并可賦予對(duì)基于EGR和VGT的獨(dú)立控制實(shí)時(shí)地會(huì)計(jì)算上不可能的變化輸入的復(fù)雜控制響應(yīng)。然而，EGR和VGT耦合的控制，包括任一給定輸入的參數(shù)的固定響應(yīng)，需要耦合的控制的簡(jiǎn)化的或者最佳擬合的校準(zhǔn)，以便控制固定響應(yīng)。結(jié)果，這樣的校準(zhǔn)可能是有挑戰(zhàn)性的，并且可包括基于選擇的簡(jiǎn)化控制校準(zhǔn)的欠最優(yōu)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。例如，EGR和VGT對(duì)負(fù)載的變化速率或發(fā)動(dòng)機(jī)溫度會(huì)理想地不同反應(yīng)。另外，EGR或VGT的控制可達(dá)到極限條件，并導(dǎo)致致動(dòng)器飽和。導(dǎo)致致動(dòng)器飽和的耦合的控制可引起本領(lǐng)域已知的狀況如飽和(wind-up)，其中預(yù)期的系統(tǒng)行為與期望的系統(tǒng)控制偏離并且導(dǎo)致即使在已解決(resolve)致動(dòng)器飽和之后的控制誤差。另外，EGR和VGT通過(guò)MIMO模塊的控制是非線(xiàn)性的，并且限定耦合的函數(shù)關(guān)系以提供期望的控制輸出需要大量的校準(zhǔn)工作。圖4示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明包括MIMO模塊的示例性的多變量空氣處理控制系統(tǒng)，以向發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣和EGR流量。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備280接收指令，并產(chǎn)生輸出。描繪了形成指令的許多模塊，包括EGR設(shè)定點(diǎn)模塊210、增壓設(shè)定點(diǎn)模塊220、前置濾波器模塊230、前饋模塊MO、MIMO模塊250、EGR致動(dòng)器極限模塊260和VGT致動(dòng)器極限模塊270。EGR設(shè)定點(diǎn)模塊210監(jiān)測(cè)描述發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的輸入212和214。輸入212和214包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載或類(lèi)似地指示發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)的其他參數(shù)。例如，代替發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載可利用用于指示發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料速率或壓力測(cè)量。EGR設(shè)定點(diǎn)模塊210輸出未校正的EGR設(shè)定點(diǎn)指令222，例如以基于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)描述如例如可存儲(chǔ)在查閱表中的校準(zhǔn)的或計(jì)算的EGR設(shè)定點(diǎn)。增壓設(shè)定點(diǎn)模塊220監(jiān)測(cè)描述發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的輸入216和218。輸入216和218可與輸入212和214相同，但不必是相同的參數(shù)。增壓設(shè)定點(diǎn)模塊220輸出未校正的增壓設(shè)定點(diǎn)指令224，例如以基于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)描述如例如可存儲(chǔ)在查閱表中的校準(zhǔn)的或計(jì)算的增壓設(shè)定點(diǎn)。前置濾波器模塊230將本領(lǐng)域已知的方法應(yīng)用于調(diào)節(jié)信號(hào)222和224，以產(chǎn)生已濾波的未校正的EGR設(shè)定點(diǎn)指令232和已濾波的未校正的增壓指令234。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，前置濾波器模塊230可包括基于ω。/(ω。+8)應(yīng)用濾波的低通濾波器，其中ω。是濾波器截止頻率，而s是頻率算子。在替代性實(shí)施例中，可將單獨(dú)的前置濾波器應(yīng)用于單獨(dú)的信號(hào)。前饋模塊240輸入指令232和234，并產(chǎn)生前饋EGR指令242和前饋VGT指令Μ4。在示例性的控制系統(tǒng)中，由前饋模塊240形成的前饋指令242和244基于設(shè)備動(dòng)態(tài)，這從通常由發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載調(diào)度的控制設(shè)定點(diǎn)產(chǎn)生默認(rèn)的致動(dòng)器位置。將描述實(shí)際的EGR位置或所得到的EGR速率236和實(shí)際的VGT位置或所得到的增壓壓力238的反饋信號(hào)與相應(yīng)的指令232和234相比較，并確定EGR誤差項(xiàng)246和增壓控制誤差項(xiàng)Μ8。將EGR誤差項(xiàng)246和增壓控制誤差項(xiàng)248用作實(shí)現(xiàn)為MIMO反饋控制器的MIMO模塊250的輸入，并且將在此描述的方法用于形成MIMO EGR指令252和MIMO VGT指令254。將指令252和254與相應(yīng)的指令242和244結(jié)合，以產(chǎn)生校正的EGR指令256和校正的VGT指令258。控制EGR和VGT的致動(dòng)器可包括極限。EGR致動(dòng)器極限模塊260基于致動(dòng)器極限調(diào)節(jié)校正的EGR指令256，以產(chǎn)生EGR位置指令沈2。類(lèi)似地，VGT致動(dòng)器極限模塊270基于致動(dòng)器極限調(diào)節(jié)校正的VGT指令258，以產(chǎn)生VGT位置指令272。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備觀(guān)0的兩個(gè)輸入包括EGR位置指令262和VGT位置指令272。所得到的EGR速率236和所得到的增壓壓力238被描繪成發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備觀(guān)0的輸出。VGT指令是控制增壓壓力的一種方式。然而，可代替VGT指令類(lèi)似地利用控制增壓壓力的其他指令諸如增壓壓力指令或歧管空氣壓力指令。如關(guān)于圖4所指示，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的操作的控制指令可包括結(jié)合以提供精確控制方法的反饋控制指令和前饋控制指令?？刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)包括EGR和歧管空氣壓力控制的方法包括利用MIMO模塊內(nèi)的解耦矩陣以實(shí)現(xiàn)反饋控制，其中基于在共同未決并且普通受讓的申請(qǐng)?zhí)?2/848，188中公開(kāi)的對(duì)角優(yōu)勢(shì)補(bǔ)償?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)模型構(gòu)成解耦矩陣，該申請(qǐng)?jiān)诖艘詤⒖嫉姆绞讲⑷搿０ㄙ|(zhì)量空氣流量和EGR的前饋控制的精確控制對(duì)降低燃燒排放和提高燃料效率來(lái)說(shuō)是重要的?？刂艵GR閥和節(jié)氣閥位置的示例性方法需要基于考慮不同高度、環(huán)境和后處理再生模式的所有組合的校準(zhǔn)的有意義的表。利用確定的函數(shù)關(guān)系以基于一組輸入提供輸出的基于模型的方法可避免采用傳統(tǒng)方法所需要的精細(xì)校準(zhǔn)。通過(guò)利用基于模型的方法控制EGR閥和節(jié)氣閥控制，可避免在包括不同的高度、環(huán)境狀況、冷起動(dòng)和后處理再生的不同的燃燒模式時(shí)的其他方法所需要的大量校準(zhǔn)。