用于對小開度的和調(diào)節(jié)排出量的閥門的致動器進行控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在此披露了用于對小開度的和調(diào)節(jié)排出量的閥門的致動器進行控制的方法和系統(tǒng)。用于控制機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(10)中的部分排氣再循環(huán)閥(16)的致動器的系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動機裝備有測量進入的空氣流量的至少一個裝置(12)以及至少一個部分排氣再循環(huán)回路(15)、并且是由控制這些進入氣體的、能夠確定一個進入空氣的設(shè)定點的一個裝置(17)來控制的，該控制系統(tǒng)包括比較該流量測量值和一個流量設(shè)定點值的、能夠發(fā)出用于該致動器位置的一個設(shè)定點值的一個裝置(19)，該致動器的位置是由能夠防止該閥門受損的一個致動器控制裝置(22)來調(diào)節(jié)的，確定中斷調(diào)節(jié)的一個裝置(23)以及確定恢復(fù)調(diào)節(jié)的一個裝置(24)，這兩個裝置被連接到一個調(diào)節(jié)控制裝置(25)上，該調(diào)節(jié)控制裝置能夠停止調(diào)節(jié)并且按一條速度曲線關(guān)閉該閥門，當(dāng)該閥門的位置達到指示該閥門靠近其末端止擋件的一個預(yù)定閾值位置時該速度曲線保護該閥門不受損壞。
【專利說明】用于對小開度的和調(diào)節(jié)排出量的閥門的致動器進行控制的方法和系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】是對內(nèi)燃發(fā)動機、并且更具體地講是對帶有進氣閥的柴油型內(nèi)燃發(fā)動機的控制。
[0002]內(nèi)燃發(fā)動機的控制允許調(diào)節(jié)進入發(fā)動機內(nèi)的進入空氣量和燃料量以便優(yōu)化該發(fā)動機的功能。為實現(xiàn)這個目的，不同的閥瓣和閥門允許改變新鮮空氣、排氣以及燃料的循環(huán)。這些控制方法和系統(tǒng)作用于這些閥瓣和閥門的致動器以便控制它們的開度。
[0003]然而，閥瓣和閥門是敏感的機械元件，必須被小心地控制以避免受損。這些元件關(guān)閉太迅速可能通過其對相應(yīng)止擋件的沖擊而損壞該閥瓣或該閥門的肩部。安全性特征不能被容易地結(jié)合到用于確定閥瓣和閥門開度的方法和系統(tǒng)中。于是使用一種兩級串聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0004]第一級通過發(fā)出根據(jù)參考流量與測量流量之間差值的函數(shù)的一個參考致動器位置而調(diào)節(jié)流體流量。該第一級因此對應(yīng)于內(nèi)燃發(fā)動機中專用于閥門或閥瓣控制的流體調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法。
[0005]第二級調(diào)節(jié)該致動器的位置以避免損壞。該第二級通常輸出根據(jù)從該第一級接收的參考致動器位置函數(shù)的一個致動器控制信號。該第二級允許在小規(guī)模運動時保護該致動器。該致動器然后接近止擋件，這些止擋件可能損壞該閥門或閥瓣。該第二級對該致動器強加一個接近速度到其止擋件并且因此不再遵守從該第一級接收的參考致動器位置。事實上，當(dāng)該第二調(diào)節(jié)級被激活用于小規(guī)模運動時，致動器位置的改變由于該致動器的的關(guān)閉速度的改變而不再對應(yīng)于從該第一級接收的參考位置。該致動器通常與由該第一級的設(shè)定點所要求的相比更緩慢地關(guān)閉。
[0006]在該第二調(diào)節(jié)級的作用下已經(jīng)關(guān)閉的致動器被該第一調(diào)節(jié)級迫使打開以便獲得與該設(shè)定點相符的流量。然而，對非常小的流量而言，該致動器的開度對該第二調(diào)節(jié)級而言被認(rèn)為是太小的。該第二調(diào)節(jié)級強加一個超過2%極限的開度。新的位置于是對于該第一級所允許的而言被認(rèn)為流量太大，該第一級迫使減少開度。開度的減小進而導(dǎo)致由該第二級控制該致動器到其止擋件的接近速度。上述這些級被重復(fù)直到由該第一級發(fā)出一個較大的參考流量。
[0007]作為上述順序打開和關(guān)閉的結(jié)果，一種振蕩情形得以發(fā)展，這意味著不能獲得所要求的瞬時設(shè)定點。因此在該兩級調(diào)節(jié)要求在0%與2%之間調(diào)節(jié)該致動器開度的情況下發(fā)生一種振蕩現(xiàn)象。這對于駕駛員的舒適性而言是高度有問題的，該駕駛員感覺到?jīng)_擊并且通過燃燒噪聲的改變而聽到這些變化。
[0008]因此當(dāng)要求低的空氣流量調(diào)節(jié)時對抑制閥門或閥瓣的致動器的振蕩存在一種需要。
[0009]根據(jù)一個實施例，提出了一種用于控制內(nèi)燃發(fā)動機中的部分排氣再循環(huán)閥的致動器的方法，該內(nèi)燃發(fā)動機裝配有用于測量進入空氣流量的至少一個裝置以及包括所述閥門的至少一個部分排氣再循環(huán)回路，該控制方法包括多個步驟，在這些步驟中將一個測量流量與一個參考流量進行比較，并且控制該致動器的開度以便消除該測量流量與該參考流量之間的差值。該方法還包括以下步驟。當(dāng)該致動器開度控制小于一個第一預(yù)定閾值并且該測量流量與該參考流量之間的差值大于一個第二閾值時，該流量調(diào)節(jié)被中斷，并且為了中斷該流量調(diào)節(jié)，停止該調(diào)節(jié)并且輸出導(dǎo)致關(guān)閉該閥門的一個參考致動器位置，并且當(dāng)該測量流量與該參考流量之間的差值小于該第二閾值并且調(diào)節(jié)已經(jīng)被中斷時，恢復(fù)該流量調(diào)節(jié)。
[0010]該第二閾值取決于該發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及測量的進入空氣流量。
[0011]該閥門能夠以一個速度被關(guān)閉，該速度根據(jù)一個存儲的圖譜而變化。
[0012]該閥門的一個關(guān)閉速度可以被確定成根據(jù)一個時間函數(shù)變化，并且該閥門可以是通過應(yīng)用該速度變化來關(guān)閉的。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提出了一種用于控制機動車輛內(nèi)燃發(fā)動機中的部分排氣再循環(huán)閥的致動器的方法，該內(nèi)燃發(fā)動機裝備有用于測量進入空氣流量的至少一個裝置以及包括所述閥門的至少一個部分排氣再循環(huán)回路，該內(nèi)燃發(fā)動機是由用于控制這些進入氣體的、能夠確定一個用于該進入空氣的設(shè)定點的一個裝置來控制的，
[0014]該控制系統(tǒng)包括用于比較該測量流量和一個參考流量的、能夠輸出一個參考致動器位置的一個裝置，以及首先能夠調(diào)節(jié)一個測量致動器位置與該參考致動器位置之間的差值并且其次能夠防止該閥門受損的一個致動器控制裝置。
[0015]該控制系統(tǒng)還包括用于確定中斷調(diào)節(jié)的一個裝置以及用于確定恢復(fù)調(diào)節(jié)的一個裝置，這兩個裝置在輸出處是被連接到用于控制該流量調(diào)節(jié)的一個裝置上，這些裝置能夠使對該致動器控制裝置的調(diào)節(jié)停止、輸出導(dǎo)致關(guān)閉該閥門的一個參考致動器位置、并且恢復(fù)對該致動器控制裝置的調(diào)節(jié)。
[0016]用于確定中斷調(diào)節(jié)的裝置能夠輸出根據(jù)該參考致動器位置、該參考流量與該測量流量之間的差值、以及一個第一閾值的一個函數(shù)的一個邏輯信號。
[0017]用于確定恢復(fù)調(diào)節(jié)的裝置能夠輸出根據(jù)該參考流量與該測量流量之間的差值和一個第二閾值的比較結(jié)果的一個函數(shù)的一個邏輯信號。
[0018]該系統(tǒng)可以包括用于根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和測量的進入空氣流量的函數(shù)確定該第二閾值的一個裝置。
[0019]該系統(tǒng)可以包括根據(jù)一個時間函數(shù)的該閥門的關(guān)閉速度的一個存儲圖譜。
[0020]該系統(tǒng)可以包括用于確定根據(jù)一個時間函數(shù)的該閥門的關(guān)閉速度的一個裝置。
[0021]該控制系統(tǒng)和方法允許保護該閥門并且防止可能對車輛使用者不利的振蕩。
[0022]其他目的、特征以及優(yōu)點將從閱讀以下單純作為一個非限制性實例給出的說明并且通過參照附圖顯現(xiàn)出，在附圖中:
[0023]-圖1示出了一種根據(jù)本發(fā)明的控制方法，并且