確定前饋控制指令的耦合的基于模型的方法可用于MIMO控制器，其中特定的輸入值或者輸入數(shù)據(jù)的組基于模型內(nèi)的耦聯(lián)的函數(shù)關(guān)系產(chǎn)生給定的輸出組。然而，復(fù)雜的建模系統(tǒng)，例如用于通過(guò)各種各樣的操作參數(shù)和條件控制發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜模型，不總是允許每個(gè)可能的參數(shù)和條件的精確建模。確定耦合的函數(shù)關(guān)系，從而對(duì)于給定的輸入組輸出值，常常需要最佳擬合、內(nèi)插或者耦合模型的值的平均。輸出值可分別不同地響應(yīng)于變化的參數(shù)和狀況。根據(jù)一個(gè)示例性的實(shí)施例，包括解耦函數(shù)關(guān)系的模型或解耦模型允許EGR和空氣質(zhì)量的控制作為耦合值和增壓壓力控制作為解耦或部分解耦的值。這樣解耦的模型在通過(guò)允許特定的環(huán)境的輸出值的解耦控制來(lái)允許可能的益處的同時(shí)，允許包括其益處的MIMO控制器的使用。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，同耦合控制相比較，從增壓控制的EGR和空氣質(zhì)量的解耦控制允許減小排放離差。系統(tǒng)的逆流模型或物理模型的逆可用于確定獲得通過(guò)系統(tǒng)中的孔口的期望流量所需的設(shè)定。通過(guò)系統(tǒng)的流量可建模成橫跨系統(tǒng)的壓差和系統(tǒng)中的流量限制的函數(shù)?？纱嬉阎幕蚩纱_定的項(xiàng)，并且可處理函數(shù)關(guān)系，以使系統(tǒng)的逆流模型可用于確定期望的系統(tǒng)設(shè)定以獲得期望的流量。在此公開(kāi)的示例性方法利用建模的系統(tǒng)的有效過(guò)流面積或流量限制的第一輸入、和包括使流量通過(guò)系統(tǒng)的壓力的系統(tǒng)的壓力值的第二輸入。EGR閥解耦的前饋控制的一個(gè)示例性方法可包括利用在基于逆模型和校準(zhǔn)項(xiàng)的混合多項(xiàng)式中實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的逆流模型。EGR閥解耦的前饋控制的另一示例性方法可包括利用基于尺度表的方法。EGR閥的解耦前饋控制的另一示例性方法可包括利用指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型。節(jié)氣閥的解耦前饋控制的示例性方法可利用系統(tǒng)的物理模型的逆、二維表方法或指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型。諸如配備有VGT的渦輪增壓器的充氣系統(tǒng)解耦的前饋控制的示例性方法可利用系統(tǒng)的物理模型的逆、二維表方法或指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型?？蓡为?dú)地或組合地利用這些方法，并且不同的方法可用于不同的條件和操作范圍的相同系統(tǒng)。控制方法可利用逆流模型，以確定包括EGR回路、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)中的一個(gè)的第一選擇的前饋控制指令?？刂品椒筛郊拥乩玫诙媪髂Ｐ?，以確定包括EGR回路、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)中的另一個(gè)的第二選擇的第二前饋控制指令?？刂品椒筛郊拥乩玫谌媪髂Ｐ?，以確定包括EGR回路、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)中的另一個(gè)的第三選擇的第三前饋控制指令。這樣，控制方式可控制EGR回路、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)中的任何一個(gè)或全部。 可對(duì)通過(guò)EGR系統(tǒng)的流量建模，以基于許多已知的輸入估計(jì)流量。通過(guò)EGR系統(tǒng)的流量可建模成通過(guò)孔口的流量，其中孔口主要包括特定設(shè)計(jì)的EGR閥或者孔口或文氏管。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，可根據(jù)以下的孔口流量方程對(duì)EGR流量Wf建模。
權(quán)利要求
1.控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)的方法，所述方法包括基于所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、所述節(jié)氣閥系統(tǒng)和所述充氣系統(tǒng)中第一選擇的一個(gè)系統(tǒng)的逆流模型確定所述第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述第一選擇的系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)第一輸入；基于所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)第二輸入；以及基于所述第一輸入和所述第二輸入確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及基于所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述第一選擇的系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一選擇的系統(tǒng)為所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，并且其中所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括用于在所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的廢氣再循環(huán)閥的前饋控制指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的所述壓力值包括基于所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的出口處的壓力與所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比；以及其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用基于所述有效過(guò)流面積與所述壓力比的混合多項(xiàng)式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用基于所述第一選擇的系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)以提供所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一輸入包括校正的廢氣再循環(huán)流量；以及其中所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的所述壓力值包括基于所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的出口處的壓力與所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型，所述指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型包括基于來(lái)自所述第一選擇的系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的逆流模型確定所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的第一輸入；基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的第二輸入；以及基