[0024]-圖2示出了一種根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)。
[0025]該控制方法是在控制一種柴油型內(nèi)燃發(fā)動機的一個進氣閥的致動器的背景下展示的，該內(nèi)燃發(fā)動機包括一個低壓部分排氣再循環(huán)(EGR)回路和一個高壓EGR回路。然而，該控制方法可以被適配成用于控制一種不帶有EGR回路或者包括一個高壓EGR回路或一個低壓EGR回路的內(nèi)燃發(fā)動機的一個進氣閥的一個致動器，并且更一般地講用于當(dāng)該致動器被防止受損壞時在止擋件處通過限制關(guān)閉速度來控制任何小開度的致動器。
[0026]用于控制部分排氣再循環(huán)閥的致動器的方法包括比較一個測量流量與一個參考流量的步驟I。在后面的步驟2中，控制該致動器的開度以便消除該測量流量與該參考流量之間的差值。
[0027]當(dāng)該致動器開度控制小于一個第一預(yù)定閾值、還被稱作止擋件接近閾值(大體上等于最大開度的2% )并且該測量空氣流量與參考空氣流量之間的差值大于一個指示該閥門應(yīng)當(dāng)被關(guān)閉的閾值時，該流量調(diào)節(jié)在步驟3中被中斷；否則該方法繼續(xù)步驟I。
[0028]在步驟3中，停止該調(diào)節(jié)并且輸出對應(yīng)于關(guān)閉該閥門的一個參考致動器位置。該閥門于是以一個速度被關(guān)閉，該速度根據(jù)一個存儲的圖譜而變化。還可以確定速度隨時間的變化，從而形成一條速度曲線，并且這條速度曲線可以被用于關(guān)閉該閥門。
[0029]該控制方法然后繼續(xù)步驟4，在該步驟中調(diào)節(jié)被恢復(fù)。為了恢復(fù)調(diào)節(jié)，一項判據(jù)是必需的，該判據(jù)允許足夠早地重新激活該調(diào)節(jié)以避免未調(diào)節(jié)的位置和流量與調(diào)節(jié)過的位置和流量之間太過突然的轉(zhuǎn)變，并且足夠早地避免觸發(fā)一次新的調(diào)節(jié)去激活。為此目的，必須確保該致動器一旦被重新打開就被以大于該止擋件接近閾值的一個參考位置來進行控制。以下判據(jù)于是被限定:
[0030]Qegr sp ≥ f (N，Qair) (I)
[0031]其中Qegr sp = EGR回路的參考流量
[0032]Qair =測量空氣流量
[0033]N=發(fā)動機轉(zhuǎn)速
[0034]f(N, Qair)=閾值
[0035]這項判據(jù)允許我們確定，當(dāng)該參考EGR流量大于一個閾值時，相對應(yīng)的致動器開度將大于該止擋件接近閾值。
[0036]因此Qegr = Qmot-Qair—sp (2)
[0037]其中Qegr = EGR 流量
[0038]Qnrot =進入發(fā)動機內(nèi)的進入空氣流量
[0039]Qairsp =參考空氣流量
[0040]考慮前一等式(2)，我們可以將用于判據(jù)的等式(I)進行如下轉(zhuǎn)換:
[0041]Qffl0t-Qair_sp^f(N, Qair) (3)
[0042]如果我們考慮該閥門被關(guān)閉的話，則我們可以假定Qm = Qnrot并且將等式(3)進行如下轉(zhuǎn)換:
[0043]Qair-Qair_sp^f(N, Qair) (4)
[0044]我們用以下等式限定該空氣環(huán)路差值ε Qair:
[0045]ε Qair — Qair—sp_Qair (5)
[0046]最后，考慮用于空氣環(huán)路差值的等式(5)，等式(4)可以按如下進行變換:
[0047]eQair^ f (N, Qair) (6)
[0048]對應(yīng)于該測量的進入空氣流量與參考流量之間的差值的空氣環(huán)路差值與一個第二閾值f (N，QaJ比較，該第二閾值取決于該發(fā)動機轉(zhuǎn)速和該測量的進入空氣流量。當(dāng)該空氣環(huán)路差值小于或等于第二閾值時，該調(diào)節(jié)恢復(fù)步驟I。否則該方法繼續(xù)應(yīng)用步驟4直到這種條件被核實。
[0049]圖2展示了一個用于機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機10，該內(nèi)燃發(fā)動機在輸入處連接到一個新鮮空氣進氣管11上，該管裝備有用于測量的進入空氣流量的一個裝置12，其中該管是被連接到一個渦輪壓縮機13的壓縮機上，該壓縮機在輸出處是被連接到該內(nèi)燃發(fā)動機10的進氣歧管上。該內(nèi)燃發(fā)動機的排氣歧管是被連接到渦輪壓縮機13的渦輪機上，其中該渦輪機在輸出處是被連接到排氣歧管14上。包括一個部分排氣再循環(huán)閥16的一個部分排氣再循環(huán)回路15在該排氣歧管與該進氣歧管之間被分出支路，從而形成一個高壓部分排氣再循環(huán)回路。