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述第一輸入和所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述第二輸入確定所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述節(jié)氣閥系統(tǒng)；以及其中確定所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用如下中之一基于基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的出口處的壓力與所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比和所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述有效過(guò)流面積的混合多項(xiàng)式，基于所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)成提供所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表，以及包括基于來(lái)自所述節(jié)氣閥系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)的指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括基于所述充氣系統(tǒng)的逆流模型確定所述充氣系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述充氣系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第一輸入；基于所述充氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第二輸入；以及基于所述充氣系統(tǒng)的所述第一輸入和所述充氣系統(tǒng)的所述第二輸入確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及基于所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述充氣系統(tǒng)；以及其中確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用如下中之一基于基于所述充氣系統(tǒng)的出口處的壓力與所述充氣系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比和所述充氣系統(tǒng)的所述有效過(guò)流面積的混合多項(xiàng)式，基于所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)成提供所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表，以及包括基于來(lái)自所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)的指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于所述充氣系統(tǒng)的逆流模型確定所述充氣系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述充氣系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第一輸入；基于所述充氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)所述充氣系統(tǒng)的第二輸入；以及基于所述充氣系統(tǒng)的所述第一輸入和所述充氣系統(tǒng)的所述第二輸入確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及基于所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述充氣系統(tǒng)；以及其中確定所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令包括利用如下中之一基于所述充氣系統(tǒng)的有效過(guò)流面積和基于所述充氣系統(tǒng)的出口處的壓力與所述充氣系統(tǒng)的入口處的壓力的壓力比的混合多項(xiàng)式，基于所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型填充的并校準(zhǔn)成提供所述充氣系統(tǒng)的所述前饋控制指令的查閱表，以及包括基于來(lái)自所述充氣系統(tǒng)的所述逆流模型的數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式表達(dá)的指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型。
10.控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)的設(shè)備，包括所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)包括廢氣再循環(huán)閥；所述節(jié)氣閥系統(tǒng)包括節(jié)氣門(mén)；所述充氣系統(tǒng)包括可變幾何渦輪增壓器；以及控制模塊基于所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、所述節(jié)氣閥系統(tǒng)和所述充氣系統(tǒng)中第一選擇的一個(gè)系統(tǒng)的逆流模型確定所述第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令，包括基于所述第一選擇的系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)第一輸入；基于所述第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)第二輸入；以及基于所述第一輸入和所述第二輸入確定所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令；以及基于所述第一選擇的系統(tǒng)的所述前饋控制指令控制所述第一選擇的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR、新鮮質(zhì)量空氣流量和增壓壓力的控制，具體地，發(fā)動(dòng)機(jī)包括廢氣再循環(huán)回路、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)?？刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括基于廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、節(jié)氣閥系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)中第一選擇的一個(gè)系統(tǒng)的逆流模型確定該第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令。這包括基于第一選擇的系統(tǒng)的有效過(guò)流面積監(jiān)測(cè)第一輸入、基于第一選擇的系統(tǒng)內(nèi)的壓力值監(jiān)測(cè)第二輸入、和基于第一輸入與第二輸入確定第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令。基于第一選擇的系統(tǒng)的前饋控制指令控制第一選擇的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F02D43/00GK102562340SQ20111045372
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者F.卡斯托里納, I.哈斯卡拉, Y-Y.王 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司