[0050]該內(nèi)燃發(fā)動機是由用于控制這些進入氣體的、能夠確定一個用于進入空氣的設(shè)定點QaiPP的一個裝置17，以及由用于控制該部分排氣再循環(huán)閥的致動器的、能夠防止該閥門受損的一個裝置20來控制。
[0051]該控制系統(tǒng)包括用于比較測量流量和參考流量的一個裝置19，該裝置在輸入處接受來自減法器18的參考流量Q& sp與測量流量Q&之間的差值ε Qair,并且在輸出處給出一個參考致動器位置Xart—sp。該控制系統(tǒng)還包括一個致動器控制裝置22，該裝置能夠消除從減法器21接收的參考致動器位置Xarf sp與測量致動器位置Xac;t之間的差值eXac;t。致動器位置Xact是由用于確定該致動器位置的一個裝置20來確定的。致動器控制裝置22在輸出處給該部分排氣再循環(huán)閥的致動器提供一個命令。致動器控制裝置22還接收由用于比較測量流量和參考流量的裝置19輸出的參考致動器位置的值。
[0052]當(dāng)該閥門開度大時，該致動器控制允許減小該參考位置與確定位置之間的差值。
[0053]當(dāng)由該參考位置導(dǎo)致的開度小于一個第一閾值時，該第一閾值還被稱作止擋件接近閾值并且大體上等于最大閥門開度的2%，該致動器控制裝置22根據(jù)保護該閥門不受損壞的一條速度曲線而輸出一個命令以關(guān)閉該致動器。
[0054]該速度曲線是該閥門的關(guān)閉速度根據(jù)一個時間函數(shù)的變化，或者還是該致動器的移動速度根據(jù)一個時間函數(shù)的變化，可以由一個存儲的圖譜或者由一個確定裝置來確定。
[0055]用于確定中斷預(yù)定調(diào)節(jié)的一個裝置23在輸入處接收來自用于比較測量流量和參考流量的裝置19的參考致動器位置Xart sp的值。用于確定中斷調(diào)節(jié)的裝置23對該參考致動器位置Xac;t—sp與該第一閾值進行比較。用于確定中斷調(diào)節(jié)的裝置23然后接收由減法器18輸出的空氣流量的差值。
[0056]當(dāng)該致動器開度控制小于一個第一預(yù)定閾值、還被稱作止擋件接近閾值(大體上等于最大開度的2% )并且該測量空氣流量與參考空氣流量之間的差值大于一個指示該閥門應(yīng)當(dāng)被關(guān)閉的閾值時，用于確定中斷調(diào)節(jié)的裝置23輸出一個用于中斷該流量調(diào)節(jié)的邏輯信號。
[0057]用于確定恢復(fù)調(diào)節(jié)的一個裝置24在輸入處接收來自減法器18的該測量流量與參考流量之間的差值，并且通過應(yīng)用等式6來比較這個差值和該第二閾值。在輸出處發(fā)出根據(jù)該比較結(jié)果的一個函數(shù)的一個用于恢復(fù)調(diào)節(jié)的邏輯信號。
[0058]該控制系統(tǒng)可以包括用于根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和測量的進入空氣流量的函數(shù)來確定該第二閾值的一個裝置。
[0059]用于確定中斷調(diào)節(jié)的裝置23和用于確定恢復(fù)調(diào)節(jié)的裝置24在輸出處被連接到用于控制流量調(diào)節(jié)的一個裝置25上。根據(jù)在輸入處接收的來自用于確定中斷調(diào)節(jié)的裝置23的邏輯信號，用于控制調(diào)節(jié)流量的裝置25對該致動器控制裝置22輸出一個用于使該調(diào)節(jié)去激活的信號以及一個導(dǎo)致關(guān)閉該閥門的參考致動器位置。結(jié)果是該致動器控制裝置22不再從該參考位置經(jīng)由該位置差值ε Xact控制該致動器位置。[0060]根據(jù)在輸入處接收的來自用于確定恢復(fù)調(diào)節(jié)的裝置24的邏輯信號，用于控制調(diào)節(jié)流量的裝置25在輸出處給該致動器控制裝置22發(fā)出一個調(diào)節(jié)重新作用信號。作為結(jié)果，該致動器控制裝置22再次從該參考位置經(jīng)由位置差值ε Xact控制該致動器位置。
[0061]該控制方法和系統(tǒng)因此允許限制空氣流量振蕩以便改進車輛使用者的舒適性以及對閥門和閥瓣的保護。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機中的部分排氣再循環(huán)閥的致動器的方法，該內(nèi)燃發(fā)動機裝備有用于測量進入空氣流量的至少一個裝置以及包括所述閥門的至少一個部分排氣再循環(huán)回路，該控制方法包括多個步驟，在這些步驟中將一個測量流量與一個參考流量進行比較，并且控制該致動器的開度以便消除該測量流量與該參考流量之間的差值， 該方法的特征在于，該方法還包括以下步驟: 當(dāng)該致動器開度控制小于一個第一預(yù)定閾值并且該測量流量與該參考流量之間的差值大于一個第二閾值時，該流量調(diào)節(jié)被中斷，并且 為了中斷該流量調(diào)節(jié)，停止該調(diào)節(jié)并且輸出導(dǎo)致關(guān)閉該閥門的一個參考致動器位置，并且 當(dāng)該測量流量與該參考流量之間的差值小于該第二閾值并且調(diào)節(jié)已經(jīng)被中斷時，恢復(fù)該流量調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第二閾值取決于該發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及該測量的進入空氣流量。
3.如以上權(quán)利要求中任一項所述的控制方法，其中該閥門是以一個速度關(guān)閉的，該速度根據(jù)一個存儲的圖譜而變化。
4.如權(quán)利要求1和2中任一項所述的控制方法,其中該閥門的一個關(guān)閉速度被確定成根據(jù)一個時間函數(shù)變化， 并且該閥門是通過應(yīng)用該速度變化來被關(guān)閉的。
5.一種用于控制機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(10)中的部分排氣再循環(huán)閥(16)的致動器的系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動機裝備有用于測量進入空氣流量的至少一個裝置(12)以及包括所述閥門(16)的至少一個部分排氣再循環(huán)回路(15)，該內(nèi)燃發(fā)動機是由用于控制這些進入氣體的、能夠確定一個用于該進入空氣的設(shè)定點的一個裝置(17)來控制的， 該控制系統(tǒng)包括用于比較該測量流量和一個參考流量的、能夠輸出一個參考致動器位置的一個裝置(19)，以及首先能夠調(diào)節(jié)一個測量致動器位置與該參考致動器位置之間的差值并且其次能夠防止該閥門受損的一個致動器控制裝置(22)， 該控制系統(tǒng)的特征在于，該系統(tǒng)還包括: 用于確定中斷調(diào)節(jié)的一個裝置(23)以及用于確定恢復(fù)調(diào)節(jié)的一個裝置(24)，這兩個裝置在輸出處是被連接到用于控制該流量調(diào)節(jié)的一個裝置(25)上，這些裝置能夠使對該致動器控制裝置(22)的調(diào)節(jié)停止、輸出導(dǎo)致關(guān)閉該閥門的一個參考致動器位置、并且恢復(fù)對該致動器控制裝置(22)的調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中用于確定中斷調(diào)節(jié)的裝置(23)能夠輸出根據(jù)該參考致動器位置、該參考流量與該測量流量之間的差值、以及一個第一閾值的一個函數(shù)的一個邏輯信號。
7.如權(quán)利要求5和6之一所述的系統(tǒng)，其中用于確定恢復(fù)調(diào)節(jié)的裝置(24)能夠輸出根據(jù)該測量流量與該參考流量之間的差值和一個第二閾值的比較結(jié)果的一個函數(shù)的一個邏輯信號。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項所述的系統(tǒng)，包括用于根據(jù)該發(fā)動機轉(zhuǎn)速和該測量的進入空氣流量的一個函數(shù)確定該第二閾值的一個裝置。
9.如權(quán)利要求5至8中任一項所述的控制系統(tǒng)，包括根據(jù)一個時間函數(shù)的該閥門的關(guān)閉速度的一個存儲圖譜。
10.如權(quán)利要求5至8中任一項所述的控制系統(tǒng)，包括用于確定根據(jù)一個時間函數(shù)的該閥門的關(guān)閉 速度的一個裝置。
【文檔編號】F02D41/18GK103906914SQ201280053545
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月7日
【發(fā)明者】Y·佩迪永, J-O·隆巴爾丹 申請人:雷諾股份公司